3.3 Расчёт прочности колонны

Расчет прочности сжатых элементов из тяжелого бетона класса В20 на действие продольной силы, приложенной со случайным эксцентриситетом, при допускается производить из условия:

, где

- коэффициент, определяемый по формуле: ,

- коэффициенты, принимаемые по прил.17 м/у в зависимости от .

, где

- площадь всей арматуры в сечении элемента;

- для арматуры классов А240, А-300, А-400.

При можно принимать .

В первом приближении принимаем:

; см²; см²;

.

Свободная длина колонны 1 этажа м, м (размер сечения колонны),

.

- длительно действующая нагрузка на колонну. Временная длительно действующая нагрузка на перекрытие 7200 Н/м², кратковременно действующая 4800 Н/м², временная длительно действующая нагрузка на покрытие 900 Н/м², кратковременно действующая

900 Н/м².

Временная кратковременно действующая нагрузка на колонну с одного этажа:

Временная кратковременно действующая нагрузка на колонну с покрытия:

Н=30,78 кН.

Временная кратковременно действующая нагрузка на колонну:

Остальная нагрузка на колонну – длительно действующая:

кН.

.

По прил. 17 м/у определяем коэффициенты и : , .

.

Соответственно площадь арматуры составит:

см².

Принимаем продольное рабочее армирование сечения колонны по прил.12 м/у в виде 432 А400 ( см²).

, , что больше

Диаметр поперечной арматуры принимаем 10 А240. Шаг поперечных стержней 200 мм.

Вывод: окончательно принимаем продольную арматуру 432 А-400 .

1-1

Рисунок 9 К расчету колонны

а) - опалубка колонны; б) - схема армирования

4 Расчёт и конструирование фундамента под колонну.

4.1 Исходные данные

Условное расчетное сопротивление основания - МПа.

Бетон тяжелый класса В20, МПа. Арматура класса A400, МПа.

Вес единицы объема бетона фундамента и грунта на его обрезах кН/м³.

Высоту фундамента принимаем равной 180 см (кратной 30 см), глубина заложения фундамента Н₁ составляет 195 см от уровня пола.

Расчетное усилие, передающееся с колонны на фундамент кН. Усредненное значение коэффициента надежности по нагрузке . Нормативное значение нагрузки будет:

кН.

4.2 Определение размера стороны подошвы фундамента

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

где

- нормативное усилие, передающееся с колонны на фундамент;

- условное давление на грунт, зависящее от вида грунта;

- усреднённая нагрузка от единицы объёма фундамента и грунта на его уступах;

- глубина заложения фундамента.

.

Размер стороны квадратной подошвы: .

Принимаем размер м (кратным 0,3 м) и уточняем давление на грунт от расчетной нагрузки:

кН/м².

4.3 Определение высоты фундамента

Рабочая высота из условия продавливания по подколоннику:

, где

- размеры подколонника. Принимаем основание подколонника 1,2х1,2 м.

м.

Полная высота фундамента устанавливается из условий:

1) продавливания: - высота части фундамента под подколонником.

2) заделки колонны в фундаменте: см (меньше высоты подколонника).

3) анкеровки сжатой арматуры:

Проверяем, отвечает ли рабочая высота нижней части (или нижней ступени) см условию прочности при действии поперечной силы без поперечного армирования в наклонном сечении. Для единицы ширины этого сечения (b=1 м) должно выполняться условие:

.

Поперечная сила от давления грунта в сечении по грани подколонника:

, где

- размер нижней ступени фундамента;

- размер подколонника;

- рабочая высота фундамента;

- давление на грунт от расчетной нагрузки.

кН.

Поперечная сила, воспринимаемая нижней ступенью фундамента без поперечного армирования:

кН.

- условие прочности удовлетворяется.

Так как условие выполняется принимаем 2 ступени 3300x3300 и 3000x3000 мм, высотой 300м и подколонником 1200x1200.