1.3. Расчет центрально-сжатых колонн

1.3.1. Выбор грузовой площади и определение

нормативных нагрузок

Производственные здания могут быть каркасные, бескаркасные и смешанного типа.

В зданиях с несущими стенами сосредоточенные нагрузки от несущих конструкций покрытия воспринимаются утолщенными частями стен – пилястрами. Независимо от величины сосредоточенных нагрузок и других воздействий толщина стенки между пилястрами определяется теплотехническим расчетом и при расчете несущей стены изменению не подлежит.

В зданиях каркасного типа могут применяться опоры в виде железобетонных колонн, кирпичных столбов или деревянных стоек.

При выполнении лабораторной работы студент должен рассчитать железобетонную колонну каркасного здания.

Расчет опор или несущих стен производится в два этапа:

1. Определение действующих нагрузок.

2. Определение размеров поперечного сечения опор или пилястр.

В соответствии со СНиП 2.01.07-85*нагрузки и воздействия разделяются на постоянные и временные. К постоянным нагрузкам относят вес постоянных частей здания, вес и давление грунтов и т.д. Временные нагрузки разделяют на временные длительные (вес стационарного оборудования, вес перегородок и т.д.), кратковременные (нагрузки от кранов, веса людей, снега и т.д.) и особые (сейсмические воздействия и т.д.).

В проектируемых типах зданий на опоры или несущие стены будут действовать лишь постоянные и кратковременные нагрузки.

Расчет конструкций и оснований зданий производят по предельным состояниям. Предельные состояния такие, при которых конструкции теряют способность сопротивления внешним воздействиям или получают недопустимые деформации, местные повреждения и перестают удовлетворять предъявляемым к ним эксплуатационным требованиям. Установлено три предельных состояния: по несущей способности; по допустимым деформациям; по раскрытию трещин. Опоры и несущие стены рассчитывают по первому предельному состоянию, т.е. по несущей способности.

Нагрузки и воздействия подразделяются на нормативные и расчетные. Под нормативными нагрузками понимают наибольшие нагрузки, которые устанавливаются нормами и при которых обеспечивается нормальная эксплуатация зданий. Возможные отклонения от нормативных нагрузок учитываются введением при расчете коэффициента перегрузки (n). Нагрузки с учетом этого коэффициента называются расчетными. В соответствии со СНиП расчет опор и несущих стен производится по расчетным нагрузкам.

Для того чтобы определить нормативные нагрузки, необходимо иметь принятую конструкцию покрытия, выполнить светотехнический и теплотехнический расчеты, знать вес конструктивных элементов вышерасположенных частей здания и предварительно принять размеры поперечного сечения опоры.

Предварительные ориентировочные размеры поперечного сечения опоры и пилястры могут быть рекомендованы следующие:

железобетонные колонны - 30х30 см;

кирпичный столб при пролете 12 м – 38х51 см, при пролете 18 м – 51х51 см.

Расчет постоянных нагрузок начинают с установления расчетной опоры.

За расчетную опору принимают наиболее загруженную конструкцию. Степень загружения устанавливают путем сравнения так называемых грузовых площадок. На рис. 10 приведены грузовые площадки для промежуточных и угловых опор однопролетного здания.

Размер грузовой площадки покрытия, приходящийся на одну промежуточную опору, виден из схемы (рис. 10). Ширина площади равна шагу колонн – B, а длина – половине пролета здания ‑ l/2.

· (28)

Размер грузовой площади для угловой колонны, как это нетрудно установить из того же рис. 10, равен

· (29)

Таким образом, за расчетную опору следует принимать промежуточную опору с грузовой площадью F₁.

Рис. 10. Схема плана однопролетного здания с показом

грузовых площадок покрытия

Для многопролетных зданий размеры грузовых площадок показаны на рис. 11.

Рис. 11. Схема плана двухпролетного здания с показом грузовых площадок покрытия

Грузовая площадь угловой колонны F₁ равна

. (30)

Грузовая площадь промежуточной крайней колонны F₂ равна

. (31)

Грузовая площадь средних колонн F₃ равна

. (32)

Таким образом, за расчетную опору следует принимать среднюю конструкцию с грузовой площадью F_3.

Для многоэтажных зданий вместе с учетом грузовых площадок следует учитывать также этажность здания.

Нагрузку от отдельных конструктивных элементов определяют по их геометрическим размерам и средней плотности материала.

Установив расчетную опору и определив грузовую площадь, делаем расчет постоянных и временных нагрузок. Метод расчета покажем на примере.