4.4 Расчет консоли колонны

Величина опорного давления ригеля Q = 205,56 кН. Определяем длину опорной площадки по формуле:

где ψ = 0,75 – коэффициент, учитывающий неравномерное давление ригеля на консоль;

R_b,loc = αφ_bR_b = 1·1·8,5 = 8,5 МПа – расчетное сопротивление бетона местному смятию (α = 1 для бетонов класса ниже В25, φ_b = 1 при местной краевой нагрузке на консоль);

b_р – ширина ригеля.

Принимаем l = 11 см. Вылет консоли с учетом зазора 5 см составляет l₁ = 16 см, расстояние от грани колонны до силы Q: a = l₁ – 0,5l = 16 – 5,5 = 10,5 см.

Высоту сечения колонны у грани колонны принимаем равной h = 0,7h_р = 0,7·500 = 350 мм, тогда при угле наклона сжатой грани 45º высота консоли свободного края h₁ = 35 – 16 = 19 см > 0,5h = 17,5 см.

Рабочая высота сечения консоли h₀ = 350 – 30 = 320 мм, тогда l₁ = 16 см < 0,9h₀ = 28,8 см, следовательно, консоль короткая.

Консоль армируем горизонтальными хомутами 6 AII (A_sω = 564 мм²), шаг хомутов s = 50 мм < 0,25h = 88 мм и отгибами 2 14 AII (A_s = 308 мм²)

Прочность консоли проверяем по наклонной сжатой полосе между силой и опорой из условия:

где θ – угол наклона расчетной сжатой полосы к горизонтали;

φ_ω2 = 1 + 5·α·A_sω/(b·s) = 2,64 – коэффициент, учитывающий влияние хомутов, расположенных по высоте консоли.

b = 300 мм – ширина консоли;

Величина

Принимаем

Проверяем условие:

Прочность по наклонной полосе обеспечена.

Изгибающий момент консоли у грани колонны

M = Q·a = 205,56 · 0,1 = 20,56 кН·м

Коэффициент

.

При .

Так как , то площадь сечения растянутой арматуры определяется по формуле:

Требуемую площадь сечения продольной арматуры при ζ = 0,973:

Прочность от действия изгибающего момента обеспечена.

4.5 Конструирование колонны

Колонну армируем пространственным каркасом, образованным из плоских сварных каркасов. Диаметр поперечных стержней при диаметре продольной арматуры на первом этаж

Колонну пятиэтажной рамы разделяем на 3 элемента , длина первых двух -2 этажа, третий элемент высотой 1 этаж. Стык колонн выполняем на ванной сварке выпусков стержней с обетонированием, концы колонн усиливаем поперечными стержнями.

Схема армирования показана на рисунке 4.1:

Рисунок 4.1 – Схема армирования колонны

5. Расчет фундаментов колонн

5.1 Характеристики материалов фундамента колонн

Бетон – тяжелый класса по прочности на сжатие В15, МПа, МПа; коэффициент условий работы бетона . Начальный модуль упругости МПа.

Арматура – ненапрягаемая продольная и поперечная класса A-II (А300): МПа, МПа.

5.2 Расчет и конструирование фундамента колонн

5.2.1 Определение размеров фундамента

Сечение колонны 300×300 мм. Усредненное значение коэффициента надежности по нагрузке γ_f = 1,15. Усилия колонны у заделки в фундаменте:

1. N = 2398,8 кН; M = 0,5·6,67 = 3,34 кН;

N_ser = 2085,9 кН; M_ser = 2,9 кН·м;

e₀ = M/N = 0,14 см;

2. N = 2254,75 кН; M = 25,4 кН;

N_ser = 1960,65 кН; M_ser = 22,1 кН·м;

e₀ = M/N = 1,12 см;

Высоту фундамента предварительно принимаем по конструктивным соображениям заделки сборных колонн:

• по наибольшему размеру колонны h = 30 см:

H = h + 25 = 30 + 25 = 55 см;

• по наибольшему диаметру сжатых стержней d = 32 мм:

H = 15d + 25 = 15·32 + 25 = 50,5 см;

Принимаем H = 60 см, что кратно 30 см.

Глубина заложения фундамента принимаем равной H₁ = 105 см.

Площадь подошвы фундамента определяем предварительно по формуле:

где R₀ – условное расчетное сопротивление грунта

γ – усредненное значение удельного веса фундамента и грунта на его уступах;

Размер стороны квадратной подошвы

Принимаем размер а = 2,4 м (кратным 0,3 м), тогда А = 5,76 м².

Определяем изгибающий момент и продольную силу в уровне подошвы фундамента при втором сочетании нагрузок:

Эксцентриситет приложения вертикальной нагрузки в уровне подошвы фундамента:

e₀ = M₂/N₂ = 1,06 см;

Случайный эксцентриситет e₀ = а/30 = 7,8 см > 1,06 см, следовательно, фундамент рассчитываем как центрально нагруженный по 1 комбинации усилий при N = 2398,8 кН, давление на грунт расчетной нагрузки

p = N/A = 2398,8 / 5,76 = 416,5 кН/м²

Рабочая высота фундамента из условия продавливания составляет:

Полную высоту фундамента устанавливаем:

• из условия продавливания

H = РРH h_o + 4 = 59,2+ 4 = 63,2 см

• из условия заделки колонн в фундаменте:

H = 1,5РРHh_col + 25 = 70 см

• из условия анкеровки арматуры колонны 4 32 АII:

H = РРH24d + 25 = 101,8 см

Принимаем окончательно без перерасчета фундамент высотой H = 100 см, h₀ = h – a = 100 – 4 = 96 см. Толщина дна стакана 25 см.