3.5 Расчет колонны на транспортные и монтажные нагрузки

Рассматриваем сборный элемент колонны длиной на два этажа. Стык колонны расположен на 600 мм выше пола второго этажа. Нижний торец колонны заделывается в стакан фундамента, отметку которого принимаем равной -0,800 м. Таким образом, общая длина колонны будет равна : l=2*4,8+0,8+0,6=11,0м. В период транспортирования колонна опирается на подкладки, установленные на расстоянии 2,0 м от торцов элемента. В момент подъема сборный элемент, захваченный за верхнюю консоль на расстоянии 1,9 м от оголовка, нижним шарнирно опирается на горизонтальную площадку. Нагрузка от собственной массы погонного метра колонны при коэффициенте по нагрузке γ_f = 1 и коэффициенте динамичности при монтаже к_g1 = 1,5 равна :

g = h_c*b_c*ρ* γ_f* к_g1 = 0,3*0,3*2500*10*1,0*1,5 = 3375 Н/м

При коэффициенте динамичности к_g2 = 1,8 равна (в процессе транспортировки):

g_тр = h_c*b_c*ρ* γ_f* к_g1 = 0,3*0,3*2500*10*1,0*1,8 = 4050 Н/м

Нагрузка от собственной массы колонны в начальный момент подъема практически не зависит от угла наклона колонны к горизонту и принимается равной 4,05кН/м.пог.

Изгибающие моменты в характерных сечениях колонны равны :

при транспортировке :

при монтаже :

Вычисляем момент, воспринимаемый сечением колонны, при симметричном армировании A_s = A’_s = 40,72/2 = 20,36 см².

М_сеч = R_s*A_s*Z_s = 36,5*20,36*24 = 17835,4кН*см = 178,35кН*м > М_max =31,9кН*м.

Z_s = h-a-a’ = 30-3-3 = 24см

Прочность сечения обеспечена.

4. Расчет центрально нагруженного фундамента

4.1 Исходные данные:

Место строительства – Ташкент.

Нормативная снеговая нагрузка – S_n = 500Н/м².

Условное расчетное давление на грунт Rser = 0,25 МПа

Плотность грунта γ_гр = 1,8т/м³

Расстояние от верхнего обреза фундамента до первого этажа 0,15 м.

Класс бетона В15

Осевое сжатие для предельных состояний первой группы R_b=8,5 МПа, γ_b2 = 0,9.

Осевое растяжение для предельных состояний первой группы R_bt=0,75 МПа

Арматура из горячекатаной стали класса АII, Rs = Rsc = 280 МПа

Расчетное и нормативное значения продольной силы, передающейся от колонны на фундамент равны : N = 1820,2кН, N_n = 1544,88кН.

Так как грунты основания непучинистые, то условия промерзания не оказывают влияния на глубину заложения фундамента.

4.2 Определение размеров фундамента

Сначала из условий необходимой заделки ствола колонны и заанкерировния ее арматуры назначаем глубину стакана под колонну h_c. Для прямоугольных центрально сжатых колонн глубина стакана определяется требованиями необходимой анкеровки продольной сжатой арматуры в сжатом бетоне и заделки ствола колонны в фундаменте.

Определяем требуемое значение h_c из условия анкеровки арматуры колонны :

h_c = l_an + 5 = (ω_an*R_s/R_b+∆λ_an)*d+5 = (0,5*280/8,5+8)*3,6+5 = 93,1 см

Необходимо также соблюдение условия :

h_c ≥ 15d + 5см – для бетона В15 и арматуры A-II.

h_c = 15*3,6 + 5 = 59 см < 93,1 см

Глубина стакана не должна быть менее h_col = 40 см. Из полученных значений h_c принимаем с некоторым запасом значение h_c = 100см.

Толщина днища стакана как минимум принимается равной 200 мм, а общая высота фундамента – кратной 300 мм.

С учетом всех указанных требований принимаем предварительно высоту фундамента H_ф=900мм. Усредненная плотность фундамента и грунта, лежащего на его уступах :

Глубина заложения фундамента :

Н = Н_ф + 15 = 90+15 = 105см

Ширина фундамента :

Где N_inf = N+ *Н*a*b = 1544,88+21,5*1,05*1*1 = 1567,455кН

a*b = 1м*1м – фиксированные значения для R₀

γ_fm = 1,15 – среднее значение надежности по нагрузке

Уточняем величину условного расчетного давления на грунт для полученного значения :

Для песчаных грунтов К₁ = 0,125.

Требуемое значение :

Округляем в большую сторону до ближайшего нечетного числа: = 3,1м.

p = N/a_ф² = 1820,2/310² = 0,019 кН/см²

Минимальная требуемая рабочая высота фундамента из условия обеспечения прочности его на продавливание колонной :

Требуемая полная высота фундамента :

Н = h₀ + 5 = 62,8+ 5 = 67,8см < 100 + 15 = 115 см

Округляем значение Н в большую сторону до ближайшего числа, кратного 300 мм : Н = 120 см, h₀ = 115см. Назначаем остальные размеры ступенчатого фундамента, описывая его контур вдоль граней пирамиды продавливания. Из построения, при высоте уступов 300 мм, получаем четырехступенчатую конструкцию фундамента. Проверяем полученную полную высоту фундамента расчетом на продавливание фундамента колонной по формуле :

Р = N - A₁*p = 1820,2 – 67600*0,019 = 535,8кН

A₁ = (h_c+2*h₀)*(b_c+2*h₀) = (30+2*115)*(30+2*115)= 67600см²

P < R_bt*h₀*[2*(h_c+ b_c+2*h₀)] = 0,075*115*[2*(30+ 30+2*115)] ≈ 5002,5кН

Продавливание не происходит. Расчетом на продавливание проверяем также нижнюю ступень фундамента:

A₁ = (a₁+2*h_0H)*(b₁+2*h_0H) = (160+2*25)*(160+2*25)= 44100см²

Р = N - A₁*p = 1820,2 – 44100*0,019 = 982,3кН

P < R_bt*h_0H*[2*(a₁+ b₁+2*h_0H)] = 0,075*25*[2*(160+160+2*25)] ≈ 1387,5кН

Продавливание не происходит.

Проверяем высоту нижней ступени расчетом на поперечную силу по формуле :

р*с = р*(а_ф-а₁)/2 = 0,019*(310-160)/2 = 1,43кН <

c = 0,5*( а_ф-а₁-2*h₀₁) = 0,5*(310-160-2*26,5) = 48,5см

h₀₁ = h₁ – а = 30-3,5=26,5см, φ_b2=2 для тяжелого бетона

0,019*48,5 = 0,92кН <

Прочность по поперечной силе бетонной части нижней ступени, лежащей за пределами пирамиды продавливания, обеспечена.