4 Расчёт сечения колонны

4.1 Исходные данные для проектирования

По таблице 5.2 /1/ принимаем класс ответственности по условиям эксплуатации ХD3 и бетон класса .

Определим расчетные характеристики для бетона :

- нормативное сопротивление бетона на осевое сжатие ;

- расчетное сопротивление бетона сжатию составит ;

- нормативное значение прочности бетона на растяжение по таблице 6.1 /1/ составит ;

- расчетное сопротивление бетона на растяжение ;

- модуль упругости бетона определяем по таблице 6.2 /1/. В зависимости от марки смеси по удобоукладываемости он составит (П1, П2) для бетонов естественного твердения, но согласно примечанию окончательно модуль упругости для бетонов, подвергнутых тепловой обработке бетона составит:

.

Для армирования колонны принимаем продольную арматуру S400. Определим расчетные характиристики для арматуры S400:

- расчетное сопротивление арматуры растяжению по таблице 6.5 /1/ составит

;

- модуль упругости арматуры .

Поперечное армирование выполняем вязаными каркасами, арматура S240. Определим расчетные характеристики для арматуры S240:

- нормативное сопротивление арматуры растяжению ;

- расчетное сопротивление арматуры растяжению ;

- по таблице 6.5 /1/.

Высота надкрановой части колонны Н_в  3,42 м. Высота подкрановой части колонны Н_н  9,78 м.

4.2 Расчет надкрановой части

Сечение колонны b × h = 600 × 500 мм

Расчетные усилия: ; ; ; (для сечения 2).

Рис. 4.1 – К расчёту надкрановой части колонны.

Расчетную длину колонны определяем по формуле: , так как в расчетные усилия заложенна крановая нагрузка.

Колонна относится к гибким элементам , для которых при расчете необходимо учитывать влияние прогиба на величину расчетного статического эксцентриситета, определяемого по формуле :

Случайные эксцентриситет составит :

где: – расстояние между точками закрепления элемента

– для монолитных конструкций, стен, оболочек

Тогда полный эксцентриситет равен :

Определим гибкость:

,

где - радиус инерции.

Так как гибкость необходимо учесть влияние продольного изгиба колонны на эксцентриситет.

Критическую силу определяем по формуле :

Где

Условие выполняется принимаем .

где - для тяжелых бетонов.

Принимая в первом приближении суммарный коэффициент армирования и толщину защитного слоя , момент инерции арматуры составит:

.

Момент инерции бетонного сечения относительно его центра тяжести составит:

.

Тогда критическая сила составит:

Коэффициент, учитывающий влияние прогиба на величину эксцентриситета:

Полный эксцентриситет с учетом влияния гибкости составит:

Момент относительно центра тяжести растянутой арматуры составит:

Для симметрично армированного элемента определяем:

где - рабочая высота сечения.

Так, как 0,061< имеем случай больших эксцентриситетов.

Тогда окончательно требуемая площадь арматуры при симметричном армировании составит:

где

Площадь арматуры назначают по конструктивным соображениям:

Принимаем 2 20 S400 ( ).

Определим процент армирования:

> 0,002.

Условие выполняется арматура подобрана правильно

Рис. 4.2 – Сечение надкрановой части колонны.

Определим шаг поперечных стержней, который равен 15d , тогда s = 15d = 15·20 = =300 мм. Принимаем поперечную арматуру 6 S240.