2.3. Расчет монолитной железобетонной колонны подвала и 1-го этажа

По [2, табл. 5.2] принимаем класс ответственности по условиям эксплуатации ХС1.

Согласно [2, п. 6.1.2.2 ] принимаем бетон класса .

Определим расчетные характеристики для бетона по[2, табл. 6.1]:

- нормативное сопротивление бетона на осевое сжатие ;

- расчетное сопротивление бетона сжатию составит:

;

- нормативное значение прочности бетона на растяжение ;

- расчетное сопротивление бетона на растяжение ;

- средняя прочность бетона на осевое растяжение

- модуль упругости бетона согласно[2, табл. 6.2] ;

Для армирования колонны принимаем продольную арматуру S400. Определим расчетные характиристики для арматуры S400 по [2, табл. 6.5]:

- нормативное сопротивление арматуры растяжению ;

- расчетное сопротивление арматуры растяжению ;

- модуль упругости арматуры .

Поперечное армирование выполняем стержнями из арматуры класса S500. Расчетные характеристики для арматуры S500 по [2, табл. 6.5]:

- нормативное сопротивление арматуры растяжению ;

-расчетное сопротивление поперечной арматуры растяжению

Определение нагрузок на колонну 1-го этажа

Проектируем колонну подвала центрального ряда в осях В/2.

Статический расчет выполнен с использованием программного комплекса Autodesk Robot Structural Analysis Professional 2013.. По его результатам получены усилия в колонне среднего ряда:

Временная нагрузка принята:

• 2,0 кН/м² (для офисных помещений) (таблица 3 [2]);

• 3,00 кН/м² (длялестниц, коридоров и вестибюлей)

(таблица 3 [2]).

Снеговая нагрузка составляет для г.Минска 1,20 кН/м² (снеговой район IIБ) [2].

Таблица 2.5. Нормативные и расчетные значения нагрузки на 1 м²

перекрытия

№ п/п	Наименование нагрузки	Нормативн. значения, кПа	γF	γn	Расчетые. значения, кПа
1.	Постоянная
1.1.	Керамическая плитка	0,27	1,35	0,95	0,37
1.2.	Цементно-песчаная стяжка (t=40мм)	0,72	1,35	0,95	0,98
1.3.	Итого	0,99			1,35
1.4.	Кладка из кирпича (t=120мм)	1	1,35	0,95	1,34
1.5	Сборная железобетонная плита перекрытия	2,75	1,35	0,95	3,71
Всего постоянная (Gk, Gd)		5,75			6,39
2.	Времення
2.1	Вестибюли, коридоры	3	1,5	0,95	4,4
Всего временная (Qk, Qd)					4,4

Таблица 2.6. Нормативные и расчетные значения нагрузки на 1 м² покрытия

№ п/п	Наименование нагрузки	Нормативн.значения, кПа	γF	γn	Расчетые. значения, кПа
1.	Постоянная нагрузка
1.1.	Легкий бетон В 2,5 1100кг/м3 по уклону 10-210 мм	2,31	1,35	0,95	3,12
1.2.	Стяжка из ЦПР (t=20мм)	0,36	1,35	0,95	0,49
1.3.	Пароизоляция	0,1	1,35	0,95	0,14
1.4.	Жесткая минераловатная плита t=250 мм	0,25	1,35	0,95	0,34
1.5.	Стяжка из ЦПР (t=40мм)	0,72	1,35	0,95	0,98
1.6.	2 слоя водоизоляционного ковра с грунтовкой	0,1	1,35	0,95	0,14
1.5	Сборная железобетонная плита перекрытия	2,75	1,35	0,95	3,71
Всего постоянная (Gk, Gd)		6,59			8,92
2.	Временная нагрузка
2.1.	Снеговая (г. Минск)	1,2	1,5	0,95	1,71
Всего временная (Qk, Qd)					1,71

Практически постоянную часть усилия от переменной нагрузки определим путем умножения полного значения переменной нагрузки на коэффициент сочетания (зависит от вида нагрузки), определяемый по таблице А.1 приложения А [1].

Выберем часть продольной силы при практически постоянном сочетании нагрузок для комбинации :

Таким образом

Расчетную длину колонны определяем по формуле

(7.46 [1])

 – коэффициент, учитывающий условия закрепления элементов:

для колонн b = 1; (п.7.1.2.15[1])

–расстояние между внутренними гранями горизонтальных элементов перекрытий, обеспечивающих горизонтальную поддержку колонны в рассматриваемом направлении;

=Н_эт-110-150=7100-100-150=6850 мм;

Н_эт=7,1 м – высота подвала по условию;

110 – половина толщины перекрытия по условию, мм.

0,050 м – расстояние до обреза фундамента, мм

Случайный эксцентриситет составит:

=20 мм

Значения эксцентриситетов от нагрузки:

Т. к. случайный эксцентриситет больше эксцентриситета от нагрузки, расчет колонны ведем как условно центрально сжатого элемента с эксцентриситетом в плоскостиXOZ, в плоскости ХOY.

Определим гибкость колонны и необходимость учета влияния продольного изгиба:

(7.45 [1])

Определим необходимость продольного изгиба.

М_max = 19,38 кНм,

М_min = -20,39 кНм,

Т.к. то принимаем(2. п.7.1.3.16)

Следовательно требуется учёт продольного изгиба.

Критическую силу определяем по формуле :

где

Ппринимаем .

где - для тяжелых бетонов;

- изгибающий момент относительно растянутой грани сечения от действия полных нагрузок;

- изгибающий момент относительно растянутой грани сечения от действия постоянных нагрузок.

Минимальный процент армирования, установленный нормами для гибкости :

Тогда принимая в первом приближении суммарный коэффициент армирования и толщину защитного слоя, момент инерции арматуры составит:

.

Момент инерции бетонного сечения относительно его центра тяжести составит:

Коэффициент приведения:

Тогда критическая сила составит:

Коэффициент, учитывающий влияние прогиба на величину эксцентриситета:

Полный эксцентриситет с учетом влияния гибкости составит:

Момент относительно центра тяжести растянутой арматуры составит:

Для симметрично армированного элемента определяем:

где - коэффициент, учитывающий длительность действия нагрузки;

- рабочая высота сечения.

где .

Так как 0,789 имеем случай малых эксцентриситетов.

Значения определим вычисливи:

где

где .

Тогда окончательно требуемая площадь арматуры при симметричном армировании составит:

Принимаем конструктивно 216 S400 () .

Определим процент армирования:

.