Сборная железобетонная колонна и центрально нагруженный фундамент под колонну

Определим нагрузку на колонну с грузовой площади, соответствующей заданной сетке колонн5,8· 6,3 = 36,54 м² и коэффициентом надежности по назначению здания = 1.1.

Вычислим постоянную нагрузку от собственного веса 1 м² кровли (в соответствии с приложением XIII.

Таблица 2 Нагрузки на 1м2кровли.

С учетом грузовой площади постоянная нагрузка от собственного веса кровли будет равна:

.

Постоянная нагрузка от железобетонных конструкций одного этажа:

• • от перекрытия 3.3· 36.54· 1.1 = 132.64 кН;
• • от собственного веса ригеля:0.25 · 0.6· 6.3· 25 · 1.1· 1.1 = 28.58кН;
• • от собственного веса колонны сечением:0,4 · 0,4 · 4,8 · 25 · 1,1 = 21,12кН.

Итого постоянная нагрузка на колонну первого этажа от веса всех железобетонных конструкций здания (при заданном количестве этажей — 5) будет равна:

N1= 5· (140,184+32+21,12) = 967,395.

Постоянная нагрузка на колонну от массы пола 3-х этажей:

N=4· 1.2·46,2= 224,29кН Нормативное значение снеговой нагрузкина покрытие для г. Братск (III снеговой район, Sg=1,8 кН/м2):

S0= 0,7· ce·ct· · Sq= 0,7· 1·1·1·1,8=1,26кН/м2.

где:се= 1,0 — коэффициент, учитывающий снос снега от ветра, принят поформуле (10.4) [12];

сt= 1,0 — термический коэффициент, принят по формуле (10.6) [12];

м = 1,0 — коэффициент перехода от веса снегового покрова земли кснеговой нагрузке, принят в соответствии с п. 10.2 [12];

Расчетное значение снеговой нагрузки:

S= S0· гs=1,26·1,4=1,764кН/м2.

где гf= 1,4 — коэффициент надежности по снеговой нагрузке согласноп. 10.12 [12].

При этом длительная составляющая будет равна 0,7 · 1,764= 1,235 кН/м2.

С учетом грузовой площади получим следующие величины нагрузки от снега на колонну: от полной снеговой нагрузки — 1,764· 40.48=74,94 кН, а для длительной составляющей снеговой нагрузки — 1,235· 42,48=52,46кН.

От полной временной нагрузки на перекрытия 4-х этажей (по заданию v = 5кН/м2) при гf = 1,2 нагрузка на колонну составит: Nпол= 3 · 5· 1.2· 42,48= 1019,52 кН, соответственно длительная составляющая Nполдл= 4 · (5−1.5) · 1.2· 42,48= 555.4 кН Суммарная величина продольной силы в колонне первого этажа будет73,45+921,195+224,29+74,94+1019,52=2313,4кН, в том числе длительно составляющая равна 73,45+921,2+224,29+52,46+713,664=2031,26кН.

С учетом класса ответственности здания при гn= 1.1 максимальная величина продольной силы в колонне составит N = 2313,4 · 1.1=2595,6 кН; в томчисле длительно действующаяNl=1985,06· 1.1 = 2234,43кН.

Характеристики бетона и арматуры для колонны.

Бетон тяжелый класса В25, Rb=14,5 Мпа, Rbt=1.05 Мпа. Продольная рабочая арматура класса А400 Rsc=350 Мпа.

Расчет прочности сечения колонны выполняем по формулам п. 3.64 [3] на действие продольной силы со случайным эксцентриситетом, поскольку класс тяжелого бетона ниже В35, а.

.

.

.

Принимаем ==0,856.

Вычисляем требуемую площадь сечения продольной арматуры по формуле (119) [7]:

.

Принимаем 4Ш25A400.

следовательно, прочность колонны обеспечена. Так же удовлетворяются требования п. 5.16 [2] по минимальному армированию, поскольку:

.

Поперечную арматуру в колонне конструируем в соответствии с требованиями п. 5.22 [2] из арматуры класса B500 диаметром 8 мм, устанавливаемую с шагом s 15d = 420 мм, принимаем 420 мм.

Фундаментпроектируем под рассчитанную выше колонну с расчетным усилием на подколонникN=2595,6кН.

Характеристики бетона и арматуры для фундамента.

