Проектирование и расчет крайней колонны. Примеры конструирования типовых колонн

6. Расчет крайней колонны

6.1. Определение усилий в колонне

В курсовом проекте  принята самонесущая кирпичная стена толщиной 510 мм на ленточном фундаменте с наружным утеплением. Здание четырехэтажное с высотой первого этажа 6,0 м, последующих – 4,8 м. Сечение колонн b×h =400×400 мм.

Определение продольных сил от расчетных нагрузок

Вертикальная нагрузка наколонну собирается с грузовой площади. Грузовая площадь крайней колонны при сетке колонн 6×6 м  

м².

Постоянная нагрузка от перекрытия одного этажа с учетом коэффициента надежности по ответственности здания γ_n=1,0 и с учетом собственного веса ригеля

кН:

кН.

Постоянная нагрузка от веса покрытия при расчетном весе кровли и плит 5,25 кН/м²:

кН.

Постоянная нагрузка от собственного веса колонны от верха до перекрытия первого этажа Н=4,8·3=14,4 м с учетом коэффициента надежности по ответственности здания γ_n=1,0

кН.

Временная нагрузка: от перекрытия одного этажа

кН, в том числе длительная

кН.        

Временная нагрузка от снега на покрытие (IV снеговой район):

кН, в том числе длительная

кН.

Продольная сила в колонне первого этажа от полной нагрузки на уровне перекрытия первого этажа

Продольная сила в колонне первого этажа от полной нагрузки на уровне фундамента

кН

Продольная сила в колонне первого этажа от постоянной и временной длительной нагрузки на уровне перекрытия первого этажа

Определение изгибающих моментов в колонне

Опорный изгибающий момент в ригеле в стыке с крайней колонной распределяется между верхней и нижней колонной пропорционально их погонным жесткостям. При одинаковой длине и равных сечениях верхней и нижней колонны, опорный момент ригеля распределяется между ними поровну. В средней колонне распределяется разность опорных моментов в стыке ригеля с колонной слева и справа также пропорционально погонным жесткостям.

Максимальный опорный изгибающий момент в стыке ригеля с крайней колонной  будет при загружении 1+2 М₁₂=197,72 кН·м, и он распределяется в узле поровну между низом и верхом колонны пропорционально погонным жесткостям верхней и нижней колонны. При одинаковых размерах сечения колонн и (сократив на EI) погонная жесткость колонны второго этажа равна  i₂=1/4,8=0,2083. Погонная жесткость колонны первого этажа при жестком защемлении в фундамент равна i₁=1,33·1/6=0,2217. Изгибающий момент распределится между колоннами следующим образом:

в колонне второго этажа

кН·м;

в колонне первого этажа

кН·м.

Изгибающий момент в колонне первого этажа в месте заделки в фундамент определяют умножением момента в верхнем сечении колонны на коэффициент 0,5

М_1ф = 101,94·0,5 = 50,97 кН·м.

Изгибающий момент в опорном сечении ригеля от постоянной и временной длительной нагрузки (из расчета ригеля)

кН·м, где

Изгибающий момент М_12l  распределится между колоннами следующим образом:

в колонне второго этажа

кН·м;

в колонне первого этажа

кН·м.

Изгибающий момент на нижнем конце колонны в месте заделки в фундамент от длительной нагрузки  

М_1фl = 86,19·0,5 = 43,095 кН·м.

Наиболее нагруженным сечением колонны первого этажа является сечение с большим изгибающим моментом в сечении стыка с ригелем.

6.2. Расчет продольной арматуры колонны

Характеристики прочности бетона и арматуры

Бетон тяжелый класса В20. Расчетное сопротивление при сжатии МПа; при растяжении МПа; начальный модуль упругости бетона МПа; арматура продольная рабочая класса А400, расчетное сопротивление МПа; модуль упругости МПа.

Общие положения расчета

Колонны производственных зданий работают в условиях внецентренного нагружения. Значение эксцентриситета продольной силы относительно центра тяжести приведенного сечения е₀ принимают равным значению эксцентриситета, полученного из статического расчета, но не менее случайного эксцентриситета е_а. Величина случайного эксцентриситета принимается не менее:

1/600 длины элемента или расстояния между его сечениями, закрепленными от смещения;

1/30 высоты сечения;

10 мм.

Во всех случаях эксцентриситеты е₀ определяют с учетом влияния