Проектирование колонн и фундаментов ребристиго перекрытия.

4.1. Основные конструктивные требования к проектированию колонн.

Колонны предназначены для поддержания железобетонного перекрытия. Будучи жестко связанными с главными балками, они фактически представляют собой стойки рамной конструкции. Поэтому в них в общем случае возникают сжимающие усилия, изгибающие моменты и поперечные силы. Однако при пролетах, незначительно отличающихся друг от друга, средние колонны ребристого перекрытия, как правило, испытывают незначительный изгиб и их практически можно считать центрально сжатыми.

Армирование железобетонной колонны осуществляется стержневой продольной арматурой и хомутами.

Поперечное сечение центрально сжатых колонн обычно имеет форму квадрата. Размеры сечений колонн следует принимать кратными 5 см. Минимальные размеры поперечного сечения колонн из монолитного железобетона 300 X 300 мм.

Расчет колонны.

Грузовая площадь для одной колонны равна

 

F_{гр пл} = l_гл + l_вт = 6 * 5.4 = 32.4 м

Усилие действующее на колонну от собственного веса перекрытия:

G = g_св * F_{гр пл} = 3.8 кН/м² * 32.4 м² = 123.12 кН

Нагрузка от собственного веса колонны:

G_свк = b_к² * h_к * 3H_к * g_б * n = 0.35² * 3 * 4 * 24 = 35.28 кН

Нагрузка от веса главной балки:

G_гл = (0.6 - 0.08) * 0.3 * 24 * 6 * 1.1 = 24.7 кН

Нагрузка от веса второстепенных балок:

3G_вт = ((0.5 - 0.08) * 0.25 * 24 * 5.4 * 1.1) * 3 = 45 кН

Суммарная нагрузка:

Gкол = Gпол + Gгл + 3Gвт = 123.12 + 24.7 + 45 = 193 кН

Сжимающая сила N действующая на колонну в сечении 1-1:

N_1-1 = 3G_кол + G_{св к} + 2P = 3*193+ 35.28 + 2*661 = 1936.3 кН

где Р = р * F_{гр пл} = 20.4 * 32.4 = 660.96 кН

При заданном сечении колонны площадь арматуры определяется по формуле:

здесь m=1 (т.к. b_к > 20 см)

j - коэф.продольного изгиба, определяется из формулы

j = j_б + 2(j_ж - j_б)R_sA_s/R_бA_б =

= 0.91 + 2(0.92 - 0.91) * 34000 * 15.2/1350*1225 = 0.91625

j_ж = 0.92   j_б = 0.91 (табл. 6 [1])

зададимся диаметром и числом старжней арматуры 4Æ 22, тогда А_s = 15.2 см².

Принимаем для колонны 4Æ 22 с сечением 15.2 см².

Для объединения продольной арматуры в общий каркас и придания ему жесткости, а так-же для предотвращения выпучивания стержней арматуры вследствии их продольного изгиба, колонна армируется сварными каркасами. Расстояние между хомутами принимаю L=0.4 м, диаметр арматуры для хомутов d_св = 8 мм.

При изготовлении колонн, продольные стержни у основания колонн стыкуются с выпусками из фундамента, а вверху - со стержнями колонн вышележащего этажа.

Проектирование фундамента.

Фундамент здания состоит из отдельных монолитных железобетонных фундаментов ступенчатой формы (рис. 19 [1]).

Высота каждой ступени и общая высота фундамента принимаются кратными 150 мм. Размеры ступеней (за исключением нижней) назначаются так, чтобы входящие углы уступов располагались на плоскости, проведенной под углом 45’ от основания колонны. Глубина заложения фундаментов Нз = 1.2 - 1.5 м диктуется глубиной промерзания.

В производственных зданиях глубина заложения фундаментов часто определяется отметкой основания оборудования.

Расчет фундамента.

Площадь подошвы фундамента:

где n_ср=1.15 - усредненный коэффициент перегрузки,

R_гр=300 кН/м² - расчетное сопротивление грунта,

g_ср=20 кН/м² - усредненная плотность фундамента и грунта,

Н_з - глубина заложения фундамента.

Ширина фундамента равна:

а_ф = b_ф = F_ф^1/2 = 2.5 м

Высоту фундамента определяю по формуле:

принимаю высоту H_ф=75 см

Проверяю условие:

Р <= k * R_p * H_0ф * р_ср,

где Р = N - F_осн * s_гр, где s_гр = N / F_ф = 1936,3 / 6.23 = 310.8 кН / м²

Fосн=(h_к - 2Н_оф)*(h_к - 2Н_оф) = 3 м

Р = 1936.3 - 3 * 310.8 = 1005 кН

р_ср= 2(0.75+0.35+0.69)= 3.7 м  

1005 < 1 * 10⁶ * 0.69 * 3.7 = 25.5 кН

проверка выполнена!

Минимальную рабочую высоту первой ступени фундамента определяю по формуле:

принимаю h₀₁ = 0.4 м и h₀₂=0.35 м.

Армирование фундамента.

Площадь сечения рабочей арматуры определяется из расчета на изгиб консольных выступов фундамента в сечениях I-I (у грани колонны)

и II-II (у грани второго уступа).

Моменты в этих сечениях определяю по формулам:

 

Сечение арматуры нахожу по формуле:

Принамаю в обоих направлениях арматуру 14 Æ 14 (F_факт=21.55 см²)

Стержни ставятся с шагом 17 см.

Список литературы

1. КононовЮ.И.Монолитноежелезобетонноеребристоеперекрытиесбалочнымиплитами.Методическиеуказанияккурсовомупроектупокурсу“Железобетонныеконструкции”

2. Курслекцийпопредмету“Железобетонные конструкции” подруководствомКононова Ю.И.