4.3. РАСЧЕТ И КОНСТРУИРОВАНИЕ КОЛОННЫ ПЕРВОГО ЭТАЖА

4.3.1. Определение расчетной продольной силы в колонне первого этажа и ее гибкости

На одну колонну многоэтажного здания приходится внешняя нагрузка с площади l1 ´l2 (рис. 2.1), которая называется грузовой площадью. Тогда полная расчетная продольная сила N в опорном сечении колонны первого этажа от всех расположенных выше этажей может быть вычислена как:

N = q ×l1 × n'эт + (1,04 × pnсн -1,2 × pn ) ×l1 ×l2 +1,1× hкол2 × Hэт × rжб × nэт

где: q - полная расчетная нагрузка на 1 пог. м ригеля (см. п. 4.2.2 «Указаний»);

l1 - длина ригеля (м); l2 - шаг ригелей (м);

nэт - количество этажей в здании;

pnсн - нормативная нагрузка от снега на 1м2 покрытия, может быть принята как для Донецкой области pnсн = 1.5 кН/м2;

hкол - размер стороны сечения колонны(м), принятый при компоновке перекрытия (см. раздел 2 ″Указаний″);

ρжб = 25 кН/м3 – плотность железобетона; 1.1, 1.2, 1.04 – коэффициенты надежности по нагрузке (в зависимости от ее вида);

Нэт - высота этажа (м) (указана в задании на курсовой проект).

Полная нагрузка состоит из постоянной и временной частей, которые могут быть подсчитаны как:

- временная часть нагрузки:

Nкр = éêë1,04× рnсн +1,2× рn ×0,3×(nэт -1)ùúû×l1 ×l2 - длительная часть нагрузки:

	Nдл = N - Nкр .
Гибкость колонны l = l0	/ hкол , где l - расчетная длина колонны, которая
	0

назначается в зависимости от способа закрепления ее концов. Например, если здание без подвала, то колонна первого этажа частично защемлена в фундаменте и шарнирно оперта в уровне перекрытия (точнее, в уровне низа ригеля, который приварен к консоли колонны и препятствует деформированию колонны). В этом случае значение расчетной длины колонны

равняется l0 @ 0.7H1 , где Н1- расстояние от низа ригеля первого этажа до верхнего обреза

фундамента, то есть Н1 = Нэт + 0,15 - hриг - hпл .

Если в здании предусматриваетсяподвал, то колонна первого этажа опирается на колонну подвала, и имеет шарнирное закрепление в уровне низа обоих перекрытий, которые с ней граничат. Тогда расчетная длина колонны в этом варианте здания имеет значение: lo = Hэт .

Студенту на этом этапе надлежит принять решение о наличии или отсутствии подвала в своем здании и подсчитать соответствующее значение гибкости l.

Но нужно запомнить, что принятое здесь решение влияет на конструктивное решение колонны при выполнении ее чертежа. А именно: чтобы выполнить стыки смежных колонн, нужно иметь нижнюю и верхнюю металлические закладные детали(это касается

45

промежуточных по высоте здания колонн). Если же колонна первого этажа устанавливается в фундамент (то есть здание без подвала), тогда такой закладной детали в ее нижней части

не следует предусматривать. Следовательно, это обстоятельство нужно учесть при разработке рабочего чертежа колонны.

4.3.2. Материалы для колонны

Класс бетона для колонны следует принимать не нижеВ15, а для сильно нагруженных колонн (то есть при N=1500¸2000 кН) - в диапазоне В20¸В40.

Для принятого класса бетона из Норм выписать расчетное сопротивлениеRb с учетом

коэффициента gb2 (его значение принимать таким, как в плите и ригеле, потому что для конструкций всего здания характер нагрузки одинаков).

Для продольной арматуры колонны следует принимать сталь класса A-III или A-II; из [1, табл.22] выписать значение расчетного сопротивления стали Rsc.

Для поперечной арматуры колонны следует принимать сталь класса A-I или Вр- I.

