Расчет арматуры для фундамента стаканного типа

Расчет стаканной части фундамента (подколонника)

В соответствии с конструктивными требованиями обеспечения жесткого защемления колонны в фундаменте и анкеровки продольной арматуры колонн глубина стакана принимается равной 1000 мм (рис. 2.13), что удовлетворяет условиям: а) анкеровки арматуры мм; б) жесткого защемления колонн мм.

Необходимость армирования стаканной части определяется отношением толщины стенки к его глубине

следовательно, стенки необходимо армировать продольной и поперечной арматурой.

Площадь сечения продольной арматуры определяется из расчета на внецентренное сжатие коробчатого сечения на уровне дна стакана от комбинаций усилий, действующих в колонне по верхнему обрезу фундамента (сечение IV-IV).

Значения усилий в колонне приведены в табл. 2.3 и 2.8.

кН×м; кН; кН и от веса стены кН; кН×м.

Усилия на уровне дна стакана равны:

= –219,9 – 66,8·1,0 – 175,8 = –462,5 кН×м;

кН.

Эксцентриситет усилия относительно центра тяжести сечения (оси колонны)

м > м.

Значение изгибающего момента не корректируется.

Приводим коробчатое сечение стакана к двутавровому (рис. 2.14).

Н = 3060 кН > N = 1599,4 кН

выполняется, следовательно граница сжатой зоны проходит в полке и расчет выполняется для прямоугольного сечения шириной ; мм

Рис. 2.14. Расчетная схема стаканной части фундамента

По расчету арматура не требуется и назначается конструктивно. Принимаем минимальный процент армирования от площади поперечного сечения стакана

мм 2 .

Устанавливаем с каждой стороны сечения стакана по 6Æ12А300

мм 2 (табл. 7, прил. 4).

Поперечную арматуру определяем из расчета на изгибающий момент по наклонному сечению, проходящему через верхнее ребро стакана, и условную ось поворота колонны внизу.

Местоположение оси поворота определяется в зависимости от величины эксцентриситета от нагрузки по верхнему обрезу фундамента с учетом случайного эксцентриситета.

см 2 .

100 + 200 + 300 + 400 + 500 + 600 + 700 + 800 + 900 + 1000 =

Необходимое сечение одного стержня сетки

мм 2 .

Принимаем минимально допустимый диаметр стержня 8 мм с мм 2 .

Рис. 2.15. Расчетная схема и армирование стакана

Проверяем прочность стакана на местное сжатие при осевом положении силы кН.

Площадь смятия см 2 . Рабочая площадь см 2 .

Источник

Расчет фундамент стаканного типа под колонны.

Определение нагрузок и усилий

За расчетный участок принимаем стену длиной L=6м, равную расстоянию между прогонами перекрытий. Нагрузку на 1 м длины стены от междуэтажных перекрытий собираем с площади

Нагрузка от покрытия (согласно таблице ) :

постоянная – нормативная g₁ n = 8557 Н/м 2 ,

расчетная g₁ = 9426 Н/м 2 ;

временная (снеговая) – кратковременная нормативная p n _1cd = 300Н/м 2 , длительная нормативная p n _1ld = 700 Н/м 2 ;

расчетная кратковременная p_1cd = 390 Н/м 2

Нагрузка от междуэтажных перекрытий (согласно таблице ):

постоянная – нормативная g₂ n = 3606 Н/м 2 ,

расчетная g₂= 3976 Н/м 2 ;

временная-длительная нормативная p n _2ld = 1400 Н/м 2 ,

кратковременная нормативная p n _2сd = 600 Н/м 2 ,

расчетная длительная p_2ld = 1820 Н/м 2

кратковременная p_2сd = 780 Н/м 2 .

Согласно расчету принимаем конструкцию стены:

кладка из силикатного кирпича толщиной 640 мм и штукатурка из цементно- песчаного раствора толщиной 20 мм(640+20+20)=680 мм = 0,68 м

1. Нагрузка от колонны:

2. Нагрузка от стены: стена от отметки ±0,0 до отметки 6,36 за вычетом оконных проемов

где, коэффициент k₀ учитывает количество оконных проемов в пределах этажа:

здесь А_0w — площадь оконного проема :

А_w — площадь простенка:

3. Вес оконного остекления на ℓ =1м, считая вес его около 500 Н/м 2 ,

4.Вес подземной части стены из крупных бетонных блоков

N₄ n = hHρ = 0,6*2,7*24000 = 38880 Н/м,

где в формулах плотность ρ- бетонных блоков дана в Н/ м 3

h- высота блока (ФБС 24.6.6т).

5.Подсчет суммарной нагрузки на 1 м стены:

где n_p = 1-число междуэтажных перекрытий:

здесь φ₁ = 0,95— для длительной нагрузки и φ₂ = 0,9 – для кратковременной нагрузки, так как учитываются две кратковременные нагрузки( согласно n.112. СНиП).

p₁ = 390*0,9+910*0,95=1215,5 Н/м 2 = 1,21 кН/м 2 ;

p₂ = 780*0,9+1820*0,95 = 2431 Н/м 2 = 2,43 кН/м 2 ;

Определения ширины подошвы фундаментных блоков

Принимаем расположение блоков в плане вплотную один к другому. Расчетное сопротивление грунта принимаем R₀ = 0,25 МПа.

