Данные для расчета сечений. Бетон тяжелый класса В15, подвергнутый тепловой обработке при атмосферном давлении, Rb = 8,5 МПа; Rbt = 0,75 МПа; Eb =20,5·103 МПа (прил. I н IV). Арматура класса А-ΙΙΙ, d >10 мм, Rs = Rsc =365 МПа, Rs =2·105 МПа (прил. V). В данном примере ограничиваемся расчетом двух сечений: 2—2 и 4—4.
Сечение 2 – 2 на уровне верха консоли колонны. Сечение колонны b х h =50 x 60 см при а = а’ = 4 см; полезная высота сечения h 0=56 см. В сечении действуют три комбинации расчетных усилий:
Комбинации расчетных усилий
|
Усилия
| Первая
| Вторая
| Третья
|
М, кН·м
N, кН
| 250,4
1195,3
| -117,3
862,8
|
1232,2
|
Усилия от продолжительного действия нагрузки Мl;=0; Nl = 862,8 кН.
При расчете сечения на первую и вторую комбинации усилий расчетное сопротивление Rb следует вводить с коэффициентом γ b 2=1,1, так как в комбинации включены постоянная, снеговая, крановая и ветровая нагрузки; на третью – с коэффициентом γ b 2= 0,9 (постоянная и снеговая). Расчет должен выполняться на все три комбинации, и расчетное сечение симметричной арматуры As=A’s должно приниматься наибольшее. Ниже дан расчет сечения по первой комбинации.
Вычисляем: e 0 =M/N= 25040/1195,3=20,9 см; l 0=2 H 2=2·4,4 = 8,8 м (в комбинации расчетных усилий учитывается крановая нагрузка); i = √ h 2/l2 = √602/12 = 17,32 см; λ= l 0 /i= 880/17,32=50,8>14; необходимо учесть влияние прогиба элемента на его прочность.
Условная критическая сила (см. гл. IV)
ЧПИ МГОУ спец. 270102, ΙV курс, 206534, КП
|
= 56,92∙105 Н = 5692 кН,
где I=bh 3/12=50∙603/12=900000 см4; φl= 1+β(M 1 l /M)=1+1∙224,33/561,18= 1,4; β= =1 (тяжелый бетон); M 1 l = M l + Nl (h 0- а')/2 = 0+862,8(0,56 - 0,04)/2 = 224,33 кН∙м; M 1= 250,4+1195,3(0,56 – 0,04)/2 = 561,18 кН∙м; δ= е 0/ h =0,209/0,6=0,35; δ min =0,5 – 0,01 (l 0/ h) – 0,01 Rb γ b 2=0,5 – 0,01 (880/60) – 0,01 ∙1,1∙8,5=0,26; δ<δ min, принимаем δ = 0,26; v = Es / Eb = 200000/20500 =9,76; при μ=0,004 (первое приближение) Is = μ bh 0(0,5 h – а)2=0,004∙50∙56∙(0,5∙60 – 4)2=7571,2 см4; φ sp = 1.
Коэффициент η = l/(l – N / Ncr) = 1(1 – 1195,3/5692) = 1,27; расстояние e=e0 η+ + 0,5 h – a= 20,9*1,27 +0,5·60 – 4 = 52,54 см. При условии, что Аs=А s ', высота сжатой зоны
см
2.
Относительная высота сжатой зоны ξ = x/h 0 = 25,6/56 = 0,46.
Граничное значение относительной высоты сжатой зоны бетона
где ω=0,85 – 0,008 γ b 2 Rb =0,085 – 0,008∙1,1∙8,5 = 0,7752; σ s 1 = Rs= 365 МПа.
Имеем случай ξ = 0,46 < ξ y = 0,611;
ЧПИ МГОУ спец. 270102, ΙV курс, 206534, КП
|
Площадь арматуры AS=A’S назначаем по конструктивным соображениям, AS =0,002 bh 0= 0,002∙50∙56 = 5,6 см2. Принимаем 3Ø16 с AS =6,03 см2.
Расчет сечения колонны 2 – 2 в плоскости, перпендикулярной к плоскости изгиба, не производим, так как l’ 0/ i 1=660/14,43=45,47< l 0/ i 1=50,81, где l’ 0= =l,5 H 2 = l,5∙4,4=6,6 м; ii √ b 2/12=502/12= 14,43см.
Сечение 4 – 4 в заделке колонны. Высота всего сечения двухветвевой колонны 120 см; сечение ветви b x h =50 x 25 см; h 0=21 см; расстояние между осями ветвей с = 95 см; расстояние между осями распорок при четырех панелях s = H 1/ n = 7,75/4 ≈ 1,94 м; высота сечения распорки 40 см. В сечении действуют три комбинации расчетных усилий, значения их приведены в табл.
