3. Оптимизация стропильной конструкции

4. Проектирование колонны

Определение расчетных комбинаций усилий и продольного армирования

Анализ эпюр показывает, что целесообразно при расчете сечений принимать несимметричное армирование, так как моменты разных знаков отличаются по абсолютной величине более чем на 25 %.

Определение неблагоприятные комбинации расчетных усилий в сечении 4 - 4 для основных сочетаний нагрузок с учетом требований [12] представлено в таблице 1.3.

Расчет продольной арматуры выполняем согласно требованиям пп. 3.53 – 3.60 [7].

Расчетные характеристики бетона и арматуры. Бетон тяжелый класса В25, Rb=14,5 МПа, R_bt =1,05 МПа, E_b =30000 МПа. Продольная рабочая арматура класса А500, R_s=R_sc=435 MПа, E_s=200000 МПа. По табл. IV.1 приложения IV[1] для элемента без предварительного напряжения с арматурой класса А500 находим ξ_R = 0,533 и α_R = 0,391.

Размеры сечения подкрановой части колонны (для принятого при компоновке типа опалубки 6) b = 400 мм, h = 900 мм. Назначаем для продольной арматуры a = а' = 50 мм, тогда h₀ = h – а = 900 – 50= 850 мм.

Определим сначала площадь сечения продольной арматуры со стороны менее растянутой грани (справа) при условии симметричного армирования от действия расчетных усилий в сочетании N и М_min : N=553,81 кН, М=| M_min | =57,01 кН·м; N_l = 553,81 кН, М_l = – 9,48 кН·м.

Таблица 1.3.

Определение основных сочетаний расчетных усилий в сечении 4 - 4 колонны по оси б

№	Загружения и усилия		Расчётные сочетания усилий(силы - в кН, моменты - в кН*м)
			N Mmax	N Mmin	Nmax Mmax (Mmin )	Nmin Mmax (Mmin )
1	Загружения		1+(8+13)	1+(7+11)	1+(8+13)	1+14
	Усилия	N	744,55	744,55	744,55	744,55
		M	111,741	-110,857	111,741	31,63
		Nl	553,81	553,81	553,81	553,81
		Ml	0	0	0	0
2	Загружения		1+4+ +(8+13)+14	1+2+(7+11)+15	1+(2+4)+ +((7+8)+11)+15	1+(6+11)+15
	Усилия	N	820,736	814,544	1014,69	609,953
		M	140,226	-140,9	-34,429	-57,009
		Nl	620,49	620,49	687,17	553,81
		Ml	8,38	-9,48	-1,1	0

Расчетная длина подкрановой части колонны при учете нагрузок от кранов равна l₀ = 16,875 м (см. табл. 1.1). Так как l₀/h = 16,875/0,9= 18,75 > 4, то расчет производим с учетом прогиба элемента.

Рис. 5. К расчету площади сечения продольной арматуры в колонне:

а – схема усилий в расчетном сечении и расположение продольной арматуры;

б – к расчету арматуры А_sп на комбинацию усилий N и M_min; в – к расчету арматуры

А_sп и А_sл на комбинацию усилий N и M_max

Находим случайный эксцентриситет: e_a = h / 30 = 900/30 = 30 мм; е_а = l /600 =11250/600 = 18,75 мм; е_а=10 мм; принимаем наибольшее значение е_а = 30 мм. Вычисляем эксцентриситет е₀ = M / N= 57,01/553,81 = 0,103 м =103 мм. Поскольку е₀ = 103 мм > е_а = 30 мм, то оставляем для расчета е₀ = 103 мм. Согласно п. 3.54[7] определяем коэффициент η.

Находим:

φ_l = 1 + M_1l / M₁ = 1 + 212,044/278,534 = 1,761.

Так как е₀ / h = 103 / 900 = 0,114 < 0,15, принимаем δ_е = 0,15. С учетом напряженного состояния сечения (малые эксцентриситеты при больших размерах сечения) возьмем для первого приближения коэффициент армирования μ = 0,004, находим μα = 0,004·6,667= =0,02667, где α =E_s /E_b =200000/30000 = 6,667.

По формуле (3.89)[7] определим жесткость D:

Отсюда:

тогда:

М_η = Мη = 57,01·1,044 = 59,518 кН·м.

Необходимую площадь сечения симметричной арматуры определим согласно п.3.57[7]. Для этого вычислим значения:

δ =a'/h₀= 50/850 = 0,0588

Так как α_n= 0,0588 < ξ_R = 0,533 , то требуемое количество симметричной арматуры определим по формуле (3.93)[7]:

Поскольку по расчету арматура не требуется, то сечение ее назначаем в

соответствии с конструктивными требованиями таблицы 5.2[7] (см. табл. IV.11

приложение IV):

A_s=A'_s=0,002bh₀=0,002∙400·850=680мм².

Тогда получим: μ=(A_s+A'_s)/(bh)=(680+680)/(400·900)=0,00377,

что незначительно отличается от предварительно принятого μ =0,004, следовательно, расчет можно не уточнять, а окончательно принять A_sп=A_s=680 мм².