Из формулы (3.1) определяем требуемую площадь сечения продольной арматуры

 так как получен отрицательный результат (A_{s , tot} < 0), это говорит о том, что бетон один, без арматуры справляется с действующей на колонну нагрузкой. Арматуру все равно следует назначать, учитывая требования норм по минимальному армированию сжатых железобетонных элементов (табл. 3,5 Приложение 3).

8. Минимальный процент армирования μ_min = 0,209% (определен с интерполяцией); из формулы (3.4) находим требуемую площадь сечения всей сжатой арматуры

Назначая арматуру, следует учитывать требование п. 5.17 Пособия по проектированию бетонных и железобетонных конструкций из тяжелого бетона без предварительного напряжения арматуры (к СП 52-101-2003): «Диаметр продольных стержней внецентренно сжатых линейных элементов монолитных конструкций должен быть не менее 12 мм. В колоннах с размером меньшей стороны сечения 250 мм и более диаметр продольных стержней рекомендуется назначать не менее 16 мм».

9. Принимаем арматуру (4 ø 16 мм, А400, A_{s , tot} = 8,04 см²) см. табл. 3.7 Приложение 3, устанавливаем стержни арматуры по углам сечения колонны.

10. Назначаем диаметры и шаг поперечных стержней. Диаметры поперечных стержней d_sw, в соответствии с условием свариваемостипринимаются не менее ¼ d_sс – диаметра продольных сжатых стержней, d_sw ≥ 0,25 d_sс = 0,25·16 = 4 мм. Принимаем поперечные стержни (ø 4 мм, В500).

Шаг поперечных стержней s_w принимают не более 15 диаметров продольных стержней (при большем шаге поперечных стержней может происходить выпучивание продольных стержней каркаса) s_w ≤ 15 d_sс = 15·16 = 240 мм, округляем и принимаем шаг поперечных стержней (кратно 50 мм) s_w = 200 мм.

11. Проектируем каркас колонны. Объемный каркас колонны собирают из плоских сварных каркасов К-1 (рис. 3.5, б), которые изготавливают на станках. При сборке объемного каркаса, к плоским каркасам приваривают отдельные стержни ОС-1 с шагом, равным шагу поперечных стержней в плоских каркасах (рис. 3.5, а). Длина каркасов принимается на 20 мм меньше, чем вся длина колонны (Н = 7730 мм; определяя длину колонны, учитываем ее заделку в стакане фундамента). Назначенная арматура колонны: позиция 1 – диаметром 16 мм, А400; позиция 2 – диаметром 4 мм, В500; отдельные стержни ОС-1 – диаметром 4 мм, В500.

Пример. 3.6. Проверить несущую способность монолитной сжатой стенки, на которую действует продольная сжимающая сила, приходящаяся на один погонный метр стены N = 3000 кН/м. Длительная часть продольной сжимающей силы N_l = 2000 кН/м, γ _n = 1,0. Стенка жестко защемлена в перекрытиях, длина стенки l = 4000 мм, расчетная длина с учетом жесткого защемления концов стенки l ₀ = 0,5 l = 0,5·4000 = 2000 мм. Материалы: бетон класса В20; арматура класса А500, диаметром 12 мм. Арматура поставлена симметрично у двух граней стенки с шагом 200 мм. Толщина стенки t = h = 300 мм. Учитывая, что бетонирование стенки ведется вертикально γ _{b 3}  = 0,9.

Решение.

1. Устанавливаем расчетные сопротивления бетона и арматуры: R_b = 11,5 МПа = 1,15 кН/см², с учетом коэффициента условий работы, R_b = 1,15 γ _{b 3}  = 1,15·0,9 = 1,035 кН/см²; R_sс = 435 МПа = 43,5 кН/см² (табл. 3.2. 3.3 Приложения 3).

2. Определяем случайный эксцентриситет e ₀ = l /600 = 4000/600 = 6,7 мм, но не менее 10 мм, принимаем e _0,сл = 10 мм; проверяем отношение e _0,сл ≤ h /30;

300/30 = 10 мм = e _0,сл = 10 мм, отношение выполняется.

3. Находим отношение l ₀/ h = 2000/300 = 6,7 ≈ 7 < 20, следовательно, расчет можно вести по формуле (3.1).

4. Определяем отношение нагрузок N_l / N = 1500/3000 = 0,5.

5. Находим значение коэффициентов: φ _b = 0,915,  φ _sb = 0,915 (табл. 3.6 Приложение 3).

6. Определяем процент армирования. На один погонный метр стенки приходится, с каждой ее стороны n = 1000/200 = 5 штук стержней. Всего с двух сторон поставлено 10 стержней, диаметром d_sс = 12мм,    А_s,tоt = 11,31 см²/м (табл. 3.7 Приложение 3).

По формуле (3.4)

                           

(μ_min см. табл. 3.5 Приложение 3),в виде коэффициентазначение μ = 0,00377.

7. Находим значение коэффициента φ:

по формуле (3.3) α _s = R_sc μ/ R_b = 43,5·0,00377/1,035 = 0,158;

по формуле (3.2) φ = φ _b + 2(φ _sb – φ _b)α _s = 0,915 + 2(0,915 – 0,915)0,158 = 0,915.

8. Несущая способность сечения стенки определится по формуле (3.1)              N _сеч= φ(R_b А + R_sc A_{s , tot}) = 0,915 (1,035·30·100 + 43,5·11,31) = 3291,2 кН/м.

Несущая способность стенки обеспечена N _сеч = 3291,2 кН/м > N γ _n = 3000 кН/м.

 

 

Задачи для самостоятельной работы к параграфу 3.3

Задача 3.7. Рассчитать сжатую колонну (назначить ее арматуру). На колонну действует нагрузка со случайным эксцентриситетом N = 2500 кН; длительная часть нагрузки N_l = 1250 кН, коэффициент γ _n = 1,1. Сечение колонны b × h = 350×350 мм. Колонна сборная, высотой l = 6000 мм, нижняя часть колонны защемлена в фундаменте, верхняя – шарнирно закреплена (см. табл. 2.4 Приложение 2). Бетон класса В20, арматура класса А300.

Задача 3.8. Проверить несущую способность монолитной колонны, на которую действует продольная сжимающая сила N = 2000 кН, длительная часть продольной сжимающей силы N_l = 1450 кН, γ _n = 1. Колонна жестко заделана в нижней и верхней частях. Длина колонны l = 5000 мм. Материалы: бетон класса В30, γ _{b 3} = 0,9 (учет коэффициента см. пример 3.3); арматура класса А400. В колонне в углах сечения симметрично поставлены четыре стержня диаметром d_sc = 20 мм. Размеры сечения колонны b × h = 400×400 мм.

Задача 3.9. Определить диаметры поперечных стержней d_sw и их шаг s_w. Запроектировать каркас колонны. Длина колонны l = 4500 мм. Сечение колонны b × h = 400×400 мм. Принятая по расчету продольная арматура – четыре стержня диаметром d_sc = 25 мм, А400. Поперечная арматура класса А240.

Расчет изгибаемых элементов

К изгибаемым элементам относят: балки, ригели, плиты, лестничные марши, лестничные площадки, балконные плиты и др.

Расчеты должны обеспечивать прочность изгибаемого элемента. Прочность проверяется по сечениям, проведенным перпендикулярно к оси изгиба элемента (нормальное сечение) и по сечениям, проведенным под наклоном (наклонное сечение).

В зависимости от формы поперечного сечения элемента, расчет прочности разделяют, на расчет прочности элементов прямоугольного и таврового сечения.