3.4. Розрахунок розтягнутого розкосу

З табл. 3.1. вибираємо максимальне розрахункове зусилля в розкосi . Розрахункове зусилля розтягу при : N_p= 0,95·320=304 кН

Визначаємо площу арматури:

Приймаємо: 4Ø18 А-III( ).

Мало навантажені елементи, наприклад стійки, проектують конструктивно, їх переріз прийнято мінімальним 12х14 см з армуванням 4 Ø12 А-III.

 Арматура у найбільш стиснутому розкосі приймається також конструктивно 4 Ø12 А-III.

Розділ 4. Розрахунок і конструювання залізобетонної збірної колони

4.1. Визначення площі поперечного перерізу арматури для крайньої колони (по осі А) в перерізі 2 – 2 (надкранова частина колони)

Вихідні дані для розрахунку: N = 771,75 кН, M = 248,86 кНм – відповідно розрахункові значення поздовжньої сили стиску й згинального моменту від дії постійних і короткочасних навантажень; , - розрахункові значення поздовжньої сили стиску та згинального моменту від дії постійних і довгочасних навантажень (приймаємо за розпечаткою (див. 3 стовпчик)); , - розрахункові значення поздовжньої сили стиску та згинального моменту від короткочасної дії навантаження від снігу (приймаємо за розпечаткою (див. 5 стовпчик)); розміри поперечного перерізу надкранової частини колони h = 600 мм, b = 400 мм; a = a = 40 мм; висота надкранової частини колони H_t = 4,5 м; бетон важкий класу B20 із тепловою обробкою при атмосферному тискові (E_b = 2,4  10⁴ МПа); арматура класу А-ІІІ (R_s = R_sc = 365 МПа, E_s = 2 10⁵ МПа).

Розрахунок. Для розрахунку необхідно прийняти розрахункову характеристику бетону R_b ([2], табл. 8). Цю характеристику слід приймати залежно від коефіцієнта умов роботи бетону _b2, яким ураховується вплив тривалості дії навантаження ([2], п. 3.1). Для цього перевіряємо умову ([2], п. 3.1): M_I < 0,82M_II;

.

Оскільки 0,82M_II = 0,82449,52 = 386,6 кНм < M_I = 404,55 кНм, то розрахунок можна виконувати відповідно до випадку “б” ([2], п. 3.1), тобто на дію всіх навантажень, приймаючи тепер R_b =15 МПа (при _b2 = 1).

У розрахунках позацентрово стиснутих елементів слід ураховувати вплив прогину на їх несучу здатність шляхом виконання розрахунку за деформованою схемою. Але допускається виконувати цей розрахунок за недеформованою схемою, враховуючи вплив прогину на несучу здатність елементів шляхом помноження значення розрахункового ексцентриситету e₀ на коефіцієнт . При цьому, значення  приймають залежно від гнучкості елемента l₀/h (l₀ – див. [2], п. 3.55). І якщо l₀/h < 4, то приймають  = 1, а якщо l₀/h ≥ 4, то коефіцієнт  обчислюється за формулою

, (1)

де N_cr – умовна критична сила, яка для елементів прямокутного перерізу визначається із формули

, (2)

або із формули (3)

якщо і 4 ≤ l₀ / h < 10.

У формулах (1), (2) і (3):

l₀ – розрахункова довжина позацентрово стиснутих залізобетонних елементів, визначається відповідно до п. 3.55 [2], l₀ = 2·4,5 = 9 м;

;

для елементів статично не визначених конструкцій і колон каркасних будівель значення e₀ приймається рівним ексцентриситету, отриманого із статичного розрахунку, але не менше ніж випадковий ексцентриситет e_a (див.[2], п. 3.50);

для остаточного прийняття значення ексцентриситету е₀ в розрахунках обчислюємо можливе значення випадкового е_а ексцентриситету:

, , ;

оскільки e₀ = 320 мм > e_a,max = e_a2 = 20,0 мм, то в розрахунках приймається e₀ = 320 мм;

_e – коефіцієнт, який приймається рівним e₀ / h, але не менше ніж ;

;

, але не більше 1 + β ( = 1, див. [2], табл. 16),

;

– приймається в межах 0,01... 0,02.

Оскільки l₀ / h = 9 / 0,6 = 15 > 10, подальший розрахунок з урахуванням прогину елемента виконуємо, обчисливши попередньо N_cr за формулою (2).

Для цього в першому наближенні приймаємо μ = 0,01, тоді

Із розрахунку маємо, що N = 771,75 кН < N_cr = 4569,3 кН, тому розміри перерізу колони залишаємо без змін.

За формулою (1) обчислюємо коефіцієнт η:

.

Тепер попередньо визначаємо випадок розрахунку:

.

Висновок: маємо перший випадок розрахунку, тобто великі ексцентриситети. Розрахунок виконуємо: при симетричному армуванні згідно з п. 3.62 [2], а при несиметричному – п. 3.66 [2].

У перерізі 2 – 2, відповідно до таблиці 4.3 [1] |M_max| ≠ |M_min|, тому приймаємо несиметричне армування. Ексцентриситет сили відносно центра ваги розтягнутої арматури

.

Площу перерізу стиснутої арматури для елементів з бетону класу В30 і нижче слід обчислювати за формулою ([2], п. 3.66)

. (4)

.

Оскільки значення A_s < 0, то це свідчить про те, що в стиснутій зоні колони арматура за розрахунком не потрібна. Але відповідно до конструктивних вимог площу перерізу поздовжньої арматури з l₀ / h > 10 слід приймати не меншою, ніж 0,2% від b·h₀ ([2], п. 5.53):

A_s,f = 0,002 · 400 · 600 = 480 мм².

Крім того, відповідно до вказівок до конструювання ([2], п. 5.56) у збірних колонах із розмірами меншої сторони перерізу 250 мм і більше діаметр поздовжніх стержнів уздовж ребер рекомендується приймати не менше від 2Ø 16 мм:

A_s,f = 2 · 201 = 402 мм².

Таким чином, для армування стиснутої зони приймаємо 2Ø18 А-ІІІ,

A_s,f = 509 мм².

Якщо прийняте значення площі стиснутої арматури A_s,f фактично більше, ніж обчислене за формулою (4) (а також, коли з (4) отримують A_s ≤ 0), то площу розтягнутої арматури визначають за формулою (128) [2]

, (5)

де ξ – визначають за [2], табл. 20, с. 24 залежно від

; (6)

;

при α_m = 0,214 ([2], табл. 20) знаходимо ξ = 0,245.

Оскільки α_m < α_R = 0,613, то дійсно маємо перший випадок розрахунку.

Тепер, використовуючи (5), остаточно обчислюємо, що площа поздовжньої розтягнутої арматури

.

Визначаємо фактично необхідне значення коефіцієнта армування:

.

Висновок: оскільки μ_f < μ = 0,01, то повторний розрахунок виконувати не потрібно.

Остаточно для армування розтягнутої зони колони приймаємо 2Ø22 А-ІІІ, A_s,f = 760 мм².

Окрім того, вздовж висоти поперечного перерізу слід установити по одному конструктивному стержню Ø16 А-ІІІ, оскільки відстань між арматурою A'_s і A_s перевищує 500 мм ([2], п. 5.57).

У результаті розрахунку та врахування конструктивних вимог ([2], п. 5.57) армування перерізу 2 - 2 надкранової частини колони буде мати вигляд, зображений на рис.4.1.

Рис. 4.1. – Армування перерізу 2 - 2 надкранової частини колони.