Поперечная сила расчет фундамента

Расчет прочности фундамента по поперечной силе

Расчет прочности фундамента по поперечной силе заключается в проверке прочности рабочей высоты нижней ступени h₀₁ фундамента по наклонному сечению на восприятие поперечной силы Q одним бетоном (рис. 4.3), исходя из условия

319,41 кН,

Правая часть неравенства принимается не менее 0,6R_btb_fh₀₁ =
= 0,6×900,0×2,1×0,26 = 294,84 кН и не более 2,5R_btb_fh₀₁ = 2,5×900,0×2,1×0,26 =
= 1228,5 кН. Все условия выполняются.

20,58 кН×м;

для сечения II-II:

82,29 кН×м;

для сечения III-III:

185,14 кН×м.

2. В тех же сечениях определяем требуемую площадь сечения рабочей арматуры в плитной части фундамента (рис. 4.3). Подбор арматуры ведется на всю ширину или длину фундамента.

В плоскости действия момента – в направлении большей стороны:

0,000762 м 2 = 7,62 см 2 ;

для сечения II-II:

0,001069 м 2 = 10,69 см 2 ;

для сечения III-III:

0,000672 м 2 = 6,72 см 2 .

В направлении, перпендикулярном плоскости действия момента:

0,000241 м 2 = 2,41 см 2 ;

для сечения II-II:

0,000447 м 2 = 4,47 см 2 ;

для сечения III-III:

0,000386 м 2 = 3,86 см 2 ,

где h₀₁, h₀₂, h₀₃ – расчетная рабочая высота фундамента соответственно в сечении I-I, II-II и III-III: h₀₁ = h₁ – a_s = 0,3 – 0,04 = 0,26 м, h₀₂ = h_pl – a_s =
= 0,6 – 0,04 = 0,56 м, h₀₃ = H_f – a_s = 1,5 – 0,04 = 1,46 м; М_I-I, М_II-II, М_III-III – изгибающие моменты соответственно в сечении I-I, II-II и III-III; R_s – расчётное сопротивление арматуры растяжению, определяется по прил. 5 [14] или прил. 8, табл. 8.1 настоящего учебного пособия, для арматуры кл.
А-III* R_s = 365 МПа.

3. Из трех значений , и в соответствующем направлении выбираем большее, по которому и производим подбор диаметра и количество стержней. Для этого задаемся шагом стержней, обычно S = 150 ¸ 200 мм. Принимаем S = 150 мм. Количество стержней больше числа шагов на 1. Деля на число стержней, получаем требуемую площадь одного стержня, по которой, используя сортамент арматуры прил. 6 [14] или прил. 9 настоящего учебного пособия, подбираем окончательный диаметр одного стержня.

В плоскости действия момента – в направлении большей стороны.

Принимаем шаг стержней S = 150 мм (рис. 4.6). = 10,69 см 2 . Количество стержней принимаем n = 14 шт. Тогда

0,76 см 2 .

Принимаем диаметр одного стержня Æ = 10 мм (А_s = 0,785 см 2 ). Окончательно принимаем 14Æ10.

В направлении, перпендикулярном плоскости действия момента.

Принимаем шаг стержней S = 150 мм (рис. 4.6). = 4,47 см 2 . Принимаем количество стержней n = 20 шт. 0,224 см 2 .

Принимаем диаметр одного стержня Æ = 8 мм (А_s = 0,503 см 2 ). Так как минимально допустимый диаметр арматуры должен быть не менее 10 мм, окончательно принимаем 20Æ10 А_s = 0,785 см 2 .

Так как размеры ширины подошвы фундамента b_f £ 3 м, то подошва фундамента армируется одной арматурной сеткой с рабочей арматурой в двух направлениях*. Схема армирования подошвы фундамента арматурной сеткой С-1 представлена на рис. 4.7.

Источник

Учёт поперечной силы при расчёте отдельно стоящих фундаментов.

