Проектирование колонны одноэтажного промздания

4.1. Общие рекомендации к расчету

 

Для каждого расчетного сечения колонны в таблице сочетаний усилий нужно выбрать три невыгоднейших из шести, действующих в нем. Подбор арматуры осуществляется по каждой из выбранных трех комбинаций усилий в соответствии с алгоритмом, приведенным в таблице 4.1.

Во всех расчетных формулах табл. 4.1, 4.2, 4.3 расчетные сопротивления бетона R_b и R_bt следует принимать с учетом соответствующих значений коэффициента условий работы g_b2 [1, табл. 15], то есть в виде g_b2×R_b и g_b2× R_bt, где g_b2 равно:

а) при расчете на комбинацию усилий, в которой учтены крановые и ветровые нагрузки, принимать g_b2 = 1.1;

б) при расчете на комбинацию усилий, в которой не учтены крановые и ветровые нагрузки, принимать g_b2 = 0.9.

Окончательное армирование каждой ветви (либо сплошного сечения колонны) принимать по максимальным значениям требуемой площади и , полученным из расчета по трем комбинациям для данного сечения. При этом знак момента, действующего в сечении, следует учитывать только для определения расположения растянутой грани (слева или справа в сечении) в каждой комбинации усилий.

4.2. Расчет продольной арматуры колонны

 

В табл. 4.1 приведен расчет продольной арматуры двухветвевой колонны.

Для сплошной надкрановой части колонны, а также сплошной подкрановой части колонны расчет арматуры и следует выполнять, пользуясь тем же алгоритмом табл. 4.1 пп. 5 ¸ 6, где вместо усилий в ветви N_в, M_в следует принимать расчетные усилия M, N в сечении для соответствующей комбинации усилий.

Расчетную арматуру колонн следует назначать из стержней Æ 12 ¸ 40 мм классов А-III,

A-II, располагая их в сечении с соблюдением требований СНиП [1, пп. 5.16 ¸5.19].

Поперечную арматуру назначать в соответствии с требованиями СНиП [1, пп. 5.22 ¸5.30].

Для колонн принимать бетон не ниже класса В15, для сильно нагруженных колонн – не ниже класса В25.

 

Таблица 4.1 – Расчет продольной арматуры двухветвевой колонны

№ п/п	Алгоритм	Пояснения
1	2	3
	Для каждой рассматриваемой комбинации усилий (из трех расчетных) последова­тельно выписать усилия в сечении: M, N, Q – полные расчетные; M l, N l – от длительной части нагрузки (т.е. от постоянной) в этой же комбинации. Вычислить эксцентриситет .	Сечение подкрановой части двухветвевой колонны показано на рисунке:

 

Продолжение табл. 4.1

1	2	3
	В расчет вводить величину eo не меньше ea по [1, п.1.21]
	Приведенный радиус инерции сечения подкрановой части	Расчетную длину подкрановой части принимать , где в соответствии с [1, табл. 32] коэффициент y = 1.5, Hн - см. рис. 2.1, n – число панелей в двухветвевой части колонны, определяемое как: , где S - шаг распорок, принимаемый равным , в пределах м.
	Приведенная гибкость подкрановой части колонны . При >14 следует учитывать влияние прогиба на несущую способность колонны в соответствии с [1, п. 3.24]. В этом случае в расчете вместо eo необходимо использовать величину (h× eo), где . вычислять по [1, п. 3.24]. При £14 принимать h =1. Если окажется N > , следует увеличить размеры сечения колонны и повторить вычисления, начиная с п.2 данной таблицы.	При вычислении принимать: ; ; ; , с учетом требований [1, п. 3.6], если знаки моментов M и Мl различные. . Величину m для арматуры одной ветви предварительно принимать 0.005 ÷ 0.035. jр=1.
	Вычислить усилия в ветвях колонны	- продольные силы в ветвях; - момент местного изгиба ветви от действия поперечных сил Q. Если > 0, то обе ветви внецентренно сжаты, и арматуру ветвей рассчитывать

 

 

Продолжение табл. 4.1

1	2	3
		по пп. 5¸6 алгоритма. При < 0 - ветвь внецентренно растянута и арматуру в ней рассчитывать по пп. 7¸10 алгоритма. При этом для внецентренно сжатой ветви вместо принимать .
	Для каждой из ветвей вычислить и определить , где ³ [1, п.1.21].	Здесь принимать h = 1 для сечения двухветвевой колонны. При использовании данного алгоритма для расчета сплошного сечения колонны коэффициент h определить по [1, ф.(19)], где критическую силу Ncr вычислять по [1, п.3.24]. назначать не менее h /30, s /600 и 1см; s – см. п.2 алгоритма.
	Для выявления расчетного случая внецентренного сжатия вычислить . При арматуру рассчитывать по пп. 9¸12 алгоритма табл. 7.2 исходя из усилия Nв (вместо N). При площади арматуры внецентренно сжатой ветви находить по пп. 12¸13 алгоритма табл. 7.2 по усилию Nв (вместо N). - вычислить по ф. (25) [1].	Здесь принято , т.е. симметричное армирование. При этом следует иметь в виду, что симметричное армирование во внецентренно сжатых элементах целесообразно при наличии в расчетных сочетаниях (3 шт.) изгибаю-щих моментов противоположных знаков близких значений. При несимметричном армировании расчет площади арматуры и следует вести по формулам, приведенным в [2, с. 176 ¸178].
	Для внецентренно растянутой ветви вычислить . ; .	В выражении для е нижние знаки принимать лишь в том случае, если при верхних знаках окажется е < 0.
	Сравнить с величиной : если , то имеет место первый случай внецентренного растяжения и для определения и использовать выражения п.9 данного алгоритма; если , то имеет место второй случай внецентренного растяжения и площади , определять по формулам п.10 данного алгоритма.	Рабочую высоту сечения ветви hо см. на рисунке в данной таблице.
	- сжатая арматура; - растянутая арматура.	В пункте 9 представлен расчет арматуры для первого случая внецентренного растяжения.