По заданию бетон тяжелый класса В25. Расчетные сопротивления бетона будут равны.

Rb=14.5 МПа и Rbt= 1.05МПа.

Рабочая арматура сетки класса A400, Rs=350МПа, Rsс=350МПа.

Для определения размеров подошвы фундамента вычислим нормативное усилие от колонны, принимая среднее значение коэффициента надежности по нагрузке =1,15, соответственно получим.

.

По заданию грунт основания имеет условное расчетное сопротивление R0 = 0,25 МПа =250 кН/м2, а глубина заложения фундамента равна d= 1,7 м.

Принимая средний вес единицы объема бетона фундамента и грунта на обрезах = 20 кН/м3, вычислим требуемую площадь подошвы фундамента:

.

Размер стороны квадратной подошвы фундамента должен быть не менееНазначаем размер, а =b=3,3 м;тогда фактическая площадь подошвы фундамента составит:

A=3,32 = 10,89 м², а давление под подошвой фундамента от расчетной нагрузки будет равно:

Р`s= N/A=2595,6/10,89= 238кН/м2 = 0.238МПа.

Рабочую высоту фундамента определяем по условию прочности на продавливание:

.

Тогда H1= h0+ a = 510 + 50= 560 мм.

Для проектирования стыка колонны с фундаментом необходимо определить длину анкеровки сжатой арматуры колонны в фундаменте согласно требованиям п.п. 5.32−5.33[7].

Базовую (основную) длину анкеровки арматурного стержня Ш16А500 в бетоне колонны класса В25 находим по формуле (5.1)[7]:

.

где: Asиusсоответственно площадь и периметр анкеруемого арматурного стержня Ш16 мм;

Rbondрасчетное сопротивление сцепления арматуры, определяемое по формуле (5.2)[7]:

.

здесь = 2,5 для арматуры классов А400 и = 0,9 при диаметре анкеруемой арматуры? 32 мм (= 0,9 при диаметре арматуры 36 и 40 мм).

Требуемую расчетную длину анкеровки арматуры колонны вычисляем по формуле[7]:

.

где As, cal, As, efплощади поперечного сечения арматуры соответственно, требуемая по расчету с полным расчетным сопротивлением и фактически установленная; б = 0,75 для сжатых стержней.

Глубина заделки колонны в фундамент должна быть не менее hc= 300 мм и по условию анкеровки арматуры не менее lan+10 =650+10=660 мм.

Принимаем глубину заделки колонны в фундамент 600 мм >590 мм. Тогда минимальная высота фундамента по сборную колонну по конструктивным требованиям будет равна = 600 мм.

Cучетом удовлетворения двух условий принимаем окончательно фундамент высотой H= 800 мм, двухступенчатый, с высотой нижней ступени h1= 300 мм.

С учетом бетонной подготовки под подошвой фундамента будем иметь рабочую высоту h0= 800 — 50 = 750 мм и для первой ступени h01 = 450 — 50 =400 мм.

Выполним проверку условия прочности нижней ступени фундамента попоперечной силе без поперечного армирования в наклонном сечении, начинающемся в сечении III — III. Для единицы ширины этого сечения (b= 1 мм) находим:

Q = 0,5 (а — hс -2h0)bp's= 0,5(3300 — 400 -2· 750)1 · 0.238 =154,7 H.

Поскольку Qb, min=0,5Rbtbh01=0.5· 1,05·1·250 = 236,5 H >Q = 154,7 Н, топрочность нижней ступени по наклонному сечению обеспечена.

Изгибающие моменты определим:

МI = 0,1250,125· 0.238·(3300 — 400)І· 3300 = 825,7кH· м;

MII = 0,1250,125· 0.238·(3300−800)І·3300= 285.6кH· м.

Сечение арматуры одного и другого направления на всю ширину фундамента определим из условий:

= 542.15· 106 /(0,9· 750·435) =20.8 см2;

= 285.6· 106 /(0,9· 350· 435) = 40.25 см2;

Нестандартную сварную сетку конструируем с одинаковой в обоих направлениях рабочей арматурой 27Ш14A400 (Аs=4158 мм2), соответственно получим фактическое армирование расчетных сечений.

= 0,159%;

= 0,3%.

Рис. 3 К расчету колонны и фундамента: а) расчетные сеченияфундамента. б) деталь армирования фундамента.