Расчет надкрановой части колонны

Поперечное сечение надкрановой части колонны:

высота надкрановой части клоны .

Для расчета используем усилия, полученные в программе RADUGA 2.0.7. и сведенные в таблицу 4.1.

Так как в расчетные усилия заложена крановая нагрузка, расчетную длину колонны определяем по формуле (- по таблице 6.14 /3/):

.

Рис. 4.1. К расчету верхней части колонны.

Таблица 4.1 — Расчетные комбинации усилий для сечения II.

Усилия от постоянной нагрузки:

Колонна относится к гибким элементам, для которых при расчете необходимо учитывать влияние прогиба на величину расчетного статического эксцентриситета, определяемого по формуле:

Случайный эксцентриситет составляет:

;

;

.

Тогда ,.

где: — расстояние между точками закрепления колонны (опорными столиками панелей);

— для монолитных конструкций, стен, оболочек.

Тогда полный эксцентриситет равен:

Определим гибкость:

где: — радиус инерции:

Так как гибкость то необходимо учитывать влияние продольного изгиба колонны на эксцентриситет.

Критическую силу определяем по формуле:

Условие выполняется, поэтому принимаем: .

где: — для тяжёлых бетонов;

;

.

Получаем:

так как условие не выполняется, то принимаем.

Принимая в первом приближении суммарный коэффициент армирования и толщину защитного слоя, определяем момент инерции арматуры:

Момент инерции бетонного сечения относительно его центра тяжести составит:

Тогда критическая сила составит:

Коэффициент, учитывающий влияние прогиба на величину эксцентриситета:

Полный эксцентриситет с учетом влияния гибкости составит:

При условии, что, высота сжатой зоны:

Относительная высота сжатой зоны:

Граничное значение относительной высоты сжатой зоны бетона:

где: — характеристика сжатой зоны бетона, определяемая:

— предельное напряжение в арматуре сжатой зоны сечения, принимаемое.

Так как имеем случай больших эксцентриситетов.

Определяем требуемую площадь арматуры при симметричном армировании:

Площадь арматуры назначаем по конструктивным соображениям:

Принимаем площадью. Определяем процент армирования:

Условие выполняется арматура подобрана правильно.

Рис. 4.2. Поперечное сечение верхней части колонны.

Определим шаг поперечных стержней, который равен, тогда:

Принимаем в качестве поперечной арматуры стержни.

Расчет подкрановой части колонны Исходные данные:

сечение колонны:

сечение ветви:

высота подкрановой части колонны:

расстояние между осями ветвей:

количество панелей: ;

шаг панелей: .

Рис. 4.3. К расчету подкрановой части колонны

Таблица 4.2 — Расчетные комбинации усилий для сечения IV.

Усилия от постоянной нагрузки:

Расчетную длину колонны определяем по формуле, так как в расчетные усилия заложена крановая нагрузка (- по таблице 6.14 /3/):

Колонна относится к гибким элементам, для которых при расчете необходимо учитывать влияние прогиба на величину расчетного статического эксцентриситета, определяемого по формуле:

Определяем приведенный радиус инерции:

Определим гибкость:

Так как гибкость необходимо учесть влияние продольного изгиба колонны на эксцентриситет.

Критическую силу определяем по формуле:

Условие не выполняется, поэтому принимаем: .

где: — для тяжёлых бетонов;

;

.

Получаем:

Принимая в первом приближении суммарный коэффициент армирования момент инерции арматуры составит:

Момент инерции бетонного сечения относительно его центра тяжести составит:

Тогда критическая сила составит:

Коэффициент, учитывающий влияние прогиба на величину эксцентриситета:

Определим расчетные усилия в ветвях:

Рис. 4.4. К определению усилий в ветвях подкрановой части колонны

Момент, возникающий в сжатой ветви:

Эксцентриситет ветви составит:

Эксцентриситет от центра тяжести арматуры до точки приложения силы составит:

где: — расстояние от края сжатого бетона до центра тяжести растянутой арматуры.

