Определение усилий в колонне.

Рассчитывается средняя колонна подвального этажа высотой h_fl= 4,2м. Высота типового этажа h_l= 2,9 м.

Грузовая площадь колонны

Продольная сила N, действующая на колонну, определяется по формуле:

n – количество этажей. В нашем случае n=11. А – грузовая площадь;

g, V_p,V₀ – соответственно постоянная и временная нагрузки на 1 м² перекрытия по табл. 1.

 – постоянная нагрузка на 1 м² покрытия по табл. 2;

– полная снеговая нагрузка на 1 м²покрытия по табл. 2;

 – собственный вес ригеля с учетом  длиной

6,4–0,4=6,0м,где

;

 коэффициент сочетаний (коэффициент снижения временных нагрузок в зависимости от количества этажей), определяемый по формуле:

Расчет колонны по прочности

Расчет по прочности колонны производится как внецентренно сжатого элемента со случайным эксцентриситетом е_а:

Однако расчет сжатых элементов из бетона классов В15 …В35 (в нашем случае В30) на действие продольной силы, приложенной с эксцентриситетом при гибкости  допускается производить из условия:

где N_ult– предельное значение продольной силы, которую может воспринять элемент, определяемое по формуле:

где площадь сечения колонны;

площадь всей продольной арматуры в сечении колонны;

расчетная длина колонны подвала с шарнирным опиранием в уровне 1-го этажа и с жесткой заделкой в уровне фундамента;

расчетное сопротивление арматуры сжатию.

;

- коэффициент, принимаемый при длительном действии нагрузки по табл. 8.1. СП 63.13330.2012 или по Приложению 17, в зависимости от гибкости колонны.

.

Из условия ванной сварки выпусков продольной арматуры при стыке колонн, минимальный ее диаметр должен быть не менее 20 мм. Принимаем 4Ø40 А500Сс .

Диаметр поперечной арматуры принимаем Ø10 А240 (из условия сварки c продольной арматурой). Шаг поперечных стержней s = 300 мм, что удовлетворяет конструктивным требованиям: s ≤ 15d =15·40 =600 мм и s ≤ 500 мми не более минимального размера сечения колонны. Так как μ > 3 %, то шаг поперечных стержней должен быть s ≤ 10d=10·40 =400 мми s ≤ 300 мм.

Армирование колонны показано на рис.

Расчет и конструирование фундамента под колонну.

Исходные данные

Грунты основания – суглинок, условное расчётное сопротивление грунта R₀ = 0,28 МПа= 0,028 кН/см² = 280 кН/м²;

Бетон тяжелый класса В30. Расчетное сопротивление растяжению R_bt= 1,15 МПа, γ_b1 = 0,9. Арматура класса А500С, R_s= 435 МПа = 43,5кН/см².

Вес единицы объема бетона фундамента и грунта на его обрезах γ_m= 20 кН/м³.

Высоту фундамента предварительно принимаем 90 см. C учётом пола подвала глубина заложения фундамента Н₁= 105 см. Расчетное усилие, передающееся с колонны на фундамент, N = 3984,5кН. Нормативное усилие:

N_n= N/γ_fm= 3984,5/1,15 = 3464,78кН,

где γ_fm= 1,15 – усредненное значение коэффициента надежности по нагрузке.

Определение размера стороны подошвы фундамента

Площадь подошвы центрально нагруженного фундамента определяется по условному давлению на грунт R₀ без учета поправок в зависимости от размеров подошвы фундамента и глубины его заложения

Размер стороны квадратной подошвы фундамента:

Давление на грунт от расчетной нагрузки: