Расчёт и конструирование отдельно стоящих центрально нагруженных фундаментов
Общие положения. В общем случае размеры подошвы фундамента назначают согласно требованиям норм проектирования оснований зданий и сооружений, рассчитывая основания по несущей способности и по деформациям, что изложено в курсе оснований и фундаментов. Допускается предварительно определять размеры подошвы фундаментов зданий классов I и II, а также окончательно их назначать для фундаментов зданий и сооружений класса III при основаниях, сжимаемость которых не увеличивается с глубиной, из условия, что среднее давление на основание под подошвой фундамента не превышает значения, вычисляемого по расчетному давлению Rо, фиксированному для фундаментов шириной 1 м на глубине 2 м.
Расчетное давление Ro зависит от вида и состояния грунта; его принимают по результатам инженерно-геологических изысканий площадки строительства и по указаниям норм.
Для окончательного назначения размеров фундамента расчетное давление на грунт основания R определяют по формулам: при d ≤ 2 м
где b и d — соответственно ширина и глубина заложения проектируемого фундамента, м; b0 = 1 м; d0 = 2 м; γ — нагрузка от веса 1 м 3 грунта, расположенного выше подошвы фундамента, кН/м 3 ; k1 = 0,125 — коэффициент, принимаемый для оснований, сложенных крупнообломочными и песчаными грунтами; k1 = 0,05 — то же, пылеватыми песками, супесями, суглинками и глинами; k2 = 0,25 — коэффициент, принимаемый для оснований, сложенных крупнообломочными и песчаными грунтами; k2=0,2 — то же, супесями и суглинками; k2 =0,15 —то же, глинами.
Опыты показали, что давление на основание по подошве фундамента в общем случае распределяется неравномерно в зависимости от жесткости фундамента, свойств грунта, интенсивности среднего давления. При расчетах условно принимают, что оно распределено равномерно.
Давление на грунт у края фундамента, загруженного внецентренно в одном направлении, не должно превышать 1,2R, а в углу, при двухосном внецентренном загружении, — 1,5R.
Размеры сечения фундамента и его армирование определяют как из расчета прочности на воздействия, вычисленные при нагрузках и сопротивлении материалов по первой группе предельных состояний.
Центрально-нагруженные фундаменты. Необходимая площадь подошвы центрально-нагруженного фундамента (рис. 12.7) при предварительном расчете
где Nn — нормативная сила, передаваемая фундаменту; d —глубина заложения фундамента; γm = 20 кН/м 3 — усредненная нагрузка от веса 1 м 3 фундамента и грунта на его уступах.
Если нет особых требований, то центрально-нагруженные фундаменты делают квадратными в плане или близкими к этой форме.
Минимальную высоту фундамента с квадратной подошвой определяют условным расчетом его прочности на продавливание в предположении, что оно может происходить по поверхности пирамиды, боковые стороны которой начинаются у колонн и наклонены под углом 45°. Это условие выражается формулой (для тяжелых бетонов)
где Rbt — расчетное сопротивление бетона при растяжении; ит = 2(hk + bk + 2ho)—среднее арифметическое между периметрами верхнего и нижнего оснований пирамиды продавливания в пределах полезной высоты фундамента h0.
Продавливающую силу принимают согласно расчету по первой группе предельных состояний на уровне верха фундамента за вычетом давления грунта по площади основания пирамиды продавливания:
В формуле (12.4) нагрузка от веса фундамента и грунта на нем не учитывается, так как он в работе фундамента на продавливание не участвует. Полезная высота фундамента может быть вычислена по приближенной формуле, выведенной на основании выражений (12.3) (12.4):
Фундаменты с прямоугольной подошвой рассчитывают на продавливание также по условию (12.3), принимая
где А2 — площадь заштрихованной части подошвы на рис. 12.7; b1 и b2 — соответственно верхняя и нижняя стороны одной грани пирамиды продавливания.
Полную высоту фундамента и размеры верхних ступеней назначают с учетом конструктивных требований, указанных выше.
Внешние части фундамента под действием реактивного давления грунта снизу работают подобно изгибаемым консолям, заделанным в массиве фундамента. Их расчитывают в сечениях: /—/ — по грани колонны, //—// — по грани верхней ступени, III—/// — по границе пирамиды продавливания.
Полезную высоту нижней ступени принимают такой, чтобы она отвечала условию прочности по поперечной силе без поперечного армирования в наклонном сечении, начинающемся в сечении ///—III (на основании формул гл. 3). Для единицы ширины этого сечения
где на основании рис. 12.7
Кроме того, полезная высота нижней ступени должна быть проверена по прочности на продавливание по условию (12.3).
Армирование фундамента по подошве определяют расчетом на изгиб по нормальным сечениям /—/ и II—II. Значение расчетных изгибающих моментов в этих сечениях
Сечение рабочей арматуры на всю ширину фундамента можно вычислить, принимая
Содержание арматуры в расчетном сечении должно обеспечивать минимально допустимый процент армирования в изгибаемых элементах.
При прямоугольной подошве сечение арматуры фундамента определяют расчетом в обоих направлениях.
7. Нормативные и расчётные нагрузки.
Нормативные нагрузки. Они устанавливаются нормами по заранее заданной вероятности превышения средних значений или по номинальным значениям. Нормативные постоянные нагрузки принимают по проектным значениям геометрических и конструктивных параметров и по средним значениям плотности. Нормативные временные технологические и монтажные нагрузки устанавливают по наибольшим значениям, предусмотренным для нормальной эксплуатации; снеговые и ветровые – по средним из ежегодных неблагоприятных значений или по неблагоприятным значениям, соответствующим определенному среднему периоду их повторений.
