4.4. Определение длины анкеровки рабочих стержней

Стык колонны с фундаментом выполняется на уровне среза подколон-ника. Для обеспечения совместной работы колонны и фундамента необходимо выпуски арматуры из подколонника завести в бетон колонны на длину анкеровки l_bd. Кроме того, выпуски арматуры должны быть заделаны в тело фундаментной плиты на глубину не менее, чем на l_bd.

Согласно п. 11.2.32 [1] расчетная длина анкеровки стержней рассчитывается по формуле

,

где A_s,req – площадь арматуры, требуемая по расчету;

A_s,prov – принятая площадь арматуры;

–коэффициенты условий анкеровки (табл. 11.6 [1]);

– то же;

–базовая длина анкеровки (п. 11.2.33 [1]);

f_yd – расчетное сопротивление рабочей арматуры колонны;

–предельное напряжение сцепления по контакту арматуры с бетоном;

–учитывает влияние условий сцепления и положения стержней при бетонировании;

–учитывает влияние диаметра стержня, при ≤32 мм ;

–учитывает профиль арматурного стержня:

η₃ = 1,5 – для гладких стержней;

η₃ = 2,0 – для стержней серповидного профиля;

η₃ = 2,5 – для стержней кольцевого профиля;

l_b,min – минимальная длина анкеровки, принимаемая для сжатых стержней

Выпуски арматуры, заведенные из подколонника в колонну рассчиты-ваются по классу бетона колонны, а заведенные в фундаментную плиту – по классу бетона фундаментной плиты.

Пример 4.1. Запроектировать колонну первого этажа при следующих данных: сетка колонн 6,26,3 м; составы покрытия и перекрытий приведены на рис. 4.1; количество этажей n=5; высота этажа H_эт = 4,5 м; высота сечения главной балки h_ГБ = 600 мм; обрез фундамента на отм. -0.05 м; бетон класса , арматура классаS500; сечение колонны 500500 мм.

Расчет нагрузок от покрытия g_покр и q_покр приведен в табл. 4.1 и от перекрытия g_перекр и q_перекр – в табл. 4.2.

Таблица 4.1

Нормативные и расчетные значения нагрузок, передаваемых на колонну от покрытия

№	Наименование нагрузки	Норма-тивное значение кН/м2	F	n	Расчетное значение, кН/м2
	Постоянная нагрузка
1	Двуслойная кровля «Техноэласт»	0,15	1,35	0,95	0,19
2	Цементно-песчаная стяжка М100 δ = 30 мм ( = 1800 кг/м3 )	0,54	1,35	0,95	0,69
3	Утеплитель – пенополистирол δ = 120 мм ( = 35 кг/м3 )	0,042	1,35	0,95	0,06
4	Пароизоляция	0,07	1,35	0,95	0,09
5	Монолитная железобетонная плита перекрытия δ = 80 мм ( = 2500 кг/м3 )	2,00	1,35	0,95	2,56
6	Второстепенная балка	1,00	1,35	0,95	1,28
7	Главная балка	0,63	1,35	0,95	0,81
Итого gпокр=					5,68
	Переменная нагрузка
	снеговая (г. Гомель)	1,2	1,5	0,95	1,71
Итого qпокр=					1,71

а) б)

