ar-net.ru- минимальная продольная сила Nmin и соответствующий наибольший момент;
- максимальная продольная сила Nmax и соответствующий наибольший момент;
- максимальный момент Mmax и соответствующая продольная силы.
При сочетаниях нагрузок, которым соответствует Nmax или Mmax, определяется (при заданном сечении колонны) марка бетона и сечение сжатой арматуры, а при сочетаниях, соответствующих Nmin или Mmax, – сечение растянутой арматуры.
7.3.22 Для двухветвевых сечений проверяются сочетания нагрузок, при которых в рассматриваемом сечении колонны действуют:
минимальная продольная сила Nmin и соответствующие ей наибольший момент и поперечная сила;
максимальная продольная сила Nmax и соответствующие ей наибольший момент и поперечная сила;
максимальный момент Mmax и соответствующие ему продольная и поперечная силы;
максимальная поперечная сила Qmax и соответствующие ей продольная сила и момент.
Если при Nmax обе ветви сжаты, а при Nmin 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.
, 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 Мпр принимают соответствующим Nmax, а момент в сжатой ветви определяют, принимая Q также соответствующим Nmax.
продольное усилие в сжатой ветви будет таким же. Здесь момент Мпр принимают соответствующим Nmax, а момент в сжатой ветви определяют, принимая Q также соответствующим Nmax. 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 Nmax, Mmax или Qmax, определяются (при заданном сечении двухветвевой колонны) марка бетона и сечение сжатой арматуры, а при сочетаниях, вызывающих Nmin, Mmax или Qmax, – 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 l >= 14 с помощью коэффициента продольного изгиба i. Гибкость колонны определяется как отношение приведенной длины колонны или ее участка к радиусу инерции сечения в проверяемой плоскости l = 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 i 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 Mt и момента от удлинения нижних граней конструкций покрытия ML;
пс – коэффициент сочетания нагрузок.
При определении е0 необходимо учитывать случайный эксцентриситет еa согласно 8.1.7 СП 63.13330.2012.
Знак эксцентриситета еa 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 x в обоих направлениях меньше или равна относительной высоте условной сжатой зоны xs, соответствующей достижению в арматуре напряжений Rs) прочность сечения при действии моментов в направлении обеих осей симметрии допускается определять по формуле
(7.13)где Мх и Му – составляющие моменты от внешней нагрузки в плоскости поперечной и продольной рам, определенные с учетом влияния продольного изгиба колонны;
Мхпр и Мупр – 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.