4. Расчет и конструирование колонны Материалы для колонны:

Бетон – тяжелый класса по прочности на сжатие В30. МПа, МПа

Арматура:

• продольная рабочая класса A-400, МПа, МПа

Сбор нагрузок на колонну

Вид нагрузки

Нормативная нагрузка, Кн/м²

Коэффициент надежности по нагрузке

Расчетная нагрузка, Кн/м²

Слой гравия втопленный в битум	0,16	1,4	0,224
Трехслойный руберойдный ковер	0,09	1,4	0,126
Асфальтовая стяжка (δ = 15 мм , р = 18 кН/м3)	0,27	1,4	0,378
Минераловатные плиты (δ = 100 мм , р = 3 кН/м3)	0,16	1,4	0,42
Слой рубероида на битумной мастике	0,03	1,	0,042
Всего			1,19

Определение усилий в колонне.

Грузовая площадь средней колонны м².

Постоянная нагрузка от собственного веса кровли:

1,19·47,88=56,98 кН

Постоянная нагрузка от железобетонной конструкции одного этажа

• Нагрузка от ригеля сечением: 0,28· 0,75 · 8,4 · 25 · 1,1 = 48,51 кН

• Нагрузка от перекрытия: 47,88 · 2,53 = 121,14 кН

Принимаем размер сечения колонны см.

• Нагрузка от собственного веса колонны типового этажа:

.

Итого постоянная нагрузка: 5· (121,14+48,51+17,16) = 934,05 кН

Постоянная нагрузка на колонну от массы пола 4 этажей g_n = 1,2 , при

4 · 0,8· 1,2· 47,88 = 183,86 кН

Временная расчетная нагрузка от снега на 1 м² покрытия для города Пермь составляет 1,8 кН/м² при этом длительная составляющая будет равна

0,5· 1,8 = 0,9 кН/м² С учетом грузовой площади получим полную снеговую нагрузку 1,8 · 47,88 = 86,18 кН , а длительная нагрузка 0,9 · 47,88 = 43,09 кН

От полной временной нагрузки перекрытия 5 этажей V = 6 кН/м² при

Нагрузка на колонну составит 4·10· 1,2 · 47,88 = 2298,24 кН, длительная составляющая 4· ( 10– 1,5) · 1,2 · 47,88 = 193,5 кН

Суммарная величина продольной силы первого этажа

Σ = 56,98 + 934,05 + 183,86 + 86,18 + 1953,5 = 3214,57 кН

Σ_дл = 56,98 + 934,05 + 183,86 + 43,09 + 1953,5 = 3171,48 кН

С учетом ответственности класса здания максимальная нагрузка составит

N =3214,57 · 1 = 3214,57 кН

N_i =3171,48 · 0,95 = 3171,48 кН

Класс тяжелого бетона ниже В 35 , а l₀ = 3900 мм ≤ 20h = 20· 400 =8000 мм

где ‑ расчетная длина колонны.

Расчет прочности сечения колонны выполняем на действие продольной силы со случайным эксцентриситетом. l₀ / h = 3900/400 = 9,75

_Ni/ N = 3171,48/3214,57 = 0,987 находим коэффициенты

Расчет сечения колонны.

Вычисляем требуемую площадь продольной арматуры:

где A = b· h = 400· 400 = 160000 мм². Принимаем арматуру 4Ǿ28

мм²

Выполним проверку прочности сечения колонны по принятой площади арматуры

Несущая способность расчетного сечения колонны

)= 0,901(17·160000+355·2463)=3238,52>3214,57кН

Коэффициент армирования колонны.

Поперечную арматуру в колоне конструируем в соответствии с п. 5.23. из арматуры класса В500 Ǿ 8 , устанавливаем с шагом 15d = 15· 28 = 420 мм.<500мм

Расчёт фундамента.

Фундамент под колонну среднего ряда рассчитываются как центрально нагруженный в виду малости возможного изгибающего момента и выполняется квадратным в плане. Устанавливают фундаменты на естественный грунт, бетонную подготовку толщиной 100 мм.

Условное расчетное сопротивление грунта R_o=0,28 МПа = 280 кН/м²

Удельный вес бетона фундамента и грунта на обрезах γ_m=20·10^-6Н/мм³ = 20 кН/м³

Глубина заложения фундамента d = 1,2м

Вычислим требуемую площадь подошвы фундамента

Размер стороны квадратной подошвы фундамента должен быть не менее

Фактическая площадь подошвы фундамента А = 3,3² = 10,89 м²

Назначаем размер , при этом давление под подошвой фундамента от расчетной нагрузки будет равно

Рабочая высота из условия продавливания по подколоннику:

, где

- размеры подколонника.

мм.

Полная высота фундамента Н = h₀ + a

а = 50 мм - так как под подошвой фундамента присутствует бетонная подготовка, тогда

Н = 700 + 50 = 750 мм.

Базовая длина анкеровки арматурного стержня Ǿ 25 А300

864,5 мм.

МПа

мм.

- площади поперечного сечения арматуры, с полным расчетным сопротивлением,

Глубина заделки колонны в фундамент должна быть не менее

м примем 650 мм.

Тогда минимальная высота фундамента под сборную колонну по конструктивным требованиям H_min = 750+250 = 900 мм.

С учетом удовлетворения всех условий принимаем окончательно фундамент высотой Н=900 мм, трехступенчатый, с высотой нижней ступени h₁=500мм.

Выполним проверку прочности нижней ступени по перечной силе без поперечного армирования для единицы ширины этого сечения (b=1мм)

Площадь сечения арматуры подошвы фундамента определим из расчета фундамента на изгиб в сечениях 1-1 и 2-2.

Сечение арматуры одного и другого направления на всю ширину фундамента определим из условий:

Принимаем рабочую арматуру 16 Ǿ 18 с шагом 210 мм.

21