При проценте армирования свыше 1,5% у одной из граней элемента хомуты устанавливаются с шагом 10d и не более 300 мм.

Поперечная арматура из стержней устанавливается с шагом 400 мм.

Рис. 5.2. К расчету центрально-сжатой колонны

Расчет центрально-сжатого элемента проводится в предположении, что на сжатие работают бетон всего поперечного сечения элемента A и вся продольная арматура A_s,tot. По-другому работают материалы внецентренно сжатого элемента. Усилия в бетоне и арматуре для внецентренно сжатого элемента приведены на рисунке 5.3.

Рис. 5.3. К выводу алгоритма расчета внецентренно сжатого элемента:

а) – сжимающая сила N с эксцентриситетами: е₀ – относительно центра тяжести поперечного сечения элемента, е – относительно центра тяжести растянутой арматуры,

е¢ – относительно центра тяжести сжатой арматуры;

б) – перенос сжимающей силы N на уровень центра тяжести растянутой арматуры с добавлением компенсирующего перенос момента М = N*е;

в) – усилия в бетоне и арматуре для внецентренно сжатого элемента:

N_b = R_b*b*x – равнодействующая сжимающих усилий в бетоне,

N_s = R_s*A_s – равнодействующая усилий в растянутой арматуре,

N_s¢ = R_sс*A_s¢ – равнодействующая усилий в сжатой арматуре.

Вывод алгоритма расчета внецентренно сжатого элемента.

Условие прочности внецентренно сжатого элемента прямоугольного сечения:

Высота сжатой зоны бетона x при ее относительной высоте (x = x / h₀), не превышающей граничного значения x_R (см. таб. 4.3), находится из уравнения:

При x = x / h₀ > x_R высота сжатой зоны бетона x определяется по формуле:

Эксцентриситет сжимающей силы N относительно центра тяжести растянутой арматуры:

где h -коэффициент, учитывающий влияние продольного изгиба (прогиба) элемента на его несущую способность.

где N_cr – условная критическая сила.

где l₀ – расчетная длина элементов принимается в соответствии с рекомендациями таблицы 5.3. D – жесткость железобетонного элемента.

D = k_b*E_b*J + k_s*E_s*J_s, где E_s, E_b – модули упругости соответственно арматуры (класса А – E_s = 200000 МПа) и бетона (устанавливаются по классу см. таб. 2.2), I, I_s – моменты инерции площадей сечения соответственно бетона (I = (b*h³) / 12) и всей продольной арматуры относительно центра тяжести поперечного сечения элемента (I_s = A_s*y² + A_s*(y’)² = A_s*(0,5*h – a)² + A_s*(0,5*h₀ – a’)²).

Коэффициенты:

где j_l – коэффициент, учитывающий влияние длительности действия нагрузки:

где M_l1, М₁ – момент относительно центра наиболее растянутой (менее сжатой) арматуры соответственно от действия постоянных и длительных нагрузок и от действия полной нагрузки;

d_е = е₀ / h, но не менее 0,15 (относительное значение эксцентриситета продольной силы).

Следует отметить, что значение коэффициента h, учитывающего влияние продольного изгиба (прогиба) на несущую способность внецентренно сжатого элемента может вычисляться отдельно:

o от вертикальных нагрузок, не вызывающих заметных горизонтальных смещений концов элемента (усилия М_v, N_v). Расчетная длина элемента принимается по таблице 5.5. Коэффициент обозначается h_v ;

o от нагрузок, вызывающих горизонтальное смещение концов элемента (усилия М_h, N_h). Расчетная длина элемента принимается по таблице 5.5. Коэффициент обозначается h_h .

Увеличение эксцентриситета е₀, связанное с продольным изгибом (прогибом) элемента е₀´h=(M/N) ´h в этом случае определяется по формуле:

.

Таблица 5.5.

Большинство внецентренно сжатых элементов проектируются с симметричным расположением арматуры, то есть А_s = A_s'.

Пример расчета сплошной колонны с консолью

для установки подкрановой балки.

Общие сведения по расчету.

Исходными данными для расчета колонны (см. рис. 5.1) являются:

- расчетные усилия в сечениях колонны, полученные в результате статического расчета поперечной рамы здания. К раме при проведении расчета прикладываются постоянные и временные нагрузки. По результатам расчета составляется таблица сочетания усилий в сечениях рамы от приложенных нагрузок;

- размеры поперечных сечений верхней и нижней частей колонны (назначаются предварительно в соответствии с рекомендациями, представленными в таблице 5.5);

- классы бетона и арматуры. Для колонн сплошного сечения принимаются классы тяжелого бетона В15...В40, классы продольной рабочей арматуры – А400, А500.

Надкрановая (верхняя) и подкрановая (нижняя) части колонны рассчитываются отдельно как внецентренно сжатые элементы с симметричным армированием. Исходными данными для расчета являются:

- продольная нагрузка N, длительная часть продольной нагрузки N_l, эксцентриситет приложения продольной нагрузки e₀=M/N;

- расчетная длина l₀ (l₀ = 2H₁ для верхней часть колонны, l₀ = 1,5H₂ для нижней часть колонны);