При длине блока-L=1м, требуемая ширина – b с учетом γ_n = 0,95

γ_mf = 20 кН/м 3 = 0,02 Н/см 3 ;

d=2,7м=270 см глубина заложения фундамента

принимаем b=100 см, кратно 200 мм,

Расчет площади сечения арматуры ленточного фундамента

Прочность фундамента рассчитывают только в поперечном направлении. Изгибающий момент в консоли у грани стены от расчетных нагрузок

N = 160,7 кН/м; При осевом нагружении, площадь сечения арматуры определяют по изгибающему моменту в сечении у грани стены по формуле:

где с– вылет консоли, с= (b-0,6)/2=(1 -0,6)/2=0,2м=200см

с

p-давление грунта на единицу площади подошвы фундамента:

р= N γ_n / (L*b) = 145,3*0,95 / (1*1) =138кН/м²= 0,138мПа ;φ_b2 =0,6 коэффицент учета всех нагрузок (для тяж. бетона=0,6 ). R_bt = 0,85МПа,назначаем окончательно h =10 см и h₀ =10-3,5=6,5 см.

Площадь сечения арматуры

As= M/ (0,9 h₀ Rs) = 2,76*10 5 / (0,9*6,5*280*100) = 1,82см 2 .

Принимаем рекомендуемый минимальный шаг стержней 200 мм, тогда по длине блока в 1 м укладывают 4 Ø 10 АII, As=3,14см 2 .

μ= (As / L*h₀ )*100 = 3,14*100/ 100*6,5 = 0,48% > μ _min = 0,1%.

Расчет фундамент стаканного типа под колонны.

Сечение колонн предварительно принимаем b_c * h_c = 400 * 400 мм.

Расчетная длина колоны в первом-втором этаже равна высоте этажа Ɩ₀ = H_f = 2,7 м, а для первого этажа с учетом некоторого защемления, колонны в фундаменте Ɩ₀ = 0,7 Н₁ =0,7 *2,7 = 1,89 м.

Собственный расчетный вес колонн на один этаж:

Собственный вес 2-х этажей = 11,8+20,2= 32 кН.

Рассчитать и спроектировать фундамент колонны среднего ряда сечением 40х40 см. Бетон фундамента — класса B15, с R_b = 8,5 МПа, R_bt = 0,75 МПа,

γ_b2 =0,9. Рабочая арматура — класса A-III с R_s = 280 МПа; конструктивное армирование — арматура класса А-1.

Расчетные комбинации усилий в колонне у заделки в фундамент следующие:

Нормативная нагрузка N_n = N_l/γ_f m = 787/1,15 = 684кН, где γ_f m = 1,15 — усредненный коэффициент надежности по нагрузке.

Площадь сечения арматуры подошвы квадратного фундамента находят из расчета фундамента на изгиб:

М₁ = 0,125*R_s (a — h_c) 2 *b= 0,125 * 280*100 (150 — 40) *150 = 577 кН*м.

М₂ = 0,125*R_s (a — a₁) 2 *b = 0,125 * 280*100 (150 — 110) *150 = 210 кН*м.

Грунт основания — маловлажные пески плотности с R₀ = 0,3 МПа. Глубина заложения фундамента 2,86; масса единицы объема бетона фундамента и грунта на его обрезах — γ_mt = 20 кН/м 3 .

Требуемая площадь подошвы фундамента

Размер стороны квадратной подошвы а =√ A_{f cal} = √2,8 = 1,67м. Принимаем размер а = 1,5 м (кратный 0,3 м).

Давление на грунт

Рабочая высота фундамента из условия продавливания

h₀ = (0,4 + 0,4) /4+0,5 √684/0,9*0,75*10 3 +350 = 0,61м.

Полная высота фундамента устанавливается из условий : продавливания Н= 61+4 = 65 см; заделки колонный в фундаменте

Н = 1,5h_cal +25 = 1,5*40+25= 85 см; анкеровки продольной арматуры колонны Ø 28 А-III в бетоне колонны класса В20.

Н= 30d +25 = 30 * 2,8 + 25 = 109 см.

Принимаем трехступенчатый фундамент высотой 110 см, h₀ = 110 — 4 =106 см; высоту каждой ступени принимаем по 30 см; толщину дна стакана 20+5=25см; высоту первой и второй ступеней по 35 см, третьей — 40 см.

Проверяем рабочую высоту нижней ступени фундамента h₀₁ = 30-4 = 26 см по условию прочности на поперечную силу без поперечного армирования в наклонном сечении:

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 одном направлении

Расчёт столбчатого фундамента под колонну при действии вертикальной нагрузки и момента в одном направлении

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

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=0, Qy=0 (Расчёт при действии моментов в 2-х плоскостях рассмотрю отдельно в следующих статьях)

Qx=2.8 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.

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

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;

M-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

W= bl²/6=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 3 Comments

Для всех типов фундаментов для ввода нагрузок на основания применяются результаты статического расчета от действия какого-либо загружения или комбинации загружений. В качестве альтернативы возможен и «ручной» ввод в соответствии с расчетной схемой.

Большое спасибо за программку! Очень сократили время расчетов!

Источник