4. Расчет и конструирование сквозной колонны

   1. Исходные данные

Для внецентренно сжатой колонны одноэтажного здания с геометрическими размерами надкрановой части - , длинойи размерами подкрановой части -, длинойпринят бетон класса С¹²/₁₅, подвергнутый тепловлажностной обработке.

Расчетные характеристики для бетона:

, ;;;(табл. 1.1 П1[1]) Коэффициент, учитывающий длительное действие нагрузки, неблагоприятный способ ее приложения и т. д.=1.0 (п.6.1.5.4 [2]).

Для армирования колонны принята арматура:

– продольная рабочая класса S500 с расчетными характеристиками (табл. 1-3 П1[1]);

– поперечная класса S240 с расчетными характеристиками (табл. 1-3 П1[1]);

Условия эксплуатации ,

Расчетные сочетания усилий приведены в таблице 4.

2. Подбор площади сечения арматуры надкрановой части колонны

Расчет надкрановой части колонны в плоскости и из плоскости изгиба производим по наиболее невыгодным сочетаниям усилий в сечении 2-2.

Подбор площади сечения рабочей арматуры в плоскости изгиба производим по двум расчетным комбинациям усилий:

– 1-я комбинация : расчетные усилия основного сочетания нагрузок –(загружения 1^*+3+12 – отсутствует крановая нагрузка); усилия от практически постоянного сочетания –

– 2-я комбинация : (загружения 1^*+4+8+15 – присутствует крановая нагрузка); усилия от практически постоянного сочетания –

Расчетная длина надкрановой части в плоскости изгиба согласно табл. 7.4[2]:

– – без учета нагрузки от кранов;

– – с учетом нагрузки от кранов.

Радиус инерции сечения сплошной части колонны

.

3. Подбор сечения арматуры в плоскости изгиба по первой комбинации усилий (мSd,max)

Так как , необходимо учитывать влияние прогиба на эксцентриситет продольной силы.

Для учета влияния гибкости сжатого элемента смещаемого каркаса на его несущую способность определяем условную критическую силу:

здесь – момент инерции сечения бетона надкрановой части колонны относительно центра тяжести сечения элемента

– коэффициент, учитывающий длительность нагрузки,

,

где для тяжелого бетона (п.7.1.3.14 [2]);

и – изгибающие моменты относительно оси, проходящей через центр наиболее растянутого (менее сжатого) стержня арматуры при основном и практически постоянном сочетании усилий,

– коэффициент, принимаемый равным

, но не менее

;

– коэффициент, учитывающий влияние предварительного напряжения арматуры на жесткость элемента (для элементов без предварительного напряжения (п.7.1.3.14 [2]));

– коэффициент приведения железобетонного сечения к однородному бетонному

;

– момент инерции площади сечения арматуры относительно центра тяжести сечения элемента

где – коэффициент армирования.

В первом приближении задаемся коэффициентом армирования не менее

.

Согласно табл. 11.1[2] принимается равным, но не менее, принимаемого не менее 0.1 % и не более 0.25 %.

; .

К дальнейшим расчетам принимаем .

Коэффициент, учитывающий увеличение момента за счет продольного изгиба

Принимаем в первом приближении .

Изгибающий момент с учетом продольного изгиба

.

При расчете элементов по прочности сечений, нормальных к продольной оси, на совместное действие изгибающих моментов и продольных сил, эксцентриситет относительно центра тяжести растянутой (менее сжатой) арматуры:

,

где – расчетный начальный эксцентриситет

;

– случайный эксцентриситет

Принимаем .

Расчетный изгибающий момент продольной силы относительно центра тяжести растянутой арматуры

;

Предполагая, что сечение находится в области деформирования 2 (k_s1=k_s2=1.0), определяем при симметричном армировании величину относительной высоты сжатой зоны

.

По таблице 2–2 приложения 2 для бетона класса С¹²/₁₅ и арматуры S500 . Поскольку, сечение находится в области деформирования 1 (k_s1=1.0, k_s2<1.0) и расчет производим по случаю больших эксцентриситетов, используя алгоритм 1 приложения 6.

Минимальное количество сжатой арматуры исходя из принятого процента армирования

.

Принимаем в качестве первого приближения армирование 216+118 S500 (A_sc=656.5мм²), что больше минимальной величины площади сечения арматуры.

С учетом принятой площади арматуры на первом шаге итерации прикоэффициентсоставит:

.

По табл. 2-2 П2 [1] при .

По табл. 5-1 П5 [1] при икоэффициент, что не значительно отличается от принятого ранее.

Выполнив последовательно несколько раз итерационный расчет, принимаем окончательно ,.

Тогда требуемое количество растянутой арматуры:

что меньше .

Растянутую арматуру принимаем в количестве 216+118 S500 (A_st=656.5мм²).

Так как коэффициент продольного армирования незначительно отличается от ранее принятого, уточнение площади сечения армирования не производим.