6.1 Определение расчетных нагрузок и усилий на колонну подвала

Расчетные усилия определяются в соответствии с грузовой площадью A_f=L·ℓ.

Грузовая площадь от перекрытий и покрытий при сетке колонн 6×8 м составит:

A_f = 8 · 6 = 48 м².

Полная расчетная нагрузка от покрытия:

N_noк=(p+v)·A_f=(6,33+1,80)·48=390,24 кН.

Постоянная и временная длительная нагрузка от покрытия:

N_noк,ℓ=(p+v_l)·A_f=(6,33+1,8)·48=390,24 кН.

Полная расчетная нагрузка от одного перекрытия:

N_пер=(g+q)·A_f=(5,42+9,00)·48=692,16 кН.

Постоянная и временная длительная нагрузка от одного перекрытия:

N_пер,ℓ= (g+q_l)·A_f=(5,42+6,30)·48=562,56 кН.

Расчетная сила от массы колонны одного надземного этажа:

N_кoл,i=b_кол·h_кол·ρ_ж.б.·γ_f·H_эт.I = 0,4·0,4·25·1,1·5,4 = 23,76кН.

Расчетная сила от массы колонны подвального этажа:

N_кoл,n=b_кол·h_кол·ρ_ж.б.·γ_f·H_эт.п=0,4·0,4·25·1,1·(4,8+0,15) = 21,78 кН.

Вес ригеля:

G_p=b_р·h_р·ℓ_р·ρ_ж.б.·γ_f=0,25·0,8·(8-0,4)·25·1,1=41,80 кН.

Расчетное продольное усилие от полной нагрузки:

N₁=N_noк+(n₀-1)·N_пер +n_iN_кoл,i +N_кoл,n+n₀·G_p

Продольное усилие от постоянных и временных длительных нагрузок:

N_Ld=N_noк,ℓ+(n₀-1)·N_пер,ℓ +n_i·N_кoл,i +N_кoл,n+n₀·G_p

Здесь n₀ – общее количество перекрытий и покрытия, n_i – количество надземных этажей.

Усилия с учётом коэффициентов надёжности по назначению здания γ_n=0,95 будут равняться:

N= (390,24 + (5 - 1)·692,16 + 4·23,76 + 21,78 + 5·41,80)·0,95 = 3310 кН.

N_l=(390,24 + (5-1)·562,56 + 4·23,76 + 21,78 + 5·41,80)·0,95= 2818 кН.

6.2. Расчёт колонны подвального этажа

Сечение колонны b_c×h_c = 40×40 cм, бетон класса В25 с расчётным сопротивление бетона осевому сжатию R_b = 14,5 МПа, γ_b1=0,9.

Продольная сжатая арматура класса А400, R_sc=355 МПа,поперечная арматура класса А240, R_sw=170 МПа.

Предварительно вычисляем отношение = =0,851.

Гибкость колонны > 4, следовательно, необходимо учитывать прогиб колонны.

Случайный эксцентриситет принимается большим из следующих значений:

1. е₀ = см,

2. =0,825см,

3. 1 см.

Принимаем большее значение, то есть е₀ = 1,33 см.

Из табл.3.5 и 3.6 пособия к СП 52-101-2003 при N_l/N = 0,851 и l₀/h_c=346,5/40=8,66, предполагая отсутствие промежуточных стержней при а = а' <0,15hнаходим φ_b= 0,905 и φ_sb = 0,908.

Принимая в первом приближении φ = φ_sb= 0,908, находим:

Отсюда

Поскольку а_s>0,5, можно принять φ= φ_sb= 0,908,

Полученное значение R_sA_s,totостается без изменений.

Суммарную площадь сечения арматуры принимаем равной

Окончательно принимаем A_s,tot = 40,72 мм² (4Æ36).

Поперечная арматура по условию сварки с продольными стержнями диаметром 36 ммпринята10 мм классаA240 с шагом 400 мм < 20d=2036=720 мм <h_c=40 (см).

армирование колонны подвальногоэтажа показано в графической части проекта.

6.3. Расчёт консоли колонны

Опирание ригеля на колонну осуществляется на железобетонную консоль. Действующая на консоль опорная реакция ригеля воспринимается бетонным сечением консоли и растянутой арматурой, расчёт которой приведён ниже.

Произведём расчёт консоли в уровне перекрытия первого этажа.

Расчётные данные: бетон колонны класса В25, R_b=14,5 МПа, R_bt=1,05 МПа, γ_b1=0,9;продольная арматура класса А400, R_s=355 МПа; поперечная арматура консоли (хомуты) класса А240, R_sw = 170 МПа.

Наибольшая поперечная сила в опорном сечении равна

Ширина консоли равна ширине колонны, b_c=40 см, ширина ригеля b_р=25 cм, высота ригеля h_р=80 см.

Рис.10. Расчетная схема консоли колонны.

Вычисляем минимальный вылет консоли l_mp из условия смятия над концом ригеля:

l_sup = = 11,9cм , принимаем l_sup = 12 см.

С учётом зазора между торцом ригеля и гранью колонны, равным 5 см, вылет

консоли l= l_sup+5 =12+5=17cм. Принимаем кратным 5 см,l= 20 см.

Определяем расстояние а от точки приложения опорной реакции Q_max до грани колонны:

.

Высота сечения консоли у грани колонны h=(0,70,8)·h_р;h=0,7·80=56 см.Принимаем 45см.

Полную высоту свободного конца консоли, если нижняя грань её наклонена под углом 45⁰:

h₁=h-l₁=55-20=35cм.

Рабочая высота сечения консоли h₀=55-3=52 см.

Проверяем условие l=20<0,9·h₀ = 0,9·52=46,8 cм – консольсчитается короткой.

Площадь сечения рабочей арматуры консоли колонны определяется по изгибающему моменту у грани колонны, увеличенному на 25%:

Требуемое сечение продольной арматуры

,посчитанная площадь арматуры достаточна.

Принимаем 2ø16 мм А400 А_S=4,02cм².

Короткую консоль армируем горизонтальными хомутами и отогнутыми стержнями.

Рис. 11. Схема армирования консоли.

Минимальное сечение отогнутой арматуры А_s,inc=0,002·b·h=0,002·40·55=4,4cм², принимаем 2ø18 мм А-III А_S=5,09cм².

Принимаем два хомута из стали А240 ø8 мм с А_S=1,01cм² с шагом S=10 см (при этом S< 40/4=10 см и S<15 см).

Прочность сечения консоли проверим по условию

; ;

;

Sin²Θ= 0,883

Соблюдаем условие 0,6·R_bt·b·h₀<0,8· ·R_b·b·l·Sin²Θ<3,5·R_bt·b·h₀ :

условие 0,6·R_bt·γ_b1·b·h₀=0,6·1,05·(0,1) ·0,9·40·52=118 кН,

0,8· ·R_b·γ_b1·b·l·Sin²Θ = 0,8·1,0844·14,5·(0,1)·0,9·40·20·0,883 = 799 кН,

3,5·R_bt·γ_b1·b·h₀=3,5·1,05·(0,1) ·0,9·40·52=688 кН.

Поскольку 799 кН> 3,5·R_bt·b·h₀=688 кН, принимаем 3,5·R_bt·b·h₀=688 кН

Следовательно 396900 H - прочность консоли обеспечена.