5. Расчет и конструирование условно центрально сжатой колонны

Запроектируем промежуточную колонну пятиэтажного трёхпролётного здания с плоско кровлей. Здание возводится в III климатическом снеговом районе (г. Балаково p=1,8кН/м²).Высота этажа H_эт=3,3 м, сетка колонн 6,7×5,3м. Верх фундамента заглублен ниже отметки пола на 0,6 м, ригели опираются на консоли колонн, стыки колонн располагаются на высоте 1,5 м от верха консоли. Сечение колонн предварительно принимаем h_k×b_k=35×35 см. Расчётная длина колонн во II-V этажах равна высоте этажа , для 1-го этажа с учётом защемления колонны в фундаменте .

Для колонны принимаем тяжёлый бетон класса В20 (R_b=11,5 МПа), продольную арматуру класса А-III (R_sc=365 МПа).

Собственный вес колонн на один этаж во II-V этажах:

на I-м этаже:

Подсчёт нагрузки от покрытия и перекрытия выполняется умножением их значений (кН/м²) из таблицы 4 на грузовую площадь, с которой нагрузка передаётся на колонну:

Расчет и конструирование условно центрально сжатой колонны

30

Таблица 3

Нагрузка на 1 м² покрытия (перекрытия)

Вид нагрузки	Нормативная нагрузка, Н/м	Коэффициент надёжности по нагрузке	Расчётная нагрузка, Н/м2
1	2	3	4
От покрытия: Постоянная: Рулонный ковёр-3слоя Цементная стяжка Утеплитель из пенобетона Пароизоляция Собственный вес панелей покрытия Собственный вес ригеля 0,20,625/5,3	0,12 0,44 0,48 0,04 2,50 0,56	1,2 1,2 1,2 1,2 1,1 1,1	0,14 0,53 0,58 0,05 2,75 0,61
Итого:	4010	-	4520
Временная (снег) кратковременная нагрузка	1,28	1,4	1,8
Всего от покрытия:	5,42	-	6,46
От перекрытия: Постоянная: Плиточный пол Цементная стяжка Собственный вес панелей Собственный вес ригеля	0,30 0,44 2,50 0,56	1,1 1,2 1,1 1,1	0,33 0,53 2,75 0,61
Итого:	3,8	-	4,22
Временная длительная Кратковременная	4,5 1,5	1,2 1,2	5,4 1,8
Всего от перекрытия:	9,8	-	11,42

Сбор нагрузок на колонну представлен на рис.12.

Рис.10 Сбор нагрузок на колонну

Расчет и конструирование условно центрально сжатой колонны

31

Таблица 4

Подсчёт расчётной нагрузки на колонну, кН

Этажи	От покрытия и перекрытия		Собственный вес колонны	Расчётная суммарная нагрузка
	длительная	кратковременная		длительная	кратковременная	полная
5	165,4	63,9	11,1	176,5	63,9	240,4
4	507	127,8	22,2	529,2	127,8	657
3	848,6	191,7	33,3	881,9	191,7	1073,6
2	1190,2	255,6	44,4	1445,8	255,6	1701,4
1	1531,8	319,5	57,5	1589,3	319,5	1908,8

Рассчитываем колонну I-го этажа на уровне отметки верха фундамента (N_пол=1908,8 кН, N_дл=1531,8 кН). Предварительно задаём сечение колонны 35х35

см. Бетон В-20 (R_b=11,5Мпа), продольная рабочая арматура класса А-III (R_sc=365Мпа) По таблице IV.I (4) в зависимости от и находим _b и ₂. При ; _b=0,91и _r=0,9.

Задаём =0,02, определяем:

должно быть _r (0,89=0,9).

Находим площадь рабочих продольных стержней:

Принимаем 4 Ø28 А-III с А_S = 24,63 см².

Определяем фактический коэффициент армирования:

.

Для обеспечения совместной работы продольных стержней, для восприятия поперечных деформаций бетона ставятся без расчёта хомуты  10 мм А-I с шагом 500 см. Затем производим расчет консоли колонны на уровне перекрытия 1-го этажа. Ширина консоли равна ширине колонны b=35см, ширина ригеля b=20 см,

Расчет и конструирование условно центрально сжатой колонны

32

бетон и арматура – как в колонне.

Рис. 11 Армирование колонны 1-го этажа

Для обеспечения совместной работы продольных стержней, для восприятия поперечных деформаций бетона ставятся без расчёта хомуты  10 мм А-I с шагом 500 см. Затем производим расчет консоли колонны на уровне перекрытия 1-го этажа. Ширина консоли равна ширине колонны b=35см, ширина ригеля b=20 см, бетон и арматура – как в колонне. Реакция от ригеля перекрытия равна:

Определяем минимальный вылет консоли l_к из условия смятия под концом ригеля:

Принимаем вылет консоли l_к=25 см (из условия приварки ригеля к консоли

колонны).

Находим высоту сечения консоли по грани колонны. Минимальная высота:

Полную высоту сечения консоли по грани колонны принимаем по конструктивным соображениям равной h=50 см, тогда h₀=50-3=47см. Высота свободного конца консоли будет равна (грань консоли наклонена к грани колонны под углом 45⁰): h₁=h–l_к∙tg45⁰=50-25∙1=25см.

Подбираем продольную арматуру консоли по М:

где а – расстояние от точки приложения опорной реакции до грани колонны.

В

Расчет и конструирование условно центрально сжатой колонны

ычисляем:

33

Принимаем 2  16 А-III; с А_s=4,02 см².

Эта арматура приваривается к закладным деталям консоли.

Так как h=2,5а; h=50 см; 2,5∙20,65=51,6 см, то консоль армируется наклонными хомутами по всей высоте.

Минимальная площадь наклонных хомутов, пересекающих верхнюю половину линии l от приложения Q до нижней грани консоли, принимается равной:

А_sw=0,002∙b_к∙h₀=0,002∙35∙47=3,29 см²,

принимаем 2  12 A-III с А_s=4,52 см² (рис.16).

Запроектируем также (без расчета) сварной стык колонн между собой (рис. 12). Передача усилия с колонн вышележащего производится через сварные швы по контуру стальных торцевых листов и центрирующую прокладку толщиной

5мм и размерами

Торцевые листы приняты размерами: 330 х 330 х 12 мм. В таком стыке имеет

а) б)

Рис.12 а) армирование консоли колонны; б) сварной стык колонны

место сжатие (смятие). Для усиления сжатого бетона ставим обойму в виде сварных сеток (не менее 4-х штук по длине не менее 10d). Сетки из проволоки класса В-I, d=5 мм, размер ячеек сетки – 50 мм, шаг сеток по высоте 70 мм. Стык колонн для удобства устраивают выше перекрытия на 0,5 м.

34

Расчет и конструирование условно центрально сжатой колонны

а)