Розрахунок короткої залізобетонної консолі колони

	Алгоритм	Пояснення, довідки
	2	3
	Визначення розрахункової довжини пло­щин­ки спирання ригеля, яка забезпечує міцність бе­тону консолі щодо зминання: .	тиск ригеля на консоль, який до­рівнює максимальному поперечному зусиллю на опорі ″ В ″ за статичним розрахун­ком ригеля (рис. 4.6 -Д). ширина перерізу ригеля. розрахунковий опір бетону коло­ни стисканню.

Продовження табл. 4.4

1	2	3
	Розрахунковий вистав консолі з ураху­ван­­ням зазору “ c ”:	Відстань між торцем ригеля та гранню колони дорівнює с = 0.03¸0.05м.
	Призначення остаточного виставу консолі :	Значення приймати кратним 50мм. Значення = 250мм забезпечує необ­хідне спирання ригеля (³ 200мм). На цьому етапі розрахунку треба звер­нутися до наслідків розрахунку у риге­лі нижніх зварових швів: якщо їх дов­жина 200мм, треба зробити перера­хунок цих швів при більшому значен­ні їх катету , щоб одержати 200мм, або збільшити вистав консолі так, щоб була змога виконати необхідну довжину звару за розрахунком.
	Плече зусилля відносно грані колони (тоб­то місця защемлення консолі):
	Визначення потрібної робочої висоти кон­солі за умов міцності похилого перерізу на дію по­перечного зусилля:	ширина консолі, яка дорівнює Праву частину наведеної умови прий­мати не менш за та не більш за .
	Призначити повну висоту консолі за умов:	Висоту приймати за умов уніфікації. за п. 5; Призначаючи висоту консолі h, обов'­язково перевіряти співвідношення де визначати за крес­ленням (рис. 4.11) при
	Перевірка вимоги яка гарантує можливість вважати консоль короткою.	Тут Якщо вимога не виконана, треба збільшити висоту консолі так, щоб вона виконалась, інакше консоль неможливо вважати короткою.

Рис. 4.11. До розрахунку короткої залізобетонної консолі колони:

А -	конструкція консолі колони;
В -	статична розрахункова схема консолі;
С -	епюра моментів у консолі;
D -	епюра поперечних зусиль у консолі.

А Б

Рис. 4.12. Схеми армування короткої консолі: А – похилими хомутами; Б – відігнутими стержнями та горизонтальними хомутами; 1 - стержень робочої поздовжньої арматури консолі; 2 - похилі хомути; 3 - відігнуті стержні; 4 - горизонтальні хомути.

Продовження табл. 4.4

1	2	3
	Визначення потрібної площі поздовжньої ар­матури консолі як у елементі прямокутного профілю з розмірами перерізу , що згинається:	1,25 - коеф. надійності. - згинальний момент у за­щем­­­лені консолі (за рис. 4.11). Приймати - розрахунковий опір сталі (сталь при­й­­­мати того ж класу, що й для ар­мування тіла колони).
	Призначити поздовжню арматуру консолі (див. пояснення праворуч).	За значенням із сортаменту піді­брати необхідну арматуру Æ(12…25) мм у кількості 2 3 стержні. Розташу­вати їх горизонтально на відстані ″ ″ від нижньої (стиснутої) грані консолі. На­вести ескіз армування (рис. 4.11).

Закінчення табл. 4.4.

