5.2 Расчет консоли колонны

Нагрузка на консоль от перекрытия:

P_п = g_пер*l=10,52*5,1=53,65 кН/м, где

Нагрузка от собственного веса ригеля:

Р_р = А_риг*ρ*γ_f=0,14*25*1,15=4,025кН/м, где 0,14 – площадь поперечного сечения ригеля

Полная расчётная нагрузка на консоль составит:

Р_d=P_п+P_p=53,65+4025=9,39 кН/м

Расчётный пролёт ригеля:

L_ef=5100*2*200-2*20-130/2-130/2=4530 мм=4.53м, тогда

Длина площадки опирания:

l_sup=l_c-2=150-20=130 мм=13см

Расстояние от точки приложения V_sd до опорного сечения консоли:

a = l_c-l_sup/2=150-130/2=85 мм=8,5см

Момент, возникающий в консоли от ригеля:

M_sd = 1,25*V_sd*a = 1,25*21,2*0,085 = 2,2525 H*м

Принимаем с’=30мм.

d = 150-30 =120 мм;

Принимаем конструктивно 2 Ø 16 S500 A_st=4,02 см²

5.3 Расчет стыка колонны с колонной

Выбран жесткий стык, выполненный путем ванной сварки выпусков продольной арматуры, расположенной в подрезках бетона, с их последующим замоноличиванием. Между торцами стыкуемых элементов предусматривается центрирующая прокладка в виде стальной пластины, заанкерованной в бетон. Размеры центрирующей прокладки принимаются не более 1/3 соответствующего размера сечения колонны. В данном случае принимаем сечение прокладки – 4х140 мм. Расчет производится с учетом косвенного армирования сетками, установленными в бетон колонны при отсутствии их в бетоне замоноличивания. Стык выполняется на уровне 50-70см от уровня пола 2-го этажа и рассчитывается на усилие N, численно равное нагрузке на колонну 2-го этажа. Расчет стыка выполняется методом последовательных приближений. Задаемся размером ячейки сеток, их шагом, диаметром стержней и проверяем условие прочности. При этом стержни сеток принимаются Ø4 класса S500.

Определяем размер ячейки сетки

с≥45мм

с≤100мм

с≤h_col/4=40/4=10см, где h – размер сечения колонны. Принимаем с=5см, 100≥c≥45

Определяем шаг сеток

s≥60мм

s≤150мм

s≤h_col/3=40/3=13,3см.

Принимаем шаг сеток s=6см в количестве 4 штук.

5.4 Расчет фундамента под колонну

Согласно изменениям №3 СНБ 5.03.01-02”Бетонные и железобетонные конструкции” принимаем для фундамента бетон класса для которого:

= 16 МПа – нормативное сопротивление бетона осевому сжатию;

– расчетное сопротивление сжатию;

= 1,3 МПа – нормативное сопротивление бетона осевому растяжению соответствующее 5% квантилю статистического распределения прочности;

МПа – средняя прочность бетона на осевое растяжение;

– расчетное сопротивление при растяжении.

Рабочая арматура класса S500 для которой f_yd=435 МПа, при диаметре 6-22 мм

Для заданных грунтов – пески – необходимые данные составят:

условное расчетное сопротивление грунта R₀=300 кПа;

расчетное значение удельного сцепления грунта залегающего непосредственно под подошвой фундамента С_II=2кПа;

угол внутреннего трения φ_II=43°.

При угле внутреннего трения φ_II=43° значения коэффициентов составят:

М_γ=3,12; М_q=13,46; М_с=13,37.

Для определения размеров подошвы фундамента устанавливаем расчетные усилия при γ_f=1,0:

N_sd’= ,

где γ_Fm=1,35 – усредненный коэффициент безопасности для нагрузки.

Для заданного района принимаем глубину заложения фундамента d=1,05м. Площадь подошвы фундамента

,

где γ_mf=20kH/м³ – средний удельный вес материала фундамента и грунта на его ступенях.

Тогда размер стороны квадратной подошвы фундамента . Принимаем ширину подошвы фундамента a=b=2,2м.

Определяем расчетное сопротивление грунта:

Для заданных грунтов осредненное расчетное значение удельного веса грунта, залегающего ниже и выше подошвы фундамента γ_II= γ_II’=16kH/м³.

Тогда R= =607,03кПа.

Среднее давление грунта под подошвой фундамента

Проверяем условие P≤R, так как P=345,43кПа<R=607,03кПа, условие соблюдается.

Определяем реактивное давление грунта Р_гр=

Рабочая высота фундамента из условия продавливания

.

Полная высота фундамента при с=50мм (при наличии подготовки)

.

Для обеспечения жесткого защемления колонны в фундаменте и достаточной анкеровки её рабочей арматуры высота фундамента составит:

,

где - расчетная длина анкеровки,

Ø=10мм – предварительный диаметр рабочей арматуры из конструктивных требований,

f_bd= 2МПа – предварительное напряжение для бетона класса С¹⁶/₂₀.

Высота сечения фундамента из условия заделки колонны:

H_f=1,5·400+250=850мм.

Принимаем высоту фундамента H_f=900мм.

Фундамент проектируется 3-х ступенчатый высотой ступени 300мм. Толщина дна стакана 200+50=250мм.

Определяется изгибающий момент по грани колонны:

.

Площадь сечения рабочей арматуры сетки укладываемой в уровне подошвы фундамента определяется по вычисленному M_sd=289,07кН·м.

Тогда сечение арматуры составит:

,

где d=900-50=850мм=85см. Принимаем по сортаменту арматурной стали 12 стержней Ø12мм из арматуры класса S500 площадью A_st=13,57см² с шагом s=190мм