4.2 Визначення площі поперечного перерізу арматури для крайньої колони (по осі а) в перерізі 4 - 4 (підкранова частина колони)

Вихідні дані для розрахунку: N = 1046,03 кН, M = 315,8 кНм – відповідно розрахункові значення поздовжньої сили стиску й згинального моменту від дії постійних і короткочасних навантажень; , - розрахункові значення поздовжньої сили стиску та згинального моменту від дії постійних і довгочасних навантажень (приймаємо за розпечаткою (див. 3 стовпчик)); , - розрахункові значення поздовжньої сили стиску та згинального моменту від короткочасної дії навантаження від снігу (приймаємо за розпечаткою (див. 5 стовпчик)); розміри поперечного перерізу підкранової частини колони h = 700 мм, b = 400 мм; a = a = 40 мм; висота підкранової частини колони H_в=7,35 м; бетон важкий класу В20 із тепловою обробкою при атмосферному тискові (E_b = 2,4  10⁴ МПа); арматура класу А-ІІІ (R_s = R_sc = 365 МПа, E_s = 2 10⁵ МПа).

Розрахунок. Для розрахунку необхідно прийняти розрахункову характеристику бетону R_b ([2], табл. 8). Цю характеристику слід приймати залежно від коефіцієнта умов роботи бетону _b2, яким ураховується вплив тривалості дії навантаження ([2], п. 3.1). Для цього перевіряємо умову ([2], п. 3.1): M_I < 0,82M_II;

.

Оскільки 0,82M_II = 0,821177,42 = 965,49 кНм < M_I = 1012,16 кНм, то розрахунок можна виконувати відповідно до випадку “б” ([2], п. 3.1), тобто на дію всіх навантажень, приймаючи тепер R_b =15 МПа (при _b2 = 1).

Тепер знаходимо розрахункову довжину підкранової частини колони ([2], п. 3.55) та визначаємо, яку формулу слід застосувати для обчислення N_cr:

l₀ = 1,5 ∙ H_b = 1,5 ∙ 7,35 = 11,025 м;

оскільки l₀ / h = 11,025 / 0,8 = 13,8 > 4, то обчислення N_cr здійснюватимемо за формулою (2).

Для цього попередньо підраховуємо значення необхідних величин.

, , , – залишаємо е₀ = 540 мм.

Оскільки , приймаємо δ_е = 0,5.

.

Приймаємо μ = 0,01, тоді

Оскільки N = 1306,93 кН < N_cr = 7399,9 кН, то розміри перерізу підкранової частини колони достатні.

За формулою (1) маємо:

.

Попередньо визначаємо випадок розрахунку:

.

Висновок: випадок розрахунку – переший, тобто маємо великі ексцентриситети.

У перерізі 4 – 4, відповідно до таблиці сполучень зусиль, приймаємо несиметричне армування.

Ексцентриситет сили відносно центра ваги розтягнутої арматури

.

Необхідна площа стиснутої арматури за формулою (4) складатиме:

.

Оскільки A_s < 0, то в стиснутій зоні перерізу колони арматура за розрахунком не потрібна, а тому її кількість приймаємо із конструктивних вимог ([2], п. 5.53):

A_s,f = 0,002 · 400 · 660 = 528,0 мм².

Таким чином, для армування стиснутої зони приймаємо 2Ø20 А-ІІІ, A_s,f = 628 мм².

Тепер обчислюємо за формулами (6) і (5) необхідну площу розтягнутої арматури:

;

оскільки α_m = 0,339 < α_r = 0,613, то маємо перший випадок розрахунку;

при α_m = 0,339 ([2], табл. 20) ξ = 0,43;

.

Фактичне значення коефіцієнта армування:

.

Висновок: оскільки μ_f < μ = 0,01, то повторний розрахунок не виконуємо.

Остаточно для армування розтягнутої зони перерізу колони приймаємо (2Ø36 + 1Ø28) А-ІІІ, A_s,f = 2036 + 615,8 = 2651,8 мм².

Окрім того, вздовж висоти поперечного перерізу слід установити по одному конструктивному стержню Ø16 А-ІІІ, оскільки відстань між стиснутою і розтягнутою арматурою перевищує 500 мм ([2], п. 5.57). У результаті розрахунків та врахування конструктивних вимог армування перерізу 4 – 4 буде мати вигляд, зображений на рис. 2.

Рис.4.2. – Армування перерізу 4 – 4 підкранової частини колони.

4.3. Перевірка міцності колони на стиск із площини рами

Міцність колони на стиск із площини рами перевіряють на дію поздовжньої сили, прикладеної з ексцентриситетом е₀, який дорівнює випадковому ексцентриситету е_а. Такий розрахунок можна не виконувати, якщо гнучкість колони із площини рами менша від гнучкості в площині рами. При цьому для визначення розрахункової довжини колони в підрахунках її гнучкості із площини рами прийняті вище позначення розмірів перерізу h і b замінюють на b та h. Тобто тепер за висоту h перерізу приймають його розмір b у площині рами (в даному прикладі будемо мати h = 400 мм). Крім того, при визначенні розрахункової довжини колони слід також мати на увазі, що в повздовжньому напрямку будівлі встановлені в'язі.