1	2	3
	Визначити схему армування консолі попереч­ною арматурою залежно від вимоги:	Якщо вимога виконана, армувати консоль похилими хомутами по всій висоті консо­лі за схемою рис.4.12- А. Якщо вимога не виконана, консоль арму­ва­­ти горизонтальними хомутами та відіг­нутими стержнями за схемою рис. 4.12- Б.
	Призначення кроку поперечних стержнів ″S″ (хомутів та відігнутих стержнів).	При цьому користуватись Нормами [1, п. 5.30].
	Призначення діаметра поперечних стер­­ж­нів за площею: - для хомутів; - для відігнутих стержнів.	Тут загальна площа хому­тів (відігнутих стержнів), які перети­нають верхню половину лінії , що з¢єднує точ­ку прикладання зусилля на консолі з точкою сполучення похилої грані консолі із гранню коло­ни (на рис. 4.12 – це лінія довжиною ). При цьому кількість хомутів, які за­безпечують потрібну площу треба знаходити безпосе­редньо за кресленням консолі, яке виконати у масштабі 1:10, де необхідно розташувати усі поперечні стержні з кроком ″S″ (за п. 11). При цьому треба розуміти, що у одній площині хомутів може бути не менш як два стержні по товщині консолі (найча­стіше це 2 3 стержні.)
	Перевірка достатності розмірів та арму­ван­ня консолі за умовою міцності на дію попе­речного зусилля по похилій смузі між ванта­гою та опорою, ширина якої дорівнює lb (рис. 4.11): де праву частину приймати не більш, ніж , але не менш за .   Якщо вимога не виконана, треба змінити розміри консолі або її поперечне армування так, щоб вимога виконалась.	Пояснення щодо наведеної умови див. [1, п. 3.34]. Тут:   де: площа хомутів (відігнутих стер­жнів) у одній площині (тобто 2¸3шт); b=hкол; крок хомутів (відігнутих стерж­­­­нів) за п.11 алгоритму. ;
	Кінець розрахунку.

4.5. Проектування стику збірних залізобетонних колон

У курсовому проекті рекомендується прийняти зваровий стик колон з торцевими листами та центруючою прокладкою, тобто так званий шарнірний стик (рис. 4.13). Такий стик не може сприймати момент. Допускається використовувати стик іншого типу з відповідним розрахунком його міцності.

Стик колон розташовують на відстані (0.5÷1.0) м від рівня перекриття за умови зручності його виконання.

Завдяки тому, що зусилля з колони на колону передається через стик не по всій площі перерізу колони, а лише через ті елементи стику, що їх об'єднують (тобто через торцеву прокладку та зварові шви по периметру колон), переріз колони зазнає так зване місцеве стискання. При цьому напруження в зоні місцевого стискання перевищують розрахункові.

Тому торцеві ділянки колони поблизу стику повинні бути розраховані за умови міцності на місцеве стискання, та заармовані зваровими сітками (так зване непряме армування), які підвищують міцність бетону при місцевому стисканні завдяки ефекту обойми, який вони створюють.

Сітки непрямого армування треба розміщувати у кількості не менш за чотири з кроком s = (60÷100) мм на ділянці колони (починаючи від її торця), довжина котрої становить ³ 10×d (тут d - діаметр поздовжньої арматури колони). Ці сітки треба призначати до початку розрахунку за конструктивними вимогами Норм [1, п. 5.24].

До початку розрахунку треба також призначити розміри центруючої прокладки (товщину 3÷5 мм та розміри у плані, що дорівнюють 1/3 розміру перерізу колони), розміри металевих торцевих листів (товщину не менш за 10¸12 мм, розміри у плані на 10÷15 мм меншими за переріз колони).Торцеві листи мають анкерні стержні, які фіксують положення закладної деталі у бетоні. При цьому діаметр та кількість анкерних стержнів закладної деталі дорівнюють діаметру та кількості стержнів робочої поздовжньої арматури колони за розрахунком (див. розрахунок колони).

Завдання розрахунку стику колон є:

1) забезпечення міцності бетону попід торцевими листами на місцеве зминання з урахуванням непрямого армування;

2) розрахунок зварових швів, що з'єднують торцеві листи суміжних колон.

Розрахунок стику колон виконувати за алгоритмом, що наведений у табл. 4.5.

Таблиця 4.5.

Розрахунок стику колон з центруючою прокладкою

№ з/п	Алгоритм	Пояснення, довідки
1	2	3
I. Розрахунок зварових швів уздовж периметру торцевих листів:
	Визначити площу контакту колони за периметром зварових швів А шв: Ашв = 5× d ×(h1 +b1 -5× d).	h1, b1 - розміри торцевих листів закладної деталі М-1; приймати: h1 =b1 = hкол - (0.01÷0.015)м; d ³ (0.01÷0.015)м.
	Визначити площу контакту колон попід центруючою прокладкою А пр: Апр = (d + 3× d)×(с + 3× d).	с= d= hкол /3 - розміри центруючої прокладки.
	Загальна площа контакту у стику: Аloc,1 = Ашв + Апр.
	Визначити долю зусилля, що передається через зварові шви:	N - розрахункове зусилля, що передається з колони на колону через стик. може бути рівним розрахун­ковому зусиллю у колоні першого поверху, якщо остання спирається на колону підвалу.

