4.2. Определение действующих нагрузок и усилий.

Нагрузки на колонну складываются из постоянной (от собственной массы колонны, конструкций покрытия и перекрытий) и переменной (снеговой и полезной) нагрузки.

Вычисляется действующая на 1 м² постоянная (длительная) нагрузка на покрытие g_покр, переменная (снеговая) – q_покр, постоянная нагрузка на перекрытие – g_перекр и переменная нагрузка (полезная) на перекрытие – q_перекр. Нагрузка на колонну собирается с грузовой площадки (l_ВБ и l_ГБ – расстояние между осями второстепенных и главных балок соответственно).

Колонна первого этажа (на уровне обреза фундамента) рассчитывается на действие следующих усилий:

– от постоянных нагрузок ;

– от переменных нагрузок ,,

где ,

,

,

n – количество этажей,

,

,

b, h – размеры поперечного сечения колонны, [м],

H_эт – высота этажа, [м].

В расчетах по методу предельных состояний кроме постоянных нагрузок учитываются переменные нагрузки, одновременное появление которых маловероятно. Поэтому учитываются только наиболее неблагоприятное для данной расчетной ситуации приложение нескольких независимых переменных нагрузок или части их.

Согласно п. А.4 [1, 2] при расчете конструкций по предельным состояниям первой группы следует принимать следующее сочетание нагрузок при постоянных и временных ситуациях

где – расчетное значение постоянных нагрузок;

–расчетное значение доминирующей переменной нагрузки;

–расчетные значения сопутствующих переменных нагрузок;

–коэффициент сочетания для снеговой нагрузки (таб. А.1 [1]).

Полное усилие в колонне первого этажа можно представить как

,

где G₁ – постоянная нагрузка;

Q_д – доминирующая переменная нагрузка;

Q – сопутствующая переменная нагрузка.

В качестве доминирующего переменного воздействия следует рассматривать не обязательно воздействие, бóльшее по величине, а характеризуемое бóльшей продолжительностью действия нагрузки в процессе эксплуатации. В случае расчета многоэтажного здания доминирующим воздействием, очевидно, будет полезная нагрузка, а сопутствующим – снеговая, как меньшая по величине и продолжительности действия.

Длительная часть переменной нагрузки определяется путем умножения полной переменной нагрузки на коэффициенты сочетания  (для снеговой нагрузки ₂ = 0,3; для полезной – ₂ = 0,5 – кабинеты, лаборатории и т.д.), которые определяются по табл. А.1 приложения А СНБ 5.03.01-02 «Бетонные и железобетонные конструкции».

–полезная нагрузка.

–снеговая нагрузка

Длительная часть полной нагрузки

Таким образом, усилия, действующие в колонне первого этажа

N_Sd – от полной нагрузки,

–от длительно действующей нагрузки.

4.3. Расчет армирования колонны первого этажа.

При расчете колонны предварительно принимается сечение колонны bh в мм. Определяется геометрическая длина колонны l_col, равная расстоянию между нижней плоскостью главной балки и обрезом фундамента. Расчетная длина колонны

,

 = 1 – коэффициент, учитывающий условия закрепления колонны (п. 7.1.2.15).

Случайный эксцентриситет принимается

Определяется гибкость колонны и необходимость учета влияния коэффициента продольного изгиба

радиус инерции ;

гибкость колонны .

При  ≥ 14 необходимо учитывать влияние коэффициента продольного изгиба.

Эффективная расчетная длина колонны

,

где ,

l₀ – расчетная длина колонны, м,

–предельное значение коэффициента ползучести (п. 7.1.2.16 [1]).

Определяются ии по табл. П.6 Приложения (табл. 7.2 [1]) определяется – коэффициент, учитывающий влияние геометрической нелинейности (продольного изгиба).

Расчет армирования колонны со случайным эксцентриситетом производится из условия (п. 7.1.2.17 [1])

.

Требуемая площадь сечения арматуры

По сортаменту подбирается 4, 6 или 8 арматурных стержней разных диаметров одного класса.

Проверяется коэффициент армирования . Если > 0,03, то площадь арматуры вычитается из площади сечения бетона.