4.2 . Расчет колонны сплошного квадратного сечения

4.2.1. Данные для проектирования

Шифр крайней колонны – к8

Геометрические размеры сечений колонны:

- высота поперечного сечения колонны – h = 0,4 м;

- ширина сечения колонны – b = 0,4 м;

- высота колонны Н = 8,1 м.

Класс бетона колонны – В25

Арматура класса АIII.

4.2.2. Расчет внецентренно сжатой колонны с симметричным

армированием

Рабочую арматуру подбираем по сочетанию с наибольшим изгибающим моментом.

Расчетные усилия в крайней колонне:

М = 55 кНм; N = 414,5 кН; Q = 14,9 кН.

Сечение колонны b x h = 400 х 400 мм.

Длина колонны без учета глубины анкеровки в фундамент:

Н_р = 7,2 + 0,15 = 7,35 м;

Расчетная длина колонны: l₀= μ  Н_р = 1,5  7,35 = 11,025 м;

Минимальная рабочая высота поперечного сечения колонны:

h₀ = h – a = 400 – 50 = 350 мм.

Радиус инерции прямоугольного сечения: мм

Так как , необходим учесть влияние прогиба колонны на увеличение эксцентриситета.

Расчетный эксцентриситет: ; м

; кНм

; кН

Моменты относительно оси, проходящей через центр растянутой или менее сжатой арматуры:

; кНм

; кНм

Коэффициент, учитывающий влияние длительного действия нагрузки на прогиб колонны:

; для тяжелого бетона

Коэффициент, учитывающий действие изгибающего момента в сечении колонны:

; ;

;

принимаем ;

Предельная сила, воспринимаемая колонной в момент потери устойчивости:

,

где ; ; ; м⁴

; м⁴

кН

N = 414,5 кН < N_cr = 2009,3 кН.

Коэффициент, учитывающий влияние прогиба колонны:

;

Определим площадь арматуры внецентренно сжатой колонны:

- расстояние от точки приложения продольной силы до равнодействующей усилий в растянутой арматуре: м

; ; 

-граничная относительная высота сжатой зоны:

; , где МПа для арматуры класса А- III.

; м

-определим положение сжатой зоны:

;

;



м²

μ = A_s  2 / (b h_o) = 0,00011  2 / (0,4  0,35) = 0,0016 м²

i = 0,289  h = 0,289  0,4 = 0,116; l₀ / i = 11,025/0,116 = 95; принимаем μ = 0,004;

мм²

A_s = 560/2 = 280 мм²; μ = 0,0038 > μ_min = 0,004

Принимаем арматуру 2  16 A–III c A_S = A_S^’= 4,02  10 ^–4 м²

μ = A_s  2 / (b h_o) = 0,000402  2 / (0,4  0,35) = 0,0057 м²

В проверке прочности сечения нет необходимости, так как арматура подбиралась по сочетанию усилий с наибольшими значениями M и N.

Рис. 4.2.2. Армирование колонны.

4.2.3. Конструирование колонны сплошного сечения

По всей длине колонна армируется каркасом КР1.

Диаметр поперечной арматуры определяется из условия свариваемости и принимаем равным:

 принимаем d_w = 5 мм;

Шаг поперечных стержней назначается из условия:

S₁  20  d_s = 20  16 = 320 мм, принимаем S = 300 мм

Длина плоского каркаса КР1 равна:

l=L_к – 30 = 8100 – 30 = 8070 мм

Расстояние от верха каркаса до поперечных стержней принимается не более:

b  230+S₁; b  230 + 300 = 530 мм, принимаем b = 480 мм.

Оголовок колонны армируется 4-я сетками С1.

Рис. 4.2.3. Сетка С1.