Железобетонные конструкции многоэтажного каркасного здания. Расчетная схема панели перекрытия, страница 6

кН, гдекН/м³  - удельный вес бетона; колонны подвала кН

В связевом каркасе здания расчетная схема колонны подвала – стержень с защемленным нижнем концом (в уровне обреза фундамента) и шарнирно опертым верхним концом (по оси ригеля перекрытия над подвалом), расстояние между точками закрепления:

м

Расчетная длина колонны: м, k =0,7 – коэффициент, зависящий от закрепления концов стержня

Усилия в колонне (в уровне обреза фундамента):

- от полной расчетной нагрузки:

кН

- от длительной расчетной нагрузки:

кН

Так как колонна связевого каркаса располагается в центре грузовой площади, фактические эксцентриситеты e₀ продольного усилия N равны нулю и изгибающие моменты отсутствуют, следовательно, колонна работает на сжатие со случайным эксцентриситетом e_а. Случайный эксцентриситет принимается равным наибольшему из трех значений (п.1.21 норм [1]):

см; см; см. Примем см, в дальнейших расчетах эксцентриситет принимается равным случайному: см.

3.2 Определение гибкости, критической силы, коэффициента продольного изгиба

Гибкость колонны , где , м – радиус ядра сечения. Поскольку гибкость>14, согласно п.3.24 норм [1], при расчете на прочность следует учесть продольный изгиб колонны.

Критическая сила для колонны:

, здесь: момент инерции сечения ; коэффициент длительности действия нагрузки ,  по табл.30 норм [1];

моменты кНм  кНм, где эксцентриситет продольного усилия N относительно оси менее сжатой арматуры A_s

; тогда ;

, но не более

, примем ;

;

Момент инерции сечения арматуры относительно центра тяжести сечения колонны:

,

так как площадь сечения рабочей арматуры A_s в колонне ещё не определена, предварительно принимается коэффициент армирования

кН

Коэффициент продольного изгиба:

3.3 Расчет прочности колонны

Цель расчета – определить требуемую площадь сечения продольной рабочей арматуры .

Армирование сечения симметричное, , так как колонна работает на сжатии со случайным эксцентриситетом.

Предварительно определяем случай внецентренного сжатия:

см < см – имеет место случай малых эксцентриситетов.

Определяем граничное значение относительной высоты сжатия зоны бетона:

эксцентриситет продольного усилия N относительно оси наименее сжатой арматуры A_s

см;

, действительно имеет место случай внецентренного сжатия с малым эксцентриситетом.

Определяем площадь сечения арматуры:

см²

Принимаем по 2Ø28 A-III у каждой грани колонны

Коэффициент армирования . Предварительно принято ,

Колонна армируется пространственным каркасом КI, образованный из двух плоских сварных каркасов. Продольная арматура 4Ø28 A-III подобрана по расчету. Поперечная арматура конструктивная, её диаметр выбирается из условий сварки с продольной арматурой, примем поперечную арматуры Ø8 A-III. Шаг поперечной арматуры в сварном каркасе не более мм (d – диаметр продольной арматуры), не более 500 мм и не больше размера сечения колонны b = h = 300 мм, примем шаг поперечных стержней по длине колонны s = 300 мм. У нижнего конца колонны на длине её заделки в фундамент шаг поперечных стержней принимается 150 мм для усиления бетона, который здесь испытывает местное сжатие.

4. Проектирование центрально нагруженного фундамента под колонну

Исходные данные.

Требуется запроектировать отдельный ступенчатый фундамент из монолитного железобетона под сборную колонну сечением см, диаметр рабочей продольной арматуры колонны 28мм.

Усилия в колонне в уровне обреза фундамента от полной расчетной нагрузки N = 2379 кН; нормативное сопротивление кН, здесь  - усредненное значение коэффициента надежности по нагрузке.

Материалы:

бетон тяжелый на плотных заполнителях В20 (R_b = 11,5 МПа; R_bt = 0,9 МПа; = 1; МПа);

арматура А-III (R_s = 365 МПа).

Грунты основания – суглинки, расчетное сопротивление R = 0,28 МПа.

4.1 Расчет основания

Цель расчета – определение размеров подошвы фундамента.

Размеры подошвы фундамента определяются из расчета грунта основания по деформациям.

Нагрузка на основание складывается из нагрузки от колонны N_n, передаваемой через фундамент, веса самого фундамента и грунта на его уступах  (здесь осредненный удельный вес грунта и материала фундамента ).