4.6.7. Расчет подколонника фундамента

4.6.7.1. Конструирование подколонника

Стаканная часть фундамента должна удовлетворять следующим требованиям.

Толщина стенок стакана определяется расчетом на прочность, но принимается не менее 0,15 м. Толщину защитного слоя бетона назначаем равной 35 мм. Размеры подколонника в плане и высоте принимаются кратно 0,15 м. Зазоры между колонной и стенками стакана для возможности рихтовки и качественного заполнения бетоном должны быть понизу не менее 50 мм, а поверху – не менее 75 мм. После монтажа колонны в стакан фундамента, зазоры заполняют бетоном кл. В17,5 на мелком заполнителе. Принимаем симметричное армирование.

4.6.7.2. Расчет прочности подколонника по нормальным сечениям

Рис. 4.7. К расчету продольной арматуры подколонника

Расчет прочности подколонника по нормальным сечениям сводится к определению требуемой площади продольной рабочей арматуры . Для этого рассматриваются два нормальных сечения: первое – сечение I-I – в уровне заделанного торца колонны и второе – сечение II-II – в уровне плитной части фундамента (рис. 4.7).

Расчет по сечению I-I производится по правилам расчёта коробчатого сечения, которое, в свою очередь, приводится к двутавровому сечению (рис. 4.8). Расчет выполняем в следующей последовательности.

1. Определяем значение расчетного эксцентриситета e₀:

0,075 м.

2. Проверяем условие:

N₁ = 960,0 кН < R_bb_nb_cf = 115000,90,225 = 2328,75 кН,

где b_n – ширина поперечного сечения стакана фундамента, b_n = 0,9 м; b_cf – ширина (толщина) стенки стакана, b_сf = 0,225 м, R_b – расчетное сопротивление бетона сжатию, для тяжелого бетона кл. В20 R_b = 11,5 МПа, принимаем по прил. 1 [14] или прил. 8 настоящего учебного пособия.

Рис. 4.8. К расчету продольной арматуры подколонника по сечению I-I

Условие выполняется, следовательно, нейтральная ось проходит в пределах полки (рис. 4.8), следовательно, арматуру рассчитываем как для прямоугольного сечения шириной b_n = = 0,9 м и толщиной стенки стакана, b_сf = 0,225 м.

3. Определяем высоту сжатой зоны x бетона:

= 0,093 м > 2 20,035 = = 0,07 м,

где b_n и R_b – см. п.2 настоящего раздела.

4. Определяем относительную высоту сжатой зоны  бетона:

0,11,

где h_0n – рабочая высота подколонника, h_0n = l_n – a_s = 0,9 – 0,035 = 0,865 м, здесь l_n – длина поперечного сечения подколонника.

5. Определяем граничное значение относительной высоты _R сжатой зоны бетона по формуле:

0,59,

где  – коэффициент, характеризующий деформативность сжатой зоны бетона, определяется по формуле:

 = 0,85 – 0,008R_b = 0,85 – 0,00811,5 = 0,758,

здесь R_b – в МПа; R_s – расчетное сопротивление продольной арматуры растяжению, для арматуры кл. A-III R_s = 365 МПа, определяется по прил. 5 [14] или прил. 8, табл. 8.2 настоящего учебного пособия.

6. Проверяем условие^ x  x_R:

x = 0,093 м < x_R = _R h_0n = 0,590,865 = 0,51 м, условие верно, следовательно, граница сжатой зоны проходит в полке.

7. Определяем требуемую площадь продольной арматуры:

= 0,025(– 0,045) = – 0,00112 м² = – 11,2 см².

где 0,041; 0,06,

здесь e – эксцентриситет, определяется по формуле:

e = e₀ + 0,5l_n – a_s = 0,0750,945 + 0,50,9 – 0,035 = 0,486 м,

где  = 1 – 0,5 = 1 – 0,50,11 = 0,945;

0,001,

где 0,012, здесь – площадь сжатой зоны, 0,90,0930,11 = 0,009 м².

8. Расчет по сечению II-II производится по правилам расчёта прямоугольного сечения с двойной арматурой (рис. 4.9).

Так как^ x = 0,093 м < x_R = 0,51 м, то

= 0,025(– 0,046) = – 0,001146 м² = – 11,46 см²,

а) б)

Рис. 4.10. Продольное армирование подколонника плоскими каркасами:

а) КР-1 – в плоскости действия изгибающего момента; б) КР-2 – в направлении перпендикулярном плоскости действия момента

Рис. 4.9. К расчету продольной арматуры подколонника по сечению II-II

По расчету продольная арматура в подколоннике не требуется, следовательно, она устанавливается конструктивно. Назначаем шаг продольных стержней S = 400 мм (рис. 4.10). Тогда минимально допустимый диаметр, который можно применить в этом случае^, равен 12 мм. Принимаем 312 А-III (A_s = 1,313 см²). Поперечная арматура в каркасах КР-1 и КР-2 принимается либо кл. Вр-I, либо кл. A-I и устанавливается из условия свариваемости d_s/4 = 12/4 = 3 мм, но не менее 5 мм, где d_s – диаметр продольной арматуры. Принимаем поперечную арматуру  5 мм кл. Вр-I (A_s = 0,154 м²).