Проектирование колонны

Определение расчетных комбинаций усилий и продольного армирования.

Определение расчетных сочетаний усилий и продольного армирования.

Продольные усилия в колоннах от ветровой нагрузки во всех сечениях равны 0. Статический расчет от действия всех нагрузок выдается ЭВМ. При расчете сечений целесообразно принимать симметричное армирование. Неблагоприятные комбинации расчетных усилий в сечении 4-4 для основных сочетаний с учётом требования, представленные в таблице 1.

Таблица 1. Неблагоприятные комбинации расчетных усилий в сечении 4-4 колонны по оси Б для основных сочетаний.

Расчётные характеристики бетона и арматуры. Бетон тяжёлый класса В35,

R_b = 19, 5 МПа, R_bt = 1, 3 МПа, E_b = 34500 МПа. Продольная рабочая арматура класса A400, R_s = R_sc = 355 МПа, E_s = 200000 МПа.

Размеры сечения подкрановой части колонны b = 400 мм, h = 800 мм. Назначаем для продольной арматуры а = а′ = 40 мм, тогда h₀ = h – а′ = 800 – 40 = 760 мм.

Определим площадь сечения продольной арматуры при условии симметричного армирования от действия расчетных усилий в сочетании N и M_min:

N = 594, 62 кН; M = M_min =27, 07 кН·м; N_l = 537, 23 кН; M_l = 27, 07 кН·м.

Находим момент от действия всех нагрузок

M_I = N · (e₀ – h/2 - a’)= 594, 62 · (0, 0455+0, 4-0, 04) = 241, 135кН·м.

Длительная составляющая:

M_IL = N_L · (h /2 - a’) + M_L = 537, 23 · (0, 4-0, 04) + 27, 07 = 220, 47 кН·м.

Расчётная длина подкрановой части колонны при учёте нагрузок от кранов равна

l_o = 1, 5*H₁=1.5*8, 85= 13, 275 м. Так как l_o / h = 13, 275 / 0, 8 = 16, 59 > 4, то расчёт производим с учётом прогиба элемента. Вычислим N_cr по формуле (93) [3].

Для этого находим:

е_о = M / N = 27, 07 / 594, 62 = 45, 5 мм > е_а = h / 30 = 26, 67 мм;

так как е_о / h = 54 / 800 = 0, 067 < d_{e, min} = 0, 15, принимаем d_е = е_о / h = 0, 15.

j_l = 1 + M_IL / M_I = 1+220, 47 / 241, 135 = 1, 91 < 2

Минимальный процент армирования в соответствии с СНиП 2.03.01-84:

Для l₀/h = 5 μ =0.001

l₀/h = 25 μ =0.0025

Получаем, что l₀/h = 16, 59 μ =0, 00187

A_{s, min}= 0, 002179*b*h₀=0, 00187*400*760=568, 338 мм².

d_min=16мм;

s_w= min (15*d=15*16=240мм; 500мм) = 300 мм, кратно 50 мм.

Коэффициент h будет равен: h = 1 / (1 – N / N_cr) = 1 / (1 – 594, 62 / 6344, 717) = 1, 103.

Расчетный эксцентриситет продольной силы относительно оси продольной арматуры с учетом прогиба колонны:

Вычисляем значение высоты сжатой зоны:

Принимаем x _R = 0, 53.

Вычислим значения коэффициентов:

a _n = N / (R_bbh_o) = 594, 62 / 17, 55*1000*0, 4*0, 76=0, 1;

a_m1 = Ne / (R_bbh_o²) = 594, 62*0, 42 / 17, 55*1000*0, 4*0, 76=0, 055;

d = a’ / h_o = 40 / 760 = 0, 0526.

Так как a _n < x _R, значения A_s = A_s’ определяем по формуле:

Поскольку по расчёту арматура не требуется, то сечение ее назначаем в соответствии с конструктивными требованиями 3 стержня d=16мм (A_s = A_s′ = 603 мм²). Поперечные стержни d=6мм А240 устанавливаются с шагом 200мм.

В подкрановой части принимаем симметричную продольную арматуру из 3¯ 16 А300 (A_sл = A_sп = 603 мм²). Схемы расположения стержней в сечениях приведены на рис. 1.

Рис. 1. К конструированию арматуры в колонне: а – надкрановая часть,

б – подкрановая часть.