25 Клонны сплошные прямоугольного сечения и сквозные двухветвевые. Особенности расчета и конструирования колонн.

Железобетонные колонны применяются при высоте здания H<=18м , шаг колонн а<=12м, Q<=50т, в остальных случаях применяются стальные колонны. Колонны бывают прямоугольного, двутаврового, кольцевого сечения и двухветвевые. Двутавровые экономичнее прямоугольных, но трудоемки в изготовлении.

Типовые- прямоугольные, последнее время получили распространение колонны кольцевого сечения , позволяющие экономить материалы и стоимость конструкций.

Сплошные колонны с консолями используют в зданиях с мостовыми кранами Q<=30т, при высоте от пола до оголовка кранового рельса 12,4м, а<=12м. Двухветвевые Q>30т, H=10,5м, а>12м.

Высота сечения ж/б крайних колонн в надкраноиой части назначается из условия размещения кранового оборудования , средних колонн с учетом условия опирания 2-х ригелей на торец колонны. Высота сечения подкрановой части определяется условием прочности и пространственной жесткости здания. На основании опытных данных ее можно принимать (1/9…1/12)h. Ширину сечения колонны принимают из условия изготовления постоянной по всей высоте. Для колонн крайнего и среднего ряда , шагом 6м, ширина одной b>=400мм, а с шагом 12м – b>=500мм. Но во всех случаях не менее 1/25 высоты колонн. Кратность сечения колонн 100мм.

Сквозные (двухветвевые) колонны имеют высоту сечения ветви hвр=200; 250; 300мм. Обе ветви колонны соединяются между собой распорками, высоту сечения распорок кроме верхних принимают равной 400мм. Расстояние между распорками 2-3м и от уровня пола до низа второй распорки не менее 1,8м. Размеры консолей и их армирование определяются расчетом и условием опирания подкрановых балок.

На колонны одноэтажных промышленных зданий распространяются все требования конструирования внецентренносжатых элементов.

1. минимальный диаметр арматуры 16мм

2. класс арматуры А-3- продольной и рабочей

3. сварка

4. вязаными м.б. А-4

5. поперечная арматура класса А-1(хомуты)

6. расстояние между рабочими стержнями рабочей арматуры 400мм(шпильки не требуются)

7. диаметр шпильки –т.е. дополнительного стержня в сечении назначается 12мм. Шпилька служит для предания жесткости пространственному каркасу колонны при значительном его сечении.

8. поперечная арматура или хомуты устанавливаются с шагом в зависимости от технологии изготовления. Шаг 15d-каркас вязаный. Шаг 20d- каркас сварной.

При наличии кранового оборудования предпочтение отдается вязаным каркасам.

Расчет сплошной колонны производят на усилия , найденные при расчете поперечной рамы. Рассматривается как минимум 3 сечения( над консолью, под консолью, в основании колонны).

Расчетная длина lo определяется отдельно для надкрановой и подкрановой части колонны, в плоскости и из плоскости поперечной рамы. Учитывается также наличие кранового оборудования. Здания с мостовыми кранами.

Надкрановая часть

• Lo =2Н1; в плоскости рамы

• Lo =1,5Н1; из плоскости рамы

• Lo =Н1; высота надкрановой части

Подкрановая часть

• Lo =1,5Н1; в плоскости рамы

• Lo =0,8Н1; из плоскости рамы

• Lo =Н2; высота подкрановой части

Изгибающий момент и поперечную силу в сечениях колонны определяем , как в консольной балке загруженной продольной силой и упругой реакцией. Сечение колонны расчитывается с учетом влияния прогиба . назначается эксцентриситет продольной силы.

Получаем η=1/(1-N/Ncr)<=2,5

Подбор рабочей арматуры производят по формулам внецентренносжатых элементов, т.е. при большом эксцентриситете армирование принимается не симметричное ; при незначительном эксцентриситете и близким по величине моментов разных знаков целесообразно подбирать симметричное армирование. As=As(штрих).