Страница 1 из 2

1

2

>

Добрый день! Возник вопрос по расчёту столбчатого фундамента, в частности, учёта поперечная силы. От металлистов пришло задание: расчётные нагрузки на фундаменты, в котором указано, что в уровне базы колонн действует некая поперечная сила Q. Разумно предположить, что данная поперечная сила, при расчёте основания, превращается в некий момент, равный её произведению на глубину заложения фундамента, и основание уже считается дополнительно на действие краевых давлений. До этого так всегда и делал, однако, на данном конкретном объекте глубина заложения фундаментов достаточно значительная — 3 метра (площадка имеет перепад и выравнивается с устройством насыпи высотой 2.5 метра), и на такой высоте Qx порядка 10 т оказывается моментом уже 30 т*м, что сильно сказывается на габаритах подошвы фундаментов. В связи с этим возникают вопросы: 1) правильны ли размышления о перемножении поперечной силы на высоту фундамента и рассмотрении её как момента, действующего на уровне подошвы фундамента. 2) Есть какие-то методики учёта восприятия грунтом обратной засыпки данных усилий. 3) не связанный с темой вопрос: что ещё за усилия стабилизации по осям Х и У, указанные в таблице? Их нужно суммировать с остальными нагрузками или она включены в усилия от воздействия ветра? В первый раз такое вижу. 4) Какая минимальная глубина заделки фундаментов в несущий слой грунта? Т.к. у меня на площадке планируется отсыпка насыпным грунтом мощностью 2.5 метра, планирую заглубить фундамент в материковый несущий слой (аллювиальную глину) всего на 400 мм, допустимо ли это?

Заранее спасибо за ответы!

11.03.2020, 12:47 #2

Оснащение проходки горных выработок, ПОС, нормоконтроль, КР, АР

Есть. СП 43.
Нет нормативных методик расчёта горизонтальной жёсткости (есть ВСН на рамы сельскохозяйственных зданий, то есть расчёт фундамента с учётом бокового отпора).
Есть книги, ищите по форуму.
Сюда же вопрос. Вам нужны приключения ?

Источник

buildingbook.ru

Информационный блог о строительстве зданий

• Home
• /
• Железобетонные конструкции
• /
• Конструкции зданий и сооружений
• /
• Расчёт столбчатого фундамента под колонну при действии вертикальной нагрузки и момента в двух направлениях

Расчёт столбчатого фундамента под колонну при действии вертикальной нагрузки и момента в двух направлениях

Ранее мы рассматривали расчёт столбчатого фундамента при действии только вертикальной нагрузки и при действии изгибающего момента в одной плоскости.

В этой статье рассмотрим расчёт фундамента под колонну по 1-му предельному состоянию при нагружении фундамента вертикальной нагрузкой и горизонтальной нагрузкой с изгибающими моментами, действующими в двух плоскости.

Как правило, колонну здания закрепляют жёстко только в одном направлении, а в другом закрепляют шарнирно обеспечивая жёсткость каркаса установкой связей, однако даже на фундамент не прилагается изгибающий момент от колонны, он всё равно может появиться из-за действия поперечной нагрузки на уровне закрепления фундамента.

Исходные данные

Исходными данными для расчёта фундамента будут нагрузки, приходящие на фундамент от колонны и инженерно-геологические изыскания.

В результате расчёта рамы в расчётной программе получили следующие нагрузки на фундамент:

N=21.3 т (вертикальная нагрузка)

Mx=14.8 т*м (изгибающий момент)

My=1 т*м (изгибающий момент)

Qx=2.8 т (поперечная нагрузка)

Qy=0,5 т (поперечная нагрузка)

Хочу отметить, что лучше всего проверить 2-а расчётных сочетания:

1. Полная ветровая, снеговая, вес конструкций, равномерно-распределённая
2. Полная ветровая и вес конструкций

Дело в том, что одно из условий расчёта является недопущение отрыва края фундамента от земли и при отсутствии снеговой нагрузки вертикальная нагрузка будет меньше и соответственно меньше сопортивления изгибающему моменту.

