2.2. Конструктивные особенности сжатых элементов
По форме поперечного сечения сжатые элементы со случайными эксцентриситетами делают чаще всего квадратными, прямоугольными, реже круглыми, многогранными или двутавровыми.
Размеры поперечного сечения колонн определяют расчетом. В целях стандартизации опалубки и арматурных каркасов размеры сечения прямоугольных колонн назначают кратными 50 мм.
Для сжатых элементов применяют бетон классов не ниже В15. Сжатые элементы армируют продольными стержнями диаметром 12…40мм. Минимальный диаметр рабочих стержней для сборных колонн 16 мм, монолитных колонн 12 мм, классов рабочей арматуры А – ΙΙΙ и реже А – ΙΙ.
Процент армирования сжатых элементов не должен превышать 3 %. При специальном обосновании, если нет возможности увеличить сечение сжатого элемента, процент армирования может быть увеличен до 5 %.
Концы продольных рабочих стержней должны отстоять от торца элемента на расстоянии не менее 10 мм, торцы поперечных стержней должны иметь защитный слой не менее 5 мм.
2.3. Пример расчета колонны со случайными эксцентриситетами
В многоэтажных промышленных зданиях с неполным железобетонным каркасом и с несущими наружными кирпичными стенами несущие элементы каркаса воспринимают только вертикальные нагрузки.
Нагрузки на колонны передаются ригелями, которые проектируются из прокатной стали. Соединение ригеля с колонной шарнирное.
18
2.3.1. Задание на проектирование
Требуется определить размеры поперечного сечения и площадь рабочей арматуры колонны первого этажа пятиэтажного промышленного здания с жесткой конструктивной схемой с несущими кирпичными стенами.
2.3.2. Расчетные характеристики материалов
Бетон тяжелый класса В35: Rb = 14,5 ∙ 0,9 = 13,05 МПа, при γв2 = 0,9.
Продольная рабочая арматура класса А – ΙΙΙ – Rsc = 365 МПа.
2.3.3. Эскизная проработка колонны
Назначаем элементы колонны длиной на один этаж (рис.7). Размеры поперечного сечения в первом приближении принимаем 40×40 см. Стык элементов колонны принимаем бетонированным со сваркой арматурных выпусков (рис.7).
19
2.3.4. Расчетная схема и нагрузки, действующие на колонну в стадии эксплуатации
Расчетная схема колонны изображена на рис.9. Расчетная длина колонны в пределах первого этажа равна
lо1 = (Н + а) ∙ μ = (3,3 + 0,15) ∙ 0,70 = 2,415 м
Расчетные длины колонн остальных этажей равны высоте этажа
lо2 = Н = 3,3м.
Грузовая площадь
Агр = L ∙ B = 5,6 ∙ 7,2 = 40,32 м2 .
Таблица 2
Нагрузка на колонну от покрытия
|
Вид нагрузки |
Нормативная нагрузка, кН |
Коэффициент надежности по нагрузке γf |
Расчетная нагрузка, кН |
|
Постоянная 1. 3 слоя рубероида на битумной мастике δ = 0,02м, ρ = 6 кН/м3 |
0,02 ∙ 6 ∙ 40,32 = 4,84
|
1,3 |
6,29 |
|
2. Цементно-песчаная стяжка δ = 0,025м, ρ = 18 кН/м3 |
0,025 ∙ 18 ∙ 40,32 = 18,14 |
1,3 |
23,59 |
|
3. Утеплитель – керамзит δ = 0,18м, ρ = 6 кН/м3 |
0,18 ∙ 6 ∙ 40,32 = 43,55 |
1,3 |
56,61 |
|
4. Пароизоляция – слой толя δ = 0,005м, ρ = 6 кН/м3 |
0,005 ∙ 6 ∙ 40,32 = 1,21 |
1,3 |
1,57 |
|
5. Нагрузка от собственного веса плиты перекрытия – 3 кН/м2 |
3 ∙ 40,32 = 120,96 |
1,1 |
133,06 |
|
6. Нагрузка от собственного веса ригеля – 0,926 кН/м |
0,926 ∙ 7,2 =6,67 |
1,05 |
7,0 |
|
Итого постоянная |
195,37 |
|
228,12 |
|
Временная: г. Братск Снег, ΙΙΙ снеговой район Sо = 1,0 кН/м2, В том числе: – длительная – кратковременная |
1,0 ∙ 44,84 = 48,84
0,3 ∙ 44,84 = 13,45 0,7 ∙ 44,84 = 31,39 |
1,4
1,4 1,4 |
62,78
18,53 43,95 |
|
Итого: длительная полная |
|
Nl покр.= Nпокр.= |
246,65 290,9 |
20
Таблица 3
Нагрузка на колонну от междуэтажного перекрытия
|
Вид нагрузки |
Расчетная нагрузка, кН |
|
1. Постоянная от конструкции пола и собственного веса панелей перекрытия 9,0 кН/м2 (из расчета панели перекрытия); от собственного веса ригеля 0,926 ∙ 1,05 = 0,972 кН/м (из расчета ригеля) |
4,5 ∙ 44,84 = 201,78
0,972 ∙ 7,2 = 7,0 |
|
Итого постоянная |
208,78 |
|
2. Временная расчетная нагрузка на перекрытие 9,0кН/м2 (из расчета плиты), в том числе: – кратковременная 1,5 ∙ 1,2 = 1,8 кН/м2 – длительная 9,0 – 1,8 = 7,2 кН/м2 |
1,8 ∙ 44,84 = 80,71 7,2 ∙ 44,84 = 332,8 |
|
Итого: – длительно действующая, Nl перекр.=
– полная N перекр.= |
208,78+332,8 = 541,58
541,58+80,71 = 622,3 |
Собственный вес колонны
Расчетные продольные силы в колоннах по этажам (по данным табл.2 и 3)
Полная:
Длительная:
21