 |
Расчет надкрановой части колонны
|
|
|
|
Надкрановую часть колонны рассчитываем на действие продольных сил N = 253.5 кН и Nl = = 169 +0.5 * 84.5 = 211.3 кН (от сочетания нагрузок 1+2) приложенных с эксцентриситетом:
еа ≥ Hв / 600;
еа ≥ hв / 30;
еа ≥ 10 мм.
еа ≥ 3500 / 600 = 5.83 мм;
еа ≥ 400 / 30 = 13.3 мм;
еа ≥ 10 мм.
Принимаем е0 = еа = 0.0133 м.
M = N * е0
M = 253.5 * 0.0133 = 3.37 кН*м.
M l = 211.3 * 0.0133 = 2.81 кН*м.
Определяем моменты М1 и М1 l относительно растянутой арматуры соответственно от всех нагрузок и от постоянных и длительных нагрузок:
М1 = М + 0.5 * N * (h0 - as’),
M1l = Мl + 0.5 * Nl * (h0 - as’),
М1 = 3.37 + 0.5 * 253.5 * (0.35 - 0.05) = 41.40 кН*м,
M 1 l = 2.81 + 0.5 * 211.3 * (0.35 - 0.05) = 34.51 кН*м.
Коэффициенты
δe,min = 0.5 - 0.01 * l0 / h - 0.01 * γb2 * Rb,
δe = е0 / h,
δ e,min = 0.5 - 0.01 * 7 / 0.4 - 0.01 * 0.9 * 17 = 0.172.
δ e = 0.0133 / 0.4 = 0.033 < 0.172 => принимаем δ e = 0.172.
Коэффициент:
φb = 1 + β * Nl / N,
где b = 1 – коэффициент, принимаемый в зависимости от вида бетона.
φb = 1 + 1 * 211.3 / 253.5 = 1.834.
Коэффициент армирования (из расчета надкрановой части в плоскости рамы) μ = 0.0061.
Определим жесткость по формуле:
D = Eb * b * h3 * [0.0125 / (φb * (0.3 + δe)) + 0.175 * μ * α1 * ((h0 - a’) / h)2],
D = 32500 * 38 * 403 * [0.0125 / (1.834 * (0.3 + 0.172)) + 0.175 * 0.0061 * 6.15 * ((35 - 5) / 40)2] / 100000 = 14332 кН*м2.
Условная критическая сила:
Ncr = π2 * D / l02,
Ncr = π2 * 14332 / 72 = 2886 кН.
Коэффициент продольного изгиба:
η = 1 / (1 - N / Ncr),
η = 1 / (1 - 253.5 / 2886) = 1.096.
Расчетный момент:
M = M * η,
M = 3.37 * 1.096 = 3.69 кН*м.
αn = N / (Rb * b * h 0) = 253.5 / (17 * 103 * 0.38 * 0.35) = 0.112.
ξR = 0.531
αn = 0.112 < ξR =0.531
Расчет ведем для случая αn ≤ ξR:
As = As’ = Rb * b * h0 * (αm - αn * (1 - αn / 2) / (Rs * (1 - δ)),
где αm = (M + N * (h0 - as’) / 2) / (Rb * b * h02) = (3.69 + 253.5 * (0.35 - 0.05) / 2) / (17000 * 0.38 * 0.352) = 0.053.
δ = as′ / h0 = 5 / 35 = 0.143.
As = As’ = 17 * 104 * 0.38 * 0.35 * (0.053 - 0.112 * (1 - 0.112 / 2)) / (355 * (1 - 0.143)) = - 4 cм2.
|
|
|
Прочность обеспечена.
Расчет подкрановой части колонны
Подкрановую часть колонны рассчитываем на действие продольных сил N = 734.7 кН и Nl = = 368.7 + 76.1 * 0.5 + 289.9 * 0.5 = 551.7 кН (от сочетания нагрузок 1 + 3 + 5 + 7 + 15) приложенных с эксцентриситетом:\
еа ≥ Hв / 600;
еа ≥ hв / 30;
еа ≥ 10 мм.
еа ≥ 11050 / 600 = 18.42 мм;
еа ≥ 400 / 30 = 13.3 мм;
еа ≥ 10 мм.
Принимаем е0 = еа = 0.0184 м.
M = N * е0
M = 734.7 * 0.0184 = 13.52 кН*м.
M l = 551.7 * 0.0184 = 10.15 кН*м.
