5. Конструирование продольной и поперечной арматуры в колонне и расчёт подкрановой консоли

Анализируя результаты расчета всех опасных сечений колонны, целесообразно в надкрановой части принять симметричную продольную арматуру по 2 Ø18А500 (A_sл=A_sп=509 мм² > 440 мм²).

В подкрановой части колонны наиболее опасным будет сечение 4 - 4, для которого у левой грани принимаем продольную арматуру 4Ø16А500(A_sл =804 мм² > 680 мм²), у наиболее напряженной грани справа – 4Ø16A500 (A_sп=804 мм² >680 мм²). Схемы расположения стержней в сечениях приведены на рисунке 3.33. Поперечную арматуру в надкрановой и подкрановой частях колонны по условию свариваемости принимаем диаметром 8 мм класса В500, которая должна устанавливаться в сварных каркасах с шагом не более 15d , где d – минимальный диаметр сжатых продольных стержней.

Выполняем проверку принятого продольного армирования на прочность в

плоскости, перпендикулярной раме, при действии максимальных продольных

сил.

Для надкрановой части колонны имеем: N=647,52 кН; N_l=552,27 кН. Размеры сечения: b=600 мм, h=400 мм. Назначая а=а'=50 мм, получим h₀=h–а=400–50=350 мм.

Расчетная длина надкрановой части колонны l₀=4,95 м (см. табл. 1.1). Так как

l₀ /h=4950/400=12,375 < 20 и класс бетона В25 < B35, то проверку прочности выполним в соответствии с п. 3.58[7] как для сжатого элемента на действие продольной силы со случайным эксцентриситетом. Вычисляем: α_s=R_scA_s,tot/(R_bA)= =435·1018/(14,5·600·400)=0,12725,где A_s,tot = A_sл+A_sп=509+509=1018 мм².

При N_l/N =552,27/647,52=0,853 по таблице IV.3 приложения IV[1] находим значения коэффициентов φ_b=0,8689 и φ_sb = 0,8962. По формуле (3.98)[7] находим коэффициент φ=φ_b+2(φ_sb−φ_b) α_s = 0,869+2(0,896 – 0,869)*0,12725=0,876< φ_sb = 0,8962.

При φ = 0,876 несущая способность расчетного сечения колонны, вычисленная по формуле (3.97)[7] будет равна:

Nu=φ(R_bA+R_scA_s,tot)= 3436 кН > N = 647,52 кН, следовательно, прочность надкрановой части колонны в плоскости, перпендикулярной поперечной раме, обеспечена.

При проверке прочности подкрановой части колонны в плоскости, перпендикулярной плоскости изгиба, имеем размеры сечения: b=900 мм, h=400 мм и расчетную длину

l₀=9 м (см. табл. 1.1), а расчетными усилиями в сечении 4 – 4 будут: N=1137,94 кН; N_l=767,56 кН. Поскольку в данном примере отношение

l₀ /h =9000/400=22,5<18,75 (при расчете сечения 4 – 4 в плоскости рамы), то проверку можно выполнять, так как прочность обеспечена и при большей гибкости. α_s=R_scA_s,tot/(R_bA)= =435·1608/(14,5·900·400)=0,134,где A_s,tot = A_sл+A_sп=804+804=1608 мм².

При N_l/N =767,56/1137,94=0,6745 по таблице IV.3 приложения IV[1] находим значения коэффициентов φ_b=0,6716 и φ_sb = 0,7726. По формуле (3.98)[7] находим коэффициент φ=φ_b+2(φ_sb−φ_b) α_s = 0,6716+2(0,7726 – 0,6716)*0,134=0,699< φ_sb = 0,7726.

При φ = 0,699 несущая способность расчетного сечения колонны, вычисленная по формуле (3.97)[7] будет равна:

Nu=φ(R_bA+R_scA_s,tot)= 4138 кН > N = 1137,94 кН, следовательно, прочность надкрановой части колонны в плоскости, перпендикулярной поперечной раме, обеспечена.

В соответствии с п. Ж.1 [5] производим расчет прочности подкрановой консоли (рис.6) на действие нагрузки от собственного веса подкрановых балок и максимального вертикального давления от двух сближенных мостовых кранов с учетом коэффициента сочетаний ψ=0,85.

Q=G_b+D_max ψ=48,4+217,67·0,85=266,07 кН (см. раздел 1.1).

Рис. 6. К расчёту подкрановой консоли

Проверяем прочность консоли на действие поперечной силы при возможном разрушении по наклонной полосе . Поскольку 2,5R_btbh₀= 2,5·1,05·400·1160=1218 кН > Q=266,07 кН, то по расчету не требуется поперечная арматура. По конструктивным требованиям принимаем хомуты диаметром 6 мм класса A240, устанавливаемые с максимально допустимым шагом 150 мм. Для обеспечения прочности консоли в вертикальном сечении на действие изгибающего момента определяем площадь сечения продольной арматуры по формуле (Ж.2)[5]: A_s = Ql₁/(h₀R_s) = 266,07·10³·450/(1160·435) = 237,28 мм².

Принимаем 3Ø12А400 (A_s=339 мм²).