СП 355.1325800.2017 Конструкции каркасные железобетонные сборные одноэтажных зданий производственного назначения Правила проектирования стр. 11

• минимальная продольная сила N_min и соответствующий наибольший момент;

• максимальная продольная сила N_max и соответствующий наибольший момент;

• максимальный момент M_max и соответствующая продольная силы.

При сочетаниях нагрузок, которым соответствует N_max или M_max, определяется (при заданном сечении колонны) марка бетона и сечение сжатой арматуры, а при сочетаниях, соответствующих N_min или M_max, – сечение растянутой арматуры.

7.3.22 Для двухветвевых сечений проверяются сочетания нагрузок, при которых в рассматриваемом сечении колонны действуют:

минимальная продольная сила N_min и соответствующие ей наибольший момент и поперечная сила;

максимальная продольная сила N_max и соответствующие ей наибольший момент и поперечная сила;

максимальный момент M_max и соответствующие ему продольная и поперечная силы;

максимальная поперечная сила Q_max и соответствующие ей продольная сила и момент.

Если при N_max обе ветви сжаты, а при N_min одна сжата, а другая растянута, что выражается условием , то опасным для более сжатой ветви может оказаться промежуточное граничное состояние, соответствующее отсутствию продольного усилия в одной ветви; при этом вся поперечная сила передается на сжатую ветвь, вследствие чего моменты в ней резко возрастают.

Этому состоянию соответствует продольная сила в сечении колонны продольное усилие в сжатой ветви будет таким же. Здесь момент М_пр принимают соответствующим N_max, а момент в сжатой ветви определяют, принимая Q также соответствующим N_max.

7.3.23 При расчете распорок проверяют сочетание нагрузок, вызывающее в сечении колонны максимальную поперечную силу и растяжение (если оно может быть) в одной ветви.

7.3.24 При сочетаниях нагрузок, вызывающих N_max, M_max или Q_max, определяются (при заданном сечении двухветвевой колонны) марка бетона и сечение сжатой арматуры, а при сочетаниях, вызывающих N_min, M_max или Q_max, – сечение растянутой арматуры.

Особенности расчета двухветвевых колонн

7.3.25 Двухветвевые колонны – это сложные рамные системы. Учитывая свойственные двухветвевым колоннам геометрические параметры и характер основных нагрузок, их следует рассчитывать как рамные стержни с учетом продольных деформаций ветвей, принимая ряд допущений:

а) продольная (вертикальная) сила в двухветвевом сечении колонны распределяется между ветвями по закону рычага;

б) изгибающие моменты в ветвях определяются из условия, что нулевые точки моментов расположены посередине высоты панели. При расчете в упругой стадии нулевая точка располагается не посередине высоты панели. Однако при образовании трещин и неупругих деформациях бетона и арматуры происходит перераспределение усилий с выравниванием моментов по верху и низу панели и с соответствующим перемещением нулевой точки к середине высоты панели;

в) верхняя распорка колонны принимается бесконечно жесткой, так как ее погонная жесткость во много раз превышает жесткость ветвей и рядовых распорок;

г) при наличии растяжения в ветви в пределах какой-либо панели жесткость на изгиб ветви на этом участке при расчете по предельному состоянию первой группы принимается равной нулю. В этом случае моменты в сжатой ветви и в распорке определяются из условия передачи всей поперечной силы в сечении колонны на сжатую ветвь. Растянутая ветвь при усилиях от нормативных значений нагрузок обладает некоторой жесткостью, поэтому при расчете трещиностойкости по предельному состоянию второй группы считается, что в этой ветви действует момент, значение которого определяется из условия передачи на нее 1/6 поперечной силы в сечении колонны. При расчете по деформированной схеме в этом случае жесткость растянутой ветви принимается равной жесткости на изгиб ее арматурного каркаса.

Расчетная схема двухветвевой колонны приведена на рисунке 7.15.

676 × 1176 пикс.     Открыть в новом окне

а– конструктивная схема; б – расчетная схема; 1 – обе ветви сжаты; 2 – левая ветвь растянута

Рисунок 7.15 – Схема двухветвевой колонны

Особенности расчета фахверковых колонн

7.3.26 Фахверковые колонны рассчитываются как опертые понизу на фундаменты, а поверху – на диск покрытия. Возможно опирание в промежуточном сечении на специальную ветровую ферму, на связи по нижним поясам стропильных конструкций и на тормозные конструкции подкрановых балок.

Опирание фахверковых колонн на фундаменты обычно принимается шарнирным даже при заделке колонны в стакан фундамента, так как ввиду малых вертикальных нагрузок фундаменты получаются небольшими и могут поворачиваться. Однако при заделке фахверковой колонны в стакан фундамента из-за наличия бетонного основания под полы и отпора грунта на боковых поверхностях фундамента в нижнем сечении колонны могут возникать значительные моменты. Допуская образование в этом сечении пластического шарнира, при проверке прочности эти моменты можно не учитывать. При проверке трещиностойкости фахверковые колонны рассчитываются как защемленные в фундаменте. Предпочтительно осуществлять шарнирное соединение фахверковых колонн с фундаментами в упрощенном исполнении – по типу сопряжений стальных фахверковых колонн.

При расчете фундаментов фахверковых колонн считается, что на фундамент в уровне его верха действуют только продольные и поперечные силы.

