Расчет и конструирование колонны из бетона тяжёлого класса В20, подвергнутого тепловой обработке при атмосферном давлении

Продольная арматура класса А-II: R_sc=280 Мпа, E_s=210000 Мпа,  

Поперечная арматура класса А-I: R_sw=280 Мпа.

2.1. Надкрановая часть колонны

Размеры прямоугольного сечения надкрановой части: b =0,6 м; h = 0,6 м. Для продольной арматуры принимают а = а' = 0,04 м, следовательно рабочая высота сечения h_о = 0,6 ù 0,04 = 0,56 м, .

2.1.1. Расчет в плоскости изгиба

Сечение арматуры подбирают по усилиям в сечении 1 ù 0. Расчетная длина надкрановой части колонны в плоскости изгиба: при учете крановых нагрузок l_о = 2.Н₂ = 2 . 4,1 = 8,2; без их учета l_о = 2,5.Н₂ = 2,5 . 4,1 = 10,25. Так как l_о/h = 8,2/0,6 = 14,3 > 10, необходимо учитывать влияние прогиба элемента на величину эксцентриситета продольной силы.

Расчетные усилия в сечение колонны:

ù от всех нагрузок (с учетом ветровой нагрузки малой суммарной продолжительности)    М = -649,51 кН.м, N = 909,36 кН;

ù от постоянной нагрузки и снеговой нагрузки М' = 0 кН.м; N' = 909,36 кН.

ù от постоянной продолжительно действующей нагрузки М_l = 0  кН.м; N_l = 693,9 кН.

Поскольку в этой комбинации действуют усилия от нагрузок малой суммарной продолжительности, для определения коэффициента условий работы бетона  находят моменты внешних сил относительно центра тяжести сечения растянутой арматуры с учетом и без учета ветровой нагрузки:

то расчёт ведут при  следовательно  R_b = 12,65 МПа; R_bt = 0,99 Мпа.

Эксцентриситет продольной силы е_о = M/N = -649,51/909,36 = -0,71 м, |е_о|> е_а = 0,02 м. Следовательно, случайный эксцентриситет не учитывают, так как колонна поперечной рамы ù элемент статически неопределимой конструкции.

принимаем

По формуле  принимая  и вычисляя   Следовательно,

В первом приближении принимают  Тогда

 и I_b = 10,8.10^ù3 м⁴.

При  вычисляем:

Рассматриваемое сечение расположено в средней трети высоты колонны, а сама колонна имеет не смещаемые опоры, поэтому м.

Подбор продольной и поперечной арматуры.

 количество поперечной арматуры назначают в соответствии с конструктивными требованиями.

Количество поперечной арматуры назначают в соответствии с конструктивными требованиями  принимают с каждой стороны 3Æ18А-II

Коэффициент армирования сечения:

 что незначительно отличается от предварительно принятого  Следовательно, расчет можно не уточнять.

2.1.2. Расчет из плоскости изгиба

За высоту сечения принимают его размер из плоскости изгиба, h = 4,1. Расчетная длина надкрановой части колонны из плоскости изгиба l_o = 1,5 . 4,1 = 6,15 м. Так как отношение l_o/h = 6,15/0,6 = 10,25 не превышает ту же величину в плоскости изгиба l_o/h = 10,25, то расчет колонны из плоскости изгиба можно не выполнять.

2.1.3. Проверка прочности наклонных сечений

На колонну действует поперечная сила Q = 23,94 кН. Так как при этой комбинации действуют нагрузки малой суммарной продолжительности, расчет ведут при

Прочность колонны без развития наклонных трещин проверяют из условия. Так как в сечении колонны действует продольная сила N = 909,36 кН, по формуле

  Принимаем

При

Так как прочность надкрановой части без развития наклонных трещин обеспечена. Поперечное армирование назначают по конструктивным требованиям.

2.2. Подкрановая часть колонны

Размеры прямоугольного сечения подкрановой части h = 1,4 м, b_в = 0,6 м; h_в = 0,3. Для продольной арматуры принимают а=а^’=0,03 м, тогда h_о = 0,3 ù 0,03=0,27 м, . Расстояние между осями ветвей с=1,1 м. Расстояние между осями распорок s = H₁ /n = 10,25/4 = 2,56 м.

Сечение продольной арматуры подбирают по усилиям, действующим в сечении 2-1, которые больше усилий  в сечении 1-2. Для сечения 2-1

2.2.1. Расчет в плоскости изгиба

Действующие усилия от всех нагрузок, включая ветровую (нагрузка малой суммарной продолжительности), М = 2326,6 кН.м; N = 1433,46 кН; от всех нагрузок, но без учета ветровой, М' = 0 кН.м; N' = 1167,6 кН.

Моменты внешних сил относительно центра тяжести сечения растянутой арматуры (соответственно с учетом и без учета ветровой нагрузки):

Условие выполняется, поэтому  Следовательно, R_b = 1,1.11,5 = 12,65 МПа; R_bt = 1,1.0,9 = 0,99 МПа.

Продольные усилия в ветвях колонны находят по формулам:

- в подкрановой ветви N = 1433,46 / 2 + 2326,59 / 1,1 = 2831