3.Расчет и конструирование колонны подвала

3.1.Сбор нагрузок на колонну подвала

Грузовая площадь средней колонны при сетке колонн =6,4  5,1=32,64

Вес стойки колонны сечением 0,3  0,3 м; высота этажа lк=4,1 м, кН/ ; кН.

а) Постоянные нагрузки

1) от перекрытия одного этажа здания:

кН

От веса ригеля:

кН

От веса колонны этажа: кН

2) от покрытия:

Грузовая площадь для средней колонны:

вес кровли и плит кН

вес ригеля кН

от стойки кН

кН

3) вес колонны подвала:

кН

б) Временные нагрузки

Временная нагрузка от перекрытия, в том числе:

длительная кН

кратковременная кН

вся временная кН

Вес снега II снег. район, МПа

кН

Нагрузка у обреза фундамента:

,

кН.

Нагрузка у стыка колонны первого этажа с колонной подвала:

,

кН.

3.2.Расчет прочности нормальных сечений

а) Выберем материалы для колонны:

Бетон:

класс B15;

расчётное сопротивление осевому сжатию R_b, МПа 8,5;

нормативное сопротивление осевому сжатию R_b,n, МПа 11;

расчётное сопротивление осевому растяжению R_bt, МПа 0,75;

нормативное сопротивление осевому растяжению R_bt,n, МПа 1,15;

начальный модуль упругости бетона E_b, МПа 20500.

Арматура:

ненапрягаемая класса А-III;

нормативное сопротивление R_s,n, МПа 390;

расчётное сопротивление растяжению R_s, МПа 365;

расчётное сопротивление сжатию R_sc, МПа 365;

модуль упругости E_s, МПа 200000.

б) Расчет продольной арматуры

Принимаем симметричное армирование: А_s = A_s'.

Площадь сечения колонны: A = h·b = 30·30 = 900 см².

Защитный слой: а = 4 см.

Рабочая высота сечения: h₀ = h – a = 30 – 4 = 26 см.

1) Определяем случайный эксцентриситет e₀ из условий:

e_a = h/30 = 1см;

e_a = l₀/600 = 224/600  0,373 см

l₀ = k·l_к = 3,6·0,7 = 2,52 м,

l_к = h_подв + 0,15 – h_риг/2 – h_пл = 4,1 + 0,15 – 0,7/2 – 0,3 = 3,6 м,

k = 0,7 — из расчетной схемы колонны;

Принимаем наибольшее значение e₀ = e_a = 1 см.

2) Учет продольного изгиба.

Радиус инерции сечения:

м.

Гибкость колонны:

 14 — продольный изгиб необходимо учитывать.

Определяем η:

.

Определяем величину критической продольной силы:

, где:

= 1,

,

 — принимаем δ = 0,349,

см⁴,

см⁴, где:

A_s = μ·b·h = 0,02 · 30 · 30 = 18 см², μ = 0,02.

кН.

Вычисляем коэффициент η:

3) Определяем случай внецентренного сжатия.

e₀·η < 0,3·h₀; 1·1,243 < 0,3·26 = 7,8 — случай малых эксцентриситетов.

4) Определяем требуемые площади A_s и A_s'.

Граничная относительная высота сжатой зоны:

Относительная граничная высота сжатой зоны:

, где

0,85 – 0,008·8,5·0,9=0,789

Находим коэффициент α_n:

 _R = 0,654

Вычисляем коэффициент α_s по формуле:

 _R = 0,654, где:

е_s = е₀·η + h/2 – a = 1·1,243 + 30/2 – 4 = 12,24 см.

Относительная высота сжатой зоны:

 _R = 0,654.

Вычисляем требуемую площадь арматуры:

,

м² = 25,9 см².

Принимаем 2 40 A-III c A_s = 25,12 см².

3.3.Конструирование стыка колонн

а) Для сеток косвенного армирования применяем арматуру класса A-III диаметром Ø8 мм с R_s = 285 МПа, R_sc = 365 МПа и A_s = 0,503 см². Стык замоноличивается бетоном В15.

б) Стадия возведения.

Монтажная нагрузка при возведении здания:

кН

Условие прочности:

Вычисляем необходимые параметры:

м²,

м²,

, где:

,

, ,

,

МПа.

Проверяем условие:

МН  N_м = 0,20695 МН — условие выполняется.

в) Стадия эксплуатации.

Проверяем условие:

, где:

,

,

A_к = 10 · 5 (см²) — крестообразный выступ,

A_b⁰ = 10 · 4 (см²) — бетона омоноличивания.

кН — условие выполняется.