4.3. Расчет и конструирование колонны первого этажа

4.3.1. Определение расчетной продольной силы в колонне первого этажа и ее гибкости

На одну колонну многоэтажного здания приходится внешняя нагрузка с площади (рис. 2.1), которая называется грузовой площадью. Тогда полная расчетная продольная сила N в опорном сечении колонны первого этажа от всех расположенных выше этажей может быть вычислена как:

где: - полная расчетная нагрузка на 1 пог. м ригеля (см. п. 4.2.2 «Указаний»);

- длина ригеля (м);

- шаг ригелей (м);

n_эт - количество этажей в здании;

p_n^сн - нормативная нагрузка от снега на 1м² покрытия, может быть принята как для Донецкой области p_n^сн = 1.5 кН/м²;

h_кол - размер стороны поперечного сечения колонны (м), принятый при компоновке перекрытия (см. раздел 2 ″Указаний″);

ρ_жб = 25 кН/м³ – плотность железобетона;

1.1, 1.2, 1.04 – коэффициенты надежности по нагрузке (в зависимости от ее вида);

Н_эт - высота этажа в м (указана в задании на курсовой проект).

Полная нагрузка состоит из постоянной и временной частей, которые могут быть подсчитаны как:

- временная часть нагрузки:

- длительная часть нагрузки:

.

Гибкость колонны , где - расчетная длина колонны, которая назначается в зависимости от способа закрепления ее концов. Например, если здание без подвала, то колонна первого этажа частично защемлена в фундаменте и шарнирно оперта в уровне перекрытия (точнее, в уровне низа ригеля, который приварен к консоли колонны и препятствует смещению колонны). В этом случае значение расчетной длины колонны равняется , где Н₁- расстояние от низа ригеля первого этажа до верхнего обреза фундамента, то есть Н₁ = Н_эт + 0,15 - h_риг - h_пл .

Если в здании предусматривается подвал, то колонна первого этажа опирается на колонну подвала, и имеет шарнирное закрепление в уровне низа обоих перекрытий, которые с ней граничат. Тогда расчетная длина колонны в этом варианте здания имеет значение: .

Студенту на этом этапе надлежит принять решение о наличии или отсутствии подвала в своем здании и подсчитать соответствующее значение гибкости .

Но нужно запомнить, что принятое здесь решение влияет на конструктивное решение колонны при выполнении ее чертежа. А именно: чтобы выполнить стыки смежных колонн, нужно иметь нижнюю и верхнюю металлические закладные детали (это касается промежуточных по высоте здания колонн). Если же колонна первого этажа устанавливается в фундамент (то есть здание без подвала), тогда такой закладной детали в ее нижней части не следует предусматривать. Следовательно, это обстоятельство нужно учесть при разработке рабочего чертежа колонны.

4.3.2. Материалы для колонны

Класс бетона для колонны следует принимать не ниже В15, а для сильно нагруженных колонн (то есть при N=15002000 кН) - в диапазоне В20В40.

Для принятого класса бетона из Норм выписать расчетное сопротивление R_b с учетом коэффициента _b2 (его значение принимать таким, как в плите и ригеле, потому что для конструкций всего здания характер нагрузки одинаков).

Для продольной арматуры колонны следует принимать сталь класса A-III или A-II; из [1, табл.22] выписать значение расчетного сопротивления стали R_sc.

Для поперечной арматуры колонны следует принимать сталь класса A-I или Вр- I.