Вибір розрахункової схеми та розрахунок поздовжньої арматури тіла колони

Колони багатоповерхових будівель функціонують як позацентрово стиснуті елементи, у перерізах яких виникають зусилля M, N, Q.

У курсовому проекті при розрахунках колони допускається не враховувати момент, який виникає у ній як у елементі рами. Але згідно за вимогами Норм [1, п.1.21] необхідно урахування випадкового ексцентриситету для поздовжньої сили N, який обумовлений неврахованими чинниками, (наприклад неточністю монтажу конструкцій каркасу будівлі, неточними розмірами їх перерізів, тощо). Наявність ексцентриситету призводить до
виникнення моменту .

Значення згідно з [1, п. 1.21] треба приймати за умов:

,

де , див. п. 4.4.1 ″Методвказівок″.

Розрахунок перерізу колони треба виконувати за алгоритмом, наведеним у табл. 4.3.

Таблиця 4.3

Визначення розмірів перерізу та площі робочої поздовжньої арматури колони як у позацентрово стиснутому елементі (для варіанту симетричного армування)

	№ з/п	Алгоритм	Пояснення, довідки
	1	2	3
	Визначення потрібної площі перерізу колони за умови міцності (м2): .	- коеф. армування, який у першому наближенні може бути прийнятий у межах = , де mmin - за табл. 38 [1], mmax = 0.03 ((що відпові­дає вмісту арматури у перерізі в ме­жах 3% від площі бето­ну).
	Визначення потрібних розмірів перерізу колони: .
	Призначення розміру перерізу колони з урахуванням вимог уніфікації.	За вимогами уніфікації розмір hкол має бути кратним 50мм, якщо він не переве­ршує 300мм, та кратним 100мм при роз­мірах від 300 до 500мм; при розмірі бі­льш за 600мм він призна­ається крат­ним 200мм. Прийняті тут розміри перерізу колони вважаються на цьому етапі остаточними та вико­ристовуються у розрахунках надалі.
	Перевірка вимоги Норм: . Якщо перейти до п.11 алгоритму, у якому прийняти та продовжити розра­хунок далі.	- див. п. 4.4.1. Якщо вимога не виконується, треба збі­льшити розміри перерізу так, щоб вимога виконувалась.
	Визначення коеф. jl, який ураховує вплив тривалої дії навантаження на тримкість сти­снутого залізобетонного елемента: У подальших розрахунках приймати: .	Коеф. залежить від виду бетону [1, табл. 30]. де ; (див. п. 4.3.1). згинальні моменти, відповід­но, тривалої та загальної поздовжньої

Продовження табл. 4.3.

1	2	3
		сили, відносно вісі розтягнутої (менш стиснутої) арматури.
	Відносний ексцентриситет поздовжнього зусилля N:	Для подальших розрахунків приймати Тут Rb – приймати у МПа.
	Момент інерції перерізу поздовжньої армату­ри відносно центра ваги перерізу: Is = 0,25× m1 × b× ho × (ho – as) 2.	див. п.1 алгоритму.
	Критична сила для перерізу колони:	модулі пружності матеріалів (див. п. 4.4.2); момент інерції перерізу колони.
	Перевірка вимоги Норм:	Якщо вимога не виконується, треба збі­льшити розміри перерізу так, щоб вона виконалась. При цьому треба обчислити знову за п.8 алгорит­му.
	Визначення коефіцієнту. , який враховує вплив прогину на ексцентриситет поздов­жньої сили:	Для подальших розрахунків приймати
	Розрахунок ексцентриситету ”е” поздовж­ньої сили N відносно центра ваги розтягнутої арматури:
	Визначення граничної відносної висоти сти­снутого бетону:   де: тут у МПа.	Див. формулу (25) При цьому приймати: при при

Продовження табл. 4.3.

