4.2. Определение усилий в колонне

Рассчитывается средняя колонна подвального этажа высотой. Высота типового этажа.

Грузовая площадь колонны

Продольная сила , действующая на колонну, определяется по формуле

количество этажей без подвала

соответственно постоянная и временная нагрузки на перекрытия по Табл.1

постоянная нагрузка на покрытия по Табл.2

постоянная снеговая нагрузка на покрытия по Табл.2

собственный вес ригеля

собственный вес колонны

- колонна типового этажа

- колонна подвального этажа;

коэффициент сочетаний (коэффициент снижения временных нагрузок в зависимости от количества этажей), определяется по формуле:

Тогда продольная сила, действующая на колонну, будет:

Материалы для колонны

Бетон - тяжелый класса по прочности на сжатие В30 при 2400<N=2602.12<2700 кН, расчетное сопротивление при сжатии R_b=17 МПа

Арматура:

-продольная рабочая класса А500 (диаметр 16…40мм), расчетное сопротивление

-поперечная - класса А240.

4.2. Расчет по прочности колонны

Расчет по прочности колонны производится как внецентренно сжатого элемента со случайным эксцентриситетом :

Однако расчет сжатых элементов из бетона класса В30 на действие продольной силы, приложенной с эксцентриситетом и при гибкости, допускается производить из условия (6.27) [6]:

- площадь сечения колонны;

- расчетная длина колонны.

- т. к. принимаем расчетную длину колонны подвала с шарнирным опиранием в уровне 1-го этажа и с жесткой заделкой в уровне фундамента

Гибкость колонны:

- коэффициент, принимаемый при длительном действии нагрузки по Таблице 22 Приложения 19[1] в зависимости от гибкости колонны.

Тогда площадь всей продольной арматуры в сечении колонны из условия (8) будет:

Из условия ванной сварки выпусков продольной арматуры при стыке колонн минимальный ее диаметр должен быть не менее .

Снизим класс бетона, примем B25, R_b=14.5 МПа

Тогда площадь всей продольной арматуры в сечении колонны будет:

Принимаем с

Диаметр поперечной арматуры принимаем (из условия сварки с продольной арматурой). Шаг поперечных стержней, что удовлетворяет конструктивным требованиям:и.

5. Расчет и конструирование фундамента под колонну

5.1. Исходные данные

Грунты основания – суглинки, условное расчетное сопротивление грунта .

Вес единицы объема бетона фундамента и грунта в его обрезах

Высоту фундамента предварительно принимаем 90 см. С учетом пола подвала глубина заложения фундамента Расчетное усилие, передающееся с колонны на фундамент,. Нормативное усилие

удельное значение коэффициента надежности по нагрузке.

Материалы для фундамента

Бетон тяжелый класса В25. Расчетное сопротивление растяжению

Арматура класса А500,

5.2. Определение размера стороны подошвы фундамента

Площадь подошвы центрально нагруженного фундамента определяется по условному давлению на грунт без учета поправок в зависимости от размеров подошвы фундамента и глубины его заложения

Размер стороны квадратной подошвы фундамента Принимаем

Давление на грунт от расчетной нагрузки

5.3. Определение высоты фундамента

Рабочая высота фундамента из условия продавливания

Полная высота фундамента устанавливается из условий:

1) продавливания

2) заделки колонны в фундаменте

3) анкеровки сжатой арматуры колонны .

Базовая длина анкеровки, необходимая для передачи усилия в арматуре с полным расчетным сопротивлением на бетон, определяется по формуле:

площадь поперечного сечения анкеруемого стержня арматуры

- периметр поперечного сечения анкеруемого стержня арматуры

–расчетное сопротивление сцепления арматуры с бетоном, принимаемое равномерно распределенным по длине анкеровки

, где

коэффициент для горячекатаной арматуры периодического профиля

коэффициент для диаметра арматуры

Тогда расчетное сопротивление сцепления арматуры с бетоном будет:

Базовая длина анкеровки будет:

Требуемая расчетная длина анкеровки арматуры с учетом конструктивного решения элемента в зоне анкеровки определяется по формуле[6]:

- площадь поперечного сечения арматуры, требуемая по расчету

- площадь поперечного сечения фактически установленной арматуры

коэффициент для сжатых стержней периодического профиля

Тогда требуемая расчетная длина анкеровки арматуры будет

По требованиям [6] фактическую длину анкеровки необходимо принимать:

Из четырех величин принимаем максимальную длину анкеровки

.

Тогда анкеровка сжатой арматуры колонны будет:

.

Принимаем трехступенчатый фундамент общей высотой 100см и с высотой ступеней 40 см - для первой и 30 см – для двух других. При этом ширина первой ступени , а второй.

Проверяем, отвечает ли рабочая высота нижней ступени

условию прочности при действии поперечной силы без поперечного армирования в наклонном сечении. Для единицы ширины этого сечения () должно выполняться условие:

Поперечная сила от давления грунта

размер подошвы фундамента;

ширина второй ступени;

Поперечная сила, воспринимаемая наклонным сечением без поперечного армирования

, , следовательно, прочность обеспечена.