Продовження таблиці 4.5.

1		3
	Визначити потрібний катет (висоту) зварового шву вздовж периметру торцевих листів: .	Тут: ∑ lшв - сумарна довжина зварових швів за периметром стале­вого листа з урахуванням непровару у 0.01м: ∑ lшв=2×(b1 -0.01) + 2×(h1 -0.01) Rsw =200×103 КПа - розрахунковий опір зварового шву; b1, h1 - див. п.1 алгоритму. Приймати t ³ 4мм, але не більше за 1.2× d (d - див. п.1 алгоритму).
II. Розрахунок міцності бетону на місцеве зминання попід торцевим листом з урахуванням непрямого армування: Відповідно до Норм [1, п. 3.41] умова міцності бетону при місцевому зминанні має вигляд:   N £ R s,red × Aloc,1 . Наведений нижче алгоритм дозволяє підрахувати праву частину умови та перевірити її виконання.
	Коефіцієнт jв,що враховує підвищення несу­чої здатності бетону при місцевому зминанні за Нормами: £ 3.5.	Тут: - розрахункова площа зминан­ня, яка дорівнює площі бетону перерізу колони.
	Коефіцієнт js,що враховує вплив непрямого армування на міцність зони місцевого зминання: .	Тут: - площа бетону, що знаходиться в середині контуру сіток поміж осями крайніх стержнів (рис. 4.13). Підрахунок цієї величини треба виконувати з використанням ескізу перерізу колони та розташованих у ньому сіток, які необхідно попередньо призначити за рекомендаціями Норм [1, п. 5.24].
	Коефіцієнт непрямого армування: mху = .	; - відпо­ві­дно, кількість стержнів, площа пере­рі­зу та довжина стержнів одного нап­рямку (х) та іншого напрямку (у). Визначати ці величини за креслен­ням ескізу перерізу колони, армова­ного сітками. S - крок сіток уздовж колони.

Рис. 4.13. До розрахунку стику двох колон з центруючою прокладкою:

М-1 - закладна деталь колони;

С-1 - сітка непрямого армування;

S - крок сіток у торцевій частині колони на довжині ділянки ≥ 10× d (тут d - діаметр поздовжньої арматури тіла колони).

Закінчення табл. 4.5.

1	2	3
	Коефіцієнт ефективності непрямого армування , де: y = .	Rs,xy - розрахунковий опір арматурної сталі, яка прийнята для сіток непрямого армування; Rs,xy, Rb - у МПа.
	Зведена призмова міцність бетону з урахуван­ням непрямого армування за формулою (104) Норм [1, п. 3.41]: Rb,red = Rb ×jb + j×mxy×Rs,xy×js .
	Перевірити міцність перерізу колони на місцеве зминання за умови: N £ R s,red × Aloc,1.	Якщо умова не виконується, треба збільшити інтенсивність непрямого армування кінцевої ділянки колони так, щоб умова була виконана (тобто повернутися до п. 8 цього алгоритм­му).

5. ЛІТЕРАТУРА

1. СНиП 2.03.01-84. Бетонные и железобетонные конструкции. Введ. 01.01.1985. - 88с.

2. Байков В.Н., Сигалов Э.Е. Железобетонные конструкции. / Общий курс. - М.: СИ, 1985, - 728с.

3. Мандриков А.П. Примеры расчета железобетонных конструкций. Учебное пособие для техникумов. - М.:СИ, 1989. - 506с.

4. Железобетонные конструкции: / Под ред. А.Я. Барашикова. - Киев: Вища шк.-1995. - 416с.

5. Методические указания к построению эпюры материалов для железобетонных балок в курсовом и дипломном проектировании по дисциплине ″ Железобетонные и каменные конструкции″ /для студентов специальности 7.092101 - ПГС/. - ДонНАСА, Макеевка, 2004.