А) для сочетаний усилий № 2

м.

- т.к. в данном сочетании присутствует крановая нагрузка.

Приведенный момент инерции сечения:

м.

Приведенная гибкость:

- в величине эксцентриситета необходимо учесть прогиб элемента.

м⁴.

кНм;

кН;

кНм;

кНм.

;

;

- принимаем

Зададимся предварительным процентом армирования:

,

где см² – площадь сечения арматуры, принятой в виде 3Ø16 А – III.

Тогда м⁴.

Критическая сила:

кН.

Определяем усилия в ветвях колонны: поперечная сила для сочетания №2 кН.

кН;

кН;

кНм;

м

Случайный эксцентриситет продольной силы принимается наибольшим из следующих значений:

1. см;

2. см;

3. см.

тогда м.

Окончательно, для сочетания усилий №2, на одну ветвь имеем:

кН;м.

Б) для сочетания усилий №4.

м, , м⁴.

кНм;

кН;

кНм;

кНм.

;

;

- принимаем

Критическая сила:

кН.

Усилия в ветвях:

кН;

кН;

кНм;

м

м.

Для сочетания усилий №4 имеем:

кН; м.

Сравнение основных параметров, при прочих равных условиях определяющих необходимое для обеспечения прочности сечения колонны количество арматуры ( и ), показывает невозможность выбора со стопроцентной гарантией одного из рассмотренных сочетаний (N₂ и N₄) в качестве наиболее благоприятного. Поэтому и при подборе арматуры в ветвях подкрановой части колонны продолжаем учитывать оба сочетания.

Сочетание №2

<0

следовательно, арматуры по расчету не требуется. Иными словами, та арматура, которая была принята ранее в плоскости рамы обеспечивает устойчивость колонны как в плоскости так и из плоскости рамы. Окончательно принимаем 3Æ16 А-III с А_s = 6,03 см².

Сочетание №4

<0

следовательно, арматуры по расчету не требуется. Иными словами, та арматура, которая была принята ранее в плоскости рамы обеспечивает устойчивость колонны как в плоскости так и из плоскости рамы. Окончательно принимаем 3Æ16 А-III с А_s = 6,03 см².

Хомуты Æ6 А-III с шагом 250 мм.

4.3. Промежуточная распорка

Максимальная поперечная сила, действующая в сечениях подкрановой части колонны кН.

Изгибающий момент в распорке:

кНм.

Поперечная сила в распорке:

кН.

Эпюра моментов в распорке:

Эпюра поперечных сил:

Размеры сечения распорки:

м, м, м.

Площадь продольной рабочей арматуры при симметричном армировании:

см².

Принимаем 3Ø12 А – III с см² > 2,63 см².

Поперечная сила, воспринимаемая бетоном ( для тяжелого бетона),

кН > кН.

Следовательно арматуру принимаем конструктивно. Принимаем в виде 2Ø6 А – III с S=100 мм

5. Расчет фундамента под крайнюю колонну.

Грунты основания – однородные. Преобладающий компонент – суглинок полутвердый. Удельный вес грунта g = 18 кН/м³. Условное расчетное сопротивление грунта R₀ = 0,30 МПа.

Усилия, передающееся с колонны на фундамент, соответствуют сочетанию №7 для сечения IV-IV. Для этого сочетания имеем: М = 85,3 кНм, N = 877 кН, Q = 20,8 кН.

Материалы фундамента.

Бетон класса В15:

- расчетное сопротивление осевому сжатию R_b = 8,5 МПа (табл. 13 СНиП 2.03.01-84)

- расчетное сопротивление осевому растяжению R_bt = 0,75 МПа (табл. 13)

- начальный модуль упругости E_b = 20,5×10³ МПа (табл. 18)

Арматура класса А-III:

- расчетное сопротивление растяжению/сжатию I г.п.с. R_s = R_sс = 365 МПа (табл. 22)

- начальный модуль упругости E_s = 2×10³ МПа (табл. 29).

6.1. Определение геометрических размеров фундамента.

Высота фундамента определяется из условий:

- обеспечения заделки колонны в фундаменте для двухветвенной колонны в плоскости поперечной рамы:

м; м;

м;

Тогда: м.

