4 Расчёт сечений колонны.

4.1 Исходные данные для проектирования.

Класс по условиям эксплуатации ХF3 (по заданию). Водонасыщенное состояние, антиобледенители не применяются.

Минимальный класс бетона по прочности на сжатие С ³⁰/₃₇ /1/, таблица 5.2.

Прочностные и деформационные характеристики /2/, таблица 4.3:

- нормативное (характеристическое) сопротивление бетона осевому сжатию;

- гарантированная прочность бетона;

- средняя прочность бетона на осевое сжатие;

- средняя прочность бетона на осевое растяжение;

- нормативное сопротивление бетона осевому растяжению, соответствующее 5% квантилю статистического распределения прочности;

- нормативное сопротивление бетона осевому растяжению, соответствующее 95% квантилю статистического распределения прочности;

‰ – относительная деформация бетона, соответствующая прочности на сжатие.

- расчетное сопротивление бетона сжатию, /1/ п.6.1.2.11;

- частный коэффициент безопасности по бетону;

- расчетное сопротивление бетона растяжению, /1/ п.6.1.2.11;

- модуль упругости бетона, /2/ таблица 4.7;

0,9 – для бетонов, подвергнутых тепловой обработке, /2/ таблица 4.7 примечания п.2;

Для армирования колонны принимаем арматуру класса S 400.

Характеристики ненапрягаемой арматуры согласно /1/ таблица 6.5:

- нормативное сопротивление ненапрягаемой арматуры;

- расчетное сопротивление ненапрягаемой арматуры;

- модуль упругости арматуры /1/ п.6.2.1.4.

Поперечное армирование выполняем из арматуры класса S 240.

- расчетное сопротивление поперечной арматуры.

4.2 Расчет надкрановой части колонны.

Сечение колонны b × h = 600 × 600 мм

Расчетные усилия: ; (для сечения 4).

Рис. 4.1 – Рис.4.1 - К расчёту надкрановой части колонны.

Расчетную длину колонны определяем по формуле: , так как в расчетные усилия заложенна крановая нагрузка.

Колонна относится к гибким элементам , для которых при расчете необходимо учитывать влияние прогиба на величину расчетного статического эксцентриситета, определяемого по формуле :

Случайные эксцентриситет составит :

где: – расстояние между точками закрепления элемента

– для монолитных конструкций, стен, оболочек

Тогда полный эксцентриситет равен :

Определим гибкость:

,

где - радиус инерции.

Так как гибкость необходимо учесть влияние продольного изгиба колонны на эксцентриситет.

Критическую силу определяем по формуле :

Где

Условие выполняется принимаем .

где - для тяжелых бетонов.

Принимая в первом приближении суммарный коэффициент армирования и толщину защитного слоя , момент инерции арматуры составит:

.

Момент инерции бетонного сечения относительно его центра тяжести составит:

.

Тогда критическая сила составит:

Коэффициент, учитывающий влияние прогиба на величину эксцентриситета:

Полный эксцентриситет с учетом влияния гибкости составит:

Момент относительно центра тяжести растянутой арматуры составит:

Для симметрично армированного элемента определяем:

где - рабочая высота сечения.

Так, как 0,061< имеем случай больших эксцентриситетов.

Тогда окончательно требуемая площадь арматуры при симметричном армировании составит:

где

Принимаем 2 28 S400 ( ).

Условие выполняется арматура подобрана правильно

Рис. 4.2 – Сечение надкрановой части колонны.

Определим шаг поперечных стержней, который равен 15d , тогда s = 15d = 15·28 = =420 мм. Принимаем поперечную арматуру 8 S240.