Окончание таблицы 4.1.

1	2	3
	- сжатая арматура; - растянутая арматура. Если окажется , то принимать и вычислить: по которому из [2, табл. 3.1] найти соответствующее значение x. Тогда площадь растянутой арматуры определить по формуле: .	В п. 10 – расчет продольной арматуры для второго случая внецентренного растяжения. ; - см. п.6 алгоритма; Для внецентренно растянутого элемента mmin принимать в соответствии с [1, табл.38] равным mmin = 0.0005.

 

4.3. Расчет распорки двухветвевой колонны

 

Задача расчета - определить продольную и поперечную арматуру распорки.

В связи с тем, что эпюра моментов в распорке двузначная, продольное армирование распорки принимают симметричным (то есть ).

Последовательность расчета арматуры распорки приведена в табл. 4.2.

 

Таблица 4.2 - Расчет армирования промежуточной распорки двухветвевой колонны

№ п/п	Алгоритм	Пояснения
1	2	3
	Изгибающий момент в распорке .	Q – наибольшее значение поперечной силы в подкрановой части колонны (из таблицы сочетаний расчетных усилий). Шаг распорок S по п.2 табл. 4.1.
	Требуемую площадь продольной арматуры при симметричном армировании без учета работы бетона определить из формулы:	Поперечное сечение распорки показано на рисунке: Величину аs принимать равной 30÷40 мм. Высоту сечения распорки принимать рав­ной hds =(1.5÷2) h, где h – высота сечения ветви колонны (рис. в п.1 табл. 4.1); b - ширина сечения колонны.

 

Окончание таблицы 4.2.

1	2	3
	Поперечная сила в распорке .	Здесь ″ с ″- см. рисунок в п.1 табл.4.1.
	Условие необходимости расчета попереч-ных стержней распорки: . Если условие выполняется, то поперечные стержни в распорке не требуются по расчету. Однако их следует устанавливать в соответствии с конструктивными требо­ваниями СНиП [1, п. 5.27]. Если условие не выполняется, то попереч-ные стержни устанавливать по расчету. При этом расчет шага поперечных стержней выполняем аналогично приведенному в табл. 6.2. алгоритма, начиная с п.9.	- см. [1,п. 3.32]. hо - рабочая высота сечения распорки. Здесь . Для правой части приведенного условия необходимо соблюдать требования п. 3.32 [1].

4.4. Расчет колонны из плоскости поперечной рамы

 

Целью расчета является проверка достаточности крайних стержней в сечениях, принятых из расчета колонны в плоскости рамы, для обеспечения прочности колонны из плоскости поперечной рамы.

При этом учитывается максимальная продольная сила (по данным таблицы сочетаний расчетных усилий), действующая в уровне подкрановой консоли, со случайным эксцентриситетом е_а из плоскости рамы.

Расчет следует выполнять по таблице 4.3.

 

Таблица 4.3 - Расчет прочности колонны из плоскости поперечной рамы

№ п/п	Алгоритм	Пояснения
1	2	3
	Выявить необходимость расчета подкра­новой части колонны из плоскости поперечной рамы: при расчет не требуется; при расчет необходим, и его следует выполнять по п. 2¸6 настоящей таблицы.	; здесь b - ширина сечения колонны; lo=0.8×Hн; Hн - см. рис. 2.1;   l - гибкость подкрановой части колонны из плоскости рамы; lred – приведенная гибкость сечения колонны в плоскости рамы: - для двухветвевой подкрановой части принимать по п. 3 табл. 4.1;

 

Продолжение таблицы 4.3

1	2	3
		- для сплошной колонны - , где ; ; y - см. [1, табл. 32] для варианта расчета в плоскости поперечной рамы;
	Вычислить величину случайного эксцентри-ситета, вводимого в расчет:	Схема сечения для расчета из плоскости рамы показана на рисунке: as=as^′=30¸40мм.
	Вычислить критическую силу Ncr по формуле СНиП [1, п. 3.24], где принимать: Для сплошной колонны .	- принимать равными площади четырех стержней, расположенных у одной из длинных сторон сечения колонны (см. рис. п.2). Nmax - наибольшая продольная сила для подкрановой части колонны, принятая из таблицы сочетаний расчетных усилий; Nl - продольная сила для подкрановой части колонны от постоянной нагрузки (в этом же сочетании усилий).
	Коэффициент влияния продольного изгиба .
	.	е - расстояние от линии действия продольной силы до растянутой арматуры.
	Вычислить и сравнить с xR . При требуемую площадь арматуры находить по пп. 9¸10 алгоритма табл. 7.2.	Найденную в первом или втором варианте расчета площадь арматуры сравнить с площадью имеющихся четырех стержней, установленных вдоль длинной стороны hн сечения колонны. Площадь имеющихся стержней (по результатам расчета продольной арматуры ветвей в плоскости рамы)

 

Окончание таблицы 4.3

1	2	3
	При площадь арматуры находить по пп. 12¸13 алгоритма табл. 7.2.	должна быть достаточна для обеспечения найденной по приведенному здесь расчету площади . В противном случае следует изменить набор стержней в ветвях (при сохранении их суммарной площади в пределах ветви) так, чтобы площади четырех стержней было достаточно для обеспечения величины по результатам настоящего расчета.