Расчет и конструирование центрально нагруженного фундамента под колонну

Проверяем условие 

кН > Q = 75.76 кН

т.е. прочность наклонных сечений обеспечена.

В заключении необходимо проверить условие, исключающее появление наклонной трещины между хомутами

мм > sw = 150 мм

Условие выполняется.

 

2. Расчет и конструирование сборной

железобетонной колонны

2.1. Исходные данные  для проектирования

Требуется запроектировать среднюю колонну 1 этажа многоэтажного промышленного здания при ниже приведенных данных:

• конструктивная схема     рисунок 1

• число этажей       n = 3

• высота этажа       Н = 4.1 м

• район строительства     г. Орел

(IV снеговой район)

• снеговая расчетная нагрузка    1.8 кН/м2

• расчетная грузовая площадь     42.3 м2

• коэффициент надежности по назначению  0.95

 

2.2. Определение  расчетных усилий

Таблица 2

К определению нагрузок на среднюю колонну первого этажа

Характер нагружения	Вид нагрузки	Обозначение	Размерность	Исходное расчетное значение	Грузовая площадь, м2 (м)	Расчетное усилие, кН
	От собственной массы колонн	gc	–	–	–	41.95
	От массы плит перекрытия и пола	gf, pl	кН/ м2	3.82	42.3×2	323.172
Постоянная	От собственного веса главных балок 0.75×0.3×25×1.1=6.18	grib	кН/ м	6.18	3 × 7.05	130.87
	От собственного веса второстепенных балок 0.45×0.2×25×1.1=2.475	gt	кН/ м	2.475	3 × 6	44.5
	От массы покрытия	grib	кН/ м2	3.41	42.3	144.24
	Итого постоянная	Nconst				Nconst =685
	Полная снеговая, в том числе:	рs	кН/ м2	1.8	42.3	Ns = 76.14
	– кратковременная	рs, sh	кН/ м2	1.26	42.3	Ns, sh = 53.29
Временная	– длительная (30 %)	рs, l	кН/ м2	0.54	42.3	Ns, l = 22.85
	Полезная полная, в том числе:	v	кН/ м2	10	42.3×3	Nv = 1269
	– кратковременная	vsh	кН/ м2	2	42.3×3	Nv, sh = 253.8
	– длительная	vl	кН/ м2	8	42.3×3	Nv, l = 1015.2
	Полная, в том числе:	Nt = Nconst + Ns + Nv =				2030.14
Суммарная	– кратковременная	Nsh = Ns, sh + Nv, sh =				307.09
	– длительная	Nl = Nconst + Ns, l + Nv, l =				1723.05

 

Предварительно задаемся сечением колонн bс × hс = 35 × 35 см;

Определяем полную конструктивную длину колонны

Нс = 3×4.1+0.5+ 0.15 = 12.95 м,

где hзад = 0.5 – глубина заделки колонны в фундамент.

Расчетная нагрузка от массы колонны (без учета веса защемляемого участка колонны) кН

Расчетные усилия с учетом коэффициента надежности по ответственности γn = 0.95 будет иметь следующие значения:

полное     кН,

длительное    кН,

кратковременное   кН.

 

2.3. Расчет площади  рабочей арматуры

Нормируемые характеристики бетона и арматуры

Принимаем: бетон класса В30, γb1 = 0.9 (γb1 Rb = 0.9 · 17 = 15.3 МПа)

арматура класса А400 (Rsc = 355 МПа).

Проводим необходимые поверочные расчеты:

• расчетная длина колонны 1го этажа с учетом защемления в фундаменте

м;

• гибкость колонны

< 20 и, следовательно, расчет  ведется в предположении наличия  только случайных эксцентриситетов  методом последовательных приближений.

мм2,

где φ = 0.8 – предварительно принятое значение для ориентировочной оценки площади арматуры Аs, tot .

Принимаем для поверочных расчетов 4 Ø 22 А400 с площадью 1520 мм2.

 

Уточняем расчет колонны с учетом принятого значения Аs, tot = 1520 мм2 и значение φ = 0.9

Тогда фактическая несущая способность колонны

кН > 1928.5 кН,

то есть, прочность колонны обеспечена.

Проверяем достаточность величины принятого армирования

μmax > > μmin = 0.001, т.е. условие удовлетворяется.

 

Назначение поперечной арматуры

Класс арматуры хомутов А240, диаметр dw ≥ 0.25 d = 0.25 ∙ 22 ≈ 6 мм.

