Материал: Проект каркаса здания

2.1.4 Расчет на усилия, возникающие при транспортировании и монтаже

Под влиянием собственного веса и сил инерции в момент подъема колонны при монтаже и транспортировке в ней возникают изгибающие моменты.

Изгибающий момент в опасном сечении а - а:

,

где γ = 25 кН/ м³ - удельный вес железобетона;

k_дин = 1,6 - коэффициент динамичности (СНиП 2.03.01-84, п.1.13);

Рис. 9. Эпюра изгибающих моментов при монтаже колонны

Требуемое количество арматуры в сечении II-II при изгибе в плоскости грани h (при γ_b2 = 0,9) (СНиП 2.03.01-84, табл. 15)

X = N/ (γ_b2 R_b b) = 2891000/ (0,98,510050) = 7,6 см

Относительная высота сжатой зоны:

ξ = X/ h₀ = 7,6/ 56 = 0,14 (СНиП 2.03.01-84, п.3.16)

η = 0,93;

Принимаю 3Ø16А400 с А_s = 6,03 см²

2.1.5 Расчет подкрановой консоли

Размеры консоли показаны на рисунке 10.

Достаточность этих размеров проверяем из условия:

Q_c≤ 0,8φ_ω2R_bbl_bsinθ (СНиП 2.03.01-84, ф. 85);

l_b = l_supsinθ (СНиП 2.03.01-84, ф. 85)._c = 0,85N_max+ G_cb = 0,85301,2+130,6 = 386,62кН.

Размеры консоли:

h = 1 м; h₀ = 0,95 м; h₁ = 0,4 м;

l₁ = 0,6 м; b_b = 0,34 м; а = 0,3 м; α = 45°.

Проверяем возможность смятия бетона в месте передачи нагрузки на консоль:

l_sup = Q_c/ (γ_b2R_bb_b) = 386,6210³/ (0,98,510⁶0,34) = 0,15 м;

σ_loc = Q_c/ (bl_sup) = 386,62/ (0,50,15) = 5155 кПа = 5,16 МПа< 8,5 МПа.

Следовательно, прочность бетона на смятие обеспечена.

Проверяем условие

Q< 3,5R_btbh₀;

,62 кН< 3,50,755095 = 12469 кН, т.е. размеры сечения консоли удовлетворяют условиям прочности на действие поперечной силы.

Проверяем условие

Q_c≤ 0,8φ_ω2R_bbl_bsinθ,

где φ_ω2 = 1+5αμ_ω1 = 1+58,30,006 = 1,25 - коэффициент, учитывающий влияние хомутов, распложенных по высоте консоли;

_b = l_supsinθ = 0,150,93 = 0,14 м = 14см;

tgθ = h₀/ (a+ ½l_sup) = 95/ (30+ ½15) = 2,5; sinθ = 0,93;_c = 386,62 кН< 0,81,258,550140,93 = 5533,5кН.

Определяем площадь сечения продольной рабочей арматуры А_s из условия прочности на действие изгибающего момента по грани примыкания консоли к колонне:

М_c = 1,25Q_c(а+ 0,8- 0,6) = 1,25386,620,5 = 241,6 кНм

Принимая во внимание, что в сжатой зоне консоли имеется большое количество сжатой арматуры, определяю площадь растянутой арматуры:

А_s = М_с/ (R_s (h₀- а^/)) = 241,610⁵/ (365100(95- 5)) = 7,4см²;

из конструктивного минимума имеем:

А_s = 0,002b_ch₀ = 0,0025095 = 9,5 см².

Принимаем продольную арматуру 4Ø18А400 с фактической А_s = 10,18 см².

Суммарная площадь отогнутых стержней и наклонных хомутов, пересекающих верхнюю половину линии длиной l, соединяющей точки приложения силы Q_c и сопряжение нижней грани консоли и колонны, должна быть не менее:

А_{inc, min} = 0,002b_ch₀ = 0,0025095 = 9,5 см².

Принимаем 4Ø18А400 с А_s = 10,18 см².

Поперечная арматура  мм,  мм.

Рис. 10. Схема армирования консоли

Рис. 11. Схема армирования колонны по оси А

2.2 Подбор площади сечения арматуры для колонны по оси Б

Колонна К1 по оси Б имеет прямоугольный профиль и сплошное сечение.