Также нужно отметить, что при расчёте изгибающего момента от действия ветра нужно брать отдельно изгибающий момент в 2-х плоскостях. Т.е. когда изгибающий момент от действия ветра в одной оси даёт положительное значение, в другой оно равно нулю. В этом случае нужно также считать 2-а отдельных сочетания: при действии ветровой нагрузки вдоль оси Х и при действии ветровой нагрузки вдоль оси Y.

Схему приложения нагрузок см. на рисунке ниже.

Глубина сезонного промерзания – 1,79 м;

Уровень грунтовых вод 1,6 м;

Прочностные свойства грунтов определяются по инженерно-геологическим изысканиям. Для этого ищем инженерно-геологический разрез под нужный фундамент и таблицу с нормативными и расчётными характеристиками грунтов. Для расчёта по 1-му предельному состоянию (расчёту на прочность) необходимы расчётные характеристики при α=0.95 (доверительная вероятность расчётных значений), согласно п.5.3.17 СП 22.13330.2016.

ИГЭ-1 — насыпной грунт — песок разной крупности c вкл. строительного мусора до 15-20%, комки суглика, обломки ж.д. плит (в расчёте не участвует т.к. отметка низа фундамента находится ниже этого слоя грунта);

ИГЭ-2 — песок средней крупности, средней плотности, водонасыщенный: (e=0.65, ρ=1,8 т/м³, Е=30 МПа, ϕ=35°, С=1 кПа).

ИГЭ-3 — песок средней крупности, с редкими прослоями текучей супеси, суглинка, глиниcтый средней плотности, водонасыщенный: (e=0.6, ρ=1,82 т/м³, Е=35 МПа, ϕ=36°, С=1,5 кПа).

Уровень грунтовых вод 1,8 м от уровня земли.

Расчёт фундамента

Схема приложения нагрузок на фундамент выглядит следующим образом:

Глубина заложения фундамента

Глубину заложения фундамента определяем в зависимости от максимальной глубины сезонного промерзания, которая дана в отчёте по инженерно-геологическим изысканиям. В моём случае нормативная глубина сезонного промерзания равна d_fn=1,79м.

Расчётная глубина сезонного промерзания вычисляется по формуле 5.4 СП 22.13330.2016

где k_h — коэффициент, учитывающий влияние теплового режима сооружения, принимаемый для наружных фундаментов отапливаемых сооружений — по таблице 5.2 СП 22.13330.2016; для наружных и внутренних фундаментов неотапливаемых сооружений k_h=1,1, кроме районов с отрицательной среднегодовой температурой;

В нашем случае здание неотапливаемое, поэтому

Глубина заложения фундамента должна быть не выше расчётной глубины промерзания (согласно таблице 5.3 СП 22.13330.2016). Для отапливаемых зданий допускается устраивать фундаменты внутри здания (не под наружными стенами) выше глубины промерзания, но должно быть гарантировано, что в холодное время года будет отопление здания. Если же допускается, что здание могут подвергнуть консервации или отключить отопление, тогда и внутренние фундаменты также должны быть заложены на расчётную глубину промерзания.

Предварительные размеры фундамента

Определяем предварительно площадь основания фундамента.

Предварительные размеры фундамента определяем по формуле:

N — вертикальная нагрузка от колонны, которую мы получили при расчёте каркаса здания (N=21,3 т=213 кН);

R₀ – расчётное сопротивление грунта, предназначенное для предварительного расчёта приведены в Приложении Б СП 22.13330.2016 (в нашем случае Таблица Б.2 для песка средней крупности и средней плотности R₀ = 400кПа, для глины и других грунтов см. другие таблицы в приложении Б);

Таблица Б.2 — Расчетные сопротивления R₀ песков

Пески	Значения R0, кПа, в зависимости от плотности сложения песков
плотные	средней плотности
Крупные	600	500
Средней крупности	500	400
Мелкие:
маловлажные	400	300
влажные и насыщенные водой	300	200
Пылеватые:
маловлажные	300	250
влажные	200	150
насыщенные водой	150	100

ȳ — среднее значение удельного веса фундамента и грунта на его обрезах, предварительно принимаемое ȳ=20 кН/м³;

d – глубина заложения фундамента (в нашем случае d=2 м)

