11. Конструирование арматуры колонны

Колонна армируется пространственными каркасами, образованными из плоских сварных каркасов. Диаметр поперечных стержней при диаметре продольной арматуры Ø18 в подвале и первом этаже здания согласно прил. 9(1) равен 5 мм; принимают Ø6 А-III с шагом s = 400 мм по размеру стороны сечения колонны b = 400 мм, что менее 20 * d = 20 * 18 = 360 мм. Колонну четырехэтажной рамы членят на два элемента длиной в

два этажа каждый. Стык колонн выполняют на ванной сварке выпусков стержней с бетонированием, концы колонн усиливают поперечными сетками. Элементы сборной колонны должны быть проверены на усилия, возникающие на монтаже от собственного веса с учетом коэффициента динамичности и по сечению в стыке до его бетонирования.

12. Фундаменты колонны

Сечение колонны 40 х 40 см. Усилия колонны у заделки в фундаменте: 1) N = 1333 кН, М = 11 / 2 = 5.5 кН м, эксцентриситет е₀ = М / N = 0.4 см; 2) N - 1210 кН, М = 34.4 / 2 = 17.2 кН м, е₀ = 1.42 см.

Ввиду относительно малых значений эксцентриситета фундамент колонны рассчитывают как центрально загруженный. Расчетное усилие N = 1333 кН; усредненное значение коэффициента надежности по нагрузке γ_f = 1.15, нормативное усилие N_n == 1333 /1.15 = 1159 кН.

Грунты основания - пески пылеватые средней плотности, маловлажные; расчетное сопротивление грунта R_o = 0.25 МПа; бетон тяжелый класса В25; расчетные сопротивления при сжатии R_b = 14.5 Мпа; при растяжении R_bt= 1.05 МПа; коэффициент условий работы бетона γ_b2 ⁼ 0.90; модуль упругости Е_b = 30000 МПа. Арматура продольная рабочая класса А-III, расчетное сопротивление R_s = 365 МПа, модуль упругости E_s = 200000 МПа. Вес единицы объема бетона фундамента и грунта на его обрезах γ = 20 кН / м .

Высоту фундамента предварительно принимают равной Н = 90 см (кратной 30 см), глубину заложения фундамента H_l = 105 см.

Площадь подошвы фундамента определяют предварительно без поправок R₀ на ее ширину и заложение

Размер стороны квадратной подошвы а = = 2.25 м. Принимаем

размер а = 2.4 м (кратным 0.3 м). Давление на грунт от расчетной нагрузки

P = N/A=1333/(2.4*2.4) = 231kH/m².

Рабочая высота фундамента из условия продавливания по выражению (12.5(1))

Полную высоту фундамента устанавливают из условий:

продавливания -Н = 71 +4 = 75 см; заделки колонны в фундаменте –

Н = 1.5 * h_col + 25 = 1.5 * 40 + 25 = 85 см; анкеровки сжатой арматуры колонны Ø18 А-III в бетоне класеа В25- Н = 24 * d +25 = 24 * 1.8 + 25 = 68.2см.

Принимают окончательно без перерасчета фундамент высотой Н = 90 см, h₀ = 86 см - трехступенчатый. Толщина дна стакана 20 + 5 = 25 см.

Проверяют; отвечает ли рабочая высота нижней ступени фундамента h₀₂ = 30 - 4 = 26 см условию прочности по поперечной силе без поперечного армирования в наклонном сечении, начинающемся сечении III - III.

Для единицы ширины этого сечения (b = 100 см) Q = 0,5 * (a— h_col-2 * h₀) * р = 0.5 * (2.4 - 0.4 - 2 * 0.86) * 231 = 32 кН; при с = 2.5 * h₀ по формуле (3.77 [1]) Q = 0.6 * γ_b2 * R_bt * h₀₂* b² = 0,6 * 0.9 * 1.05 * 26 * 100 * (100) = 147000 Н > 32 000 Н - условие прочности удовлетворяется.

Расчетные изгибающие моменты в сечениях I-I и II-II по формулам (12:7 [1]): ^: . ^:*

M_l = 0.125 * р * (a - h_col)² * b = 0.125 * 231 * (2.4 - 0.4)² * 2.4 = 277 кНм;

M_l = 0.125 * р * (а - а)² * b = 0.125 * 231 * (2.4 - 0.9)² * 2.4 = 156 кН м. Площадь сечения арматуры

A_sI = M_l / 0.9 * h₀ * R_s = 277 * 10⁵ / 0.9 * 86 * 365 * (100) = 9.8 см²;

A_sll = М_ll / 0.9 * h₀ * R_s = 156 * 10⁵ / 0.9 * 86 * 365 * (100) = 5.5 см². Принимают нестандартную сварную сетку с одинаковой в обоих направлениях рабочей арматурой из стержней 15Ø10 А-III с шагом

s = 17 см (A_s= 11.775 см²).

Процент армирования расчетных сечений

μ_{l =} A_sl * 100 / b_l * h₀ = 9.8 * 100 / 90 * 86 = 0.13 %;

μ_ll = A_sll * 100/b_l * h₀ = 5.5* 100/90*86 = 0.07%,

что больше μ_min = 0.05 %.