В) Проверка ступени по прочности на продавливание

Рис. 7.3.2.1. Схема к определению площади продавливания

Расчет не требуется, прочность ступени на продавливание обеспечена.

7.3.3 Армирование подошвы фундамента

Армирование подошвы фундамента размером 3,3 х 2,4 м производится одной сеткой С1 с рабочими стержнями с шагом S = 200 мм в продольном и поперечном направлениях.

Площадь сечения арматуры на всю ширину (длину) подошвы фундамента

A_sl(sb) = M_bi(li) / (0,9 · R_s · h_0i),

где M_bi(li) – изгибающий момент в i - ом сечении фундамента проходящий через центр тяжести сечения и параллельный стороне b (l)

M_bi = N_соот · c_li² / (2 · l) · (1 + 6 · e₀ / l - 4 · (e₀ · c_li / l²)),

M_li = N_соот · c_bi² / (2 · b),

c_li (c_bi) – расстояние от наиболее нагруженного края до рассматриваемого сечения,

е₀ – эксцентриситет

е₀ = (M_max + Q_соот · d) / (N_соот + 20 · b · l · d),

h_0i – рабочая высота плитной части фундамента в i - ом сечении.

Сечение на границе ступени и подколонника:

h₀₁ =0,25 м,

c_l1 = 0,15 м,

c_b1 = 0,15 м,

е₀ = (210,29 + 12,2 · 1,65) / (897,51 + 20 · 2,4 · 3,3 · 1,65) = 0,198 м,

M_b1 = 897,51 · 0,15² / (2 · 3,3) · (1 + 6 · 0,198 / 3,3 - 4 · (0,198 · 0,15 / 3,3²)) = 2,26 кН,

M_l1 = 897,51 · 0,15² / (2 · 2,4) = 4,2 кН,

A_sl1 = 2,26 / (0,9 · 0,355 · 0,25) = 28,29 мм²,

A_sb1 = 4,2 / (0,9 · 0,355 · 0,25) = 52,58 мм².

Количество стержней в сетке по длине и ширине

n_l(b) = b (l) / S,

n_l = 2400 / 200 = 12 шт,

n_b = 3300 / 200 = 16 шт.

d_sb = (4 · 28,4 / (π · 15)^0.5 = 4,3 мм,

Принимаем сетку С1 – .

7.4. Расчёт и конструирование подколонника

7.4.1 Проверка прочности подколонника по нормальным сечениям

Проверка прочности подколонника проводится по двум сечениям: в уровне плитной части (сечение 1-1) и в уровне торца колонны (сечение 2-2).

А) Сечение 1-1.

Случайный эксцентриситет

e_a = l_п / 30,

e_a = 2,7 / 30 = 0,09 м.

Приведенный момент в сечении

M₁ = М_max + N_cooт · e_a + Q_cooт · h_п,

M₁ = 210,29 + 897,51 · 0,09 + 12,2 · 1,25 = 297,34 кН·м.

Эксцентриситет продольного усилия

е₁ = M₁ / N_соот + е_а,

е₁ = 297,34 / 897,51 + 0,09 = 0,33 м.

Площадь сжатой зоны

А_bc = b_п · l_п · (1 - 2 ·  · е₁ / l_п),

А_bc = 1,2 · 2,7· (1 - 2 · 1 · 0,33 / 2,7) = 2,4 м².

Проверяем условие прочности подколонника в уровне плитной части

N_соот < _b · R_b · A_bc,

_b3 · _b9 · R_b · A_bc = 0,9 · 11500 · 2,4 = 24840 кН.

N_соот = 897,51 кН < _b · R_b · A_bc = 24840 кН - условие выполняется, следовательно подколонник между сечениями 1-1 и 2-2 армируется конструктивно.

Б) Сечение 2-2.

Сечение 2-2 в уровне торца колонны коробчатое, приводим его к эквивалентному двутавровому с высотой полки, толщиной стенки и шириной стенки:

h_f = h_f’ = l_w1 = l_w = 0,275 м,

b = 2 · b_w1 = 2 · b_w = 2 · 0,275 = 0,55 м,

b_f = b_f’ = b_п = 1,2 м.

Площадь боковой поверхности колонны, заделанной в стакан фундамента А_щ = 5,76 м².

Коэффициент, учитывающий частичную передачу продольной силы на плитную часть фундамента через стенки стакана: ’ = 0,85.

Продольная сила, передаваемая через бетон замоноличивания на стенки стакана:

N

min

_c = 0,4 · R_bt · _b1 · A_щ,

N_c = (1 - ’) · N_соот,

N_c = 0,4 · 900 · 0,9 · 5,76 = 1866,2 кН,

N_c = (1 – 0,85) · 897,51 = 134,62 кН,

N_c = 134,62 кН.

Проверяем условие

N_с < R_b · b_f’ · h_f’,

N_с = 134,62 кН < R_b · b_f’ · h_f’= 1150 · 1,2 · 0,275 = 379,5 кН - условие выполняется, следовательно, граница сжатой зона проходит в полке, и сечение рассчитывается как прямоугольное с шириной b = 1,2 м.

Приведенный момент в сечении

M₂ = М_max - N_c · e_a + Q_cooт · h_с,

M₂ = 210,29 – 134,62·0,09+ 12,2 · 1,25 =236,31 кН·м.

Эксцентриситет продольного усилия

е₁ = M₂ / N_с + е_а,

е₁ = 236,31 / 134,62 + 0,09 = 1,83 м.

Площадь сжатой зоны

А_bc = b_п · l_п · (1 - 2 · · е₁ / l_п),

А_bc = 1,2 · 2,7 · (1 - 2 · 1 · 1,83 / 2,7) = -1,15 < 0, следовательно, сила приложения находится в пределах сечения подколонника.

α_n = N_соот / (R_b · b · h₀) = 897,51 / (11500 · 1,2 · 1,65) = 0,039,

ξ_R = 0,531,

α_n = 0,04 < ξ_R =0,531,

Расчет ведем для случая α_n ≤ ξ_R:

A_s = A_s’ = R_b · b · h₀ · (α_m - α_n · (1 - α_n / 2) / (R_s · (1 - δ)),

α_m = (M₂ + N_с · (h₀ - a_s’) / 2) / (R_b · b · h₀²) = (236,31 + 134,62 · (1,65 – 0,05) / 2) / (11500 · 1,2 · 1,65²) = 0,01,

δ = a_s′ / h₀ = 5 / 150 = 0,033,

A_s = A_s’ = 11,5 · 10⁴ · 1,2 · 1,5 · (0,01 – 0,04 · (1 – 0,04 / 2)) / (355 · (1 – 0,033)) = -6,1 cм².

Принимаем конструктивно:

2 каркаса КР1 516 А400 с А_s’ = А_s = 0,001005м²> 0,0004 · A_п = 0,0004 · 2,2 = 0,000880м²,

2 каркаса КР2 4 16 А400 с А_s’ = А_s = 0,000804 м²> 0,0004 · A_п = 0,0004 · 1,56 = 0,000624 м².