Расчет стыка колонн

Техническими правилами по экономному расходованию основных строи­тельных материалов рекомендуется выполнять колонны без стыков на несколько этажей.

Из условия производства работ стыки колонн назначают на расстоянии 1-1,2 м выше перекрытия. При выбранных конструкциях и условиях работы ко­лонны наиболее целесообразным является стык с ванной сваркой продольных стержней.

Для осуществления этого стыка в торцах стыкуемых звеньев колонн в мес­тах расположения продольных стержней устраивают подрезки. При четырех стержнях подрезки располагают по углам. Продольные стержни выступают в виде выпусков, свариваемых в медных съемных формах. После сварки стык замоноличивают бетоном того же класса или ниже на одну ступень класса бетона колонны.

Принят бетон класса С20/25 и выпуски арматуры длинной 30 см и диамет­ром 25 мм из стали S500.

Стык такого типа должен рассчитываться для стадий: до замоноличивания как шарнирный на монтажные (постоянные) нагрузкии после замоноличивания как жесткий с косвенным армированием на эксплутационные (полные) нагрузки.

Рассмотрим устройство стыка на первом этаже, где действует продольная сила: от полных нагрузок N_sd =1748,91кН.

При расчете стыка до замоноличивания усилие от нагрузки воспринимается бетоном выступа колонны, усиленным сетчатым армированием (N_rd1) и ар­матурными выпусками, сваренными ванной сваркой (N_rd2). Поэтому условие прочности стыка имеет вид:

, (8.1)

где 0,75 - коэффициент, учитывающий неравномерность распределения напря­жений под центрирующей прокладкой;

А_c0 - площадь смятия, принимаемая равной площади центрирующей про­кладки.

- коэффициент продольного изгиба выпусков арматуры;

A_s,tot - площадь сечения всех выпусков арматуры;

-приведенная призменная прочность бетона.

Размеры сечения подрезки из условия размещения медных форм принимаем , a расстояние от грани сечения до оси сеток косвенного армирования в пределах подрезки с₂ = 10мм; за пределами подрезки с₂ =20 мм.

Тогда площадь части сечения, ограниченная осями крайних стержней сетки косвенного армирования:

; (8.2)

.

Центрирующую прокладку в торцах колонн на­значаем толщиной 2 см, а размеры в плане: центрирующей прокладки - 6×6см, что не превышает 1/4 ширины колонны.

За площадь сечения а_со принимаем площадь распределительного листа,,т.е. A_с0 = 17,5×17,5 = 306,25 см ².

Принимаем A_с1 = A_eff = 460см².

Коэффициент, учитывающий повышение прочности бетона при смятии:

(8.3)

k_f- коэффициент принимается по табл. 7.6 [1], для элементов с косвенным армированием k_f = 1,0.

Сварные сетки конструируем из проволоки Æ5 S500 с f_yd=417 МПа и

А_sx = А_sy= 19,63см². Размеры ячеек сетки должны быть не менее 45 мм, не более 1/4b_к и не более 100 мм. Шаг сеток следует принимать не менее 60 мм, не более 150 мм и не более 1/3 стороны сечения. Расчётная длина длинных стержней - 26,0 см, коротких - 8 см.

Коэффициент косвенного армирования:

(8.4)

Коэффициент эффективности косвенного армирования:

(8.5)

(8.6)

где

Здесь , т.к. расчёт ведётся в стадии монтажа (переходная расчётная ситуация).

Значение , определяемое по формуле 7.150 [1]

(8.7)

где

Тогда

Для вычисления усилия N_rd2 определяем радиус инерции арматурного стержня диаметром d = 25мм.

Расчётная длина выпусков арматуры равна длине выпусков арматуры, т.е. lo=l= 30см.

Гибкость выпусков арматуры .

Коэффициент продольного изгиба арматуры по табл. 6.16 [2] = 0,812. Усилие, воспринимаемое выпусками арматуры:

; (8.8)

.

Предельная продольная сила, воспринимаемая незамоноличенным стыком:

N_{rd =} N_rd+ N_rd2; (8.9)

N_rd = 1047,7 + 1454,6= 2502,3 кН> N_sd = 1748,91 кН.

Таким образом, прочность колонны в стыке до замоноличивания намного больше усилий, вызванных нагрузкой даже в стадии эксплуатации. Проверку прочности стыка в стадии эксплуатации можно не производить, т.к. добавится еще прочность замоноличенного бетона.

1 - арматурные выпуски; 2- бетон замоноличивания в подрезках; 3 - центрирующая прокладка; 4 - сетки косвенного армирования; 5 - ванная сварка.

Рисунок 8.1- Жесткий стык сборных колонн с ванной сваркой арматурных выпусков при четырех угловых арматурных выпусках.

Список литературы.

1.СНБ 5.03.01-02. Бетонные и железобетонные конструкции. Минск, Минсктройархитектуры РБ, 2003.

2. СНБ 5.03.01-02. Бетонные и железобетонные конструкции. Изменения №1. Минск, Минскстройархитектуры РБ, 2004.

3. Бондаренко В.М., Суворкин Д.Т. Железобетонные и каменные канструкции. М. Высшая школа. 1987.

4. СНиП 2.01.07-85. Нагрузки и воздействия. М. 1986.

5. Проектирование железобетонных конструкций. Киев. Будивельник. 1985.

6. Пособие по проектированию бетонных и железобетонных конструкций из тяжелых и легких бетонов без предварительного напряжения (к СНиП 2.03.01-84). М, 1985.

7. Голышев А.Б., Бачинский В. и др. Проектирование железобетонных конструкций. К.,1985.

8. ГОСТ 21.503-80. Железобетонные и бетонные конструкции. Рабочие чертежи. М.1981.