Для симметрично армированного элемента определяем:

где: — рабочая высота сечения.

где:

где: — характеристика сжатой зоны бетона, определяемая:

— предельное напряжение в арматуре сжатой зоны сечения, принимаемое .

Так, как имеем случай больших эксцентриситетов.

Армирование ветвей принимаем симметричным. Вычисляем требуемую площадь арматуры:

Площадь арматуры назначают по конструктивным соображениям:

В соответствии с требованиями /1/ принимаем площадью .

Рис. 4.5. Сечение подкрановой части колонны

Коэффициент армирования:

что больше принятого (по таблице 11.1 СНБ 5.03.01−02).

Расчёт промежуточной распорки Момент, возникающий в промежуточной распорке:

Требуемая площадь арматуры при симметричном армировании составит:

где: — рабочая высота сечения распорки.

Принимаем ().

Проверяем условие необходимости установки поперечной арматуры по расчету:

где: — для тяжелых бетонов;

— коэффициент, учитывающий влияние полок в сжатой зоне бетона;

— коэффициент, учитывающий влияние продольной силы;

— расчетное сопротивление бетона на растяжение.

Так как условие не выполняется, то поперечную арматуру принимаем конструктивно.

Принимаем () с шагом 150 мм. Верхнию (подкрановую) распорку армируем в соответствии с конструктивными требованиями.

Расчёт внецентренно нагруженного фундамента Исходные данные для проектирования Таблица 5.1 — Нагрузки на фундамент от левой колонны.

Сочетания нагрузок.	Усилия от колонны.	Усилия от собственного веса стены.	Усилия на уровне подошвы.
Расчетные усилия при.	138,696.	— 1187,619.	— 36,319.	— 67,19.	109,565.	90,939.	162,445.	— 1297,184.
— 112,907.	— 846,179.	36,614.	67,736.	109,565.	90,939.	45,768.	— 955,744.
135,541.	— 1266,579.	— 33,892.	— 62,7.	109,565.	90,939.	163,78.	— 1376,144.

По таблице 5.2 СНБ 5.03.01−02 принимаем класс ответственности по условиям эксплуатации фундамента ХC 2. Принимаем бетон класса .

Определим расчетные характеристики для бетона :

— нормативное сопротивление бетона осевому сжатию;

— гарантированная прочность бетона;

— средняя прочность бетона на осевое сжатие;

— средняя прочность бетона на осевое растяжение;

— нормативное сопротивление бетона осевому растяжению, соответствующее 5% квантилю статистического распределения прочности;

— расчетное сопротивление бетона сжатию, /1/ п. 6.1.2.11;

— частный коэффициент безопасности по бетону;

— расчетное сопротивление бетона растяжению, /1/ п. 6.1.2.11;

Для армирования фундамента принимаем продольную арматуру класса .

Характеристики ненапрягаемой арматуры согласно /1/ таблица 6.5:

— нормативное сопротивление ненапрягаемой арматуры;

— расчетное сопротивление ненапрягаемой арматуры;

— модуль упругости арматуры /1/ п. 6.2.1.4.

Косвенное армирование выполняем из арматуры.

Определим расчетные характеристики для арматуры :

— нормативное сопротивление арматуры растяжению;

— расчетное сопротивление арматуры растяжению;

по таблице 6.5 СНБ 5.03.01−02 для сварных каркасов.

сечение нижней части колонны :

армирование колонны: ();

расчетное сопротивление грунта: ;

минимальная глубина заложения фундамента: .

средний вес тела фундамента и грунта на его ступенях: .

верх фундамента на отметке: .

Расчет деформации грунтов не производим и фундамент проектируем монолитным.

Расчетная нагрузка от собственного веса стенового ограждения.

где: — нормативное значение веса стеновых панелей;

— высота стеновых панелей;

— нагрузка от собственно веса остекления;

— высота панелей остекления;

— плотность бетона;

— высота фундаментной балки;

— длина фундаментной балки;

— ширина фундаментной балки;

— коэффициент надежности по нагрузке для собственного веса стеновых панелей и фундаментной балки;

— коэффициент надежности по нагрузке для собственного веса панелей остекления.

