3.3. Конструирование продольной и поперечной арматуры и расчёт подкрановой консоли

На основании выполненных расчетов сечения колонны, принимаем в надкрановой части колонны 2 Ø16 А–III (А_sл=А_sn=509 мм²) и подкрановой частях колонны симметричную арматуру о 3Ø18 А–III (А_sл=А_sn=763 мм²>688 мм²)

Поперечная арматура в надкрановой и подкрановой частях колонны по условию свариваемости примем диаметром 5 мм класса Вр–I, которая устанавливается с шагом 300 мм (не более 20∙d=20∙18=360 мм).

Выполним проверку прочности подкрановой части колонны в плоскости, перпендикулярной плоскости изгиба, учитываем только угловые стержни по 2Ø18 А–III (А_s=А_s’=509 мм²). Расчетная длина из плоскости поперечной рамы l₀=9,00 м (по таблице 2), то проверку на учет прогиба элемента делать не требуется.

Расчёт прочности подкрановой консоли производим на действие нагрузки от собственного веса подкрановых балок и максимального вертикального давления от двух сближенных мостовых кранов с учётом коэффициента сочетаний ψ=0,85.

Q=G₆+D_max·ψ=48,4 +329,098·0,85=328,13 кН.

Проверяем прочность консоли на действие поперечной силы при возможном разрушении по наклонной полосе в соответствии с п. 3.99 [3]. Поскольку:

2,5R_btbh₀=2,5·1,2·400·1160=1392 кН > Q=328 кН, то по расчёту не требуется поперечная арматура. По конструктивным требованиям принимаем хомуты диаметром 6 мм класса A–I, устанавливаемые с максимально допустимым шагом 150 мм.

Для обеспечения прочности консоли в вертикальном сечении на действие изгибающего момента определим площадь сечения продольной арматуры по формуле:

мм², принимаем 3Ø14 A–III (A_s=462 мм²).

4. Расчёт и конструирование монолитного внецентренно нагруженного фундамента под колонну

Комбинация усилий N, M, Q от колонны по оси Б для расчета основания и тела фундамента принимаются из табл. 7. Грунты основания – песчаные с условным расчетным сопротивлением R_o=0,2 МПа. Поперечную арматуру сеток в стакане принимаем класса А-I. Конструктивное армирование поперечной арматурой должно быть сетками из стержней Ø8 А-I, устанавливаемых с шагом не более 200 мм в количестве не менее 5 штук.

Размеры подколонника (стакана) в плоскости и из плоскости действия изгибающего момента принимаем в следующих пределах:

А_с=h_k+2δ+2h_c=800+2·75+2·275=1500 мм

В_с=b_k+2δ+2h_c=400+2·75+2·275=1200 мм

Определим предварительные размеры подошвы фундамента с учетом эксцентриситета продольной силы воспользуемся:

м.

в=(0,5…0.8)a=(0.5…0,8)3=1,5…2.4

Принимаем предварительно размеры подошвы фундамента а=3,0 м и b=2,1 м. Уточняем расчетное сопротивление песчаного грунта основания:

Определим усилия на уровне подошвы фундамента принятых размеров от нормативных нагрузок и соответствующие им краевые давления на грунт по формулам:

A_f=a∙b=3·2,1=6,3 м²

W_f=ba²/6=2,1·3²/6=3,15 м³.

Результаты вычислений усилий, краевых и средних давлений на грунт основания приведены в таблицу 9.

Таблица 9

Усилия и давления на грунт под подошвой фундамента

Комбинация усилий от колонны	Усилия		Давления кПа
	Nninf, кН	Mninf, кН·м	Pnл	Pnn	Pnm
Первая	1078,38	164,94	118,8	223,53	171,17
Вторая	1078,38	-164,94	223,53	118,8	171,17
Третья	1308,29	106,312	173,92	241,4	207,67

Так как вычисленные значения давлений на грунт основания:

- Pⁿ_max=223,53 кПа < 1,2 R=270 кПа;

- Pⁿ_min=118,8 кПа >0;

- Pⁿ_m=207,67 кПа < R=225 кПа,

то предварительно назначенные размеры подошвы фундамента удовлетворяют предъявляемым требованиям по деформациям основаниям основания и отсутствию отрыва части фундамента от грунта при крановых нагрузках таким образом оставляем окончательно размеры подошвы фундамента а=3,0 м и b=2,1м.

Расчет на продавливание ступеней фундамента не выполняем, так как размеры их входят в объем пирамиды продавливания.

Для расчета арматуры в подошве фундамента определяем реактивное давление грунта основания при действии наиболее неблагоприятной комбинации расчетных усилий (третьей) без учета собственного веса фундамента и грунта на его обрезах. Находим соответствующие усилия на уровне подошвы фундамента:

кН;

Тогда реактивные давления грунта будут равны:

кПа, кПа

кПа

кПа

Расчетные изгибающие моменты в сечениях 1–1 и 2–2 вычисляем по формуле:

кН·м

кН·м

Требуемое по расчету сечение арматуры составит:

мм²

мм²

Принимаем минимальный диаметр арматуры для фундамента при а =3 м равным 10 мм. Шаг стержней в сетке принимаем 200 мм. При ширине b=2,1 м в сечении 2–2: 10 Ø 10 A-II, A_s=785 мм² > 758,7 мм².

Процент армирования будет равен:

Расчет рабочей арматуры сетки плиты фундамента в направлении короткой стороны выполняем на действии среднего реактивного давления грунта P_m=155,16кПа, соответственно получим:

кН·м

мм² .

По конструктивным требованиям принимаем минимальное армирование Ø10 A-II, c шагом 200 мм (10 Ø 10 А-II, A_s=785 мм² > 413,8 мм²).

Расчет продольной арматуры подколонника выполняем в ослабленном коробчатом сечении 4–4 в плоскости заделки колонны и на уровне низа подколонника в сечении 5-5.

Сечение 4–4. Размеры коробчатого сечения стаканной части фундамента преобразуем к эквивалентному двутавровому с размерами: b=650, h=1500, b_f =b'_f=1200, a=a'=50, h₀=1450.

Вычислим усилия в сечении 4–4 от второй комбинации усилий в колонне с максимальным изгибающим моментом:

кН

кН·м

Эксцентриситет продольной силы будет равен

мм > е_а=h/30=1500/30=50 мм,

Следовательно случайный эксцентриситет не учитываем.

Находим эксцентриситет силы N относительно центра тяжести растянут арматуры: мм

Проверяем положение нулевой линии. Так как:

кН >N=1024,91 кН,

то указанная линия проходит в полке и сечение следует рассчитывать как прямоугольное с шириной b_f = b'_f = 1200 мм.

Вычисляем коэффициенты:

;

= - 1889 мм² < 0, назначаем в соответствии с конструктивными требованиями в количестве не менее 0.05℅ площади подколонника

мм².

Принимаем (5Ø16 A–II) A_s=A'_s=1005 мм².

В сечении 5–5 по аналогичному расчету принято конструктивное армирование.

Поперечное армирование стакана фундамента определяем по расчету на действие максимального изгибающего момента. Вычисляем эксцентриситет продольной силы в колонне от второй комбинации усилий:

м

Поскольку так как > мм, то поперечная арматура стакана требуется по расчету. Так как < , то момент внешних сил в наклонном сечении 6–6 вычисляем по формуле:

кН·м

Тогда площадь сечения одного стержня поперечной арматуры стакана фундамента равна: мм².

Принимаем A_s=50,3 мм² (Ø8 A–I).