2.3. Расчет монолитной железобетонной колонны подвала и 1-го этажа
По [2, табл. 5.2] принимаем класс ответственности по условиям эксплуатации ХС1.
Согласно [2, п. 6.1.2.2 ] принимаем бетон класса .
Определим расчетные характеристики для бетона по[2, табл. 6.1]:
- нормативное сопротивление бетона на осевое сжатие ;
- расчетное сопротивление бетона сжатию составит:
;
- нормативное значение прочности бетона на растяжение ;
- расчетное сопротивление бетона на растяжение ;
- средняя прочность бетона на осевое растяжение
- модуль упругости бетона согласно[2, табл. 6.2] ;
Для армирования колонны принимаем продольную арматуру S400. Определим расчетные характиристики для арматуры S400 по [2, табл. 6.5]:
- нормативное сопротивление арматуры растяжению ;
- расчетное сопротивление арматуры растяжению ;
- модуль упругости арматуры .
Поперечное армирование выполняем стержнями из арматуры класса S500. Расчетные характеристики для арматуры S500 по [2, табл. 6.5]:
- нормативное сопротивление арматуры растяжению ;
-расчетное сопротивление поперечной арматуры растяжению
Определение нагрузок на колонну 1-го этажа
Проектируем колонну подвала центрального ряда в осях В/2.
Статический расчет выполнен с использованием программного комплекса Autodesk Robot Structural Analysis Professional 2013.. По его результатам получены усилия в колонне среднего ряда:
Временная нагрузка принята:
2,0 кН/м2 (для офисных помещений) (таблица 3 [2]);
3,00 кН/м2 (длялестниц, коридоров и вестибюлей)
(таблица 3 [2]).
Снеговая нагрузка составляет для г.Минска 1,20 кН/м2 (снеговой район IIБ) [2].
Таблица 2.5. Нормативные и расчетные значения нагрузки на 1 м2
перекрытия
№ п/п |
Наименование нагрузки |
Нормативн. значения, кПа |
γF |
γn |
Расчетые. значения, кПа |
1. |
Постоянная | ||||
1.1. |
Керамическая плитка |
0,27 |
1,35 |
0,95 |
0,37 |
1.2. |
Цементно-песчаная стяжка (t=40мм) |
0,72 |
1,35 |
0,95 |
0,98 |
1.3. |
Итого |
0,99 |
|
|
1,35 |
1.4. |
Кладка из кирпича (t=120мм) |
1 |
1,35 |
0,95 |
1,34 |
1.5 |
Сборная железобетонная плита перекрытия |
2,75 |
1,35 |
0,95 |
3,71 |
Всего постоянная (Gk, Gd) |
5,75 |
|
|
6,39 | |
2. |
Времення | ||||
2.1 |
Вестибюли, коридоры |
3 |
1,5 |
0,95 |
4,4 |
Всего временная (Qk, Qd) |
4,4 |
Таблица 2.6. Нормативные и расчетные значения нагрузки на 1 м2 покрытия
№ п/п |
Наименование нагрузки |
Нормативн.значения, кПа |
γF |
γn |
Расчетые. значения, кПа |
1. |
Постоянная нагрузка | ||||
1.1. |
Легкий бетон В 2,5 1100кг/м3 по уклону 10-210 мм |
2,31 |
1,35 |
0,95 |
3,12 |
1.2. |
Стяжка из ЦПР (t=20мм) |
0,36 |
1,35 |
0,95 |
0,49 |
1.3. |
Пароизоляция |
0,1 |
1,35 |
0,95 |
0,14 |
1.4. |
Жесткая минераловатная плита t=250 мм |
0,25 |
1,35 |
0,95 |
0,34 |
1.5. |
Стяжка из ЦПР (t=40мм) |
0,72 |
1,35 |
0,95 |
0,98 |
1.6. |
2 слоя водоизоляционного ковра с грунтовкой |
0,1 |
1,35 |
0,95 |
0,14 |
1.5 |
Сборная железобетонная плита перекрытия |
2,75 |
1,35 |
0,95 |
3,71 |
Всего постоянная (Gk, Gd) |
6,59 |
|
|
8,92 | |
2. |
Временная нагрузка | ||||
2.1. |
Снеговая (г. Минск) |
1,2 |
1,5 |
0,95 |
1,71 |
Всего временная (Qk, Qd) |
1,71 |
Практически постоянную часть усилия от переменной нагрузки определим путем умножения полного значения переменной нагрузки на коэффициент сочетания (зависит от вида нагрузки), определяемый по таблице А.1 приложения А [1].
Выберем часть продольной силы при практически постоянном сочетании нагрузок для комбинации :
Таким образом
Расчетную длину колонны определяем по формуле
(7.46 [1])
– коэффициент, учитывающий условия закрепления элементов:
для колонн b = 1; (п.7.1.2.15[1])
–расстояние между внутренними гранями горизонтальных элементов перекрытий, обеспечивающих горизонтальную поддержку колонны в рассматриваемом направлении;
=Нэт-110-150=7100-100-150=6850 мм;
Нэт=7,1 м – высота подвала по условию;
110 – половина толщины перекрытия по условию, мм.
0,050 м – расстояние до обреза фундамента, мм
Случайный эксцентриситет составит:
=20 мм
Значения эксцентриситетов от нагрузки:
Т. к. случайный эксцентриситет больше эксцентриситета от нагрузки, расчет колонны ведем как условно центрально сжатого элемента с эксцентриситетом в плоскостиXOZ, в плоскости ХOY.
Определим гибкость колонны и необходимость учета влияния продольного изгиба:
(7.45 [1])
Определим необходимость продольного изгиба.
Мmax = 19,38 кНм,
Мmin = -20,39 кНм,
Т.к. то принимаем(2. п.7.1.3.16)
Следовательно требуется учёт продольного изгиба.
Критическую силу определяем по формуле :
где
Ппринимаем .
где - для тяжелых бетонов;
- изгибающий момент относительно растянутой грани сечения от действия полных нагрузок;
- изгибающий момент относительно растянутой грани сечения от действия постоянных нагрузок.
Минимальный процент армирования, установленный нормами для гибкости :
Тогда принимая в первом приближении суммарный коэффициент армирования и толщину защитного слоя, момент инерции арматуры составит:
.
Момент инерции бетонного сечения относительно его центра тяжести составит:
Коэффициент приведения:
Тогда критическая сила составит:
Коэффициент, учитывающий влияние прогиба на величину эксцентриситета:
Полный эксцентриситет с учетом влияния гибкости составит:
Момент относительно центра тяжести растянутой арматуры составит:
Для симметрично армированного элемента определяем:
где - коэффициент, учитывающий длительность действия нагрузки;
- рабочая высота сечения.
где .
Так как 0,789 имеем случай малых эксцентриситетов.
Значения определим вычисливи:
где
где .
Тогда окончательно требуемая площадь арматуры при симметричном армировании составит:
Принимаем конструктивно 216 S400 () .
Определим процент армирования:
.