Подбор сечений симметричной арматуры
Колонна многоэтажного рамного каркаса с размерами сечения b=300 мм, h=300 мм, с = 40 мм, с1 = 40 мм. Арматура класса S400 симметрично расположена в сечении, т.е AS1 = AS2.
Расчетная длина колонны многоэтажных зданий при жестком соединении
колоннами с фундаментом и шарнирном в уровне перекрытия равна: 
.
d = 300 – 40 = 260 мм.
Первое сочетание:
Величина полного эксцентриситета приложения продольной силы равна:
Величина изгибающего момента относительно центра тяжести растянутой арматуры равна:
.
Определяем величину относительного изгибающего момента, воспринимаемого сжатой зоной сечения
.
Поскольку выполняется условие 
необходимо устанавливать арматуру в сжатой зоне бетона.
Для бетона класса 
и арматуры класса S400 по таблице 6.7[Пецольд] находим 
и 
.
Находим величину требуемой площади сжатой арматуры:
Находим величину требуемой площади растянутой (менее сжатой) арматуры:
.
Полученные результаты свидетельствуют о том, что при выбранной величине относительной высоты сжатой зоны 
для выполнения условий равновесия внутренних и внешних сил требуется ставить сжатую арматуру в зоне сечения, в которой наблюдается деформации растяжения. Это свидетельствует о неверном выборе
величины .
В этом случае необходимо найти такое значение относительной высоты сжатой зоны 
, когда при выполнении условий равновесия внутренних и внешних сил усилий в арматуре растянутой зоны равно нулю, т.е. не требуется устанавливать арматуру.
Находим величину по формуле:
Поскольку условие 
не выполняется ( 
),сечение полностью сжато и находится в области деформирования 4.
В этом случае необходимо найти такое значение относительной высоты сжатой зоны , когда при выполнении условий равновесия внутренних и внешних сил усилий в арматуре растянутой зоны равно нулю, т.е. не требуется устанавливать арматуру.
Величину можно найти по формуле 
, где величина р4 находится по следующей формуле:
Следовательно, по расчету арматура не требуется.
Второе сочетание:
Величина полного эксцентриситета приложения продольной силы равна:
Величина изгибающего момента относительно центра тяжести растянутой арматуры равна:
.
Определяем величину относительного изгибающего момента, воспринимаемого сжатой зоной сечения
Поскольку выполняется условие необходимо устанавливать арматуру в сжатой зоне бетона.
Для бетона класса и арматуры класса S400 по таблице 6.7[Пецольд] находим и .
Находим величину требуемой площади сжатой арматуры:
Находим величину требуемой площади растянутой (менее сжатой) арматуры:
.
Полученные результаты свидетельствуют о том, что при выбранной величине относительной высоты сжатой зоны для выполнения условий равновесия внутренних и внешних сил требуется ставить сжатую арматуру в зоне сечения, в которой наблюдается деформации растяжения. Это свидетельствует о неверном выборе
величины .
В этом случае необходимо найти такое значение относительной высоты сжатой зоны , когда при выполнении условий равновесия внутренних и внешних сил усилий в арматуре растянутой зоны равно нулю, т.е. не требуется устанавливать арматуру.
Находим величину по формуле:
Поскольку условие не выполняется ( ),сечение полностью сжато и находится в области деформирования 4.
В этом случае необходимо найти такое значение относительной высоты сжатой зоны , когда при выполнении условий равновесия внутренних и внешних сил усилий в арматуре растянутой зоны равно нулю, т.е. не требуется устанавливать арматуру.
Величину можно найти по формуле , где величина р4 находится по следующей формуле:
;
Находим :
Поскольку условие 
выполняется, сечение находится в области деформирования 4, а, следовательно, величина определена правильно.
Находим величину требуемой площади сжатой арматуры:
.
Поскольку гибкость колонны 
, минимальный процент армирования, установленный нормами, равен 0,15%. Тогда величина площадей как сжатой, так и растянутой арматуры должна быть не менее:
Принимаем в растянутой (менее сжатой) зоне армирование 2Ø28 S400 ( 
). Армирование колонны симметрично, следовательно, в сжатой зоне устанавливаем 2 Ø28 S400 ( ).
Поперечное армирование:
Диаметр стержней назначаем из условий свариваемости стержней: Ø 8 мм;
Шаг назначаем по конструктивным требованиям: s = 300 мм;
Для усиления торцов внецентренно сжатых элементов следует устанавливать не менее четырех сеток на длине 10Æ т. к. продольная арматура имеет периодический профиль, считая от торца конструкции.
Проектируем консоль колонны:
Опорное давление ригеля: V = 217,8 кН, бетон класса C30/37, fcd = 20 МПа,
fctd = 1.93МПа; S400, fyd= 365 МПа, fywd = 263 МПа.
Длина опорной площадки l = 20см, при ширине ригеля bbm = 20 см.
Проверяем условие:
.
Вылет консоли с учетом зазора 5 см составляет: l1 = l + c = 20 + 5 = 25см,
при этом 
.
Высота сечения консоли у грани колонны 
. При угле наклона сжатой грани g = 45°, высота консоли у свободного края 
, при этом 
, принимаем 
, тогда 
;
Рабочая высота сечения консоли 
.
Поскольку 
, консоль короткая.
Проверяем прочность сечения консоли (по сжатой полосе между наклонными трещинами):
- прочность обеспечена.
где 
где 
коэффициент, учитывающий влияние хомутов, нормальных к продольной оси элемента и определяется по формуле:
,
здесь 
,
где 
(для тяжелого бетона).
Изгибающий момент консоли у грани колонны:
.
Площадь сечения продольной арматуры при 
; => 
- принимаем 2Æ14 S400 с As = 308 мм2.
Колонна армируется пространственными каркасами, образованными из плоских сварных каркасов.
Проверку подобранного сечения проведем в программном комплексе ”Raduga-Beta”
См. отчет [приложение 7]