Учет продольного изгиба колонны

7.3.27 При расчете по недеформированной схеме неблагоприятное влияние продольного изгиба колонны на значение момента в сечениях учитывается при гибкости колонны λ ≥ 14 с помощью коэффициента продольного изгиба η. Гибкость колонны определяется как отношение приведенной длины колонны или ее участка к радиусу инерции сечения в проверяемой плоскости λ = l₀/i.

В таблице 7.1 и [2] приведены расчетные длины колонн или их участков. Высоту подкрановой части колонны следует определять от верха фундамента до низа подкрановой балки, а высоту надкрановой части колонны – от верха ступени фундамента до низа стропильной конструкции.

7.3.28 Коэффициент η представляет собой отношение момента в однопролетном шарнирно опертом стержне при продольно-поперечном изгибе к моменту при поперечном изгибе и определяется по формуле

(7.11)

где N – продольная сила.

Т а б л и ц а 7.1 – Расчетные длины колонн

Характеристика колонн, зданий и вида нагрузки				Расчетная длина l0 колонны в плоскости
				попереч- ной рамы	продольной рамы
					при наличии связей		при отсут- ствии связей
					до уровня подкра- новых балок	до верха колон- ны
Здания смостовымикранами	Расчет сучетомкрановойнагрузки	Подкрановая(нижняя)часть колоннприподкрановыхбалках	разрезных	1,5 Нн	0,8 Нн		1,2 Нн
			неразрез-ных	1,2 Нн	0,8 Нн		0,8 Нн
		Надкрановая(верхняя)часть колоннприподкрановыхбалках	разрезных	2 Нв	1,5 Нв	1 Нв	2 Нв
			неразрез-ных	2 Нв	1,5 Нв	1 Нв	1,5 Нв
	Расчет без учетакрановойнагрузки	Подкрановая(нижняя)часть колоннзданий	однопро-летных	1,5 Нн	0,8 Нн		1,2 Нн
			двух- имногопро-летных	1,2 Нн	0,8 Нн		1,2 Нн
		Надкрановая(верхняя)часть колоннприподкрановыхбалках	однопро-летных	2,5 Нв	1,5 Нв	1 Нв	2 Нв
			двух- имногопро-летных	2 Нв	1,5 Нв	1 Нв	1,5 Нв
Здания безмостовыхкранов	Колонныбезкон-сольные	однопролетных зданий		1,5 Н	–	0,8 Н	1,2 Н
		двух- и многопролетныхзданий		1,2 Н

7.3.29 При вынужденном перемещении верхних опор колонн, заделанных понизу, момент от действия продольной силы в заделке колонны уменьшается, а в промежуточных сечениях, увеличивается незначительно. Поэтому при расчете сечений влияние продольного изгиба на значение усилий от вынужденных перемещений обычно не учитывается. В этом случае эксцентриситет приложения продольной силы е₀ относительно центра тяжести бетонного сечения равен

(7.12)

где М – суммарный момент, за исключением момента от температурных перемещений M_t и момента от удлинения нижних граней конструкций покрытия M_L;

п_с – коэффициент сочетания нагрузок.

При определении е₀ необходимо учитывать случайный эксцентриситет е_a согласно 8.1.7 СП 63.13330.2012.

Знак эксцентриситета е_a принимается таким, чтобы суммарный эксцентриситет е₀ достиг наибольшего абсолютного значения.

7.3.30 В плоскости продольной рамы двухветвевые колонны рассчитываются как прямоугольные ступенчатые колонны с шириной сечения двухветвевой части, равной удвоенному размеру ветви в плоскости поперечной рамы. При определении усилий от вынужденных перемещений при наличии растяжения в одной ветви колонны, вызванного работой колонны в плоскости поперечной рамы, работа этой растянутой ветви в продольном направлении не учитывается. Полученные при этом расчете усилия передаются на сжатую ветвь, которая проверяется на совместное действие усилий в плоскости поперечной и продольной рам.

Расчет сечений колонн

7.3.31 Расчет сечений колонн при заданных размерах заключается в определении класса бетона и площади сечения рабочей арматуры по усилиям, полученным в результате статического расчета рам. Расчет колонн производится на прочность (предельные состояния первой группы), по перемещениям и раскрытию трещин (предельные состояния второй группы). Колонны на выносливость обычно не рассчитывают.

7.3.32 Расчет на прочность в стадии эксплуатации и хранения производится на воздействие расчетных нагрузок, а в стадиях изготовления, транспортирования и монтажа – на воздействие нормативных нагрузок с учетом коэффициента динамичности, который следует принимать согласно 5.1.6 СП 63.13330.2012.

При расчете прямоугольных сечений по первому случаю (когда относительная высота условной сжатой зоны сечения ξ в обоих направлениях меньше или равна относительной высоте условной сжатой зоны ξ_s, соответствующей достижению в арматуре напряжений R_s) прочность сечения при действии моментов в направлении обеих осей симметрии допускается определять по формуле

(7.13)

где М_х и М_у – составляющие моменты от внешней нагрузки в плоскости поперечной и продольной рам, определенные с учетом влияния продольного изгиба колонны;

М_хпр и М_упр – предельные расчетные моменты, которые могут быть восприняты сечением при внецентренном его сжатии заданной продольной силой N, эксцентрично приложенной в плоскостях X и Y.

7.3.33 По перемещениям, как правило, рассчитываются только фахверковые колонны. Расчет по перемещениям основных колонн производится для зданий с тяжелым режимом работы кранов по аналогии с расчетом стального каркаса, при этом жесткость колонн принимается с учетом наличия трещин.