3. Проектирование сборной железобетонной колонны и фундамента под колонну

3.1 Колонна

Исходные данные:

Высота этажа, м	3,0
Количество этажей	4
Класс бетона монолитных конструкций и фундамента	В15
Класс арматуры монолитных конструкций и фундамента	А-II
Глубина заложения фундамента, м	1,8
Условное расчетное давление на грунт, МПа	0,28
Район строительства	г. Омск

Определяем нагрузки на колонну с грузовой площади, соответствующей заданной сетке колонн м² и коэффициент надежности здания

Постоянная нагрузка от конструкции одного этажа:

- от перекрытия: кН;

- от собственного веса ригеля сечением длиной 7,1 м при плотности кН/м³ и :

кН;

- от собственного веса колонны сечением при высоте этажа 3,0 м составит:

кН;

Итого: кН;

-Временная нагрузка от перекрытия одного этажа:

кН;

- в том числе длительная:

кН.

Постоянная нагрузка от покрытия при нагрузке от кровли плит 5 кН/м² составит кН, тоже с учетом нагрузки от ригеля и колонны первого этажа кН.

Временная нагрузка от снега для г. Омск (III снеговой район, кН/м²) будет равна:

кН,

в том числе длительная составляющая кН.

Таким образом, суммарная (максимальная величина продольной силы в колонне первого этажа ( при заданном количестве этажей – 4) будет составлять:

кН;

в том числе длительно действующая кН;

Характеристики бетона и арматуры для колонны:

Бетон легкий класса В35, ( МПа при ).

Продольная рабочая арматура класса А–III с МПа.

Расчет прочности сечения колонны выполняем на действие продольной силы со случайным эксцентриситетом, поскольку класс тяжелого бетона ниже В40, а мм.

Принимаем коэффициент , вычисляем требуемую площадь сечения продольной арматуры:

(126)

мм²

Принимаем 4Ø18 А-III с мм².

Выполним проверку прочности сечения колонны с учетом фактически принятой арматуры.

При ; и мм. По приложению находим и .

(127)

(128)

.

Тогда фактическая несущая способность расчетного сечения колонны будет равна:

(129)

кН, следовательно прочность колонны обеспечена. Также удовлетворяются требования по минимальному армированию, поскольку

(130)

Поперечную арматуру в колонне конструируем из арматуры класса Вр-I диаметром 4 мм, устанавливаемую с шагом мм.

3.2 Фундамент

Фундамент проектируем под рассчитанную выше колонну сечением мм с расчетным усилием в заделке кН.

Для определения размеров подошвы фундамента вычисляем нормативное усилие от колонны, принимая среднее значение коэффициента надежности по нагрузке :

(131)

кН.

По заданию грунт основания имеет условное расчетное сопротивление МПа, при глубине заложения фундамента м.

Фундамент должен проектироваться из тяжелого бетона класса В15 ( МПа при ) и рабочей арматуры класса А–II с МПа.

Принимая средний вес единицы объема бетона фундамента и грунта на обрезах кН/м³, вычисляем требуемую площадь подошвы фундамента:

(132)

м²

Размер стороны квадратной подошвы фундамента должен быть не менее

(133)

м

Давление под подошвой фундамента от расчетной нагрузки будет равно:

(134)

МПа

Рабочую высоту фундамента определяем из условия прочности на продавливание:

(135)

мм, т.е. мм.

По условию заделки колонны в фундаменте полная высота фундамента:

мм.

По требованию анкеровки сжатой арматуры колонны Ø 18 А–III в бетоне класса В35:

мм

С учетом удовлетворения всех условий принимаем окончательно фундамент высотой мм, двухступенчатый, с высотой нижней ступени мм. С учетом бетонной подготовки под подошвой фундамента будем иметь расчетную высоту мм.

Выполним проверку условия прочности нижней ступени фундамента по поперечной силе без поперечного армирования в наклонном сечении, начинающемся в сечении III – III. Для единицы ширины этого сечения ( мм):

(136)

Н.

Поскольку Н, то прочность нижней ступени по наклонному сечению обеспечена.

Площадь сечения арматуры подошвы квадратного фундамента определим из условия расчета фундамента на изгиб в сечениях I-I и II-II.

Определим изгибающие моменты:

(137)

(138)

Н·мм

Н·мм

Сечение арматуры одного и другого направления на всю ширину фундамента определяем из условий:

(139)

(140)

мм²

Нестандартную сварную сетку конструируем с одинаковой в обоих направлениях рабочей арматурой 12Ø14 A-III с мм², соответственно получим армирование расчетных сечений:

(141)

(142)

, что больше .