3.3 Расчет колонны

3.3.1 Выбор расчетной схемы и определение нагрузок

1. Количество этажей – 4;

2. Высота этажа (от пола до пола) – 5,4м;

3. Продольная рабочая арматура класса AIII

4. Класс бетона В25

3. Расчетное сопротивление стали растяжению кл. АIII – R_s = 365МПа

4. Расчетное сопротивление стали сжатию кл. АIII – R_sw = 365МПа

5. Модуль упругости арматуры – Е_s = 2000000МПа

6. Расчетное сопротивление бетона растяжению – R_bt = 1,05МПа

7. Расчетное сопротивления бетона сжатию – R_b = 14,5МПа

8. Модуль упругости бетона - E_b = 27000МПа

9. Коэффициент по назначению здания _n=0,95

10. Коэффициент условий работы бетона _b2=0,9

Колонна первого этажа рассчитывается как стойка высотой, равной высоте этажа, с шарнирно-неподвижными опорами на концах. Расчетная длина при таких концевых закрепления стойки принимается равной:

l₀ = Н_эт = 5,4 м = 540см.

где Н - высота этажа

Грузовая площадь для средней колонны равна:

А=х=6х6=36м²

– шаг колонн в поперечном направлении;

- то же, в продольном направлении.

Подсчет нагрузок на колонну

Нагрузка	Нормативное значение, кН/м	Коэффиц. надежности по нагрузке	Расчетное значение, кН/м
А. Нагрузки от покрытие g = q + V а) постоянная (q)
Собственный вес кровли	3,0	1,2	3,6
Собственный вес ригеля 0,24х0,6х25/6	0,6	1,1	0,66
Собственный вес плиты покрытия	1,7	1,1	1,87
ИТОГО ПОСТОЯННЫЕ:	5,3		6,13
б) Временные (V)
Снеговая	1	1.4	1,4
ВСЕГО	6,3		7,53
Б. Нагрузки на перекрытие а) постоянные
Вес пола	1,56	1,2	1,87
Вес плиты	2,5	1,1	2,75
Собственный вес ригеля	0,8	1,1	0,88
б) временная
Длительная полезная	10,0	1,2	12,0
Кратковременная полезная	2,0	1,2	2,4
ИТОГО ВРЕМЕННЫЕ	12,0		14,4
В С Е Г О :	16,86		19,9

Нагрузки передаваемые на колонну в виде сосредоточенных сил

составляют от покрытия:

длительная N_покр = q_покрхАхγ_п

N_покр =6,13х36х0,95 =209,6 кН

кратковременная N_2покр = V_покрхАхγ_п =1,4х 36х0,95 =47,88 кН

от перекрытия:

длительная N_nepeк = (q_перек + V_nep)хAхγ_п

N_перек = (5,5 + 12,0)х36х0,95 = 598,5 кН

кратковременная: N_2пер. = V_пер.хАхγ_п =2,4х36х0,95=82,08 кН

Расчетные продольные сжимающие силы в колоннах N вычисляются на уровнях перекрытия этажей и на уровне перекрытия над подвалом для колонны первого этажа. Продольная сила от действия постоянных, длительных и кратковременных нагрузок:

N = N_lпокр + N_2покр +(n - l)х(N_lnep + N_2nep + q¹)

N = 209,6 + 47,88 + (4 - 1)х (598,5 + 82,08 +225,72) =2976,4 кН

q^l = γ¹хA¹хlхγ_fхγ_n

q¹ - расчетный собственный вес колонны;

А¹ - площадь поперечного сечения колонны;

А¹ = 0,4х0,4 = 0,16 м²

l - длинна колонны l = 5,4 м;

γ_f - коэффициент надежности по нагрузке, равный 1,1;

γ¹ - объемный вес железобетона, равный 250 кН/м³;

q¹ = 250х0,16х5,4х1,1х0,95 = 225,72 кН

Продольная сила от действия постоянных и длительных нагрузок:

N¹ = N_1покр + (N_lперек + q¹)х(n - l)

N¹ = 209,6 + (598,5 +225,72)х(4 - 1) =2682,3 кН

Подбор сечений симметричной арматуры.

Расчетная длина колонн многоэтажных зданий при жестком соединении ригелей с колоннами в сборных перекрытиях принимаем равной высоте этажа.

Случайный эксцентриситет:

е_а =h/30=40/30=1,33см

Поскольку эксцентриситет силы е_а =1,33см >эксцентриситета е_а =1см, то для расчета принимаем е_а =1,33см

Рабочая высота сечения

Принимаем φ = η = 1

A_S+A'_S = μхА' =0,01хА

N ≤ ηхφх[R_bхA + R_scх(A_s + A'_s)]

Откуда:

см²

40x40 = 160 см² -достаточно

При этом значения γ_b = 0,76

φ_n = 0,82

Принимаем 6Ø25 А-III(А400), А_s =29,45 см²([1] приложение 6)

Поперечные стержни устанавливаем конструктивно с шагом по длине

20хd < 50 см;

20х2,5 =50 см, принимаем шаг 40см, диаметр стержней из условия сварки Ø8 А-I ([1] приложение 6)