3.6. Подкрановая часть колонны.

Полезная высота сечения:

Для класса эксплуатации ХС0 с=40мм

Подбор арматуры производим по расчетным усилиям в сечении IV-IV:

- нагрузки без учёта временных

Расчёты в дальнейшем производим для минимального значения момента М_min

Расчетная длина надкрановой части колонны: при учете крановой нагрузки

Радиус инерции Так как

необходимо учесть влияние прогиба на эксцентриситет продольной силы.

Расчёт по первой комбинации усилий

где M_max=175,787 МПа, M_min=-26,86 МПа - больший и меньший моменты в пределах расчётной высоты колонны, принимаются по таблице при одной и той же комбинации усилий

Эксцентриситет продольной силы при первой комбинации усилий:

.

Величина случайного эксцентриситета

e_a=

Условная критическая сила равна:

где

, где для тяжёлого бетона

- момент от длительно действующей части нагрузки

- момент от полной нагрузки.

- коэффициент

- коэффициент, учитывающий влияние предварительного напряжения арматуры на жёсткость элемента, для элементов без предварительного напряжения

, - коэффициент армирования для первого приближения.

Коэффициент, учитывающий влияние прогиба на величину эксцентриситета

Полный эксцентриситет с учётом влияния гибкости

Расчётный изгибающий момент продольной силы относительно центра тяжести растянутой арматуры

поскольку выполняется условие, то сечение находиться в области деформирования 2 и коэффициенты ,

находим величину сжатой зоны арматуры

Так как значение получилось отрицательное, тогда арматуру в сжатой зоне принимаем конструктивно.

Поскольку гибкость колонны принимаем тогда площадь продольной арматура должна быть не менее:

Конструктивно для сжатой арматуры принимаем 2 14

Для растянутой арматуры конструктивно 2 20

Расчёт по второй комбинации усилий

где M_max=323,608 МПа, M_min=-15,17 МПа - больший и меньший моменты в пределах расчётной высоты колонны, принимаются по таблице при одной и той же комбинации усилий

Эксцентриситет продольной силы при первой комбинации усилий:

.

Величина случайного эксцентриситета

e_a=

Условная критическая сила равна:

где

, где для тяжёлого бетона

- момент от длительно действующей части нагрузки

- момент от полной нагрузки.

- коэффициент

- коэффициент, учитывающий влияние предварительного напряжения арматуры на жёсткость элемента, для элементов без предварительного напряжения

, - коэффициент армирования для первого приближения.

Коэффициент, учитывающий влияние прогиба на величину эксцентриситета

Полный эксцентриситет с учётом влияния гибкости

Расчётный изгибающий момент продольной силы относительно центра тяжести растянутой арматуры

поскольку выполняется условие, то сечение находиться в области деформирования 2 и коэффициенты ,

находим величину сжатой зоны арматуры

Так как значение получилось отрицательное, тогда арматуру в сжатой зоне принимаем конструктивно.

Поскольку гибкость колонны принимаем

тогда площадь продольной арматура должна быть не менее:

Конструктивно для сжатой арматуры принимаем 2 14

Для растянутой арматуры конструктивно 2 20

Расчёт из плоскости изгиба

без учёта крановых нагрузок

, что меньше гибкости при комбинации с M_sd.max

В этом случае расчёт прочности с учётом устойчивости можно не производить.

Расчёт на действие поперечной силы

- наибольшее поперечное усилие в сечении 4-4 при первой и второй комбинации

- поперечная сила, воспринимаемая Ж/б элементом без поперечного армирования

где

где N_ed = N_sd = 1412,124 кН в сечении 4-4 первой комбинации M_sd,max

из сочетаний при действии постоянной нагрузки, крановой, снеговой и ветровой.

Расчет консоли колонны

Консоль колонны воспринимает поперечную силу ригеля от одного междуэтажного перекрытия. Наибольшая поперечная сила равна N_sd= V=874,38 кН от действия крана

Конструирование консоли

Требуемая рабочая высота консоли у грани колонны может быть опре­делена из условий работы консоли колонны на срез:

см,

где: b_к = 40 см – размер грани колонны.

Полную высоту консоли у ее основания принимаем h=d+c=55,1+5,0=60,1 см.

Принимаем h=110см из конструктивных соображений

Тогда:

d_ут = h - c = 110 - 5 =105 см.

Условие l = 70 см < 0,9 ´ d_ут = 0,9 x 105 = 94,5 см выполняется и данная кон­соль относится к коротким.

Нижняя грань консоли у ее основания наклонена под углом 45⁰, поэтому высота свободного конца консоли:

см>1/3 x h = 1/3 x 110= 36,67 см.

Рис . Расчетная схема консоли

Армирование консоли

Расчетный изгибающий момент силы V_sd относительно грани колонны:

M = V_sd x a,

где: см – расстояние от силы V до грани примыка­ния консоли к колонне.

Тогда:

M = V_sd x a = 874,38 x40= 34975,2 кН x см.

Требуемая площадь сечения продольной арматуры подбираем по из­гибающему моменту M, увеличенному на 25%:

a_m= ,

,

cм².

Принимаем: 2Æ32 S400 с A_s = 16,08 см².

Эти стержни привариваются к закладным деталям консоли. Так как h = 110 см > 2,5 x a = 2,5 x 40 = 100 см, то консоль армируется отогнутыми поперечными стержнями и горизонтальными хомутами.

Площадь сечения отогнутой арматуры можно определить по зависи­мости:

A_st,inc = 0,0015x b_k x d_ут = 0,0015 x 40 x 105 =6,3 см².

Отогнутую арматуру устанавливаем в двух наклонных сечениях по два стержня в каждом сечении, то есть 4Æ16 S400 (A_s = 8,04 см²).

Поперечные стержни принимаем по двум граням консоли из стали класса S240 2Æ8 мм (A_sw=1,001 м²).

Шаг поперечных стержней должен быть не более 15 см и не более h/4 = 110/4= 27,5 см. Принимаем в пределах консоли шаг поперечных стержней S = 15 см.

При этом общая площадь отогнутой арматуры должна быть не менее:

A_sw=ρ_sw,min∙b_k∙d,

где ρ_sw,min – коэффициент армирования принимается по табл. 11.2 СНБ 5.03.01-02

Для арматуры класса S400 и при высоте консоли более 400, принимаем ρ_sw,min=0,07%

A_sw=0,0007∙40∙90=2,52см²