4.3.3. Выбор расчетной схемы и расчет тела колонны

Колонны многоэтажных зданий испытывают внецентренное сжатие, поэтому в сечениях колонн возникают усилия M, N, Q.

В курсовом проекте при расчете колонны допускается не учитывать момент, который возникает в ней как в элементе рамы.

Расчет прочности тела колонны следует выполнять как для условно сжатого элемента по алгоритму, приведенному в табл.4.3.

Таблица 4.3

Определение размеров сечения и площади рабочей продольной арматуры колонны как в условно центрально сжатом элементе

№

п/п

Алгоритм

Пояснения,

справки

1

2

3

1

Определить

требуемую

площадь

бетона

µ1 – коэффициент армирования, который в

сечения колонны из условия прочности:

первом приближении рекомендуется при-

Ab ³

N

(м2)

нимать µ1 = 0.01 (что отвечает содержанию

арматуры

в

сечении

впределах

1%

от

Rb + mi × Rsc

площади бетона).

2

Определить требуемые размеры сечения

При стремлении сохранить предварительно

колонны:

принятые размеры сечения колонны следует

hкол = bкол ³

Ab .

вернуться к п. 1 алгоритма и поварьировать

классами бетона и арматуры с тем, чтобы

здесь получить требуемые размеры сечения

колонны.

3

Назначить

размеры

сечения

колонны

По требованиям

унификации

размер hкол

hкол = bкол

с учетом требований унифи-

должен

быть

кратным 50 мм,

если он

не

кации.

превосходит 300 мм, и кратным 100 мм при

размерах

от 300

до 500 мм;

при

размере

более

600 мм

он

назначается

кратным

200 мм.

Принятые здесь размеры сечения колонны

считаются на этом этапе окончательными и

используются в дальнейших расчетах.

46

Продолжение табл. 4.3.

1

2

3

4

Принять коэффициент

условий

работы

Принимать m = 1

m для сечения.

при hкол = bкол ³ 200мм

5

Вычислить коэффициент j :

Здесь: µ1-

принятый

на

данном

этапе

j = j

+ 2(j

- j

) ×

Rsc

× m

£ j

расчета коэффициент армирования (см. п. 1

b

r

b

i

r

алгоритма);

Rb

jb, jr

-

коэффициенты, зависящие

от

.

гибкости колонны l и отношения

Nдл

(см.

N

п.

4.3.1);

определяются

по

табл. 1,

приведенной в Приложении методуказаний.

6

Определить

в

первом

приближении

факт

- площадь

бетона

сечения

при

Ab

требуемую

площадь

продольной

в . п3 алгоритма

размерах

арматуры

колонны

из

принятых

условия

прочности:

сечения.

N

- R Aфакт

Aтреб

³

mj

b b

s

Rsc

7

По

сортаменту

арматуры

принятьСледует принимать арматуру³

4Æ12

необходимое

количество

стержней,

факт

соответствующего класса.

чтобы

их

суммарная

Привести

схему

армирования

колонны

по

площадьAs

рис. 4.10.

обеспечивала Aтреб .

s

8

Вычислить

конечное

на

данном этапеОптимальное

значение

процента

приближения

значение

процентаармирования

для

сжатых

элементов

армирования для продольной арматуры:

составляет (1¸3)%.

кон

A

факт

m

=

s

i

A

факт

.

b

9

Сопоставить

процент

армирования, Если

эти

значения

находятсяв

принятый

в

начале

данного

этапаприведенном

ниже соотношении, то расчет

приближения µ1, с конечным µкон .

продольного армирования окончен:

Примечание.

0.7×mi £ miкон

£ 1.3×mі.

Если

приведенное

соотношениене

Приведенная

здесь

методика

расчетавыполняется, следует выполнить еще один

относится

к

так

называемому

методу этап

приближения,

приняв новое значение

последовательных приближений.

процента армирования, равное

m2=0.5×(m1+m1кон)

и

повторить

расчет,

начиная с п. 1 алгоритма до тех пор, пока

приведенное соотношение выполнится.

10

Конец расчета.

47