А) Сечение 1-1

Случайный эксцентриситет:

e_a = l_п / 30,

e_a = 1,5 / 30 = 0,05 м.

Приведенный момент в сечении:

M₁ = М_max + N_cooт * e_a + Q_cooт * h_п,

M₁ = 363,7 + 405,2 * 0,05 + 59 * 1,05 = 445 кН*м.

Эксцентриситет продольного усилия:

е₁ = M₁ / N_соот + е_а,

е₁ = 445/ 405,2 + 0,05 = 1,148 м.

Площадь сжатой зоны:

А_bc = b_п * l_п * (1 - 2 *  * е₁ / l_п),

А_bc = 0,9 * 1,2 * (1 - 2 * 1 * 1,148 / 1,5) = 0,6 м².

Проверяем условие прочности подколонника в уровне плитной части:

N_соот < _b3 * _b9 * R_b * A_bc,

_b3 * _b9 * R_b * A_BC = 0,85 * 0,9 * 11500 * 0,6 = 11436 кН.

N_соот = 398,5 кН < _b3 * _b9 * R_b * A_bc = 5278 кН - условие выполняется, следовательно подколонник между сечениями 1-1 и 2-2 армируется конструктивно.

Б) Сечение 2-2

Сечение 2-2 в уровне торца колонны коробчатое, приводим его к эквивалентному двутавровому с высотой полки, толщиной стенки и шириной стенки:

h_f = h_f’ = l_w1 = l_w = 0,175 м;

b = 2 * b_w1 = 2 * b_w = 2 * 0,175 = 0,35 м;

b_f = b_f’ = b_п = 0,9 м.

Площадь боковой поверхности колонны, заделанной в стакан фундамента: А_щ = 1,54 м².

Коэффициент, учитывающий частичную передачу продольной силы на плитную часть фундамента через стенки стакана: ’ = 0,85.

Продольная сила, передаваемая через бетон замоноличивания на стенки стакана:

N

min

_c = 0,4 * R_bt * _b2 * A_щ,

N_c = (1 - ’) * N_соот,

N_c = 0,4 * 900 * 0,9 * 1,54 = 499 кН,

N_c = (1 - 0,85) * 405,2 = 61 кН.

N_c = 61 кН.

Проверяем условие:

N_с < R_b * b_f’ * h_f’,

N_с = 61 кН < R_b * b_f’ * h_f’= 1150 * 0,9 * 0,175 = 281,1 кН - условие выполняется, следовательно, граница сжатой зона проходит в полке, и сечение рассчитывается как прямоугольное с шириной b = 0,9 м.

Приведенный момент в сечении:

M₂ = М_max - N_c * e_a + Q_cooт * h_с,

M₂ = 363,7 + 61 * 0,05 + 59 * 0,7 = 408 кН*м.

Эксцентриситет продольного усилия:

е₁ = M₂ / N_с + е_а,

е₁ = 408 / 61 + 0,05 = 6,7 м.

Площадь сжатой зоны:

А_bc = b_п * l_п * (1 - 2 *  * е₁ / l_п),

А_bc = 0,9 * 1,2 * (1 - 2 * 1 * 6,7/ 1,5) = -8 < 0, следовательно, сила приложения находится за пределами сечения подколонника.

α_n = N_соот / (R_b * b * h₀) = 405,2 / (11500 * 0,9 * 1,45) = 0,026.

ξ_R = 0,531

α_n = 0,026 < ξ_R =0,531

Расчет ведем для случая α_n ≤ ξ_R:

A_s = A_s’ = R_b * b * h₀ * (α_m - α_n * (1 - α_n / 2) / (R_s * (1 - δ)),

α_m = (M₂ + N_с * (h₀ - a_s’) / 2) / (R_b * b * h₀²) = (363,7 + 61 * (1,15 - 0,05) / 2) / (11500 * 0,9 * 1,15²) = 0,02.

δ = a_s′ / h₀ = 5 / 115 = 0,043.

A_s = A_s’ = 11,5 * 10⁴ * 0,9 * 1,15 * (0,02 - 0,097 * (1 - 0,097 / 2)) / (350 * (1 - 0,043)) = - 25 cм².

Принимаем:

2 каркаса КР1 4 12 А400 с А_s’ = А_s = 0,000452 м²> 0,0004 * A_п = 0,0004 * 1,03 = 0,000412 м²,

2 каркаса КР2 4 12 А400 с А_s’ = А_s = 0,000452 м²> 0,0004 * A_п = 0,0004 * 1,03 = 0,000412 м².

Проверка прочности подколонника по наклонным сечениям

Проверку прочности подколонника проводим по одному из двух наклонных сечений: 3-3 или 4-4, в зависимости от величины расчетного эксцентриситета.

Расчетный эксцентриситет:

е’ = (М_max + Q_соот * h_c) / N_соот,

е’ = (363,7 + 59 * 0,85) / 405,2 = 1,02 м.

е’ = 1,02 м > h_кол / 2 = 0,7 / 2 = 0,35 м, тогда расчетное сечение 4-4 с расчётным моментом:

М_В = М_max + Q_соот * h_c - 0.7 * N_соот * е’,

М_В = 363,7 + 59 * 0,95 - 0,7 * 405,2 * 1,02 = 130 кН*м.

Площадь рабочей арматуры одной сетки С2:

А_s = М_В / (R_s * Sz_i),

где z_i – расстояние от каждого ряда сетки С2 до торца колонны.

Sz_i = z₁ + z₂ + z₃ + z₄ + z₅ = 0.2 + 0.4 + 0.6 + 0.8 = 2 м.

А_s = 130 / (35 * 2) = 1,8 см².

Так как полученная по расчету площадь меньше предельно допустимой, то принимаем минимально допустимое армирование на одну сетку C2 – 4 Æ8 А400 с А_s = 2,01 см².