Второго этажа

G_к2 – собственный вес колонны второго этажа, кН;

b_к=0.3 – ширина колонны, м;

h_k=0.3 –высота колонны, м;

H_к=3,9-0,025-0,08-0,7=3,095– длина колнны, м;

ρ=25 – удельный вес ж/б, кН/м²;

γ_f=1.3 – коэффициент перегрузки.

Первого этажа

h_ф=0,65 – высота фундамента, м.

Подсчет расчетной нагрузки на колонну:

Таблица 19

Этаж	Собственный вес колонны, кН	Расчетная суммарная нагрузка, кН
		От веса междуэтажного перекрытия	Полная (N)
2	9,1	395	404,1
1	11+9,1=20,1	790	810,1

6.2.Случайный эксцентриситет в приложении сжимающей нагрузки:

e_a=>h_e/30=300/30=10мм;

e_a=>l₀/600=5440/600=9,07мм;

e₀=e_a=10мм;

Принимаем e₀=e_a=10мм.

6.3.Определение гибкость колонны:

Расчетная длина колонны нижнего этажа:

l₀=1,0(h_ЭТ+0,7-h_п)=1,0(3,9+0,65-0,8)=3,75 м

где h_ЭТ=3,9 м– высота этажа по заданию; 0,65 м – расстояние от обреза фундамента до уровня чистого пола; h_П – высота пола, плиты, главной балки.

λ – гибкость колонны.

Т.к. <20 то такая колонна может считаться как центрально-сжатая (без учета случайного эксцентриситета).

Предварительное назначение размеров колонны

,

где  - коэффициент продольного изгиба, =1; _b=1 – коэффициент условия работы, для колонн с сечением h>200 мм .

Тогда

,

г де  - коэффициент армирования.

Определяем размеры сторон колонны

Окончательно принимаем b=h=0,3 м.

6.4.Определение необходимой площади поперечного сечения арматуры:

- Определяем в первом приближении площадь сечения сжатой арматуры при :

N=810,1 – полная нагрузка на колонну, кН;

R_s=365000 – предел прочности стали на сжатие, кПа;

R_b=14500 – предел прочности бетона на сжатие, кПа:

Из расчета видно, что продольной арматуры в колонне не требуется, то конструктивно предварительно принимаем 4 стержня 12 сечением

6.5 Отношение нагрузок:

и

Согласно СНиП [3] φ_b=0,888, φ_r=0,90.

6.6 Коэффициент

6.7 Коэф. φ

.

Условие соблюдено.

6.8 Определяем площадь сечения сжатой арматуры:

Окончательно принимаю 4 стержня арматуры класса aiii 12 сечением .

6.9 Проверяем процент армирования:

, что удовлетворяет минимальному проценту армирования.

6.10.Поперечную арматуру принимаем конструктивно с шагом h, исходя из следующих условий:

1)

2)

Принимаю поперечную арматуру из стали класса A-II, диаметром 12мм, с шагом между поперечными стержнями равным 240 мм. Толщину защитного слоя принимаю равной 30 мм. Продольную и поперечную арматуру объединяют в пространственный каркас.

6.11. Несущая способность проармированной колонны

Где:  - коэффициент, учитывающий соотношение расчетной нагрузки к нагрузке, которая может быть рассчитана в данном сечении, =1.

N_р N₁, следовательно колонна первого этажа проармирована верно.

7. Расчет столбчатого фундамента под колонну

Расчет фундамента выполняем под колонну среднего ряда, которая работает как центрально сжатый элемент. Фундамент под колонну среднего ряда считается как центрально-загруженный.

7.1.Расчет подошвы столбчатого фундамента.

Усилия от нормативной нагрузки определяются приблизительно, путём деления расчётных нагрузок на средний коэффициент надежности по нагрузке:

γ_н=1.15 – средний коэффициент надежности по нагрузке;

7.2.Глубина заложения фундамента

Глубина заложения фундамента d определяется с учетом:

- конструктивных особенностей сооружения;

- глубины заложения соседних фундаментов и прокладки коммуникаций;

- рельефа, характера напластования и свойств грунтов;

- гидрогеологических условий;

- глубины сезонного промерзания грунтов.

7.3.Определение глубины сезонного промерзания:

d_fn=1,2 – нормативная глубина сезонного промерзания, м; к_n=0,6 – коэффициент характеризующий параметры эксплуатации здания.

Глубина фундамента должна быть больше 0.9м. Принимаю глубину заложения фундамента 1,5 м. Защитный слой бетона принимаю равным a₀=3,5 см, так как будет производиться подготовка по грунту, толщиной слоя 10 см

7.4.Определение ширины подошвы фундамента.

м., где

расчётное сопротивление грунта (принимается по СНиП МПа – пески пылеватые маловлажные плотные).

глубина заложения фундамента. м.

удельный вес грунта на обрезок фундамента. кН/м³.

7.5.Длина стороны фундамента

При центрально-загруженном фундаменте принимаем квадратную форму основания фундамента. Длина стороны фундамента:

а_ф =  А_ф = 1,6 м

Принимаем фундамент: 1,61,6 м и А_ф = 2,6 м²

7.6.Давление на подошву грунта

P_гр = N_ф/ А_ф = 704/2,6 = 270,77 кН/м²

Принимаем бетон В15 с прочностью на одноосное сжатие R_b = 8.7 МПа, нормативным сопротивление бетона при растяжении R_bt = 0.75 МПа и рабочую арматуру А-II с расчетным сопротивлением растяжению R_S = 280 МПа.

7.7.Полезная минимальная высота фундамента определяется из условия продавливания его колонной при действии расчётной нагрузки:

7.8.Высота фундамента с учетом конструктивных требований

h_ф = h₀ + a = 0,33 + 0,04 = 0,4(0,37) м.

Конструктивно принимаю высоту ступеньки h₁ = 20 см; h₂ = 20 см

Конструктивно принимаю высоту ступеньки h₁ = 20 см; h₂ = 20 см.

Рис. 6 Расчетная схема фундамента

7 .9.Армирование столбчатого фундамента по колонну

Фундамент рассчитывается как центрально нагруженный.

Нагрузка на фундамент с учетом собственного веса фундамента:

N_ф1 = N₁ + V_ф _б = 704+ (0,896+0,47+0,06)  25 = 1060,5 кН.

Площадь сечения арматуры фундамента находим из расчета нормальных сечений I-I и II-II по изгибающим моментам, определяется как для консолей от действия давления грунта по подошве фундамента. Значение моментов находим на всю ширину фундамента

М_I = 0.125P_гр( а_ф - h_k)² b_ф = 0.125  271  (1,6 – 0,3)² 1,6 = 91,6 кНм

М_II = 0.125 P_гр( а_ф - a₁)² b_ф = 0.125  271  (0,9-0,3)²  0,9 = 11 кНм

Площадь сечения арматуры на всю ширину фундамента

A_SI = М_I/ R_S  0.9  h₀ = 91,6  10⁴ / 0.9  0.2  280  10³ = 18,175 cм²

A_SII = М_II/ R_S  0.9  h_0I = 11  10⁴ / 0.9  0.2  280  10³ = 2,183 cм²

Армирую фундамент 8 стержнями по одной стороне и 8 по другой  14 мм класса А-II с общей A_S^Ф = 24.62 см².