Определяем моменты М1 и М1 l относительно растянутой арматуры соответственно от всех нагрузок и от постоянных и длительных нагрузок:
М1 = М + 0.5 * N * (h0 - as’),
M1l = Мl + 0.5 * Nl * (h0 - as’),
М1 = 13.52 + 0.5 * 734.7 * (0.35 - 0.05) = 123.73 кН*м,
M 1 l = 10.15 + 0.5 * 551.7 * (0.35 - 0.05) = 92.91 кН*м.
Коэффициенты
δe,min = 0.5 - 0.01 * l0 / h - 0.01 * γb2 * Rb,
δe = е0 / h,
δ e,min = 0.5 - 0.01 * 13.26 / 0.4 - 0.01 * 0.9 * 17 = 0.015.
δ e = 0.0184 / 0.4 = 0.046 > 0.015 => принимаем δ e = 0.046.
Коэффициент:
φb = 1 + β * Nl / N,
где b = 1 – коэффициент, принимаемый в зависимости от вида бетона.
φb = 1 + 1 * 551.7 / 734.7 = 1.751.
Коэффициент армирования (из расчета подкрановой части в плоскости рамы) μ = 0.0054.
Определим жесткость по формуле:
D = Eb * b * h3 * [0.0125 / (φb * (0.3 + δe)) + 0.175 * μ * α1 * ((h0 - a’) / h)2],
D = 32500 * 80 * 403 * [0.0125 / (1.751 * (0.3 + 0.046)) + 0.175 * 0.0054 * 6.15 * ((35 - 5) / 40)2] / 100000 = 39771 кН*м2.
Условная критическая сила:
Ncr = π2 * D / l02,
Ncr = π2 * 39771 / 13.262 = 2232 кН.
Коэффициент продольного изгиба:
η = 1 / (1 - N / Ncr),
η = 1 / (1 - 734.7 / 2232) = 1.49.
Расчетный момент:
M = M * η,
M = 13.52 * 1.49 = 20.15 кН*м.
αn = N / (Rb * b * h 0) = 734.7 / (17 * 103 * 0.8 * 0.35) = 0.154.
ξR = 0.531
αn = 0.154 < ξR =0.531
Расчет ведем для случая αn ≤ ξR:
As = As’ = Rb * b * h0 * (αm - αn * (1 - αn / 2) / (Rs * (1 - δ)),
где αm = (M + N * (h0 - as’) / 2) / (Rb * b * h02) = (20.15 + 734.7 * (0.35 - 0.05) / 2) / (17000 * 0.8 * 0.352) = 0.078.
δ = as′ / h0 = 5 / 35 = 0.143.
As = As’ = 17 * 104 * 0.8 * 0.35 * (0.078 - 0.154 * (1 - 0.154 / 2)) / (355 * (1 - 0.143)) = - 10 cм2.
Прочность обеспечена.
Расчет подкрановой консоли колонны
А) Расчёт продольной арматуры
|
|
|
Рабочая высота консоли колонны:
hok = hк - aк,
hok = 0.7 - 0.05 = 0.65 м.
Эксцентриситет усилия Qк относительно грани колонны внизу консоли:
eк = l - hнk,
eк = 0.75 - 0.8 = -0.05 м.
Поперечная сила, действующая на консоль, от постоянных и крановых нагрузок:
Qк = F4 + D2max,
Q к = 40 + 322.1 = 362.1 кН.
Изгибающий момент относительно грани колонны внизу консоли:
Мк = 1.25 * Qк * eк,
Мк = 1.25 * 362.1 * (-0.05) = -22.63 кН*м < 0 => площадь продольной арматуры консоли колонны определим из условия работы консоли на изгиб:
Ask.min = 0.0005 * b * hok,
Ask. min = 0.0005 * 40 * 65 = 1.3 см2.
Принимаем продольную арматуру консоли колонны: 2 Æ16 A400 Ask = 4.02 см2.
Б) Расчёт поперечной арматуры
Рассчитываемая консоль колонны относится к типу коротких консолей, так как:
lk = 0.25 < 0.9 * hok = 0.9 * 0.65 = 0.585 м.
Предельное усилие, воспринимаемое бетоном наклонной полосы консоли:
Qbk = 0.8 * Rb * gb2 * 1000 * b * bf * sin2q,
где sin q = h к / (h к2 + (bf / 2 + ek)2)0.5 = 0.7 / (0.72 + (0.3 / 2 - 0.05)2)0.5 = 0.99 – синус угла наклона сжатой полосы бетона к горизонтали,
Qbk = 0.8 * 17 * 1.1 * 1000 * 0.4 * 0.3* 0.992 = 1759 кН.