1	2	3
	Визначення висоти стиснутого бетону:
	Перевірка вимоги Норм:	Якщо вимога виконана, перейти до п.15 алгоритму та завершити розрахунок за пп. 19 21. Якщо не виконана – перейти до п.16 і далі до кінця таблиці послідовно, тобто провести розрахунок арматури методом послідовного наближення, як у випадку малих ексцентриситетів зусилля N.
	Визначення потрібної площі поздовжньої ар­матури колони з умови міцності:	Якщо це означає, що арма­тура потрібна за розрахунком, то перейти до пп. 19÷21. Якщо (тобто арматура не потрібна за розрахунком), тоді треба прийняти одне з таких рішень: а) зменшити розміри перерізу (якщо це дозволятимуть вимоги за гнучкістю) та повторити розрахунок, починаючи з п.4 алгоритму; б) або призначити арматуру за конст­рук­­тивними вимогами Норм, тобто перейти до пп. 20¸21 алгоритму (при незмінних розмірах перерізу).
	Визначити у першому наближенні потрібну площу арматури:	При X > h (за п. 13) тут приймати X=h. - розрахунковий опір сталі. Якщо то необхідно прий­няти арматуру за конструктивними ви­могами, тобто перейти до пп. 20¸21 ал­горитму та завершити розрахунок.
	Уточнення висоти стиснутого бетону:
	Уточнення потрібної площі арматури:
	Визначення відсотка армування перерізу ко­лони:

Закінчення табл. 4.3.

1	2	3
		Якщо то перейти до пп. 20¸21. Якщо наведена умова не виконана, то треба здійснити друге наближення у розрахунку, тобто прийняти нове значення місткості арматури як та повторити розраху­нок, починаючи з п.1 алгоритму, прий­маючи у наведених формулах замість значення
	Перевірка місткості арматури у перерізі за вимо­гою:	Тут за [1, табл.38]. Якщо вимога п. 20 виконується, перей­ти до п. 21 та завершити розрахунок. Якщо вимога не виконується, прийняти місткість арматури Аs=Аs¢ за конструк­тивним мінімумом, тобто у кількості та перейти до п. 21.
	За значенням із сортаменту прий­няти необхідну кількість стержнів, які б за­безпечували розрахункову площу.	Для колони мінімальна кількість стерж­нів становить 4 шт. (по два стержня для забезпечення площі As та As', відповід­но).   При цьому треба користуватись діапа­зо­ном діаметрів Æ(12¸40)мм, засто­совую­чи якомога меншу кількість стер­жнів за вимоги мінімуму трудоміст­кості вигото­влення колони.   Прийняту арматуру слід розташовувати симетрично у перерізі колони (див. рис. 4.10).
	Кінець розрахунку.

Рис. 4.10. Ескіз поперечного армування колони.

4.4.4. Поперечне армування колони

Призначення поперечної арматури у стиснутих елементах – забезпечення стійко­сті стиснутих поздовжніх стержнів. Тому відстань ″S″ між поперечними стержнями у колоні призначається за вимог граничної гнучкості поздовжніх стержнів у межах між точками їх закріплення, тобто між суміжними поперечними стержнями. Ці вимоги ма­ють вигляд:

,

де - найменший діаметр поздовжніх стержнів (у разі, якщо вико­ристано декілька різних діаметрів у перерізі колони).

Якщо армування колони становить більше 3%, крок поперечних стержнів приймати не більш за 10× та не більше ніж 300мм.

За наведеними вимогами треба прийняти крок ″S″ поперечних стержнів для ко­лони з урахуванням вимог уніфікації.

Діаметр поперечних стержнів має бути прийнятий за вимог зварювання, а саме:

, або скориставшись таблицею у підручниках [2, прил. ІХ], [3, табл. 7, с.356].

Навести ескіз армування колони, на якому вказати прийняті параметри попереч­ного армування перерізу (за рис. 4.10).

4.4.5. Проектування консолі колони

У курсовому проекті рекомендовано приймати так звану коротку залізобетонну консоль, тобто таку, яка відповідає вимозі: , (рис. 4.11).

Мета розрахунку полягає у визначенні розмірів та армування консолі, які б за­безпечили її тримкість.

Розрахунок консолі має виконуватися за алгоритмом табл. 4.4, який складений за вимогами Норм [1, п. 3.34].

Таблиця 4.4