5.1.2. Расчет по прочности и устойчивости колонны каркаса

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600 мм, изготавливаемая из тяжелого бетона класса В45.

Тогда для средней колонны получим одну комбинацию расчетных усилий: N = 5534,98 кН и М = 60,85 кНм.

Вычисляется площадь продольной рабочей арматуры класса А400.

K_l=(21,847-9)/21,847=0,588.

Вычисляется продольная сила и изгибающий момент от длительных нагрузок:

N_l = 5534,98х0,588=3254,57 кН;

М_l = 60,85х0,588=35,77 кНм.

Определение расчетного эксцентриситета:

Случайный эксцентриситет:

Принимаем максимальный ..

=0,0011<е_а=0,02.

Для дальнейшего расчета принимается e =0,02 м.

Определяется гибкость:

l₀ – расчетная длина, l₀ = H_ЭТ=2,8 м.

Сравнивается: > 4 – это означает, что колонна гибкая.

Рабочая высота: м

Определение цилиндрической жесткости:

Задается оптимальный коэффициент армирования .

Коэффициент, учитывающий длительность действия нагрузки определяется по формуле:

1,59< 2 –верно.

Относительный эксцентриситет определяется по формуле:

,

0,033 < 0,15. Для дальнейшего расчета принимается .

Вычисляется цилиндрическая жесткость:

Определяется сила, вызывающая потерю устойчивости:

Выполняется проверка условия: N :

N =5534,98 кН < N =33442,06 кН

Условие N выполнено. Следовательно, устойчивость колонны обеспечена.

Расчет прочности.

Определяется :

,

По [табл. 3.2. (2)] определяется

Сравниваются значения и :

- сжатые элементы с малым эксцентриситетом.

Определяется :

Определяется :

,

> 0. Следовательно, продольная арматура устанавливается по расчету.

;

А_s=0,9∙25х40х55х0, 34/355= 1,02см².

Для сборных железобетонных конструкций минимальный диаметр арматуры составляет 16 мм:

2 16 А300.

Вычисляется коэффициент армирования:

Выполняется проверка условия:

.

Условие не выполняется. Это означает, что нужно сделать второе приближение.

Коэффициент армирования:

Определяется цилиндрическая жесткость:

Определяется сила, вызывающая потерю устойчивости:

Выполняется проверка условия: N :

N =5534,98 кН < N =24562,32 кН

Условие N выполнено. Следовательно, устойчивость колонны обеспечена.

,

По [табл. 3.2. (2)] определяется

Сравниваются значения и :

- сжатые элементы с малым эксцентриситетом.

Определяется :

Определяется :

,

> 0. Следовательно, продольная арматура устанавливается по расчету.

;

А_s=0,9∙25х40х55х0,006/355= 1,02см².

Для сборных железобетонных конструкций минимальный диаметр арматуры составляет 16 мм:

2 16 А300.

Вычисляется коэффициент армирования:

Выполняется проверка условия:

.

Условие не выполняется.

Расчет заканчивается вторым приближением.

Вычисляется диаметр поперечной арматуры из условия свариваемости по формуле:

Окончательно принимается диаметр поперечной арматуры d_sw=6мм

Вычисляется шаг поперечной арматуры.

Окончательно принимается шаг поперечной арматуры S=200мм.

Рис. 22. Схема армирования колонны.