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

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

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.

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

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.

7.3.34 Колонны рассчитываются по раскрытию трещин в стадии эксплуатации на кратковременное действие всех неблагоприятных нагрузок, а также на длительное действие постоянных и длительно действующей части временных нагрузок. В обоих случаях принимаются нормативные значения нагрузок. Предельное раскрытие трещин не должно превышать значений, приведенных в 8.2.6 СП 63.13330.2012, а для конструкций подверженных воздействию агрессивных сред – значений, приведенных в 5.4.11 СП 28.13330.2017.

Расчет по раскрытию трещин на стадиях изготовления, хранения, транспортирования и монтажа производят, принимая нормативное значение нагрузок с учетом коэффициента динамичности для стадий изготовления, транспортирования и монтажа и рассматривая эти нагрузки как кратковременные. Предельное раскрытие трещин в этих случаях составляет 0,4 мм.

7.3.35 Суммарную площадь продольной стержневой арматуры, отнесенной ко всему сечению (процент армирования), рекомендуется принимать не более 4 %.

Продольная рабочая арматура внецентренно сжатых в одной плоскости колонн располагается по граням, перпендикулярным к плоскости изгиба колонн. При изгибе в двух направлениях продольную рабочую арматуру целесообразно концентрировать в углах сечения.

7.3.36 Колонны обычно армируются симметрично, поскольку они чаще всего испытывают действие изгибающих моментов, противоположных по знаку и близких по значению, а также ввиду преимуществ, получаемых в этом случае как при изготовлении колонн, так и при монтаже. В отдельных случаях, когда противоположные по знаку моменты резко различаются по значению (например, в верхних участках ступенчатых колонн крайних рядов зданий с мостовыми кранами), колонны армируются несимметрично.

Расстояния между осями арматуры следует принимать в соответствии с 10.3.8 СП 63.13330.2012. По граням колонн, перпендикулярным к плоскости изгиба, при ширине этих граней до 400 мм устанавливается не менее двух продольных рабочих стержней арматуры; при большей ширине рабочие стержни устанавливаются на расстояниях не более 400 мм (рисунок 7.16). По граням колонны, параллельным к плоскости изгиба, при ширине этих граней более 500 мм устанавливается конструктивная продольная арматура (если эта арматура не поставлена по расчету), так чтобы расстояние между продольными стержнями составляло не более 500 мм. Диаметр продольных рабочих стержней колонн принимается не менее 16 мм и не более 40 мм, диаметр продольных стержней конструктивной арматуры 12 мм.

1 – грань, параллельная плоскости изгиба; 2 – грань, перпендикулярная к плоскости изгиба

В одном плоском каркасе продольные рабочие стержни рекомендуется принимать одного диаметра. При применении двух различных диаметров они должны отличаться не менее чем на два номера по сортаменту арматуры.

7.3.37 Стержни рабочей арматуры, подбираемые по наиболее напряженным сечениям, могут обрываться в соответствии с огибающей эпюрой моментов и продольных сил. В колоннах сплошного сечения обрываемые продольные стержни заводятся за нормальное к оси колонны сечение (в котором они уже не требуются по расчету) на длину не менее w. В двухветвевых колоннах обрываемые стержни заводятся за ось распорки, отделяющей панель, в которой они уже не требуются по расчету, на длину не менее w. Значение w определяется по формуле

где Q – расчетная поперечная сила (соответствующая случаю загружения, для которого определена точка теоретического обрыва) в сечении, соответствующем месту теоретического обрыва стержней;

В любом случае обрываемые в соответствии с огибающей эпюрой моментов и продольных сил сжатые и растянутые продольные стержни должны заводится на длину не менее l_an, принимаемую по расчету в соответствии с 10.3.25 СП 63.13330.2012.

Продольная арматура верхнего участка в крановых колоннах (в месте изменения сечения колонны) заделывается также в бетоне нижнего участка на длину l_an.

При стыковке рабочей арматуры внахлестку длину перепуска следует определять в соответствии с 10.3.30 СП 63.13330.2012.

7.3.38 Поперечная арматура колонн обеспечивает закрепление сжатых стержней от их бокового выпучивания и прочность наклонных сечений колонн. Места пересечений поперечной арматуры с продольной свариваются (при сварных каркасах) или связываются вязальной проволокой (при вязаных каркасах).