+20% т.к. фундамент внецентренно сжатый 0,72 м²

Размеры подошвы фундамента назначаются с шагом 0,3 м, размером не менее 1,5х1,5м (Таблица 4 Пособия по проектированию фундаментов на естественном основании)

Таблица 4 Пособия по проектированию фундаментов на естественном основании

Эскиз фундамента	Модульные размеры фундамента, м, при модуле, равном 0,3
	h	hpl	соответственно hpl			подошвы		подколонника
			h1	h2	h3	квадратной b ´ l	прямоугольной b ´ l	под рядовые колонны bcf ´ lcf	под колонны в температурных швах bcf ´lcf
1,5	0,3	0,3	—	—	1,5´1,5	1,5´1,8	0,6´0,6	0,6´1,8
1,8	0,6	0,3	0,3	—	1,8´1,8	1,8´2,1	0,6´0,9	0,9´2,1
2,1	0,9	0,3	0,3	0,3	2,1´2,1	1,8´2,4	0,9´0,9	1,2´2,1
2,4	1,2	0,3	0,3	0,6	2,4´2,4	2,1´2,7	0,9´1,2	1,5´2,1
2,7	1,5	0,3	0,6	0,6	2,7´2,7	2,4´3,0	0,9´1,5	1,8´2,1
3,0	1,8	0,6	0,6	0,6	3,0´3,0	2,7´3,3	1,2´1,2	2,1´2,1
3,6	—	—	—	—	3,6´3,6	3,0´3,6	1,2´1,5	2,1´2,4
4,2	—	—	—	—	4,2´4,2	3,3´3,9	1,2´1,8	2,1´2,7
Далее с шагом	—	—	—	—	4,8´4,8	3,6´4,2	1,2´2,1	—
	5,4´5,4	3,9´4,5	1,2´2,4	—
0,3 м	—	—	—	—	—	4,2´4,8	1,2´2,7	—
или	—	—	—	—	—	4,5´5,1	—	—
0,6	—	—	—	—	—	4,8´5,4	—	—
—	—	—	—	—	5,1´5,7	—	—
—	—	—	—	—	5,4´6,0	—	—

Предварительно назначаем фундамент 1,5х1,5=2,25 м², что больше предварительного минимума 0,72 м².

Расчёт максимального и минимального краевого давления

Максимальное и минимальное краевое давление находим по формуле 5.11 СП 22.13330.2016 (в формуле момент разложен на 2-е составляющие)

Где N=21,3т=213 кН вертикальная нагрузка от колонны в кН;

А_ф=2,25 м² – площадь фундамента, м²;

γ_mt – средневзвешенное значение удельных весов тела фундамента, грунтов и полов, принимаемое 20 кН/м³;

d=2 – глубина заложения фундамента, м;

Mx-момент от равнодействующей всех нагрузок, действующий по подошве фундамента в кН*м, находим по формуле:

W – момент сопротивления подошвы фундамента, м³. Для прямоугольного сечения находится по формуле W=bl²/6 где в нашем случае b – это сторона подошвы фундамента вдоль буквенной оси, l – длина стороны подошвы фундамента вдоль цифровой оси (см. картинку ниже).

Т.к. предварительно мы приняли фундамент с размерами 1,5х1,5 м, то

Wx= bl²/6=1.5*1.5²/6=0.5625 м³

Wy= lb²/6=1.5*1.5²/6=0.5625 м³

При действии вертикальной нагрузки на фундамент совместно с изгибающим моментом у нас может быть 3 варианта эпюр давления на грунты:

1. Треугольная с отрывом края фундамента

Нельзя допускать, чтобы происходил отрыв фундамента, т.е. Pmin всегда должен быть ≥0.

В нашем случае Pmin 0,5 1,1 1,0 1,0 Примечания

1 К сооружениям с жесткой конструктивной схемой относят сооружения, конструкции которых специально приспособлены к восприятию усилий от деформации оснований, в том числе за счет мероприятий, указанных в 5.9.

