4. Расчет и конструирование железобетонной колонны 1 этажа
Расчетные данные:
Колонна заглубляется в основание на 150 мм. Учитывая это, длина колонны
Нагрузка на колонну от вышележащих элементов находится из огибающей эпюры поперечных сил:
Полная нагрузка на колонну
Постоянную и временную составляющие берем из загружения главной балки:
Временная составляющая
Постоянная составляющая с учетом собственного веса главной балки
Кратковременная нагрузка
Длительная нагрузка
Бетон конструкции тяжелый класса В20.
Расчетное сопротивление бетона сжатию (призменная прочность): Rb=11,5 МПа.
Начальный модуль упругости: Еb=27000 МПа.
Продольная арматура класса А300 с расчетным сопротивлением: Rsc=280 МПа.
Модуль упругости арматуры: Еs=210000 МПа.
4.1. Определение условной критической силы.
Случайный эксцентриситет продольной силы
Принимаем
.
Расчетная длина колонны, которая зависит от способа ее закрепления,
Гибкость колонны
Тогда площадь армирования колонны
Принимаем
2
12A300
с
.
Параметр
Параметр
Принимаем
Коэффициент, учитывающий влияние эксцентриситета продольной силы на устойчивость колонны,
Момент продольной силы от постоянной и длительной нагрузок относительно центра тяжести растянутой или менее сжатой арматуры
Момент продольной силы от длительной нагрузки относительно центра тяжести растянутой или менее сжатой арматуры
Коэффициент, учитывающий влияние длительности действия нагрузки на устойчивость колонны,
Коэффициент приведения
Центральный момент инерции площади сечения арматуры
Центральный момент инерции площади сечения колонны
Условная критическая сила
Параметр, учитывающий влияние продольного изгиба
Эксцентриситет продольной силы относительно центра тяжести менее сжатой арматуры
4.2. Проверка несущей способности колонны.
Определяем высоту сжатой зоны сечения исходя из предположения, что имеет место сжатие с большим эксцентриситетом:
Параметр
Граничная относительная высота сжатой зоны
Проверяем условие
Условие выполняется, тогда имеет место сжатие с малым эксцентриситетом. Необходимо уточнить высоту сжатой зоны.
Параметр
Высота сжатой зоны
Проверяем условие прочности
Условие выполняется.
4.3. Схема армирования колонны.
Схема армирования колонны представлена на рисунке 20.
Рисунок 20 – Схема армирования колонны
5. Расчет и конструирование фундамента под колонну.
Расчетные данные:
Бетон фундамента тяжелый класса В12,5.
Расчетное сопротивление бетона растяжению: Rbt=0,66 МПа.
Армирование фундамента арматурой класса А300 с расчетным сопротивлением: Rs=280МПа.
Назначение размеров фундамента:
Размеры фундамента назначаются исходя из конструктивных требований.
Высота монолитного фундамента назначается как максимум:
Принимаем
двухступенчатый фундамент с высотой
ступени 300мм, тогда
Определяем
размеры ступеней фундамента из условия,
что внутрь врезана пирамида с наклоном
граней 45 градусов. Тогда размеры ступеней:
В дальнейшем при проверке эти результаты
могут измениться.
Схема фундамента показана на рис.21.
Рисунок 21 - Схема армирования подошвы
Расчет фундамента по несущей способности основания:
Проверка несущей способности основания ведется на действие нормативных нагрузок с учетом веса фундамента и грунта на его уступах:
кН
Давление по подошве фундамента:
Принимаем
ширину фундамента
– глубина
заложения фундамента.
– плотность
грунта.
кПа
Где:
.
П
роверяем
условие прочности основания:
кПа
Условие выполняется.
Расчет фундамента на продавливание:
Расчет тела фундамента на продавливание и расчет армирования ведутся на действие расчетных нагрузок без учета веса фундамента и грунта на его уступах.
Давление по подошве от расчетной нагрузки:
кПа
Минимальная рабочая высота фундамента из условия его прочности на продавливание:
м
Фактически имеем:
Расчет армирования фундамента по подошве:
Сечение 1-1.
Фундамент в расчетном сечении рассматривается как консоль, загруженная опорным давлением:
Изгибающий момент в расчетном сечении:
Требуемое сечение армирования:
Где:
Сечение 2-2.
Вылет консоли:
Изгибающий момент в расчетном сечении:
Требуемое сечение армирования:
Где:
Подбор арматуры:
Принимаем
стержни на 1 погонный метр:
с
Аs=
393
Число стержней по подошве при шаге 200 мм:
Принимаем:
с Аs=
707
.