 |
Подбор продольной арматуры
|
|
|
|
В колоннах средних рядов здания изгибающие моменты М незначительны, поэтому можно принять, что колонна воспринимает только продольные усилия N и работает в условиях внецентренного сжатия со случайным эксцентриситетом.
При действии значительных изгибающих моментов М колонна является внецентренно сжатой с расчётным эксцентриситетом e = M/N.
Подбор продольной арматуры достаточно провести для наиболее нагруженной колонны 1-го этажа, а в колонных остальных этажей принять его таким же. Расчётное продольное усилие в колонне 1-го этажа: Nk = 2 175 кН (п.2.4.4).
Расчётная длина колонны принимается равной высоте этажа: l 0 = Нэ = 4,2 м.
Классы бетона и арматуры для колонны принимаются такими же, как и у ригеля перекрытия (п.4.1). Коэффициент длительности действия нагрузки g b 2 = 0,9.
Продольное армирование колонны назначается из условия прочности, которое имеет вид:
Nk £ j (Rb gb2 A + Rsc As,tot),
где j - коэффициент, учитывающий влияние продольного изгиба; принимается по справочной таблице в зависимости от отношения расчётной длины колонны к её ширине: l 0/ hk = 4,2/0,45 = 9,33; тогда коэффициент j = 0,9.
| l0/hk | 6…12 | 16 | 20 |
| j | 0,9 | 0,8 | 0,7 |
А - площадь поперечного (бетонного) сечения колонны: A = (bk) 2 = 452 = 2025 см 2.
Rsc - расчётное сопротивление продольной арматуры сжатию; для арматуры класса A-III (А400) Rsc = 365 МПа.
As, tot - суммарная площадь продольной арматуры колонны, которую необходимо определить в результате расчёта.
Требуемая площадь продольной арматуры As, tot назначается из двух условий:
из условия прочности:
.
из условия обеспечения минимального коэффициента армирования
m min = 0,002 (0,2%): As,tot ³ 2A×m min = 2×2025×0,002 = 8,1 см 2.
Принимаем по сортаменту As, tot = 10,18 см 2 (4 Æ18 A 400).
|
|
|
Устанавливаем 4 арматурных стержня по углам колонны (рис.5.1).
Допускается применять для армирования колонны 6 стержней, однако в данном случае этот вариант является менее выгодным.
Конструирование поперечной арматуры колонны
Поперечная арматура в колоннах устанавливается в целях:
Образования пространственных каркасов.
Предотвращения выпучивания продольных стержней.
Сдерживания поперечных деформаций бетона.
Диаметр поперечной арматуры d назначается из условия свариваемости с продольными арматурными стержнями диаметром D:
d ³ 0,25 D = 0,25×18 = 4,5 мм. Принимаем поперечную арматуру Æ5 A 400.
Шаг поперечных арматурных стержней не должен превышать
s £ 20 D = 20×18 = 360 мм; s £ 500 мм. Принимаем s = 350 мм (кратно 50 мм).
Для усиления концевых участков у торцов колонн дополнительно устанавливаем сетки косвенного армирования из арматуры Æ8 A-I, размер ячеек 50´50 мм. Назначаем 5 сеток с шагом 75 мм.
Толщина защитного слоя бетона а b для продольной рабочей арматуры колонны (см. рис.5.1) должна составлять (п.5.5 СНиП [2]):
не менее диаметра стержня: а b ≥ D = 18 мм,
не менее 20 мм: а b ≥ 20 мм.
Требуемое расстояние от наружной грани колонны до центра тяжести продольной арматуры: а ³ а b + 0,5 D = 21 + 0,5·18 = 29 мм. Принимаем a = 30 мм, тогда
фактическая толщина защитного слоя: а b = а - 0,5 D = 30 - 0,5·18 = 21 мм > 18 мм.
Толщина защитного слоя бетона а bw для поперечной арматуры колонны должна составлять (п.5.5 СНиП [2]):
не менее диаметра стержня: а bw ≥ d = 5 мм,
не менее 15 мм: а bw ≥ 15 мм.
Фактическая толщина защитного слоя: а bw = а b - d = 21 - 5 = 16 мм > 15 мм. Таким образом, требования по величине защитного слоя выполнены.
Рис.5.1 Размещение арматуры в поперечном сечении колонны.
Расчёт и конструирование фундамента
Общие соображения
Проектируем отдельный монолитный фундамент мелкого заложения под колонну.
|
|
|
Основные понятия: обрез фундамента - это его верхняя грань, подошва фундамента - это нижняя грань, основание - это грунт под подошвой фундамента, глубина заложения подошвы фундамента - это расстояние от наружной поверхности земли до подошвы фундамента.
Глубина заложения подошвы фундамента назначается исходя из инженерно-геологических условий площадки строительства, климатических воздействий на верхние слои грунта (в том числе условий промерзания грунта), а также конструктивных особенностей возводимого и соседних сооружений и составляет (по заданию) df = 1,3 м.
Пол 1-го этажа выполняется по грунту. Заглубление обреза фундамента относительно уровня пола 1-го этажа: d 0 = 0,15 м.
Высота фундамента: hf = df - d 0 = 1,30 - 0,15 = 1,15 м.
Расчётное сопротивление грунта основания (по заданию):
R 0= 0,25 МПа = 250 кН / м 2.
Средний удельный вес фундамента с грунтом на его уступах: g m = 20 кН / м 3.
Классы бетона и арматуры для фундамента принимаются такими же, как и у ригеля перекрытия (п.4.1). Коэффициент длительности действия нагрузки g b 2 = 0,9.
Под фундаментом предусматривается бетонная подготовка толщиной 100 мм из бетона класса В3,5.
Фундамент под колонну, сжатую со случайным эксцентриситетом, воспринимает в основном только продольную силу, поэтому его можно считать центрально нагруженным. Продольные усилия на уровне верха фундамента допускается принимать такими же, как на уровне пола 1-го этажа (п.2.4.4): нормативное усилие Nk. n = 1947 кН; расчётное усилие Nk = 2175 кН.
Центрально нагруженные фундаменты обычно проектируют квадратными в плане.
Внецентренно нагруженные колонны и фундаменты проектируют прямоугольными, при этом широкая сторона располагается в плоскости действия изгибающего момента.
Расчёт фундамента состоит из двух этапов. На первом из них проводится расчёт по несущей способности основания, в результате которого определяется площадь подошвы фундамента Af. На втором этапе выполняется расчёт по несущей способности самого фундамента, на основе которого определяются остальные размеры фундамента и площадь рабочей арматуры As, f.
|
|
|