2 Для зданий с гибкой конструктивной схемой значение коэффициента γс2 принимают равным единице.

3 При промежуточных значениях L/H коэффициент γс2 определяют интерполяцией.

4 Для рыхлых песков γс1 и γс2 , принимают равными единице.

k=1 (п.5.6.7 СП 22.13330.2016 коэффициент, принимаемый равным единице, если прочностные характеристики грунта (φ_II и С_II ) определены непосредственными испытаниями, и k=1,1, если они приняты по таблицам приложения А).

My=1,68 (таблица 5.5 СП 22.13330.2016)

Mq=7,71 (таблица 5.5 СП 22.13330.2016)

Mc=9,58 (таблица 5.5 СП 22.13330.2016)

Тут хочу обратить внимание, несмотря на то, что мы опираемся на грунт ИГЭ-3, грунт ИГЭ-2 имеет более низкие прочностные характеристики и он заложен ниже грунта ИГЭ-3, поэтому мы принимаем считаем несущую способность основания по ИГЭ-2.

Таблица 5.5 СП 22.13330.2016

Угол внутреннего трения φII, град.	Коэффициенты
My	Mq	Mc
0	0	1,00	3,14
1	0,01	1,06	3,23
2	0,03	1,12	3,32
3	0,04	1,18	3,41
4	0,06	1,25	3,51
5	0,08	1,32	3,61
6	0,10	1,39	3,71
7	0,12	1,47	3,82
8	0,14	1,55	3,93
9	0,16	1,64	4,05
10	0,18	1,73	4,17
11	0,21	1,83	4,29
12	0,23	1,94	4,42
13	0,26	2,05	4,55
14	0,29	2,17	4,69
15	0,32	2,30	4,84
16	0,36	2,43	4,99
17	0,39	2,57	5,15
18	0,43	2,73	5,31
19	0,47	2,89	5,48
20	0,51	3,06	5,66
21	0,56	3,24	5,84
22	0,61	3,44	6,04
23	0,66	3,65	6,24
24	0,72	3,87	6,45
25	0,78	4,11	6,67
26	0,84	4,37	6,90
27	0,91	4,64	7,14
28	0,98	4,93	7,40
29	1,06	5,25	7,67
30	1,15	5,59	7,95
31	1,24	5,95	8,24
32	1,34	6,34	8,55
33	1,44	6,76	8,88
34	1,55	7,22	9,22
35	1,68	7,71	9,58
36	1,81	8,24	9,97
37	1,95	8,81	10,37
38	2,11	9,44	10,80
39	2,28	10,11	11,25
40	2,46	10,85	11,73
41	2,66	11,64	12,24
42	2,88	12,51	12,79
43	3,12	13,46	13,37
44	3,38	14,50	13,98
45	3,66	15,64	14,64

k_z=1 (п.5.6.7 СП 22.13330.2016 коэффициент, принимаемый равным единице при b 150 кПа, поэтому увеличивать размеры фундамента нет необходимости.

Следовательно, фундамент удовлетворяет требованиям по несущей способности основания.

После этого нужно сконструировать фундамент, назначить размеры, арматуру, бетон, что обязательно рассмотрю в следующих статьях.

Расчётную программу в Excel можно скачать по ссылке

This article has 4 Comments

Здравствуйте! Спасибо за статью.
При определение удельного веса грунта с учетом взвешивающего действия воды используется удельный вес частиц γs и он обычно для песков равен 2,7т/м3.
В пункте п.5.6.26 СП 22.13330.2016 указано, что надо сравнивать давление Pmax c R*1.2 для краевых точек и R*1.5 для угловых.
Во всех статьях по фундаментам и файле для расчета такое.

Спасибо за полезную статью!
Будем ждать расчёт осадки грунтов основания и расчёт крена фундамента.

Здравствуйте!
Подскажите пожалуйста, почему в расчёте не учитывается собственный вес фундамента и вес грунта на уступах фундамента?

Учитывается через γmt – средневзвешенное значение удельных весов тела фундамента, грунтов и полов, принимаемое 20 кН/м³ которое умножается на высоту заглубления.

Источник