Рис. 4.1. Состав: а) покрытия; б) перекрытия

Таблица 4.2

Нормативные и расчетные значения нагрузок на колонну, передаваемых от перекрытия

№	Наименование нагрузки	Норма-тивное значение кН/м2	F	n	Расчетное значение, кН/м2
	Постоянная нагрузка
1	Керамическая плитка δ = 12 мм ( = 2000 кг/м3 )	0,24	1,35	0,95	0,304
2	Цементно-песчаная стяжка М100 δ = 35 мм ( = 2100 кг/м3 )	0,74	1,35	0,95	0,95
3	Керамзитобетон В7.5 δ = 50 мм ( = 1200 кг/м3 )	0,60	1,35	0,95	0,77
4	1 слой оклеечной пароизоляции на битумной мастике δ = 3 мм (m = 5 кг/м²)	0,05	1,35	0,95	0,07
5	Монолитная железобетонная плита перекрытия δ = 80 мм ( = 2500 кг/м3 )	2,00	1,35	0,95	2,56
6	Второстепенная балка	1,00	1,35	0,95	1,28
7	Главная балка	0,63	1,35	0,95	0,81
Итого gперекр=					6,75
	Переменная нагрузка
	полезная нагрузка	10,0	1,5	0,95	14,25
Итого qперекр=					14,25

Нагрузка на один квадратный метр перекрытия от собственного веса: перекрытия – 6,75 кПа; покрытия – 5,68 кПа; переменная (полезная) на перекрытие – 14,25 кПа; снеговая – 1,71 кПа.

Рис. 4.2. Грузовая площадь колонны

Грузовая площадь колонны A_груз = 6,2·6,3 = 39,06 м².

кН;

кН;

кН;

кН.

Собственный вес колонны в пределах первого этажа

 кН.

Определяем усилие в колонне в пределах первого этажа:

– от постоянных нагрузок:

кН;

– от переменных:

кН.

кН,

Составим расчетные комбинации усилий:

кН;

кН.

где: – доминирующая переменная нагрузка.

Наиболее невыгодной является первая комбинация – N_Sd,1 = 3733 кН.

Длительную часть переменной нагрузки определим путем умножения полной части переменной нагрузки на коэффициент сочетания (зависит от вида нагрузки), определяемый по таблице А.1 приложения А СНБ 5.03.01-02 «Бетонные и железобетонные конструкции» [1, 2]

кН.

кН – снеговая нагрузка;

Выберем длительную часть для первой комбинации:

кН.

Таким образом,

кН – полное усилие в колонне первого этажа,

кН – длительная часть усилия в колонне первого этажа.

Расчетную длину колонны определяем по формуле

,

где β = 1 – коэффициент, зависящий от характера закрепления концов стойки.

–геометрическая длина колонны

мм.

–высота этажа по условию;

600 – высота сечения главной балки, мм;

-0.050 – отметка обреза фундамента, м.

Случайный эксцентриситет составит :

Определим гибкость колонны и необходимость учета влияния продольного изгиба:

необходимо учитывать влияние продольного изгиба.

Определим эффективную расчетную длину:

,

мм.

Определим  через h:

,

Расчетное сопротивление арматуры составит МПа, расчетное сопротивление бетона сжатию –МПа.

По табл. П.6 Приложения (табл. 7.2 [1]) при _h = 10,27 и величина коэффициента = 0,911.

Из условия площадь арматуры, требуемая по расчету

мм².

Для армирования колонны принимаем 822 арматуры класса S500 (А_s = 3041 мм² > A_s,tot = 2860 мм²).

Коэффициент армирования .

Расчетная длина выпусков (l_anc) стержней из фундамента определяется по формуле:

l_anc ≥ max{l_bd, l_b,min}

где МПа;

МПа;

мм;

мм > мм;

где: = 2860 мм² – площадь продольной арматуры, требуемая по расчету.

= 3041 мм² – принятая площадь продольной арматуры.

Рис. 4.3. Размещение продольной арматуры в поперечном сечении колонны

Для обеспечения устойчивости рабочих стержней колонны (при f_yd ≥ 500 МПа) от бокового выпучивания устанавливаются хомуты из арматуры 6 класса S240 с шагом не более 12 = 12·22 = 264 мм (п. 11.2.24 [1]). Шаг хомутов принимаем равным 250 мм.

В зоне соединения выпусков арматуры из фундамента и рабочих стержней колонны на участке длиной 1000 мм хомуты устанавливаются с шагом не более 10 = 10·22 = 220 мм. Шаг хомутов принимаем равным 200 мм.