Определение расчётных усилий

На колонну действует нагрузка с грузовой площади А (см. рис. 6).

где l₁ – шаг колонны в продольном направлении, l₁=6 м,

l₂ – шаг колонн в поперечном направлении, l₂=6 м.

=6·6=36 м².

Рис. 6 - К расчёту колонны

Продольная сила, передаваемая на колонну первого этажа от действия постоянных и временных нагрузок.

Продольная сила от постоянных и длительных нагрузок:

где

кН/м².

кН.

кН.

кН.

кН.

кН.

кН.

Расчёт несущей способности

Колонна рассчитывается как сжатый элемент со случайным эксцентриситетом. Эксцентриситет принимается больший из трёх значений:

или но ≥1см.

см>1 см.

Элементы прямоугольного сечения с симметричным армированием стержнями из стали классов АI, AII, AIII при е ≤ 20h (1,3≤20·40=800см) разрешается рассчитывать по формуле:

кН.

где η – коэффициент, учитывающий длительность загружения, гибкость и характер армирования элемента.

где φ_в и φ_r – табличные коэффициенты, принимаемые в зависимости от

.

φ_в =0,91 и φ_r=0,91.

Подбор арматуры при известных значениях в, h, l_o, R_в, R_sc, N_l, N проводится в следующей последовательности:

1. Приняв φ = η =1; μ = 0,01 уточняют требуемую площадь бетонного сечения колонны.

см².

и размеры поперечного сечения

см².

2. Корректируют размеры поперечного сечения колонны, если они отличаются от принятых более, чем на 5 см. Следует помнить, что при принятии размеров поперечного сечения они должны быть кратным 5 см.

Принимаем см².

3. В зависимости от отношений определяют значения φ_в и φ_r.

φ_в =0,91и φ_r=0,91.

4. Приняв = 0,01A_в=0,01·2,25=0,0225 см², вычислить φ=2,18.

5. Определяют требуемую площадь продольной арматуры:

см².

Т.к. , то это говорит о том, что продольная арматура по расчету не требуется, и устанавливается по конструктивным соображениям по формуле:

см².

6. Назначить количество и диаметр продольной арматуры.

Принимаем 4ст Ø 3, с см².

7. Определить фактический процент армирования:

%=1 %.

Сечение можно считать подобранным удовлетворительно, если:

.

Если значение А_s получается с отрицательным знаком, то по расчёту продольная арматура не требуется. Её устанавливают исходя из минимального коэффициента армирования μ = 0,01.

Расчёт фундамента

Следует запроектировать железобетонный фундамент под центрально нагруженную колонну первого этажа. Такие фундаменты проектируют квадратными в плане, а в разрезе имеют, как правило, ступенчатую форму. Колонны заделывают в стакан фундамента на глубину (1÷1,5) h_к. Предварительно глубину фундамента назначают из условия:

h_з=(1 ÷ 1,5) h_к=40 см.

Количество ступеней в фундаменте определяют в зависимости от высоты h_ф:

- при h_ф ≤ 400 мм. проектируют одноступенчатый фундамент;

- при 400 < h_ф ≤ 900 мм. – двухступенчатый;

- при h_ф > 900 мм. – трёхступенчатый.

В любом случае общая высота должна быть такой, чтобы не требовалось по расчёту армирования фундамента поперечными стержнями.

Определение нагрузок

Фундамент рассчитывается на действие нормативных нагрузок, передаваемых колонной, и нагрузок от собственного веса фундамента и грунта, находящегося на его уступах.

Нормативная нагрузка, действующая на фундамент на уровне обреза фундамента (-0,150), определяется путём деления расчётной нагрузки в нижнем сечении колонны (с учётом собственного веса колонны) N на усреднённый коэффициент надёжности по нагрузке γ_n = 1,2, т.е.:

кН.

Нагрузка же от собственного веса фундамента и грунта на его уступах определяется путём уменьшения условного расчётного сопротивления грунта R₀ на величину

Здесь ρ_m = 20кН/м³ – усреднённая плотность материала фундамента (бетона) и грунта на его уступах.