Принимаем dw = 8.0 мм.

Каркас сварной, поэтому шаг хомутов sw ≤ 15 d = 330 мм, sw = smax = 300 мм.

 

 

3 Расчет и конструирование центрально нагруженного

фундамента под колонну

 

3.1  Исходные данные для проектирования

Расчетное усилие в заделке   – Nfun = 1928.5 кН;

Нормативное усилие – N nfun = Nfun : γfm = 1928.5 : 1.15 = 1676.95 кН;

Условная (без учета района строительства

и категории грунта) глубина заложения   – Нf = 1.5 м

Расчетное сопротивление грунта (по заданию)  – Rгр = 0.26 МПа

Средний вес единицы объема бетона фундамента

и грунта на его уступах      – γm = 20 кН / м3

Фундамент проектируется монолитным, многоступенчатым

из тяжелого бетона класса В15 (γb1 = 0.9)   – Rbt = 0.675 МПа

Армирование фундамента выполнить арматурой класса А400 (Rs = 355 Мпа)

 

3.2  Определение геометрических размеров фундамента

Требуемая площадь сечения подошвы фундамента

мм2 = 7.29 м2.

Размер стороны квадратной подошвы

м.

Назначаем а = 2.7 м, тогда давление под подошвой фундамента при действии расчетной нагрузки

Н/мм2 = 264 кН/м2.

Рабочая высота фундамента из условия прочности на продавливание

мм;

 мм (аз = 35 ÷ 70 мм – толщина защитного слоя)

По условию заделки колонны в фундамент

мм.≈ 780 мм

По условию анкеровки сжатой арматуры (арматура колонны) диаметром Æ 22 А400 в бетоне класса В30

 мм,

где λ an = 20.

Слагаемые (200 + 50) – первое слагаемое определяет минимальную (по условию продавливания) толщину днища стакана, а второе – зазор между дном стакана и низом колонны.

С учетом удовлетворения всех требований принимаем окончательно двухступенчатый фундамент: мм, мм, высоту нижней ступени h1 = 400 мм .

Проверяем соответствие рабочей высоты нижней ступени h0 1 по условию прочности по поперечной силе, действующей в сечении III – III. На 1 м ширины этого сечения поперечная сила равна

кН.

Минимальное значение поперечной силы , воспринимаемое бетоном

Н =

= 118.1 кН > Q1 = 117.48 кН.

То есть, прочность нижней ступени по наклонному сечению обеспечена.

Ширина второй ступени определена геометрически и составляет мм.

Проверяем прочность фундамента на продавливание по поверхности пирамиды

,

где   кН – усилие продавливания;

м2 – площадь основания пирамиды продавливания;

м – усредненный периметр сечения пирамиды продавливания;

F = 1065.22 < Н = 2128.6 кН,

т.е. условие прочности на продавливание удовлетворяется.

3.3 Определение площади рабочей арматуры

Изгибающие моменты в расчетных сечениях фундамента

= 200.475 кНм,

= 484.6 кНм.

Необходимая площадь сечения арматуры для каждого направления на всю ширину фундамента определяется как большее из двух следующих значений

мм2,

мм2.

Нестандартную сетку принимаем с одинаковой в обоих направлениях с рабочей арматурой 14 Æ 14 А400 (Аs = 2154 мм2) и шагом 200 мм.

Проверяем достаточность принятого армирования фундамента

>

 

Заключение

 

При строительстве зданий и сооружений широко применяются сборные и монолитные железобетонные конструкции с обычным и предварительно напряженным армированием. Данный курсовой проект показывает сложность комплекса расчетов и графических работ по изготовлению, транспортированию и эксплуатации конструкций.

В данном курсовом проекте были приведены расчеты не только отдельных элементов, но и схемы работы конструкции в целом, взаимная увязка элементов, конструктивные решения узлов здания. 
Список использованной литературы

 

1. Учебное пособие к выполнению курсового проекта № 1 по железобетонным конструкциям: “Железобетонные и каменные конструкции”. Расчет и конструирование элементов перекрытий многоэтажного здания. Б. И. Пинус, В.В. Кажарский.

2. Автоматизированное проектирование железобетонных и каменных конструкций. Н. А. Бородачев.

3. СНиП 52-01-2003 Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения. М.: ГУП «НИИЖБ, ФГУП ЦПП, 2004

4. СТО ИрГТУ 005-09 "Система качества подготовки специалистов. Оформление курсовых и дипломных проектов".