Эксцентриситет приложения нагрузки от собственного веса стенового ограждения:

Определение размеров подколонника.

Определяем значение расчетного эксцентриситета:

Таким образом толщина стенки стакана:

.

Окончательно принимаем толщину стенки стакана.

Высота подколонника составит:

Определим ширину подколонника:

Глубина заделки колонны в фундамент должна быть:

где: — диаметр продольной рабочей арматуры колонны.

где: — длина анкеровки сжатой продольной рабочей арматуры колонны в сжатом бетоне.

Согласно пункту 11.2.32 СНБ 5.03.01−02:

где: — коэффициенты, принимаемые по табл. 11.6 СНБ 5.03.01−02 для сжатой арматуры в сжатом бетоне;

— базовая длина анкеровки сжатых стержней;

— площадь арматуры требуемая по расчету;

— фактическая площадь арматуры;

— минимальная длина зоны анкеровки.

где:

Согласно пункту 11.2.33 СНБ 5.03.01−02:

— коэффициент, учитывающий влияние положения стержней при бетонировании;

— коэффициент, учитывающий влияние диаметра стержня;

— коэффициент, зависящий от профиля арматуры.

Принимаем. Тогда длина анкеровки сжатой продольной рабочей арматуры колонны в сжатом бетоне составит:

Окончательно принимаем глубину заделки колонны в фундамент, так как при определении высоты колонны учитывалась высота заделки ее в стакан .

Тогда глубина стакана с учетом подливки бетона под колонну составит:

Высоту фундамента принимаем равной. Тогда глубина заложения фундамента составляет:

Определение размеров подошвы фундамента Требуемая площадь фундамента:

Задаемся отношением ширины подошвы фундамента к ее длине. Отсюда длина подошвы фундамента определяется как:

Принимаем длину подошвы фундамента. Тогда ширина подошвы:

Принимаем ширину подошвы фундамента и проверяем правильность подбора размеров подошвы фундамента:

где: — площадь фундамента с учетом принятых размеров подошвы;

— момент сопротивления.

Рис. 5.1. Основные размеры фундамента

Ширина свесов плитной части:

Принимаем одноступенчатый фундамент с условием передачи основных сжимающих усилий в пределах пирамиды продавливания. Высоту ступени примем .

Определение сечения арматуры плитной части фундамента Давление под подошвой фундамента от расчетных нагрузок составляет:

Плита фундамента работает как консольная балка:

Рис. 5.2. К определению сечения арматуры плитной части фундамента

Определяем площадь сечения арматуры:

По конструктивным соображениям принимаем арматуру площадью.

с шагом .

Рис. 5.3. Арматурная сетка

Расчёт подколонника.

Рис. 5.4. Расчетная схема стаканной части подколонника

Определяем расчетный изгибающий момент относительно днища подколонника:

Сетки устанавливаем для предотвращения раскалывания подколонника. Определяем значение расчетного эксцентриситета:

Так как,, то:

Условие прочности для сеток имеет вид:

Откуда требуемая площадь сеток составит:

где:

По конструктивным соображениям требуемая площадь сеток должна быть не менее от площади бетонного сечения:

Тогда требуемая площадь арматуры составит:

Окончательно принимаем сетки площадью .

Продольную арматуру подколонника рассчитываем по схеме симметрично армированного, внецентренно сжатого элемента коробчатого сечения.

Определяем требуемую площадь арматуры:

где:

Определяем статический момент половины площади бетонного сечения относительно центра тяжести нейтральной оси:

По конструктивным соображениям требуемая площадь арматуры должна быть не менее от площади бетонного сечения:

Тогда требуемая площадь арматуры составит:

Принимаем арматуру общей площадью с шагом .

По длинной стороне арматуру назначаем конструктивно:

Принимаем арматуру общей площадью шагом .

Рис. 5.5. Схема продольного армирования подколонника