4 Расчет и конструирование колонны

4.1 Нагрузки, действующие на колонну

Колонна воспринимает продольную силу от постоянных и временных длительных нагрузок и продольную силу от кратковременных нагрузок. Для промышленного здания часть полезной нагрузки, равной , относим к кратковременной ( вес людей, ремонтных материалов).

Вычисляем продольную силу от постоянных нагрузок ( от собственного веса конструкции перекрытий и покрытий):

, (4.1)

где - расчетная постоянная нагрузка, действующая наплиты;

, (4.2)

;

м – пролет второстепенных балок;

м – пролет главных балок;

м – ширина главной балки;

м – высота главной балки;

м – принятая толщина плиты перекрытия;

–средняя плотность бетона;

–коэффициент надежности по нагрузке;

м – ширина второстепенной балки;

м –высота второстепенной балки;

–количество второстепенных балок, расположенных в грузовой площади ;

м – высота этажа;

- количество этажей.

Все данные подставляем в формулу (4.1) и находим значение:

.

Продольная сила от длительной нагрузки на перекрытие:

, (4.3)

где - нормативная временная нагрузка на перекрытие;

- коэффициент по надежности для временной нагрузки.

Подставляем данные в формулу (4.3) и находим значение :

.

Продольная сила от кратковременной нагрузки на перекрытие:

. (4.4)

Подставляя необходимые данные в формулу (4.4), находим значение :

.

Продольная сила от снеговой нагрузки:

, (4.5)

где - нормативное значение снеговой нагрузки, принимается в зависимости от района строительства.

Подставляя необходимые данные в формулу (4.5), находим значение :

.

Полная продольная сила:

(4.6)

.

4.2 Расчетная схема и определение расчетной длины колонны

Считаем, что колонна защемлена в железобетонном фундаменте на отметке

-0,05 м, тогда высота колонны составит:

(4.7)

м.

Расчетная длина колонны равна:

(4.8)

м.

Условную расчетную длину l_eff определяют с целью учета влияния гибкости по формуле (4.8):

(4.9)

(4.10)

где - l₀— расчетная длина колонны;

F(¥,t)—предельное значение коэффициента ползучести для бетона, допускается принимать F(¥,t) = 2,0;

N_Sd,t1=633,59 кН.

Гибкость квадратной колонны определяется по формуле (4.11):

= l_eff /h ≤ 7. (4.11)

=4,96/0,3=16,55 > 7.

В случае, когда l_eff /h ³ 7, при определении е₀ следует учитывать величину случайного эксцентриситета е_а. А также в расчете следует учесть гибкость колонны.

4.3 Определение площади продольной арматуры

Расчетная схема колонны представляет собой балку, защемленную по обоим концам и нагруженную силой , приложенной по оси колонны (рисунок 4.1).

Рисунок 4.1 - Расчетная схема колонны.

Колонна изготавливается из бетона класса С 20/25, продольная арматура из стали класса S500, монтажную арматуру принимаем класса S500. Площадь сечения рабочей арматуры определяем по формулам центрального сжатия, при этом значения эксцентриситета принимают равным случайному эксцентриситету. Ориентировочно примем сечение колонны 300х300 мм.

Значение случайного эксцентриситета назначают максимальное из трех:

(4.12)

Принимаем

Определяем значение коэффициента :

; (4.13)

.

Проверяем условие:

; (4.14)

. (4.15)

Сечение колонны:

; (4.16)

.

Минимальная площадь продольной арматуры:

.

Принимаем: 425 арматуры класса S500 с .

Проверяем условие:

.

Диаметр поперечных стержней назначаем не менее 1/4 диаметра рабочей арматуры: мм.Принимаем арматуру классаS500 6. Шаг поперечной арматуры при сварном каркасе принимаем равным 20 диаметрам рабочей арматуры, т. е. мм (принимаем 300мм). В местах стыковки рабочей арматуры колонны шаг поперечной арматуры назначается не более 10 диаметров рабочей арматуры, т. е.мм.