Расчетная схема стаканного фундамента

6.1. РАСЧЕТ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ФУНДАМЕНТОВ НА ЕСТЕСТВЕННОМ ОСНОВАНИИ ПОД КОЛОННЫ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ

6.1.1. Общие положения

Размеры подошвы и глубина заложения фундаментов определяются расчетом основания, приведенным в гл. 5. Расчет конструкции фундамента (плитной части и подколонника) производится по прочности и раскрытию трещин и включает: проверку на продавливание и на «обратный» момент, определение сечений арматуры и ширины раскрытия трещин, а также расчет прочности поперечного сечения подколонника.

Исходными данными для расчета являются: размеры подошвы плитной части; глубина заложения и высота фундамента; площадь сечения подколонника; сочетания расчетных и нормативных нагрузок от колонны на уровне обреза фундамента.

Расчет фундаментов по прочности и раскрытию трещин производится на основное и особое сочетания нагрузок. При расчете фундамента по прочности расчетные усилия и моменты принимаются с коэффициентом надежности по нагрузке по указаниям действующих СНиП, а при расчете по раскрытию трещин — с коэффициентом надежности по нагрузке, равным единице.

При проверке прочности плитной части фундамента на обратный момент необходимо учитывать нагрузки от складируемого на полу материала и оборудования.

При расчете фундаментов по прочности и по раскрытию трещин возникающие в них усилия от температурных и им подобных деформаций принимаются изменяющимися по вертикали от полного их значения на уровне обреза фундамента до половинного значения на уровне подошвы фундамента.

Расчетные характеристики бетона и стали приведены в гл. 4 и принимаются с учетом соответствующих коэффициентов условий работы [5, 9].

6.1.2. Расчет фундаментов на продавливание

Расчет на продавливание производится из условия, чтобы действующие усилия были восприняты бетонным сечением фундамента без установки поперечной арматуры: при монолитном сопряжении колонны с плитной частью — от верха последней (рис. 6.1, а), при монолитном сопряжении подколонника с плитной частью независимо от вида соединения колонны с подколонником (монолитные или стаканные) при расстоянии от верха плитной части до низа колонны H₁ ≥ (b_uc – b_c)/2 — от верха плитной части (рис. 6.1, б), а при меньшем H₁ — от низа колонны (рис. 6.1, в).

Проверка выполнения этого условия производится в обоих направлениях [8].

При расчете фундамента на продавливание определяется минимальная высота плитной части h и назначаются число и размеры ее ступеней или проверяется несущая способность плитной части при заданной ее конфигурации. При расчете на продавливание от верха плитной части принимается, что продавливание фундамента при центральном нагружении происходит по боковым поверхностям пирамиды, стороны которой наклонены под углом 45° к горизонтали (см. рис. 6.1).

Квадратный фундамент рассчитывается на продавливание из условия

где F — расчетная продавливающая сила; k — коэффициент, принимаемый равным 1; R_bt — расчетное сопротивление бетона на растяжение; b_a — среднее арифметическое значение периметров верхнего и нижнего оснований пирамиды продавливания, образующейся в пределах рабочей высоты сечения h₀ , (расстояния от верха плитной части до середины арматуры).

Величины F и b_a определяются по формулам:

Источник

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