- обеспечения анкеровки рабочей арматуры колонны:

;

;

м.

Расчетная глубина промерзания в районе г. Москва равна d_f = 1,4. Глубина заложения фундамента должна быть не менее d_f. Принимаем высоту фундамента Н = 1,35 м (кратно 50 мм), что больше Н_з = 1,146 м и Н_ан = 0,91 м. Глубина заложения при этом составит

м > d_f = 1,4 м.

Размеры подошвы фундамента.

Площадь подошвы:

,

где 1,05 – коэффициент, учитывающий наличие изгибающего момента;

кН;

Получим:

м².

Зададимся соотношением большей стороны подошвы к меньшей: l / b = 1,2. Тогда

м; м.

Принимаем l´b = 1,8´1,5 м (кратно 0,3 м).

Уточняем площадь подошвы:

м².

Момент сопротивления:

м³.

Уточняем нормативное давление на грунт:

,

где k₁= 0,05 – для суглинков;

b₀ = 1 м; d₀ = 2 м.

МПа.

Уточняем размеры подошвы:

м²;

м; м.

Принимаем l´b = 2,4´3 м.

м²; м³.

Давление на грунт от расчетно нагрузки:

кН/м².

Рис. К расчету фундамента под колонну.

Размеры фундамента.

Высота фундамента Н = 1,35 м. Размеры стакана указаны на рис.

,

что на 0,6 м больше соответствующих размеров поперечного сечения подкрановой части колонны.

Толщина стенки стакана по верху d_h = 0,2 м.

Вынос подошвы фундамента за грань скана:

м >0,45 м,- поэтому устраиваем вторую ступень с .

Высота стакана

м.

Глубина стакана h_h = 1,0 м (колонна заходит в фундамент на глубину Н_з = 0,95 м > Н_ан = 0,896 м). Толщина дна стакана

м > м.

Проверим достаточность принятой высоты подошвы фундамента из условия обеспечения ее прочности на продавливание подколонником. С учетом обязательного подстилающего слоя под подошвой толщиной 100 мм из бетона класса В7,5 принимаем а = 0,04 м. Тогда:

,

следовательно, принятая высота ступеней h_f = 0,6 м достаточна.

6.2. Расчеты прочности элементов фундамента.

Определение краевых ординат эпюры давления.

Момент в уровне подошвы:

кНм.

Нормативная нагрузка от веса фундамента и грунта на его обрезках:

кН.

м < м;

кН/м² <

< 1,2R = 1,2×291 = 349,2 кН/м²,

где

МПа.

кН/м² > 0.

Расчет арматуры подошвы фундамента.

а) в плоскости поперечной рамы

кН/м²;

кН/м².

Сечение I-I.

кН/м²;

кНм;

Рабочая высота подошвы

м = 26 см.

Площадь арматуры

см².

Сечение II-II.

кН/м²;

кНм;

Рабочая высота подошвы

м = 56 см.

Площадь арматуры

см².

Сечение III-III.

кН/м²;

кНм;

Рабочая высота подошвы

м = 131 см.

Площадь арматуры

см².

Проведем подбор арматуры.

Из двух найденных A_si принимаем A_s,max = A_s3 = 10,46 см². Зададимся шагом стержней S = 300 мм. Расстояние от края подошвы до первого стержня примем a_s = 100 мм.

Количество стержней:

.

В направлении длинной стороны подошвы имеем арматуру 12Æ12 А-III с A_s = 13,57 см² > A_s,max = 10,46 см².

Процент армирования в сечениях:

I-I: ;

II-II: .

III-III: .

Поскольку во всех сечениях m_max = 1% > m > m_min = 0,05%, количество принятой арматуры оставляем без изменения.

б) из плоскости поперечной рамы

Сечение IV-IV.

кН/м²;

кНм;

Рабочая высота подошвы

м = 56 см.

Площадь арматуры

см².

Зададимся шагом стержней S = 300 мм. Расстояние от края подошвы до первого стержня примем a_s = 100 мм.

Количество стержней:

.

В направлении длинной стороны подошвы имеем арматуру 9Æ10 А-III с A_s = 7,07 см².

Процент армирования в сечении:

IV-IV: .