5. Расчет и конструирование сборной железобетонной колонны

6.1 Исходные данные для проектирования

Требуется запроектировать среднюю колонну 1 этажа многоэтажного промышленного здания при ниже приведенных данных:

• конструктивная схема рисунок 3.1

• число этажей n = 4

• высота этажа Н = 3,6 м

• расчетная нагрузка на перекрытие 15,8 кН/м² (табл. 4.2)

• расчетная нагрузка от веса ригеля 4,13 кН/м (табл. 5.1)

• район строительства г. Иркутск

(III снеговой район)

• снеговая расчетная нагрузка 1,2 кН/м² [2]

• расчетная грузовая площадь

при сетке колонн 6 × 6 м 36 м²

• коэффициент надежности по назначению 0,95

Краткие методические рекомендации

Колонны средних рядов зданий и сооружений условно могут быть отнесены к внецентренно сжатым железобетонным элементам со случайным эксцентриситетом. Поэтому:

• рекомендуемые сечения для сжатых (со случайным эксцентриситетом) элементов – симметричные (квадратные, круглые) при минимальных размерах 200 мм для жилых (общественных) зданий и 300 мм – промышленных;

• сечение колонн целесообразно принимать с таким расчетом, чтобы их гибкость ;

• рекомендуемые классы

бетона – не ниже В15;

рабочей арматуры – А300, A400;

поперечной – А240, В500.

• минимальный диаметр стержней продольной арматуры принимается равным 12 мм, а поперечной – по условиям свариваемости для сварных каркасов (Прил. 3) и не менее 5 мм (0,25 d) – в вязанных;

• максимальный диаметр продольных стержней сжатых элементов зависит от вида и класса бетона (см. п. 8.3.4 [2]);

• минимальный коэффициент армирования должен соответствовать требованиям п. 8.3.4 [2], максимальный – μ_max ≤ 0,03;

• шаг хомутов не должен превышать 15 d и быть не более 500 (условие обеспечения устойчивости сжатой продольной арматуры);

Примечание: если μ > 3 %, то шаг хомутов принимается менее 10 d и менее 300 мм;

• размещение арматуры в сечении и установка конструктивной продольной и поперечной арматуры должны выполняться с учетом требований п.п. 8.3.4 и 8.3.9 [2] (см. также рис. 6.1).

Рисунок 6.1 – Армирование поперечного сечения колонн

а, б – сварными каркасами, в – ж – вязаными каркасами; 1 – соединительный стержень; 2 – каркас; 3 – одиночный хомут; 4 – двойной хомут; 5 – дополнительный стержень; 6 – шпилька; 7 – дополнительные стержни диаметром  12 – 16 мм

6.2 Определение расчетных усилий

Таблица 6.1

К определению нагрузок на среднюю колонну первого этажа

Характер нагружения	Вид нагрузки	Обозначение	Размерность	Исходное расчетное значение	Грузовая площадь, м2(м)	Расчетное усилие, кН
	От собственной массы колонн	gc	–	–	–	36,0
	От массы плит перекрытия и пола	gf, pl	кН/ м2	3,82	3 × 36	412,6
Постоянная	От массы ригелей перекрытия	grib	кН/ м	4,13	3 × 6	74,4
	От массы покрытия *)	gt	кН/ м2	3,41	36	122,8
	От массы ригеля покрытия	grib	кН/ м	4,13	6	24,8
	Итого постоянная	Nconst				Nconst =670,6
	Полная снеговая, в том числе:	рs	кН/ м2	1,2	36	Ns =43,2
	– кратковременная	рs, sh	кН/ м2	0,84	36	Ns, sh = 30,2
Временная	– длительная (30 %)	рs, l	кН/ м2	0,36	36	Ns, l= 13,0
	Полезная полная, в том числе:	v	кН/ м2	10	3 × 36	Nv= 1080,0
	– кратковременная	vsh	кН/ м2	2	108	Nv, sh = 216,0
	– длительная	vl	кН/ м2	8	108	Nv, l=864,0
	Полная, в том числе:	Nt = Nconst + Ns + Nv=				1793.8
Суммарная	– кратковременная	Nsh = Ns, sh + Nv, sh =				246,2
	– длительная	Nl = Nconst + Ns, l + Nv, l =				1547,6

Примечание: *⁾ расчетная нагрузка от покрытия принята от веса:

– 3 слоев рубероида – 120 · 1,2 = 144 Н / м² = 0,144 кН / м²

– цементно-песчаного выравнивающего

слоя толщиной 0,020 м – 400 · 1,3 = 0,52 кН / м²

– железобетонной ребристой плиты – 2,5 · 1,1 = 2,75 кН / м²

Предварительно задаемся сечением колонн b_с × h_с = 30 × 30 см;

Определяем полную конструктивную длину колонны Н_с = 14,4 + 0,15 + 0,50 = 15,05 м, где h_зад = 0,5 – глубина заделки колонны в фундамент).

Расчетная нагрузка от массы колонны (без учета веса защемляемого участка колонны) кН

Расчетные усилия с учетом коэффициента надежности по ответственности γ_n = 0,95 будет иметь следующие значения:

полное кН,

длительное кН,

кратковременное кН.