4.4 Конструирование колонны

Конструирование колонн необходимо выполнять в соответствии с требованиями норм [1,3].

Расчетом определена рабочая арматура колонны 412 A-II (A300), устанавливаемая в пространственный каркас. Поперечная арматура каркаса 6 A-II (A300) устанавливается в соответствии с конструктивными требованиями с шагом 300 мм по всей длине каркаса. Торцевые участки колонны усиливаются косвенным армированием сетками С1 и С2, для предотвращения местных повреждений этих зон при монтаже конструкции.

Рисунок 4.1 – Опалубка, схема армирования и сечение колонны

Консоль колонны в данном примере не рассчитывается и рабочая арматура 422 A-III (A400) устанавливается конструктивно. Для сопряжения колонны и ригелей устраиваются закладные детали М1 и М2. Опалубка и схема армирования показаны на рисунке 4.1.

5 Расчёт центрально нагруженного железобетонного фундамента под сборную колонну

5.1 Исходные данные

Расчетная нагрузка, передаваемая на фундамент от колонны первого этажа - N = 955,13 кH.

Расчетное сопротивление грунта основания - R = 0,25МПа.

Расстояние от обреза фундамента до отметки пола - 0,15 м.

Сечение колонны: b_kh_k = 400400 мм.

Продольная рабочая арматура колонны из горячекатаной стали 412 А–II (А300);

Под фундамент выполнена бетонная подготовка кл. В7,5.

Класс бетона фундамента В20: R_b= 11,0 МПа; R_bt=0,9 МПа.

5.2 Определение размеров подошвы фундамента

Определяем нормативную нагрузку на фундамент по формуле:

где - средний коэффициент надежности по нагрузке.

Предварительно примем глубину заложения фундамента 1 м.

Требуемая площадь фундамента:

где =20кН/м³ – средняя плотность материала фундамента и грунта на его ступенях.

Рисунок 5.1 – К расчету фундамента

Размеры стороны квадратного в плане фундамента , принимаем размеры подошвы фундамента 2,1 х 2,1 м (кратно 300 мм), A_f =4,41м².

5.3 Определение высоты фундамента

Вычисляем наименьшую высоту фундамента, принимаемую из условия продавливания, из условий заделки колонны в стакан фундамента и из условия заанкеривания стержней продольной арматуры колонны.

1. Рабочая высота фундамента из условий продавливания его колонной по поверхности пирамиды продавливания при действии расчетной нагрузки определяется по приближенной формуле:

где p=N₁/A_f=955,13/4,41=216,58 кН/м² — напряжение в основании фундамента от расчетной нагрузки; R_bt=0,9 МПа=0,9 10³ кН/м².

Полная минимальная высота фундамента:

H_f,min=h₀+a=240+40=280 мм.

2. Высота фундамента из условий заделки колонны в зависимости от размеров ее сечения:

H _f =1.5h_c+250=1,5 400+200+50=850 мм,

- где 200 минимальная толщина плитной части фундамента, 50 - зазор между торцом колонны и дном стакана.

3. Высоту фундамента рекомендуется также принимать с учетом глубины заделки стержней продольной рабочей арматуры колонны в стакане фундамента по следующей формуле:

Н_f = 10 d₁+200+50=10 12+200+50=370 мм

где d₁ – диаметр продольных стержней колонны; 200 – минимальная толщина плитной части фундамента, 50 – зазор между торцом колонны и дном стакана; 10 d₁ –минимальная глубина заделки рабочей арматуры центрально-сжатой колонны в фундаменте при классе бетона колонны В15 – 15 d (для А- II), - 18 d (для А- III, А500С); при классе бетона колонны В20 и выше – 10 d (для А- II), - 15 d (для А- III, А500С).

Принимаем высоту фундамента по наибольшему из рассчитанных значений Н_f =850 мм, число ступеней две. Высоту ступеней назначаем из условий обеспечения бетона достаточной прочности по поперечной силе без поперечного армирования в наклонном сечении.

Минимальную рабочую высоту первой (снизу) ступени определяем по формуле:

h₁=h₀₁+40 мм=14+40=54 мм.

Конструктивно принимаем h₁=300 мм, h₀₁=300-40=260 мм.

Проверяем соответствие рабочей высоты нижней ступени фундамента h₀₁=260 мм условию прочности по поперечной силе без поперечного армирования в наклонном сечении. На 1 м ширины этого сечения поперечная сила:

Минимальное поперечное усилие Q_b, воспринимаемое бетоном:

где =0,6 – для тяжелого бетона; =0 – для плит сплошного сечения; =0 ввиду отсутствия продольных сил.

Так как Q₁=8,66 кH< Q_b=126,4 кН, то условие прочности удовлетворяется.

Размеры второй и третьей ступеней фундамента принимают так, чтобы внутренние грани ступеней не пересекали прямую, проведенную под углом 45° к грани колонны на отметке верха фундамента.