Расчет и конструирование колонны среднего ряда первого этажа многоэтажного производственного здания

Запроектировать колонну первого этажа при следующих данных:

Сетка колонн 6,4×6,0 м; количество этажей n = 4; высота этажа Нэт = 4,2 м; высота сечения главной балки hБ = 600 мм; обрез фундамента на отм. -0,05 м; бетон класса С20/25, арматура класса S500; сечение колонны 400×400 мм.

Расчет нагрузок от покрытия qпокр и qпокр приведен в табл. 3.1, от перекрытия gперекр и qперекр? в табл. 3.2.

Таблица 3.1. Нормативные и расчетные значения нагрузок на колонну от покрытия.

Таблица 3.2. Нормативные и расчетные значения нагрузок на колонну от перекрытия.

№.	Наименование нагрузки.	Нормативное значение, кН/м2.	Расчетное значение, кН/м2.
Постоянная нагрузка.
	Ксилолит верхний слой мм.
(18 кН/м3) 1×1×0,01×18.	0,18.	1,35.	0,95.	0,23.
	Ксилолит нижний слой мм.
(10 кН/м3) 1×1×0,01×10.	0,1.	1,35.	0,95.	0,13.
	Сборная железобетонная плита.
перекрытия.	0,3.	1,35.	0,95.	3,84.
	Балка 0,55.	1,35.	0,95.	0.7.
Итого: gперекр =4,9.
Переменная нагрузка Полезная нагрузка.	2,5.	1,5.	0,95.	3,56.
Итого: qперекр = 3,56.

Нагрузка на один квадратный метр перекрытия от собственного веса перекрытия составляет — 4,9 кПа; покрытия — 5,57кПа. Переменная (полезная нагрузка на перекрытие составляет 3,56 кПа; переменная нагрузка на покрытие (снеговая) — 1,3 кПа.

Грузовая площадь колонны Агруз=6,4×6,0=38,4 м².

Gпокр=5,57×38,4=214 кН.

Qпокр=1,3×38,4=50 кН.

Gперекр=4,9×38,4=188 кН.

Qперекр=3,56×38,4=137 кН Собственный вес колонны в пределах одного этажа.

кН Определяем усилие в колонне в пределах первого этажа:

от постоянных нагрузок:

кН от переменных нагрузок:

кН.

кН Составим расчетные сочетания усилий:

Где Qд-доминирующая переменная нагрузка.

Наиболее невыгодным является первое сочетание — NSd, 1=1186,9 кН Практически постоянную часть усилия от переменной нагрузки определим путем умножения полного значения переменной нагрузки на коэффициент сочетания ш2, определяемый по таблице А.1, приложения, А [1].

Выбираем часть продольной силы при практически постоянном сочетании нагрузок для второй комбинации:

Таким образом.

Nsd=1186,9 — полное усилие в колонне первого этажа,.

Nsd, 1=872,9 кН — усилие при практически постоянном сочетании нагрузок в колонне первого этажа.

Расчетную длину колонны определяем по формуле Где в=1 — коэффициент, зависящий от характера закрепления концов стойки.

lcol — геометрическая длина колонны.

lcol=Hэт+50−600=4200+50−600=3650мм.

Hэт=4,2 м — высота этажа по условию;

— высота сечения главной балки, мм;

050-отметка обреза фундамента, м.

Случайный эксцентриситет составит:

Определяем гибкость колонны и необходимость влияния продольного изгиба.

следовательно, необходимо учитывать влияние продольного изгиба.

Определим эффективную расчетную длину:

Определяем гибкость л через h:

Расчетное сопротивление арматуры составит.

fyd= fyk /ys=500/1,1=450 МПа, расчетное сопротивление бетона сжатию;

fcd= fck/yс =20/1,5=13,33 МПа По табл. П6[2] при =12,0 и ea/h=0,033 величина коэффициента ц=0,90.

Из условия Nsd? Nrd=цЧ (бЧfcdЧAc+ As, lotЧ fyd) площадь арматуры, требуемая по расчету.

Для армирования колонны и подколонника принимаем 4Ш12 класса S500(As=452 мм2>As, lot=420 мм2).

Коэффициент продольного армирования колонны (табл. 11.1[1]).

Расчетная длина выпусков (lanc) стержней из подколонника определяется по формуле:

сtd=fсtк0,95/гn=1,5/1,5=1,0 МПа.

min=0,3xlb=0,3×771=231,3 мм > 15Ш=15×12=180 мм.

где Аs, req= 200.1 мм2-площадь продольной арматуры, требуемая по расчету.

Аs, prov=452 мм2- принятая площадь продольной арматуры Для обеспечения устойчивости рабочих стержней колонны (при fyd? 400 МПа) от бокового выпучивания устанавливаются хомуты из арматуры Ш6 класса S240 с шагом не более15Ш=15×22=330мм. Шаг хомутов принимаем равным 250 мм.

В зоне соединения выпусков арматуры из фундамента и рабочих стержней колонны на участке длиной 1000 мм хомуты устанавливаются с шагом не более 10Ш=10×22=220 мм. Шаг хомутов принимаем равным 200 мм.