3. Расчет прочности и конструирование консоли колонны.

Консоль колонны расчитывается на максимальную поперечную силу действующую в ригеле.

Расчёт ведётся для короткой консоли согласно [1], п.3.34.

;

Размеры опорной консоли определяют в зависимости от опорного давления ригеля

, при этом считается, что ригель оперт на расположенную у свободного края консоли площадку длиной:

l_sup- длинна площадки передачи нагрузки

где:Q – максимальная расчётная реакция от ригеля

Q = 23026.5 кгс

ψ = 0,75 – коэффициент, учитывающий неравномерное давление ригеля на опорную консоль

= 23026.5/(0.75·86.7·50)=7.08

принимаем l = 14 см

Наименьший вылет консоли с учетом зазора с между торцом ригеля и гранью колонны:

l₁ = l + c

с – зазор между колонной и ригелем, принимаем с = 5см

l₁ = 14+5=19см

Высота консоли в сечении у грани колонны:

h = (0,7  0,8) · h_риг = 0.75·0.6·100=45см Принимаем h= 40 см

Высота консоли у свободного края:

h_к ≥ h/2 = 40/2=20см

Рабочая высота сечения консоли: h_o = h - 3см = 40–3=37см

Поскольку l₁ = 20см < 0,9 · h_o = 0,9 · 37см = 33,3 см – консоль считается короткой.

Наиболее эффективной поперечной арматурой для коротких консолей являются горизонтальные хомуты с равномерным шагом по высоте консоли:

задаемся конструктивно – арматура 2ф 8A-III As=2*0.503=1.006см2 с шагом:

принимаем шаг арматуры 150мм

Расчет по прочности наклонных сечений коротких консолей колонн на действие поперечной силы Q производят по наклонной сжатой бетонной полосе между грузом и опорой, исходя из условия:

при этом

200000/20900=9.57

1.006/(50*15)=0.00134

=1+5·9.569·0.001341=1.06

– коэффициент, учитывающий влияние хомутов по высоте консоли:

b - ширина консоли (принимаем равной ширине колонны);

l_b – расчетный размер бетонной полосы: ;

l – длина площадки передачи нагрузки вдоль вылета консоли

θ – угол наклона расчетной сжатой полосы к горизонтали

37/19=1.95

θ = 62.819 гр  sin θ = 1.33

l_b = 14·0.95=13.3 см

0.8·1.0642·86.7·50·13.3·1.33=65283.83кг

3.5·7.65·50·37=49533.75кг

- условие выполняется, следовательно, принимаем поперечную арматуру А-Ш d = 8мм с шагом не более S_w = 150мм.

Момент воспринимает арматура, установленная по верху консоли.

Момент, действующий на консоль:

1.25·23026.5·(19–(23026.5/(2·86.7·50)))=470434.78кг*м

470434.78/(1·86.7·50·37^2)=0.08

1–(1–2·0.0793)^0.5=0.08

1–0.5·0.0827=0.96

470434.78/(3750·37·0.95865)=3.54см2

Принимаем 2ф 16A-III As=2*2.011=4.022см2

4. Расчет стыка колонны с колонной.

Рассчитываем стык колонн между первым и вторым этажом. Колонны стыкуют посредством ванной сварки выпусков продольных стержней с последующим замоноличиванием.

Между торцами стыкуемых колонн предусмотрена стальная центрирующая прокладка толщиной 5 мм. Расчетное усилие в стыке принимаем по нагрузке на уровне второго этажа:

N 39446.7=19942.6+6976.8+(20841.9+18604.8)·(8–2)=263599.6кг кг

Назначаем размеры центрирующей прокладки в плане: 500/3=166.67см

Размеры торцовых листов:

h1= (500–20)/10=48см

b1= (500–20)/10=48см

Принимаем прокладку размерами 17см х 17см.

толщина торцовых листов принимается равной 1.4 см.

Усилие в стыке передается через сварные швы по периметру торцовых листов и центрирующую прокладку:

.

Усилие, которое могут воспринять сварные швы:

= 263599.6·(623/1072.44)=153129.83см2

где:

= 623+449.44=1072.44см2- общая площадь контакта,

- площадь контакта по периметру сварного шва торцовых листов:

2·2.5·1.4·(48+48–5·1.4)=623см2

площадь контакта под центрирующей прокладкой:

(17+3·1.4)·(17+3·1.4)=449.44см2

Усилие, приходящееся на центрирующую прокладку:

263599.6–153129.83=110469.77кгс

Требуемая толщина сварного шва по контуру торцовых листов:

= 153129.83/(188·2250)=0.36см

, где:

4·(48–1)=188см2- длина сварного шва с учетом 1 см непроваров,

= 2250 кг/см² - для сжатых стыковых швов, выполняемых электродами Э50,

принимаем толщину сварного шва равной 5 мм (соответственно толщине прокладки).

Назначаем для армирования торцов колонн сетки из арматуры класса

8ф 12A-IAs=8*1.131=9.048см2

с размером ячеек 5 см,

Коэффициент: 0.09048·3750/86.7=3.91

Коэффициент эффективности косвенного армирования: (5+3.913)/(1+4.5·3.913)=0.48

Из расчета на местное сжатие стык должен удовлетворять условию:

,

где

А_loc1- 1072.44см2 - площадь смятия (стальной прокладки

- приведенная призменная прочность бетона с учетом косвенного армирования,

((50·50)/1072.44)^(1/3)=1.33

4.5–3.5·(1072.44/2025)=2.65см2

(50–5)^2=2025см2

- площадь бетона внутри контура сеток,

Коэффициент насыщения поперечными сетками: 2·1.131/(5·5)=0.09

86.7·1.326+0.48·0.09048·2250·2.646=373.53

263599.6 373.53·1072.44=400588.51кг

- условие выполняется, прочность торца колонны обеспечена.