5.1. Расчет продольной и поперечной арматуры

Колонны многоэтажного каркасного здания с жесткими узлами рассматриваются как элементы поперечной рамы и рассчитываются как внецентренно сжатые элементы от совместного действия изгибающих моментов и продольных сил.

Рассматривается нижняя колонна крайнего ряда сечением 400400 мм, изготавливаемая из тяжелого бетона класса В30.

Максимальный изгибающий момент в ригеле M_max = 276,245кНм возникает при схеме загружения 1 + 2. тогда для крайней колонны получим одну комбинацию расчетных усилий: N = 2208,68 кН и М = 0,6276,245=165,75 кНм.

Вычисляем площадь продольной рабочей арматуры класса А400.

Расчетная высота колонны принимается равной высоте этажа, т.е. l₀ = 3,9 м.

5.2 Расчет устойчивости колонны.

Устойчивость колонны обеспечена, если выполняется условие

Определяется условно критическую силу, вызывающая потерю устойчивости:

где: D – цилиндрическая жесткость;

l₀ = H_ЭТ =3,9 м;

где: - рабочая высота сечения колонны;

;

Задаемся оптимальными коэффициентом армирования:

;

Определяется расчетный эксцентриситет:

;

Вычисляется относительный эксцентриситет:

Принимается

где: _L = 2208,68 0,63 = 1391,47 кН – продольное усилие от длительной нагрузки;

M_L = 165,75 0,63 = 104,42 кНм – изгибающий момент от длительной нагрузки;

Определяется коэффициент, учитывающий длительность действия нагрузки:

Вычисляется цилиндрическая жесткость:

Сравнивается:

=> устойчивость колонны обеспечена.

5.3 Расчет прочности.

1.

2.

3.

4.

5.

Сравнивается Т.к. : 0,804 > 0,531, то:

где:

Сравнивается:

0,097>0,05. Следовательно делается второе приближение:

Вычисляется цилиндрическая жесткость:

Выполняется проверка условия:

=> устойчивость колонны обеспечена.

1

Сравнивается Т.к. : 0,804 > 0,531, то:

где:

Вычисляется коэффициент армирования:

Сравнивается . Идем к конструированию

5.4. Конструирование

Проверяется условие:

0,0005 <0,0007<0,035 => условие по соответствию оптимального армирования выполняется.

Диаметр поперечной арматуры определяется из условия свариваемости: d_sw≥ d_s,max=>

Шаг поперечной арматуры определяется из условия:

Рис. 5.1. Схема армирования колонны

5.5. Расчет консоли колонны

Длина площадки опирания ригеля принимается равной:

см;

где: Q = 343,2054 кН – максимальная опорная реакция ригеля;

b_bm= 35 см – ширина площадки опирания ригеля на консоль.

Принимаем вылет консоли l = 400 мм.

Тогда расстояние от точки приложения силы до опорного сечения консоли:

см.

Высота консоли в сечении у грани колонны: h=0,8h_p=0,8700=560 мм

Принимаем h = 600 мм,

Высота консоли у свободного края принимаем h₁ ≥ 600/3 = 200 мм.

Принимаем h₁ = 300 мм,

Требуемая высота консоли у грани колонны:

см;

Принимаем h₀ = h – a_s= 600 – 50 = 550 мм.

Изгибающий момент в опорном сечении консоли:

;

Нсм;

Требуемая площадь сечения продольной арматуры:

см²;

По сортаменту подбираем 218 А400; A_s = 5,09 см².

Для определения необходимого количества поперечной арматуры, вычисляем параметры консоли:

Sin  = 0,857; сos  = 0,514.

Ширина наклонной полосы:

l_b = l_supsin + 2a_scos = 7,51  0,857 + 2  5  0,514 = 11,58 см;

Поперечное армирование консоли выполняется горизонтальными или наклонными хомутами под углом 45.

Проверяем условие h  2,5a:

60 см  2,536,25= 90,63 см, следовательно, консоль армируется только наклонными хомутами по всей высоте.

Суммарная площадь наклонных хомутов (отгибов):

где: S_inc= 10 см – шаг отгибов;

Принимаем A_inc  0,002bh₀ = 0,0024055 = 4,4 см².

Требуемая площадь сечения одного хомута:

A_inc1  A_inc/(2n) = 4,4/(23) = 0,733 см²

где n = 3 – число наклонных хомутов.

По сортаменту подбираем отгибы 10 А400; A_inc1 = 0,785 см².

Горизонтальные хомуты принимаем по конструктивным требованиям:

5 В_р500; шаг S = h/4 = 600/4 = 150 мм.

Рис. 5.2. Схема армирования консоли колонны