2.5 * Rbt * g b 2 * 1000 * b * hok = 2.5 * 1.15 * 1.1 * 1000 * 0.4 * 0.65 = 822.25 кН,
3.5 * Rbt * g b2 * 1000 * b * hok = 3.5 * 1.15 * 1.1 * 1000 * 0.4 * 0.65 = 1151.15 кН.
Принимаем Qbk = 1151.15 кН.
Поперечная арматура в консоли колонны по расчету не требуется, так как выполняется условие:
Qk = 362.1 кН < Qbk = 1151.15 кН.
Принимаем поперечную арматуру консоли колонны по конструктивным требованиям: 2 Æ8 A400 Ask = 1.57 см2.
Конструирование колонны сплошного прямоугольного сечения
Армирование надкрановой и подкрановой частей колонны представлено на рисунке 7.
Рисунок 7. Армирование колонны: а) надкрановая часть; б) подкрановая часть
Надкрановая часть колонны армируется каркасом КР1.
Диаметр поперечных стержней каркаса примем конструктивно из условий:
dsw ≥ 0.25 * ds max (условие свариваемости),
dsw ≥ 6 мм,
dsw ≥ 0.25 * 16 = 4 мм.
dsw ≥ 6 мм.
Шаг поперечных стержней примем конструктивно из условий:
S ≤ 15 * ds max,
S ≤ 300 мм
S ≤ 15 * 16 = 240 мм,
S ≤ 300 мм.
Принимаем поперечную арматуру каркаса из арматуры класса A400 диметром dsw = 6 мм, с шагом S = 200 мм.
Длина плоского каркаса КР1 равна:
l = Нв - 20 + lan,
l = 3500 - 20 + 700 = 4180мм,
где lan – расстояние заглубления каркаса от консолипринятое из условий:
lan ≥ (0.7 * 355 / (0.9 * 8.5) + 11) * 16 = 696 мм.
|
|
|
lan ≥ 20 * 16 = 320 мм.
Расстояние от верха каркаса до поперечных стержней:
b £ 20 +3 * 70 + 200 = 430мм.
На всю длину колонны устанавливается каркас КР2.
Диаметр поперечных стержней каркаса примем конструктивно из условий:
dsw ≥ 0.25 * ds max (условие свариваемости),
dsw ≥ 6 мм,
dsw ≥ 0.25 * 16 = 4 мм.
dsw ≥ 6 мм.
Шаг поперечных стержней примем конструктивно из условий:
S ≤ 15 * ds max,
S ≤ 300 мм
S ≤ 15 * 16 = 240 мм,
S ≤ 300 мм.
Принимаем поперечную арматуру каркаса из арматуры класса A400 диметром dsw = 6 мм, с шагом S = 200 мм.
Длина плоского каркаса КР2:
l = Н - 30,
l = 15450 - 30 = 15420мм.
В подкрановой части колонны устанавливается плоский каркас КР3. Поперечная арматура каркаса класса A400 диметром dsw = 6 мм, с шагом S = 200 мм.
Длина плоского каркаса КР3:
l = Н - Нв - 110,
l = 15450 - 3500 - 110 = 11840 мм.
В подкрановой части колонны устанавливается также плоский каркас КР4. Продольная и поперечная арматура каркаса принимается по конструктивным требованиям: ds = 12 мм, dsw = 6 мм, S = 200 мм.
Диаметр продольных и поперечных стержней горизонтальной сетки С2 и наклонной сетки С3 принимается по конструктивным требованиям Æ8 A400.
Диаметр поперечных стержней, объединяющих плоские каркасы в пространственный, назначается из условия свариваемости: dw = 0.25 * 20 = 5 мм, dw ≥ 6 мм, принимаю dw = 6 мм.
Объем бетона колонны:
V = (hв * Hв + hн * Hн + 0.5 * Lкон * (hкmax + hкmin) * b,
где L кон – вылет консоли от подкрановой части колонны,
h к max – высота консоли у подкрановой части колонны,
h к min – минимальная высота консоли.
V = (0.38 * 3.5 + 0.8 * 11.95 + 0.5 * 0.67 * (0.7 + 0.45)) * 0.4 = 4.51 м3.
ПРОЕКТИРОВАНИЕ ФУНДАМЕНТА
|
|
|
