Расчет колонны и фундамента под колонну

Расчет колонны.

Нагрузка на колонну складывается из постоянной (от собственной массы колонны, конструкции покрытия и перекрытия) и переменной (снеговой и полезной) нагрузки.

Для подсчета нагрузки от покрытия задаемся конструкцией кровли, приняв (рис. 3.1).

Рис 3.1 – Конструкция кровли.

Для заданного района (г. Брест, снеговой район - IБ), S₀=0,8 кН/м², .Подсчет нагрузки на 1 м² покрытия и перекрытия сводим в таблицу 3.1.

Таблица 3.1 – Нормативные и расчетные нагрузки.

Вид нагрузки

Нормативная нагрузка, кН/м²

γ_F

Расчётная нагрузка, кН/м²

1 Постоянная от покрытия 1.1 Верхний слой «Техноэласт» с посыпкой (массой т=3,5 кг/м²); 1.2 Два нижних слоя «Техноэласт» без посыпки (массой т=4 кг/м²); 1.3 Огрунтовка битумно-кукерсольной мастикой δ=1мм, ρ=1100 кг/м³ 1.4 Цементно-песчаная стяжка δ=40мм, ρ=1800 кг/м³ 1.5 Утеплитель пенополистирольные плиты δ=150мм, ρ=35 кг/м³ 1.6 Пароизоляция из 1 слоя рубероида на мастике δ1=2мм, ρ=1000 кг/м³

Продолжение таблицы 3.1

δ2=1,5мм, ρ=600 кг/м³

1.7 Железобетонная многопустотная плита

h_red=120мм, ρ=2500 кг/м³

1.8 Железобетонный ригель

b*h=250*500 мм, ρ=2500 кг/м³;

0,035 2∙0,04=0,08 0,001∙11=0,011 0,04∙18=0,72 0,15∙0,35=0,0525 0,001∙10=0,01 0,0015∙6=0,009 0,12∙25=3,0 [0,2*0,2+(0,4*0,25)]*25 5,3-0,4 =0,71

1,35 1,35 1,35 1,35 1,35 1,35 1,35 1,35 1,35

0,0472 0,108 0,0149 0,972 0,070 0,135 0,121 0,012 4,5

Всего

4,63

6,26

2.Переменная (временная)

0,8

1,5

1,2

Итого

5,43

7,46

1. Постоянная от перекрытия 1.1. Линолеум на телозвукоизляционной подооснове, δ=5мм, ρ=1800 кг/м³ 1.2. Прослойка из мастики δ=1мм, ρ=1000 кг/м³ 1.3. Стяжка из цементно-песчаного раствора М100, δ=20мм, ρ=1800 кг/м³ 1.4. Железобетонная плита перекрытия h_red=120мм, ρ=2500 кг/м³ 1.5 Железобетонный ригель b*h=250*500 мм, ρ=2500 кг/м³;

0,005*18=0,09 0,001*10=0,01 0,02*18=0,36 0,12*25=3,0 0,71

1,35 1,35 1,35 1,35

0,1215 0,014 0,486 4,05

Всего

4,17

5,62

2.Переменная (временная)

4,8

1,5

7,2

Итого

8,97

12,82

Нагрузка на 1м² составит:

постоянная от перекрытия – g=5,62 кН/м²;

постоянная от покрытия – g=6,26 кН/м²;

переменная на перекрытие (полезная) – q=7,2кН/м²;

переменная на покрытие (снеговая) – q=1,2 кН/м²;

Нагрузка на колонну собирается с грузовой площади равной:

;

тогда, G_покр=6,26∙30,42=190,4кН;

Q_покр=1,2∙30,42=36,5044 кН;

G_перек=5,62∙30,42=170,9 кН;

Q_перек=7,2∙30,42=219,0 кН;

Собственный вес колонны в пределах первого этажа:

G_col₁=0,4∙0,4∙(3,2+0,15)∙25∙1,35=18,09 кН.

Собственный вес колонны последующих этажей:

G_col_2-5= 0,4∙0,4∙3,2∙25∙1,35=17,28 кН.

Определяем усилие в колонне первого этажа: от постоянных нагрузок:

G₁=, G_покр+(n-1)∙ G_перекр+ G_col₁+(n-1)∙ G_col_2-5=190,4+(4-1)*170,9+18,09+(4-1)*17,28=

=773,03кН.

от переменных нагрузок:

Q₁=(n-1)∙Q_перекр=3∙219,0=657,0 кН;

Q₂=Q_покр=36,504 кН.

Составим расчетное сочетание усилий:

где Q_д=Q₁ – доминирующая переменная нагрузка

=0,85 – коэффициент уменьшения для неблагоприятно действующей постоянной нагрузки.

Наиболее невыгодным является второе сочетание – N_sd_.2=1339,57 кН.

Практически постоянную часть усилия от переменной нагрузки определяем путем умножения полного значения переменной нагрузки на коэффициент сочетания , который зависит от назначения здания и определяется согласно указаний СНБ 5.03.01-02.

Определяем часть продольной силы при практически постоянном сочетании нагрузок для второй комбинации:

таким образом,

N_sd=1339,57 кН – полное усилие в колонне первого этажа;

=894,32 кН – усилие при практически постоянном сочетании нагрузок в колонне первого этажа.

Расчетную длину колонны определяем по формуле:

,где

- коэффициент, зависящий от характера закрепления концов стойки;

- длина колонны равная расстоянию между внутренними гранями горизонтальных элементов перекрытий:

=H_эт+150-450=3200+150-450=3100 мм, т.е. расстояние между нижней и верхней плоскостью балки и обрезом фундамента.

Случайный эксцентриситет составит:

Определим гибкость колонны и необходимость учета влияния продольного изгиба:

- радиус инерции сечения колонны;

>14, следовательно, необходимо учитывать влияния продольного изгиба.

Определяем эффективную расчетную длину:

Определяем гибкость по ширине сечения колонны:

Вычисленным =9,9 и =0,05 соответствует коэффициент учитывающий влияние гибкости .

Согласно СНБ 5.03.01-02 «Бетонные и железобетонные конструкции» (п.6.1.2.2, с.20) принимаем для колонны следующие материалы:

бетон тяжелый класса С¹⁶/₂₀ для которого расчетное сопротивление сжатию МПа, где =16 МПа – нормативное сопротивление бетона осевому сжатию, =1,5 – частный коэффициент безопасности по бетону;