3 Расчет и конструирование двухветвенной железобетонной колонны

3.1 Расчет надкрановой части колонны

3.1.1 Расчет надкрановой части колонны в плоскости изгиба

Для расчета сечения надкрановой части выбираем комбинацию усилий с максимальным моментом и соответствующей продольной силой: 85,9 кН∙м, N= 386 кН. Усилия от длительно действующей нагрузки: М_l=1,5 кН∙м и N_l=386 кН.

Используемые материалы:

- бетон тяжелый класса В15 c , , [3];

- арматура класса А-III c , [3].

Случайный эксцентриситет:

где - высота сечения надкрановой части колонны, м [1].

Эксцентриситет приложения продольной силы:

Радиус инерции сечения:

Гибкость сечения:

где - расчетная длина надкрановой части колонны в плоскости рамы, м.

Условная критическая сила:

где - так как отсутствует предварительное напряжение [3];

где - для тяжелого бетона [3];

где - полезная высота сечения, м;

– защитный слой бетона, м.

Коэффициент продольного изгиба:

Эксцентриситет приложения продольной силы с учетом продольного изгиба:

Высота сжатой зоны бетона:

Относительная высота сжатой зоны бетона:

Требуемая площадь арматуры:

Минимальная площадь арматуры:

Коэф. армирования:

Принимаем 3 Ø 12 с [3].

3.1.1 Расчет надкрановой части колонны из плоскости изгиба.

Радиус инерции сечения:

Гибкость сечения:

где - расчетная длина надкрановой части колонны из плоскости рамы, м

3.2 Расчет подкрановой части колонны

3.2.1 Расчет подкрановой части колонны в плоскости изгиба

Для расчета сечения подкрановой части выбираем комбинацию усилий с максимальным моментом и соответствующей продольной силой: М=-290 кН∙м, N=924,9 кН, Q=32,1 кН. Усилия от длительно действующей нагрузки: М_l=-90,5 кН∙м и N_l=491 кН.

Приведенный радиус инерции сечения:

где - расстояние между осями ветвей, м;

- коэффициент, зависящий от вида здания;

- количество распорок;

- высота сечения ветви, м.

Приведенная гибкость сечения:

где - расчетная длина подкрановой части колонны в плоскости рамы, м.

Эксцентриситет приложения продольной силы:

Условная критическая сила:

где - площадь сечения ветви, м²;

- принятый коэффициент армирования ветви;

где - для тяжелого бетона [3];

Коэффициент продольного изгиба:

Усилия в ветвях колонны:

Усилие в ветви 1:

Усилие в ветви 2:

Изгибающий момент ветвей колонны:

где - свободная длина подкрановой части колонны выше уровня пола, м.

- количество распорок

Случайный эксцентриситет:

Эксцентриситет приложения продольной силы:

Расчетный эксцентриситет:

где - полезная высота сечения, м;

– защитный слой бетона, м.

Проводим подбор сечений арматуры:

Принимаем симметричное армирование ветвей. Требуемая площадь арматуры:

Фактический коэффициент армирования:

Принимаем 3 Ø 22 с [3].

Проверяем дополнительно возможность возникновения в ветви растяжения. Оно может возникнуть при минимальной продольной силе. Выбираем комбинацию усилий М=-197,4 кН∙м, N=491 кН, Q=39,7 кН. Усилия от длительно действующей нагрузки: М_l=-90,5 кН∙м и N_l=491 кН.

Эксцентриситет приложения продольной силы:

Условная критическая сила:

Коэффициент продольного изгиба:

Усилия в ветвях колонны:

Усилие в ветви 1:

Усилие в ветви 2:

Изгибающий момент ветвей колонны:

Имеем растяжение в ветви 2

3.2.2 Расчет подкрановой части колонны из плоскости изгиба

Радиус инерции сечения:

Гибкость сечения:

где - расчетная длина подкрановой части колонны из плоскости рамы, м.

Случайный эксцентриситет:

Эксцентриситет приложения продольной силы:

где - полезная высота сечения, м;

– защитный слой бетона, м.

Условная критическая сила:

где - так как отсутствует предварительное напряжение [3];

где - для тяжелого бетона [3];

Коэффициент продольного изгиба:

Эксцентриситет приложения продольной силы с учетом продольного изгиба:

Принимаем конструктивно по минимальному проценту армирования. Требуемая площадь арматуры:

Принятого количества арматуры достаточно.

Рисунок 7 – Эскиз армирования подкрановой части колонны