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 * h0) = 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.

6.3.3 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.

Ml = 551.7 * 0.0184 = 10.15 кН*м.

Определяем моменты М1 и М1l 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,

M1l = 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,

δe,min = 0.5 - 0.01 * 13.26 / 0.4 - 0.01 * 0.9 * 17 = 0.015.

δe = 0.0184 / 0.4 = 0.046 > 0.015 => принимаем δe = 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 * h0) = 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.

6.4 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,

Qк = 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 sinq = hк / (hк2 + (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 * gb2 * 1000 * b * hok = 2.5 * 1.15 * 1.1 * 1000 * 0.4 * 0.65 = 822.25 кН,

3.5 * Rbt * gb2 * 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.

6.5 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 = 4180 мм,

где lan – расстояние заглубления каркаса от консоли принятое 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 = 430 мм.

На всю длину колонны устанавливается каркас КР2.

Диаметр поперечных стержней каркаса примем конструктивно из условий:

dsw ≥ 0.25 * ds max (условие свариваемости),