2.3.2 Конструирование продольной и поперечной арматуры и расчет подкрановой консоли

Анализируя результаты расчета всех опасных сечений колонны, целесообразно в надкрановой части принять симметричную продольную арматуру по 2Ø18 A-III (A_sл = A_sп = 509 мм² > 448 мм²).

В подкрановой части колонны наиболее опасным будет сечение 6 – 6, для которого у левой и правой граней принимаем продольную арматуру из 3Ø20 A-III (A_sл = A_sп = = 930 мм² > 942 мм²).

Поперечную арматуру в надкрановой и подкрановой частях колонны по условию свариваемости принимаем диаметром 5 мм класса Вр-I, которая должна устанавливаться в сварных каркасах с шагом 300 мм (не более 20d = 360 мм).

Выполняем проверку принятого продольного армирования на прочность в плоскости, перпендикулярной раме, при действии максимальных продольных сил.

Для надкрановой части колонны имеем: N = 1062,93кН, N_l = 851,25 кН, N_sh = 0. Поскольку нет нагрузок продолжительного действия, то расчетные сопротивления бетона принимаем с γ_b = 0,9 (при заданной влажности 50 %). Размеры сечения b = = 600 мм; h = 400 мм. Назначая a = a’ = 40 мм, получим h₀ = h – a = 400 – 40 = 360 мм.

Расчетная длина надкрановой части колонны l₀ = 5,25 м. Т. к. l₀/h = 5250/400 = = 13,125 > 4, то необходимо учесть влияние прогиба элемента на его прочность.

Находим значение случайного эксцентриситета: e_a ≥ h/30 = 400/30 = 13,33 мм; e_a ≥ ≥ H₂/600 = 3500/600 = 5,83 мм; e_a ≥ 10 мм. Принимаем e_a = 13,33 мм. Тогда соответствующие значения изгибающих моментов будут равны: M = Ne_a = = 1062,93*10³*13,33 = 14,17 кН*м; M_l = N_le_a = 851,25*10³*13,33 = 11,35 кН*м.

Для определения N_cr вычисляем: M_1l = N_l(h₀ – a’)/2 + M_l = 851,25(0,36 – 0,04)/2 + + 11,35 = 147,55 кН*м; M₁ = N(h₀ – a’)/2 + M = 1062,93(0,36 – 0,04)/2 + 14,17 = 184,24 кН*м; φ_l = 1 + 1*M_1l/M₁ = 1 + 147,55/184,24 = 1,8 < 2; μ = (A_s + A’_s)/(bh) = (509 + 509)/(600*400) = 0,00424; так как e_a/h = 13,33/400 = 0,0333 < δ_e,min = 0,5 – - 0,01*13,125 – 0,01*14,5 = 0,244, принимаем δ_e = δ_e,min = 0,244.

η = 1/(1 – N/N_cr) = 1/(1 – 1062,93/5882) = 1,22;

e = e₀η + (h₀ – a’)/2 = 13,33*1,22 + (360 – 40)/2 = 176,26 мм.

Проверку прочности сечения выполняем по формулам пп. 3.61 и 3.62 [3]. Определяем x =N/(R_bb) = 1062,93*10³/(14,5*600) = 122,17 мм. Так как x < ξ_Rh₀ = = 0,55*360 = 198 мм, то прочность сечения проверяем по условию (108) [3]: R_bbx(h₀ – - 0,5x) + R_scA’_s(h₀ – a’) = 14,5*600*122,17(360 – 0,5*122,17) + 365*509(360 – 40) = 377,2 кН*м > Ne = 1062,93*0,17626 = 187,3 кН*м, т. е. прочность надкрановой части колонны в плоскости, перпендикулярной поперечной раме, обеспечена.

При проверке прочности подкрановой части колонны в плоскости, перпендикулярной плоскости изгиба, учитываем только угловые стержни по 2Ø20 A-III (A_s = A’_s = 628 мм²). В этом случае имеем размеры сечения: b = 800 мм; h = = 400 мм. Назначая a = a’ = 40 мм, получим h₀ = h – a = 400 – 40 = 360 мм.

Для надкрановой части колонны имеем: N = 1773,08 кН, N_l = 1217,35 кН, N_sh = = 365,21 кН.

Расчетная длина надкрановой части колонны l₀ = 7,88 м. Т. к. l₀/h = 7880/400 = = 19,7 > 4, то необходимо учесть влияние прогиба элемента на его прочность.

Находим значение случайного эксцентриситета: e_a ≥ h/30 = 400/30 = 13,33 мм; e_a ≥ ≥ H₂/600 = 9850/700 = 14,07 мм; e_a ≥ 10 мм. Принимаем e_a = 14,07 мм. Тогда соответствующие значения изгибающих моментов будут равны: M = Ne_a = = 1773,08*10³*14,07 = 19,58 кН*м; M_l = N_le_a = 1217,35*10³*14,07 = 11,26 кН*м.

Для определения N_cr вычисляем: M_1l = N_l(h₀ – a’)/2 + M_l = 1217(0,36 – 0,04)/2 + 11,26 = 139,27 кН*м; M₁ = N(h₀ – a’)/2 + M = 1773,08(0,36 – 0,04)/2 + 19,58 = 242,2 кН*м; φ_l = 1 + 1*M_1l/M₁ = 1 + 139,27/242,2 = 1,575 < 2; μ = (A_s + A’_s)/(bh) =(628 + 628)/(800*400) = 0,00364; так как e_a/h = 14,07/400 = 0,035 < δ_e,min = 0,5 – - 0,01*19,7 – 0,01*14,5 = 0,158, принимаем δ_e = δ_e,min = 0,158.

η = 1/(1 – N/N_cr) = 1/(1 – 1773,08/8643,36) = 1,192;

e = e₀η + (h₀ – a’)/2 = 14,07*1,192 + (360 – 40)/2 = 176,77 мм.

Определяем x = N/(R_bb) = 1773,08*10³/(14,5*800) = 137,08 мм. Так как x < ξ_Rh₀ = = 0,55*360 = 198 мм, то прочность сечения проверяем по условию (108) [3]: R_bbx(h₀ – - 0,5x) + R_scA’_s(h₀ – a’) = 14,5*800*137,08(360 – 0,5*137,08) + 365*628(360 – 40) = = 464,98 кН*м > Ne = 177308*0,17644 = 245,95 кН*м, т. е. прочность надкрановой части колонны в плоскости, перпендикулярной плоскости изгиба, обеспечена.

Расчет прочности подкрановой консоли производим на действие нагрузки от собственного веса подкрановых балок и максимального вертикального давления от двух сближенных мостовых кранов с учетом коэффициента сочетаний ψ = 0,85, или Q = G₆ + D_maxψ = 133,1 + 287,98*0,85 = 377,88 кН.

Проверяем прочность консоли на действие поперечной силы при возможном разрушении по наклонной полосе в соответствии с п. 3.99 [3]. Поскольку 2,5R_btbh₀ = = 2,5*1,05*400*1210 = 1271кН > 377,88 кН, то по расчету не требуется поперечная арматура. По конструктивным требованиям принимаем хомуты диаметром 6 мм класса A-I, 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 (208) [3]:

A_s = Ql₁/(h₀R_s) = 377,88*10³*470/(1210*365) = 402,14 мм². Принимаем 3Ø14 A-III (A_s = 462 мм²).