10. Проектирование пилонов.

Исходные данные

Пилоны, начиная с -2-го уровня автостоянки, с изменением сечения, разрабатываются на основе полученных результатов расчета физической модели всего здания совместно с деформируемым основанием.

Главным параметром пилонов является размер поперечного сечения. Предварительные размеры поперечного сечения пилонов приняты согласно архитектурно-планировочному решению и рекомендаций [8]. Окончательные размеры поперечного сечения пилонов определяются по результатам расчета и должны удовлетворять требованиям I и II групп предельных состояний.

Предварительные данные для проектирования:

– класс бетона В25 (рекомендуемый [8]);

– размеры поперечного сечения пилонов надземной части – 800х200 мм.

Армирование пилонов

Армирование пилонов осуществляется отдельными стрежнями. Принятая схема армирования имеет следующие особенности:

– вертикальная арматура 16 А500С располагается с шагом < 400 мм;

– горизонтальная арматура 10 А240 располагается с шагом 200 мм (15ds), что соответствует требованиям [15];

Соединение арматурных стержней

Соединение арматурных стрежней в вертикальных несущих конструкциях выполняется одним из следующих способов:

– с помощью ванной сварки;

– перехлестом без сварки;

– с помощью муфт.

Действующие нормативные документы по железобетону рекомендуют использовать два способа перехлеста стрежней:

1. Стыковка стержней в двух расчетных сечениях по 50% стержней;

2. Стыковка стержней в одном расчетном сечении 100% стержней.

При конструировании железобетонных элементов стараются применять первый способ, как наиболее качественный с точки зрения надежности, так и более экономичный по сравнению со вторым способом стыковки. Но с точки зрения производства работ оказывается более эффективным второй способ стыковки, как менее требовательный к квалификации арматурщиков.

Расчет пилона в осях 4/Ж:

Дано: сечение колонны типового этажа размером b = 200 мм, h = 800 мм; а = а' = 50 мм; бетон класса В25 (R_b = 14,5 МПа, Е_b = 3·10⁵ МПа); арматура симметричная класса А500С (R_s = R_sc = 435 МПа); продольная сила и изгибающие моменты в опорном сечении: от вертикальных нагрузок: всех N_v =1253кН,  M_v = 295 кНм; постоянных и длительных N_l = 542 кН, M_l = 85 кНм; от ветровых нагрузок N_h = 55 кНм, M_h= 110 кНм; высота этажа 4,35 м.

Требуется определить площадь сечения арматуры.

Расчет. 

 

1. Расчетную длину колонны принимаем равной:

При этом l₀/h = 2,42/0,8 = 3,025 < 4, т.е. можем принять η_v = 1,0

2. Усилия от всех нагрузок равны:

М = M_v + M_h = 295+ 110 = 405 кНм; 

N =N_v + N_h = 1253 + 55 = 1308 кН.

При этом  , т.е. значение М не корректируем.

3. Определим коэффициент, учитывающий влияние длительного действия на прогиб элемента:

Так как  , принимаем δ_e = 0,388.

4. Определим жесткость элемента:

В первом приближении принимаем μ = 0,01,

5. Определим критическую силу:

Отсюда 

М = M_vη_v + M_hη_h = 295·1,0 + 110·1,011 = 406,2 кН·м.

6. Определяем необходимую площадь сечения арматуры:

Так как  необходимая площадь арматуры вычисляется по формуле:

   

Откуда

 

Поскольку полученное армирование превышает армирование, принятое при определении D, а момент М_h = 110 кНм составляет значительную долю полного момента М = 406,2 кНм, значение A_s = 4403 мм² определено с некоторым «запасом», который можно уменьшить, повторив расчет, принимая значение μ = 0,055.

7. Выполним пересчет:

М = M_vη_v + M_hη_h = 295·1,0 + 110·1,012 = 406,32 кН·м.

Так как 

   

Откуда

Принимаем значения А_s = А'_s =49,26 мм² (828 А500С).