Определение размеров сечения колонны

Определим значение продольной сжимающей силы из условия равновесия:

(3.5)

Так как , тогда выражение (3.5) примет вид:

(3.6)

Минимальную площадь армирования определим в соответствии с п.9.5.2 (2) стр. 134 [6]:

(3.7)

Рассмотрим два случая, и , поочерёдно подставим в (3.7) и выразим и .

Первый случай :

(3.8)

Подставив значения в формулу (3.8) получим:

Второй случай :

(3.9)

Подставив значения в формулу (3.9) получим:

Следовательно принимаем .

Принимаем квадратное сечение колонны, размером . Тогда .

Расчёт продольного армирования колонны первого этажа

Величина случайного эксцентриситета в соответствии с [8, стр. 13, п.3.2]:

(3.10)

где h - высота сечения элемента в плоскости действия расчетного момента (h = 400 мм);

- высота колонны (H_с1 = 9,4 м).

Подставив значения в формулу (3.10), получим:

 

Принимаем е_a = 20 мм.

Расчётная длина колонны:

(3.11)

где β – коэффициент, учитывающий условия закрепления; β =1 для колонн, в соответствии с учебным пособием (стр.192) [12];

- высота колонны в свету (l_w = 4,5 м).

Подставив в (3.11) получим:

Условная расчётная длина колонны:

(3.12)

где

(3.13)

где ;

- предельное значение ползучести бетона, принимается равным 2,0 по учебному пособию (стр.192) [12].

Подставив значения в формулу (3.13) получим:

Подставим значения в формулу (3.12):

Тогда гибкость колонны:

(3.14)

Подставим в (3.14):

Относительная величина эксцентриситета:

Отсюда по учебному пособию (стр.192) [12].

Необходимая площадь продольной арматуры, которая в соответствии с п.9.5.2(3), стр.135 [6] не должна превышать :

(3.15)

Подставим значения в (3.15):

В соответствии с п.9.5.2(1), стр.134 [6], минимальный диаметр продольной арматуры принимается 8 мм, следовательно:

Принимаем 4Æ8

В соответствии с п.9.5.3(1), стр.135 [6], диаметр поперечной арматуры должен быть:

(3.16)

Следовательно в качестве поперечной арматуры принимаем стержни Æ6 мм.

Расстояние между поперечной арматурой вдоль колонны в соответствии с п.9.5.3(3), стр.135 [6], должно быть не более :

(3.17)

Принимаем расстояние между стержнями поперечной арматуры 160 мм.

Расчет консоли колонны

Консоль колонны воспринимает поперечную силу (рисунок 3.3) ригеля от одного междуэтажного перекрытия. Наибольшая поперечная сила действует на опоре B слева и равна .

Минимально допустимая величина опирания ригеля из условия прочности бетона на смятие:

(3.18)

где - ширина ригеля.

Подставив в (3.18) получим:

Принимаем расстояние от торца сборного ригеля до грани колонны d = 6 см, тогда требуемый вылет консоли равен:

(3.19)

 

Рисунок 3.3 – К расчёту консоли колонны

 

Подставим в (3.19):

С учетом возможной неравномерности распределения давления по опорной поверхности, а также неточности при монтаже принимаем . При предварительно принятом , требуемая рабочая высота консоли у грани колонны из условия прочности наклонного сечения по сжатой полосе может быть определена как:

(3.20)

где - размер грани колонны

Полную высоту консоли у её основания принимаем .

Тогда:

Проверим выполнение условия:

(3.21)

Подставим значения в (3.21):

Условие выполняется, следовательно данная консоль относится к короткой.

Нижняя грань консоли у ее основания наклонена под углом 45⁰. Тогда высота свободного конца консоли:

(3.22)

Подставим значения в (3.22) и получим:

Армирование консоли

Ригель опирается на консоль на длине площадки, равной 125 мм, так как зазор между торцом ригеля и гранью колонны принят 60 мм, а длина пластины по верху 125 мм (рисунок 3.3).

Расчётный изгибающий момент силы относительно грани колонны:

(3.23)

где – расстояние от силы до грани примыка­ния консоли к колонне.

Тогда определим момент:

Требуемую площадь сечения продольной арматуры подбираем по изгибающему моменту , увеличенному на 25%.

Определяем:

Тогда:

Принимаем 2Æ16 S500 с . Эти стержни привариваются к закладным деталям консоли.

Так как поперечная сила ригеля приложена от грани колонны на расстоянии , то прочность наклонных сечений на действие главных растягивающих усилий можно не производить.

При , то консоль армируется наклонными хомутами по всей высоте консоли в соответствии со справочным пособием стр.280 [7].

Площадь сечения хомутов можно определить по эффективному коэффициенту армирования:

(3.24)

Подставим значения в формулу (3.24):

Хомуты устанавливают в двух наклонных сечениях по пять хомутов в каждом сечении, то есть 10Æ5 S500 с . Шаг хомутов должен быть не более 15 см и не более в соответствии с стр.280 [7]. Принимаем шаг хомутов в пределах консоли 7 см.