2.3.3. Проектирование консолей колонны

Консоли колонн устраиваются для опирания различных примыкающих конструкций (ригелей, подкрановых балок и т.д.). Конструктивно консоли могут быть односторонние и двусторонние. Двусторонние консоли располагают в одной плоскости. В перпендикулярной плоскости консоли делают в виде стальных столиков, прикрепленных к закладным деталям колонн.

Общая прочность железобетонной консоли обеспечивается прочностью растянутой арматуры и прочностью наклонной сжатой полосы бетона консоли. Если арматуры достаточно и она имеет надежную анкеровку, то разрушение консоли происходит в результате раздробления бетона сжатой наклонной полосы. При вылете менее или равном 150 мм консоль принимается прямоугольной формы, а более 150 мм, трапециевидной с вутом под углом 45.

Ширину консолей принимают равной ширине колонн, а высоту консоли и её арматуру принимают по расчёту. Широкое распространение имеют короткие трапециевидные консоли с ориентировочными параметрами: длиной l ≥ 200 мм и отношением l / h₀ ≤ 0,9, с высотой сечения h опорной части консоли не более 0,8 высоты, опирающихся на неё ригелей, а высоту сечения у свободного края не менее 150 мм или h/3. Поперечное армирование коротких консолей рекомендуется выполнять в зависимости от отношения h/c. При h/c ≤ 2,5 консоль армируется наклонными стержнями по всей высоте сечения. При h/c >2,5 отогнутые стержни допускается не ставить.

Рабочая высота определяется в опорном сечении консоли по грани колонны. Армирование консолей горизонтальными хомутами с регулярным шагом по высоте является наиболее эффективным и распространенным в практике. Использование отдельных отгибов или наклонных стержней менее распространено вследствие того, что они практически не увеличивают несущую способность консоли. Конструктивно шаг хомутов в консоли принимается не более 150 мм и не более h/4 , диаметр отогнутых стержней не более 25 мм и не более 1/15 длины отгиба.

Короткие консоли рассчитывается на действие поперечных сил Q и изгибающих моментов M; при этом проверяется прочность наклонной сжатой полосы между грузом и опорой, а также прочность нормальных сечений консоли.

При ограниченной высоте консоли допускается применение жёсткой арматуры. При проектировании консолей с жесткой арматурой необходимо принимать продольные стержни диаметром не менее 16 мм, опорные и вертикальные пластины толщиной не менее 10 мм .

Жесткие консоли применяются при ограниченных размерах консоли и значительных нагрузках. Конструктивно решение консоли может быть выполнено в виде спаренных двутавровых балочек составного сечения, поясами которых могут быть арматурные стержни, а стенки выполнены из листовой стали. Такая консоль рассчитывается как металлическая балка, заделанная в теле колонны и работающая на изгиб. При этом расчетом необходимо проверить площади сечения поясов и стенок. Поскольку стенки такой балки не заводятся в тело колонны, а обычно обрываются у грани, то изгибающий момент будет восприниматься только продольными стержнями – полками балки.

Момент, воспринимаемый такой балкой, определяется по формуле

M_сеч=A_s·R_s·Z_a,

где Z_a - плечо внутренней пары, равное расстоянию между осями стержней поясов балки; R_s и A_s – расчетное сопротивление и площадь стержней поясов.

Внешний изгибающий момент, при шарнирном опирании ригеля на консоль, может быть определен по формуле

M = 1,25Qс,

где

Q - расчетная поперечная сила;

с- расстояние от точки приложения силы Q до грани колонны.

Требуемая площадь поясов вычисляется по формуле

A_s = 1,25Qс / R_sZ_a

Толщина стенки ориентировочно определяется по формуле

t_ст= 1,25Q / R_sh ,

где R_s-расчетное сопротивление стали срезу. Для стали С 235 при толщине листа до 20мм Rs = 230 МПа, см. приложение табл. 15; Z_a –плечо внутренней пары сил, Z_a ≈ 0,9h; h - высота балки; для предварительных расчетов может быть принята 0,7 от высоты консоли.