2.2.1 Исходные данные для расчета

Бетон тяжелый класса В15, подвергнутый тепловой обработке при атмосферном давлении:

R_b = 8,5 МПа,

R_bt = 0,75 МПа (СНиП 2.03.01-84, табл.13),

Е_b = 2410³ МПа (СНиП 2.03.01-84, табл.18).

Арматура класса А400 d> 10 мм:

R_s = R_sc = 365 МПа (СНиП 2.03.01-84, табл.22),

Е_s = 2010⁴ МПа (СНиП 2.03.01-84, табл.29).

.2.2 Надкрановая часть колонны

Ширина сечения b = 50 см,

Высота h = 60 см,

а = а^/ = 4 см,

полезная высота сечения: h₀ = h- a = 60- 4 = 56 см.

Подбор сечения арматуры произведу по наибольшим расчетным усилиям в сечении II-II, в котором наиболее опасными являются комбинации усилий, приведенные в таблице 4:

Таблица 6

Усилия от длительно действующей нагрузки:

M_l = 0;

N_l = 547,4 кН.

Расчетная длина надкрановой части колонны:

l₀ = 2 H₁ = 23,9 = 7,8 м (СНиП 2.03.01-84, табл. 32)

В комбинации расчетных усилий учитывается крановая нагрузка:

i = √h²/ 12 = √60²/ 12 = 17,32 см;

λ = l₀/ i = 780/ 17,32 = 45,03> 14 (СНиП 2.03.01-84, п.3.3),

следовательно, необходимо учесть влияние прогиба элемента на его прочность.

Условная критическая сила:

(СНиП 2.03.01-84, ф.58).

Ориентировочно назначаю коэффициент армирования μ = 0,004.

Эксцентриситет центра тяжести приведенного сечения:

, (СНиП 2.03.01-84, п.3.2, 1.21),

следовательно, случайный эксцентриситет в расчете не учитываю.

(СНиП 2.03.01-84, 1.21), где

β = 1 - коэффициент, принимаемый по табл. 30 СНиП 2.03.01-84;

момент относительно растянутой или наименее сжатой грани сечения, создаваемый длительно действующей частью силы N от постоянных и временных длительных нагрузок;

 - момент относительно растянутой или наименее сжатой грани сечения, создаваемый силой N;

δ_e = е₀/ h = 15/ 60 = 0,25 (СНиП 2.03.01-84, п.3.6), но не менее

δ_e.min = 0,5- 0,01(l₀/ h)- 0,01R_bγ_b2 = 0,5- 0,0115/ 60- 0,018,51,1 = 0,5.

Принимаю δ_e = 0,5.

φ_p = 1 - коэффициент, учитывающий влияние предварительного напряжения арматуры на жесткость элемента;

Коэффициент, учитывающий влияние прогиба на значение эксцентриситета продольного усилия:

(СНиП 2.03.01-84, ф.19).

Расстояние от точки приложения продольной силы до равнодействующей усилия растянутой арматуре:

е = е₀ η+ 0,5 h- a = 15 1,15+ 0,560- 4 = 43,3 см.

При условии, что А_s = A_s^/, высота сжатой зоны:

X = N/ (γ_b2 R_b b) = 7691000/ (1,18,510050) = 16,4 см.

Относительная высота сжатой зоны:

ξ = X/ h₀ = 16,4/ 56 = 0,29 (СНиП 2.03.01-84, п.3.16).

Граничное значение относительной высоты сжатой зоны бетона:

(СНиП 2.03.01-84, ф.25),

где ω - характеристика сжатой зоны бетона,

ω = α- 0,008R_b = 0,85- 0,0088,5 = 0,782 (СНиП 2.03.01-84, ф.26);

σ_sc.u = 400 МПа;

σ_sR = R_s = 365 МПа;

ξ = 0,28< ξ_R = 0,62 (СНиП 2.03.01-84, п.3.20);

Принимаю 3Ø16 А400 с А_s = 6,03см².

Поперечная арматура  мм,  мм.

2.2.3 Подкрановая часть колонны

Подбор сечения арматуры буду производить по наибольшим расчетным усилиям в сечении IV-IV. Размеры подкрановой части колонны:

b = 50 см; h = 70 см; а = а^/ = 4 см; h₀ = 66 см.

В сечении IV-IV действуют комбинации усилий, представленные в таблице:

Таблица 7