Многоэтажное промышленное здание из железобетонных конструкций (длина здания – 784 м, ширина здания – 185 м, высота этажа – 5,4 м)

Расчёт колонны начинаем с определения нагрузок, действующих на покрытие и перекрытие. Если над верхним этажом пролёт перекрыт балкой или фермой, то нагрузка от покрытия передаётся на стены, а колонны нижележащих этажей воспринимают нагрузку только от перекрытия.

В таблице 15 даны исходные данные, а в таблицах 16 и 17 выполнен подсчёт нагрузок, действующих на колонну четырёхэтажного здания без подвала.

Таблица 15. Исходные данные
Количество этажей		4
Высота этажа, м		5,4
Грузовая площадь, м2		36
Полезная нагрузка, кН/м2		9
В т.ч. длительно действующая		2,5
Снеговая нагрузка, кПа		1
Таблица 16. Нагрузки на колонну, передаваемые с покрытия, кН
Наименование нагрузки					Нормативные		γf	Расчётные
Постоянные
1. Два слоя гравия на мастике					0,65*36=23,4		1,1	25,7
2. Гидроизоляционный ковер					0,2*36=7,2		1,2	8,6
3. Цементно-песчаная стяжка  δ=0,03 м, ν=22 кН/м3					0,03*22*36=23,8		1,2	28,5
4. Плитный утеплитель δ = 0,1 м, ν = 5 кН/м3					0,1*5*36=18		1,2	21,6
5. Пароизоляция					0,05*36=1,8		1,2	2,16
6. Плита					3*36=108		1,15	124,2
7. Ригель					5,625*6=33,75		1,1	37,13
				Итого	216,0			247,9
Временные
8. Полная снеговая					1*36=36		1,4	50,4
9. В т.ч. длительная					0,3*36=10,8		1,4	15,12
				Итого	46,8			65,52
Суммарные
10. Полные					262,8			313,42
11. В т. ч. длительная					226,8			263,02
Таблица 17. Нагрузки на колонну, передаваемые с перекрытия, кН
Наименование нагрузки				Нормативные		γf	Расчётные
1. Пол и плита				3,5*36=126		1,15	144,9
2. Ригель				5,625*6=33,75		1,1	37,13
			Итого	159,75			182,03
Временные
3. Стационарное оборудование				2,5*36=90		1,2	108
4. Вес людей и материалов				6,5*36=234		1,2	208,8
			Итого	324			388,8
Суммарные
5. Полные				483,8			570,8
6. В т. ч. длительные				249,75			290,03

Вес колонны: Н=0,4*0,4*5,4*25=21,6кН, Р=Н*1,15=21,6*1,15=25кН.

Полученные данные позволяют вычислить нагрузки на колонну каждого этажа, весь Расчёт сведен в таблицу 18.

5.2  Расчётно-конструктивная схема

Колонны первого этажа рассматривают как стойки с жестким защемлением в фундаменте и шарнирно-неподвижным закреплением в уровне междуэтажного перекрытия. Расчётная длина для такой схемы закрепления принимается от обреза фундамента до оси ригеля с коэффициентом 0,7. Колонны остальных этажей рассчитывается как стойки с шарнирно-неподвижным опиранием в уровне перекрытий с расчётной длиной              l_0,ЭТ= Н_ЭТ=5,4 м.

Стыки колонны устанавливаются в каждом этаже или через этаж. Ригели  опираются на консоли колонн. Стык ригеля выполняется жёстким ввиду того, что жёсткость ригеля выше жёсткости колонн, влияние изгибающих моментов на несущую способность колонн незначительно. Однако при расчёте сжатых  элементов мы учитываем эксцентриситеты от неучтённых факторов, которые суммируются с эксцентриситетом приложения продольной силы. Значение случайных эксцентриситетов принимается не менее 1/600 расчётной длины элемента, 1/30 высоты сечения и не менее 1 см.

5.3  Расчёт колонны

От действия продольной силы, приложенной со случайным эксцентриситетом, колонна работает на внецентренное сжатие.

Расчёт внецентренно сжатого сечения при симметричном армировании производим в табличной форме:

5.4  Расчёт консоли

Для опирания ригелей балочных перекрытий в колоннах предусматриваются короткие консоли, скошенные под углом 45. Ширина консоли назначается равной ширине колонны , а вылет – исходя из удобства размещения закладных деталей для крепления ригеля, необходимой длины сварных швов и не менее 1/3 высоты опорного сечения.

;

;

;

;

;

Затем выполняется проверка условия:

, где  - действующая поперечная сила;

 - несущая способность консоли;

 - максимальная несущая способность.

;

.

Исходные данные:

-  =256 кН

-  f_cd=13.3 МПа

-  b=0.3 м, b_c=0.4 м

-  h_c=0.6 м, l_c=0.3 м

-  h=0.95

-  f_ck=20 МПа

;

;

;

;

;

Принимаем 2Æ28 S400 с A_sl=12.32 см²

;

.

Прочность консоли обеспечена.

5.5  Расчёт стыка колонн.

В расчёт принимаем шарнирный стык колонн с центрирующей прокладкой и торцовыми листами.

; ; ;

;

, , ;

, ;

;

;

; ;

; .

Исходные данные:

-  N_sd=1531 кН

-  A_c0=0.4*0.4=0.16 м²

-  A_eff=1296 см²

-  n=5

-  l=36 см

-  A_s=5Æ10=3,93 см²

-  S_n=15 см

-  a=0.85

-  f_cd=13.3 МПа

-  f_yd=365 МПа

;

;

;

; ;

;

;

, , ;

, ;

;

;

.

Прочность стыка колонн обеспечена.

6  ПРОЕКТИРОВАНИЕ ФУНДАМЕНТОВ

6.1  Общие сведения

При центральном загружении и малых эксцентриситетах фундаменты имеют в плане квадратную форму, если этому не препятствуют фундаменты соседних зданий и фундаменты под оборудование.

6.2  Определение размеров подошвы

Приняв жёсткость фундамента бесконечной, а давление на грунт равномерно распределённым, определяют площадь подошвы фундамента из уравнения:

N – расчётная нагрузки с коэффициентом надёжности по нагрузке  ν_f =1, действующая на фундамент в уровне его обреза;

ν_ср – средняя плотность материала фундамента и грунта, лежащего на его уступах; ν_ср =20 кН/м³;

Н – глубина заложения фундамента, 1,3м;

R₀ – условное расчётное сопротивление грунта, 0,3МПа;

6.3  Определение высоты

Высота фундамента определяется в зависимости от способа его сопряжения с колонной.

При стаканном сопряжении колонны с фундаментом производится расчёт прочности на продавливание дна стакана и проверка возможности раскалывания фундамента.

Расчёт на продавливание дна стакана производится по формулам:

где A₀ – площадь части подошвы, расположенной за пределами пирамиды продавливания:

h_h и b_h  - размеры стороны дна стакана; b_m=b_h +2h_0b

Проверка прочности фундамента на раскалывание производится по формулам:

N≤1,5A_faf_cm ;

где A_f – площадь вертикальных сечений фундамента в плоскости проходящей по осям сечения колонны параллельно сторонам a и b за вычетом сечения стакана.

A_fa=h₁a+h₂a+h₃a-b_mh_ef ;

В расчёте принимается во внимание наибольший результат из условий продавливания и раскалывания. Полная высота фундамента назначается  с учётом  расчёта плитной части, заделки колонны и глубины заложения фундамента. Если полная высота фундамента получается больше высоты плитной части, то устраивается подколонник.

6.4  Проверка выноса нижней ступени

Максимальный вынос нижней ступени фундамента определяется из условия