15d<=500мм

As

As(штрих)

Аs>=6мм

Консоль колонны рассчитывается на действие опорного давления от подкрановых балок.

Ширина консоли назначается равной ширине колонны, а вылет консоли определяется из условия обеспечения прочности при опирании подкраноиой балки.

Q-нагрузка от подкрановой балки.

B – ширина подкрановой балки.

c- зазор между колонной и подкрановой балкой.(<=50мм)

lk=(Q/Rb*γb2*bб)+с

высота консоли в опорном сечении д.б. больше или равна 1/3h.

Продольная рабочая арматура подбирается по увеличенному значению изгибающего момента действующего в месте примыкания консоли к колонне.

As=(1,25*M)/(Rs*ho*ζ)

Диаметр и величина хомутов консоли назначается и проверяется расчетом на действие опорного давления от подкрановых балок. Хоьуты распологаются горизонтально либо наклонно с шагом меньше либо равно150мм и не более 1/4H, где Н – высота опорного сечения.

Для препятствия поперечного расширения бетона и увеличении его прочности при продольном сжатии устанавливают косвенную арматуру в виде пакета поперечных сварных сеток, которые рассчитываются в пакете не менее 4.

10d

Размер ячеек сетки 45*45мм. Класс А-1, А-4.

Двухветвевые колонны представляют собой многоэтажную многопролетную раму. Двухветвевые колонны расчитывают в предположении упругой работы материала.

При этом деформативностью распорок пренебрегают, полагая их абсолютно жесткими.

Надкрановая часть колонн расматривается как прямоугольное сечение и рассчитывается как внецентренносжатый элемент с учетом прогиба методом последовательных приближений. Во всех случаях процент армирования д.б. больше или равен μmin.

Т.е. μ=As/Ab<= μmin

Наименьший расход арматуры получается при армировании As<>As(штрих). Но при знакопеременном моменте армирование будет симметричным As=As(штрих).

Подкрановая часть колонны расчитывается как многоэтажная однопролетная рама, ригелями которой служат короткие жесткие распорки, а стойками менее жесткие ветви колонн. В целях упрощения расчетов принимается что продольная сила распределяется между ветвями по закону рычага, а изгибающий момент в ветвях определяется из условия, что нулевые точки моментов расположены в середине высоты панелей.

Распорка:

Msp=+(-)Q*S/2

Qsp= Msp/c*h=Q*S/c

Ветвь:

Nbr=N/2+(-)M*η/c

Mbr=Q*S/4

Если одна из ветвей в каком либо сечении окажется растянутой значение Nbr < 0 , то момент сжатой ветви и распорки определяется из условия передачи всей поперечной силы в этом сечении на сжатую ветвь. Армирование сечений ветвей и распорок принимается симметричным в виду знакопеременного момента и одинаковой абсолютно величины.

Площадь поперечного сечения продольной арматуры сжатых ветвей будет определяться:

2

As=As(штрих)=(N*e-0,5* γb2*Rb*b*ho)/(Rs*(ho-a(штрих)))

Площадь сечения продольной арматуры растянутых стержней:

As= Nbr/Rs.

Площадь рабочей продольной арматуры распорки:

As=As(штрих)=Msp/(Rs*(ho-a(штрих))

Колонны расчитываются на монтажные нагрузки , а также на усилия при транспортировке. Глубина заделки продольных стержней распорки в бетон ветвей:

Lанк=(ωанк*Rs/Rb+Δλанк)*d/φo.

Где φo=1- для не напрягаемой арматуры.

Но Lанк д.б. не менее λанк*d.

Lанк=20d

Lанк=250мм.

Заделка сжатой или растянутой арматуры в сжатом бетоне:

Т.е. λ=12мм- периодический профиль

Т.е. λ=15мм- гладкая арматура.

В узлах сопряжения промежуточной распорки с ветвями следует устанавливать дополнительную арматуру в виде сварных сеток или хомутов и короткие вертикальные стержни в плоскости хомутов распорки.

Торцы колонны так же, как и сплошной усиливаются сетками косвенного армирования.