3. Проектирование колонны

3.1. Определение расчетных комбинаций усилий и продольного армирования

Таблица 4. Колонна по оси «А»

№	нагрузка	Усилия в сечениях (силы – в КН; моменты – в КН*м)
		1-1			2-2
		N	M	Q	N	M
1	Постоянная	819,86	27,20	-8,15	632,81	45,00
2	Снеговая	184,68	- 3,26	-0,66	184,68	2,97
3	Крановая Dmax-Dmin	431,585	-32,23	-21,83	0	-238,54
4	Крановая Dmin-Dmax	93,1	- 221,62	21,83	0	- 15,31
5	Крановая Т на А >	0	90,91	+9,65	0	-0,32
6	Крановая Т на А <	0	- 69,89	-9,65	0	-20,42
7	Ветер слева	0	186,49	21,85	0	32,74
Сочетания усилий
	Mmax (N, Q соотв.)	1+(5+7)			1 + 2 + 7
		819,86	304,6	23,35	817,49	80,71
	Mmin (N, Q соотв.)	1 + (2 + 4 + 6)			1 + (3 + 6)
		1004,54	-267,57	3,37	632,81	-213,96
	Nmax (M, Q соотв.)	1 + (2 + 3)			1 + (2 + 3)
		1436,13	-8,29	-30,64	817,49	-190,57
	Nmin (M, Q соотв.)	-			-

При расчете сечений принимаем симметричное ар­мирование.

Неблагоприятные комбинации расчетных усилий в сечениях 1-1, 2-2 для основных сочетаний нагрузок с учетом требований [3] представ­лены в табл. 4.

Расчет продольной арматуры выполняем согласно требованиям пп. 3.1, 3.50, 3.54, 3.55, и 3.62 [7].

Расчетные характеристики бетона и арматуры. Бетон тяжелый класса В20, подвергнутый тепловой обработке при атмосферном дав­лении, R_b=11,5 МПа, R_bt=0,9 МПа, E_b=24000 МПа. Продольная рабочая арматура класса А-III, R_S=R_SC=365M Па, E_S=200 000 МПа.

Размеры сечения подкрановой части колонны (для приня­того при компоновке типа опалубки 5 b=400 мм, h=800 мм. Назначаем для продольной арматуры a=а^/=40 мм, тогда h_Q=h—a=800—40=760 мм.

Определим площадь сечения продольной арматуры от действия расчетных усилий в сочетании N и М_max : N=819,86 кH, M=304,6 кН*м.

Коэффициент условий работы бетона принимаем _bl = 1,1 и R_b = 1,1 • 11,5 = 12,65 МПа.

Расчетная длина подкрановой части колонны при учете нагрузок от кранов равна l₀= 14,175 м (см. табл. 1). Так как l₀/h=14,175/0,8=17,72>4, то расчет производим с учетом прогиба элемента, вычисляя N_cr по формуле (93) [3]. Для этого находим е₀ = М/N=304,6*10⁶/(819,86*10³= 372 мм > е_а = h/30 = 80/30 = 26,7 мм; так как e₀/h= 372/800=0,465 > 6_e,min=0,5 - 0,01l/₀ /h -0,01R_b=0,5—0,1772—0,1265=0,1085, принимаем _e=е₀/h=0,465.

Поскольку изгибающие моменты от полной нагрузки и от постоянных и длительных нагрузок имеют разные знаки и е₀=372 мм > 0,1h=80 мм, то принимаем _l=l.

С учетом напряженного состояния сечения возьмем для первого прибли­жения коэффициент армирования =0,004, тогда при =E_S/E_b=200000/24000=8,33 получим

=4900*10³Н=4900кН.

Коэффициент  будет равен: = 1/(1 — N / N_cr)=l / (1 - 819,86/4900)= 1,2.

Вычислим значение эксцентриситета с учетом прогиба элемента по формуле: e = e₀+(h_Q—a^|) /2= 372 • 1,2 + (760—40)/2 = 806,4 мм.

Площади сечения сжатой и растянутой арматуры определяем согласно п. 3.66 [7]. Тогда получим A'_s = (Ne —0,4R_bbh₀²)/ [R_sc (h_Q—a')]=(819,86•10³ *806,4 —0,4*12,65*400*760²) /[365 (760—40)] = —1933 мм²<0.

Поскольку по расчету не требуется сжатая арматура, то площадь сечения растянутой арматуры находим по формулам (128) и (129) [7]. Минимальное сечение арматуры в соответствии с конструктивными требованиями табл. 47 [7]: A_S=A_S`=0,002bh₀=0,002*400•760=608 мм².

Находим _m==[Ne—R_scA'_s,fact(h₀—a^/)]/(R_bbh₀²)=[819,86•10³•806,4—365*608(760—40)]/(12,65*400*760²)=0,1715, соответственно  = 0,19.

Тогда A_S = (R_bbh₀ — N+ R_SCA'_S,fact) / R_S = (0,l9*12,65*400*760 —819,86•10³ + + 365*608) / 365 = 363 мм² < A_S,min=608 мм². Прини­маем минимальное конструктивное армирование А_S=А_SЛ=608 мм².