5.2 Определение усилий в колонне

Рассчитывается средняя колонная подвального этажа =2.9м. Высота типового этажаГрузовая площадь колонны А=6.7 · 5.9=39,53м². Продольная сила N, действующая на колонну, определяется по формуле: , где:n =11 – количество этажей; – постоянная и временная нагрузки на 1м² перекрытия. В нашем случае: =4,242кН/м²; =0,6кН/м²; = 6кН/м²; – длина ригеля;– погонная нагрузка от собственного веса ригеля;– собственный вес колонны; - для подвального этажа:- для типового этажа:

–коэффициент сочетаний (коэффициент снижения временных нагрузок в зависимости от количества этажей);; Тогда:

Окончательно

Длительно действующая нагрузка на колонну (постоянная и длительно действующая часть временной):

Где: =2,4 кН/м² – длительная часть временной нагрузки на 1м² перекрытия; =1.2 кН/м² – длительная часть снеговой нагрузки на 1м² покрытия.

5.3. Расчет колонны по прочности

Расчет по прочности колонны производится как внецентренно сжатого элемента со случайным эксцентриситетом e_a:

Однако расчет сжатых элементов из бетона класса В45 на действие продольной силы, приложенной с эксцентриситетом при гибкостидопускается производить из условия:

Где: – площадь сечения колонны;– площадь всей продольной арматуры в сечении колонны;– расчетная длина колонны подвала с шарнирным опиранием в уровне 1-го этажа и с жесткой заделкой в уровне фундамента;– расчетное сопротивление арматуры сжатию=0,92 – коэффициент, принимаемый при длительном действии нагрузки, в зависимости от гибкости колонны.

Из условия ванной сварки выпусков продольной арматуры при стыке колонн, минимальный ее диаметр должен быть >20мм. Принимаем 425 А500С с, т.к ..

Диаметр поперечной арматуры принимаем 6 А240 (из условия сварки с продольной арматурой). Шаг поперечных стержней s=350мм, что удовлетворяет конструктивным требованиям: s≤15d=15·25=375мм и s≤500мм.

6. Расчет и конструирование фундамента под колонну

6.1 Исходные данные

Грунты основания-суглинки, условное расчетное сопротивление грунта R_o=0,36 МПа.

Используем тяжелый бетон класса В25. Расчетное сопротивление растяжению R_bt=1.05 МПа, . Арматура класса А500С,R_s=435 МПа=43,5 кН/см². Вес единицы объема бетона фундамент и грунта на его обрезах кН/м³. Высоту фундамента предварительно принимаем 90 см. С учетом пола подвала глубина заложения фундамента H₁=105 см. Расчетное усилие, передающееся с колонны на фундамент, . Нормативное усилие. где–усредненное значение коэффициента надежности по нагрузке.

6.2. Определение размера стороны подошвы фундамента

Площадь подошвы центрально нагруженного фундамента определяется по условному давлению на грунт R_o без учета поправок в зависимости от размеров подошвы фундамента и глубины его заложения

Размер стороны квадратной подошвы фундамента : Принимаем (кратно 0.3 м). Давление на грунт от расчетной нагрузки

6.3 Определение высоты фундамента

Рабочая высота фундамента из условия продавливания

Полная высота фундамента устанавливается из условий: 1) Продавливания 2) Заделки колонны в фундаменте:3) Анкеровки сжатой арматуры колонны.

Базовая длина анкеровки, необходимая для передачи усилия в арматуре с полным расчетным сопротивлением R_s на бетон, определяется по формуле: где:A_s и U_s – соответственно площадь поперечного сечения анкеруемого стержня арматуры и периметр его сечения (для арматуры ,A_s = 4.91 см²; U_s=3,14·2,5=7,85 см); – расчетное сопротивление сцепления арматуры с бетоном, принимаемое равномерно распределенным по длине анкеровки;

Где : – коэффициент, учитывающий влияние вида поверхности арматуры. Для горячекатаной арматуры периодического профиля;– коэффициент, учитывающий влияние размера диаметра арматуры, принимаемый равным: 1,0 – при диаметре продольной арматурыd_s ≤ 32мм; 0,9 – при d_s = 36 мм и d_s =40 мм.

Требуемая расчетная длина анкеровки арматуры с учетом конструктивного решения элемента в зоне анкеровки определяется по формуле:

Где: и– площади поперечного сечения арматуры, соответственно требуемая по расчету и фактически установленная (.

–коэффициент, учитывающий влияние на длину анкеровки напряженного состояния бетона и арматуры. Для сжатых стержней периодического профиля . Тогда:

Кроме того, согласно требования СП 52-101-2003, фактическую длину анкеровки необходимо принимать Из 4 величин принимаем максимальную длину анкеровки, т.е.Следовательно, из условия анкеровки арматуры. Окончательно принимаем трехступенчатый фундамент общей высотой 105 см и с высотой ступеней 35см.При этом ширина первой ступени a₁ =1.5 м., а второй a₂ =2.4м. Проверим, отвечает ли рабочая высота нижней ступени h₀₃=35-5=30 см условию прочности при действии поперечной силы без поперечного армирования в наклонном сечении. Для единицы ширины этого сечения (b=100см) должно выполняться условие:

Поперечная сила от давления грунта: где:a – размер подошвы фундамента; р – давление на грунт от расчетной нагрузки (на единицу длины). – прочность обеспечена.