10.3. Конструирование арматуры колонны

Колонна армируется пространственными каркасами, образованными из плоских сварных каркасов. Диаметр поперечных стержней при диаметре продольной арматуры 36 мм в подвале и первом этаже здания равен 5 мм; принимаю 5 А500 с шагом s = 400 мм по размеру стороны сечения b = 400 мм, что менее 20·d = 20·36 = 720 мм. Стык колонн выполняю на ванной сварке выпусков стержней с обетонированием, концы колонн усиливаю поперечными сетками. Элементы сборной колонны должны быть проверены на усилия, возникающие на этаже от собственного веса с учетом коэффициента динамичности и по сечению в стыке до его обетонирования.

11 Расчет и конструирование фундамента

Сечение колонны 40x40 см. Усилия колонны у заделки в фундаменте:

1. N = 3602,6 кН; М = 5,132 / 2 = 2,566 кН·м; эксцентриситет е₀ = М / N = 0,07 см;

2. N = 2155,4; М = 2,85/2 = 1,425 кН·м; е₀ = M/N = 0,066 см.

Ввиду относительно малых значений эксцентриситета фундамент колонны рассчитывают как центрально загруженный. Расчетное усилие N = 3424,4 кН; усредненное значение коэффициента надежности по нагрузке γ_f = 1,15; нормативное усилие N_n = 3602,6 /1,15 = 3132,7 кН.

Расчетное сопротивление грунта R₀ = 0,24 МПа; бетон тяжелый класса В15, R_bt = 0,75 МПа; у_b2 = 0,9; арматура класса А300; R_s = 270 МПа. Вес единицы объема бетона фундамента и грунта на его обрезах γ = 20 кН/м³.

Высоту фундамента принимаю H = 120см, глубину заложения фундамента H₁ = 135 см.

Площадь подошвы фундамента определяю предварительно без поправок на ее ширину и заложение:

Размер стороны квадратной подошвы а = √14,7 = 3,83 м. Принимаю а = 4 м.

Давление на грунт от расчетной нагрузки р = N/A = 3602,6/42 = 225,16 кН/м2.

Расчетная высота фундамента из условия продавливания:

Полную высоту фундамента устанавливаю из условия:

– продавливание Н = 52 + 4 = 56 см.

– заделки колонны в фундаменте Н = 1,5·hcol + 15 = 1,5·40 + 15 = 75 см.

– анкеровки сжатой арматуры колонны Ø36 А400 в бетоне колонны В20

Н = 24·d + 25 = 24·3,6 + 25 = 111,4 cм.

Принимаю окончательно без перерасчета фундамент высотой Н = 120 см.,

h0 = 116 см – четырехступенчатый. Толщина дна стакана 20 + 5 = 25 см.

Проверяю, отвечает ли рабочая высота нижней ступени фундамента

h02 = 30 – 4 = 26 см условию прочности по поперечной силе без поперечного армирования в наклонном сечении, начинающемся в сечении III-III.

Для единицы ширины этого сечения (b = 100):

Q = 0,5· (а–hcol–2·h0) ·p=0,5· (3–0,4–2·1,16) ·309 = 43,26 кН.

При с = 2,5·h0:

Q = 0,6·γb2·Rbt·h02·b = 0,6·0,9·0,75·26·100· (100) = 105,3 кН > 43,26 кН – условия удовлетворяется.

Расчетные изгибающие моменты в сечениях I-I,II-II.

M1 = 0,125·p·(a–hcol)2·b = 0,125·309·(3–0,4)2·3 = 783,3 кН·м.

МII = 0,125·p· (a–a1) ·b = 0,125·309· (3–0,9)2*3 = 511 кН·м.

Площадь сечения арматуры:

АsI = M1/0,9·h0·Rs = 783300/0,9·116·270· (100) = 27,8 см4;

АsII = M2/0,9·h0·Rs = 511000/0,9·86·270·(100) = 24,45 см4.

Принимаю нестандартную сварную сетку с одинаковой в обоих направлениях рабочей арматурой из стержней 15Ø16 А300 с шагом s = 25см (Аs = 30,165см2) .

Процент армирования расчетных сечений

μI = AsI·100/bI·h0 = (30,165·100)/(90·116) = 0,29%;

μII = AsII·100/bII·h0=(30,165·100)/(150·86)=0,24%,

что больше μmin=0,05%.