Расчетные нагрузки. Их значения при расчете конструкций на прочность и устойчивость определяют умножением нормативной нагрузки на коэффициент надежности по нагрузке .
Коэффициент надежности при действии веса бетонных и железобетонных конструкций = 1,1;
веса конструкций из бетонов на легких заполнителях и различных стяжек, засыпок, утеплителей, выполняемых в заводских условиях = 1,2 и на монтаже = 1,3;
различных временных нагрузок в зависимости от их значения — при полном нормативном значении менее 2,0 кПа = 1,3, при полном нормативном значении 2,0 кПа и более = 1,2. Коэффициент надежности при действии веса конструкций, применяемый в расчете на устойчивость положения против всплытия, опрокидывания и скольжения, а также в других случаях, когда уменьшение массы ухудшает условия работы конструкции, принят =0,9. При расчете конструкций на стадии возведения расчетные кратковременные нагрузки умножают на коэффициент 0,8. При расчете конструкций по деформациям и перемещениям (по 2 группе предельных состояний) расчетные нагрузки принимают равными нормативным значениям с коэффициентом =1
Сочетание нагрузок. Конструкций должны быть рассчитаны на различные сочетания нагрузок или соответствующие им усилия, если расчет ведут по схеме неупругого состояния. В зависимости от состава учитываемых нагрузок различают:
основные сочетания, включающие постоянные, длительные и кратковременные нагрузки или усилия от них;
особые сочетания, включающие постоянные, длительные, возможные кратковременные и одна из особых нагрузки или усилия от них.
В основных сочетаниях при учете не менее двух временных нагрузок их расчетные значения (или соответствующих им усилий) умножают на коэффициенты сочетания равные:
Источник
Расчет центрально нагруженных фундаментов
Условие прочности центрально-нагруженного фундамента (рис. 9.5):
(9.1) |
где: Nn – нормативное значение нагрузки;
R0 – расчетное сопротивление грунта;
А – площадь подошвы фундамента;
gm = 20 kH/м 3 – среднее значение объемного веса материала фундамента и грунта на
его обрезах;
d – глубина заложения фундамента.
Из условия (9.1) размеры подошвы фундамента:
(9.2) |
Минимальная высота фундамента определяется из условия продавливания фундамента по поверхности пирамиды продавливания:
(9.3) |
где Rbt – расчетное сопротивление бетона при растяжении;
h0– рабочая высота фундамента;
Um = 2(hc + bc + 2h0) – среднее арифметическое между периметрами верхнего и
нижнего оснований пирамиды продавливания в пределах
h0).
| |
Рис. 9.5. К расчету центрально-нагруженного фундамента. |
Продавливающую силу принимают согласно расчету по первой группе предельных состояний на уровне верха фундамента за вычетом давления грунта по площади основания пирамиды продавливания:
P = N – A1×p, | (9.4) |
A1= (а – hc – 2h0)´(b –bhc – 2h0) – площадь подошвы фундамента, находящаяся за
пределами подошвы пирамиды продавливания.
На основании этих выражений выведена приближенная формула для определения полезной высоты фундамента:
(9.5) |
Высота нижней ступени h01 определяется из условия продавливания (9.3), а также из условия восприятия поперечной силы сечением бетона без постановки поперечной арматуры:
Q = P×c £ jb3×Rbt× h01, | (9.6) |
Значения расчетных изгибающих моментов от действия реактивного давления грунта в сечениях І–І, ІІ–ІІ, ІІІ–ІІІ (рис. 9.5):
(9.7) | |
(9.8) | |
(9.9) |
Сечение арматуры на всю ширину фундамента:
(9.10) | |
(9.11) | |
(9.12) |
Из трех значений сечения рабочей арматуры принимают большее значение и по нему по сортаменту подбирают количество стержней и их диаметры. Армируют фундамент сварными сетками из стержней периодического профиля диаметром не меньше 10 мм и шагом 100…200 мм в обоих направлениях. Сварную сетку устанавливают по подошве фундамента с соблюдением защитного слоя бетона. Толщина нижней плиты под дном стакана должна быть не менее 200 мм. Зазоры между колонной и стенкой стакана должны быть: по низу – не менее 50 мм, по верху – не менее 75 мм. Толщина стенок стакана по верху должна быть не менее 3/4 высоты верхней ступени (а1 ³ 0.75d1) и не менее 200 мм.
Литература.
1. Байков В.Н., Сигалов Э.Е. Железобетонные конструкции. Общий курс. – М.: Стройиздат, 1991. – 767 с.
2. СНиП 2.03.01-84. Бетонные и железобетонные конструкции / Госстрой СССР. – М.: ЦИТР Госстроя СССР, 1985. – 79 с.
3. Барашиков А.Я., Буднікова Л.М., Кузнєцов Л.В. та ін. Залізобетонні конструкції / За ред. А.Я. Барашикова. – К.: Вища шк., 1995. – 591 с.
4. Проектирование железобетонных конструкций / Под редакцией Голышева А.Б. – К.: Будівельник, 1985. – 544 с.
5. Мандриков А.П. Примеры расчета железобетонных конструкций. Учебное пособие для техникумов. – М.: 1989.
6. Расчет железобетонных конструкций. Учебное пособие для стр. вузов / Под ред. Бондаренко В.М. – М.: 1980.
7. Железобетонные конструкции. Курсовое и дипломное проектирование / Под ред. Барашикова А.Я. – К.: 1985.
8. Методичні вказівки до курсової роботи по дисципліні «Будівельні конструкції» розділ «Залізобетонні конструкції» (для студентів спеціальностей 7.092.105 «Будівництво автомобільних доріг і аеродромів»). – Макіївка: ДонНАБА, 2009. – 37 с.
Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет
Источник