Комбинации усилий
Усилия
| Первая
| Вторая
| Третья
|
M, кН∙м
N, кН
Q, кН
| 289,35
1444,78
- 33,83
| -409,56
1650,98
-23,24
| -291,58
2271,41
29,8
|
Усилия от продолжительного действия нагрузки: Ml =0; Nl= 1045,18 кН; Qi =0. Расчет должен выполняться на все три комбинации усилий, и расчетное сечение арматуры A s =A’s должно приниматься наибольшее. Ниже дан расчет по третьей комбинации.
Расчетная длина подкрановой части колонны при учете нагрузки от крана во всех комбинациях l 0=ψ H1 =1,5∙7,75= 11,625 м. Приведенный радиус инерции сечения двухветвевой колонны в плоскости изгиба определяем по формуле:
см2;
rred =√0,102 = 0,32 см.
Приведенная гибкость сечения λ red = l 0/ rred = 11,625/0,32=36,33 > 14 - необходимо учесть влияние прогиба элемента на его прочность.
Вычисляем: e 0 = 29158/2271,41 = 12,8 см; I = 2[ bh 3/12 + bh (c /2)2] =
=2[50∙253/12+50∙25(95/2)2]=57,71. 105 см4; M 1 l = 0+1045,18(0,95/2)=496,5 кН∙м; M 1= 291,58 + 2271,41(0,95/2) = 1370,5 кН∙м; β=1; φ l =1+ 1+496,5/1370,5=2,36; δ=12,8/120 = 0,11; δ min = 0,5 – 0,01(1162,5/120) - 0,01∙1,1∙8,5=0,31; δ<δ mjn, принимаем δ=0,31; v =9,77. Предварительно задаемся коэффициентом армирования μ = 0,0065 (первое приближение); Is =2∙0,0065∙50∙25(95/2)2= =0,3666∙105 см4.
= 185,33∙105 H = 18533 кН.
Коэффициент η = l (1—2271,41/18533) = 0,88.
Определяем усилия в ветвях колонны по формуле: Nbr = N /2 ± М η/с= =2271,41/2 ± 298,58*0,88/0,95=1135,7±270,1 кН;
Nbr= 1135,7 кН; Nb 2= 865,6 кН.
Вычисляем: Мbr = (Qs)/4= (29,8∙1,94)/4=14,5 кН∙м; е 0=14,5(100)/1135,7= 1,28 см> еа =1 см: еа ≥1/30 h =25/30=0,833 см; еа ≥1/600 l=
=194/600=0,32 см; еа ≥1 см).
Т.к. е 0 >еа, в расчет вводим е 0 , тогда е = еа + h /2 – а = =1,28+25/2 – 4 = 9,78 см.
Подбор сечений арматуры ведем по формулам:
Определяем:
ЧПИ МГОУ спец. 270102, ΙV курс, 206534, КП
|
где
δ’=a’/h 0=4/21=0,1904.
Имеем расчетный случай ξ=1,01 > ξ y =0,611. Армирование ветвей принимаем симметричное. Вычисляем
=3,54 см
2.
Коэффициент армирования μ= (2*3,54)/50∙21 =0,01, что незначительно отличается от принятого ранее значения μ =0,0065∙2 = 0,013, поэтому второго приближения делать не требуется. При значительном отклонении значения μ против заданного необходимо выполнить следующее приближение. Принимаем 3 Ø 14А-ІІІ с As=A’s=4,62 см2.
Проверим необходимость расчета подкрановой части колонны в плоскости, перпендикулярной к плоскости изгиба.
Расчетная длина l 0=0,8 H 1 = 0,8∙7,75=6,2 м. Радиус инерции i =√502/12= 14,43 см, l 0/ i =620/14,43 = 42,97 > λ red =36,33 – расчет необходим, необходимо учесть влияние прогиба элемента на его прочность.
Значение случайного эксцентриситета: e 0≥ h /30=25/30=0,883 см; еа≥ 1/600 H = =775/600= 1,29 см; еа≥ 1см. Принимаем еа =1,3 см. Тогда е = 1,3+0,5(46–4)= =22,3 см; М 1 l = 0+1045,18∙0,223 = 233,1 кН∙м; М 1= 0 + 2271,41∙0,223=506,5 кН∙м; β=1; φ l =1 +233,1/506,5 = 1,46; δ = 1,3/60 = 0,021 < δ min =0,5–0,01∙620/50- -0,01∙1,1∙8,5=0,286; I =2(25∙503/12)=5,21∙105 см4;
ЧПИ МГОУ спец. 270102, ΙV курс, 206534, КП
|
Is =2*10,18*(50/2—4)
2=0,0898∙10
5 см
4 при A
s=A’
s = 10,18 см
2 – 4 Ø 18 А-ІІІ;
= 47,25∙105 H=4725кН; η =1/(1–2271,41/4725)=1,93; е =1,3∙1,93+50/2-4=23,5 см.
Определяем:
δ’= 4/46=0,087;
При
имеем расчетный случай ξ=0,964>ξ у =0,611. Армирование ветвей принимаем симметричное. Вычисляем