4.Конструирование и расчёт колонны

В данной курсовой работе рассчитывается наиболее нагруженная колонна подвального этажа. Колонну рассматриваем как центрально сжатый элемент и рассчитываем с учетом случайного эксцентриситета.

Сбор нагрузок

Постоянная нагрузка

_,

где N_col нагрузка от собственного веса колонны

Временная нагрузка

Полная нагрузка, действующая на колонну

Сумма постоянной и длительно действующей нагрузок составляет

Материалы

Колонну выполняем из бетона класса В15:

Рабочая продольная арматура класса А–III:

Подбор сечения рабочей арматуры

Принимаем коэффициент армирования

Площадь колонны

Площадь арматуры

Принимаем 4 арматурных стержней 425, общей площадью

В соответствии с расчетной схемой, расчетная длина колонны определяется из выражения

Коэффициенты φ_b и φ_r принимаются по таблицам в зависимости от соотношений:

Определим коэффициент продольного изгиба:

Значит, принимаем коэффициент продольного изгиба φ = 0,92.

Проверка прочности колонны:

условие выполняется .

Определяем недонапряжение

Окончательно принимаем бетон класса В35, рабочая арматура 425 класса A–III. Диаметр поперечных стержней назначаем из условия свариваемости d_SW = 8 мм. Толщину защитного слоя принимаем 60 мм.

Шаг поперечной арматуры

Принимаем . Поперечная арматура принимается для обеспечения устойчивости продольных стержней (исключает поперечное выпучивание продольных).

Армирование колонны.

Конструирование и расчёт консоли колонны

Усилие, действующее в сечении консоли на грани колонны Q = 189,6кН Минимальный вылет консоли определяется из выражения

с учетом зазора между гранью колонны и торцом ригеля

Определим граничные значения высоты консоли у грани колонны

здесь

Принимаем высоту консоли у грани колонны h = 40см.

Высота сечения на свободном крае

Определим площадь сечения рабочей арматуры.

Принимаем защитный слой a’ = 3 cм. Тогда рабочая высота сечения равна

Определим требуемую площадь армирования А_s:

Принимаем 220 А – III общей площадью A_s = 6,28 см².

Площадь сечения отогнутой арматуры

принимаем 212 А – III общей площадью A_s = 2,26 см².

Сечение хомутов принимаем конструктивно 6 A – I.

Шаг хомутов принимается

При высоте h = 400 мм принимаем шаг хомутов 100 мм.

5. Проектирование фундамента колонны

Сечение колонны 30×30см. В данной курсовой работе фундамент рассчитывается как центрально загруженный.

Материалы

Условное расчетное сопротивление грунта по заданию R₀ = 0.18 МПа

Материал фундамента – бетон тяжелый класса В15,

Арматура класса А – II, R_s = 280 МПа. Вес единицы объема фундамента и грунта на его обрезах .

Определение размеров фундамента

Расчетное усилие (см расчет колонны) N = 2689,7 кН.

Предварительно принимаем высоту фундамента H = 90см, глубину заложения

H₁ = 1,50м.

Площадь подошвы определяем предварительно без поправок R₀ на ее ширину и заложение.

Nф=N/γ=2689,7/1.15=2338,9кН

Размер стороны квадратной подошвы , принимаем размер

а = 2,7м. Давление на грунт от расчетной нагрузки

Рабочая высота фундамента из условия продавливания

Полная высота фундамента устанавливается из условий:

1. продавливания

2. заделки колонны в фундаменте

3. анкеровки сжатой арматуры 25 А – III в бетоне колонны класса B20

Окончательно принимаем фундамент высотой Н = 120 см, h₀ = 115 см. Фундамент принимаем трехступенчатый с высотой ступени 300 мм.

Определение высоты нижней ступени фундамента

Проверяем, отвечает ли рабочая высота нижней ступени фундамента условию прочности по поперечной силе без поперечного армирования в наклонном сечении, начинающемся в сечении III – III. Для единицы ширины того сечения (b = 100 cм)

< Q = 14,76кН

условие удовлетворяется.

Определение площади арматуры подошвы фундамента

При определении площади сечения арматуры для фундамента за расчетные принимают изгибающие моменты по сечениям соответствующим расположению уступов фундамента, то есть в сечениях I–I и II–II и , III – III.

Из конструктивных соображений принимаем толщину стенки подколонника 225мм, тогда размеры подколонника в плане 900×900мм.

Значение не рассчитываем, так как очевидно, что оно будет наименьшим из трех.

По найденным моментам определяем площадь арматуры:

Принимаем сварную сетку с одинаковой в обоих направлениях рабочей арматурой из стержней 1018А-II с шагом 200мм (A_S = 25,45cм²).

Проценты армирования расчетных сечений

,

что больше .

Стакан фундамента армируем конструктивно горизонтальными сетками С – 2 из арматуры класса А-I диаметром 8мм, установленной через 150мм по высоте. Расположение сеток в проектном положении фиксируется вертикальными стержнями диаметром 10мм.