Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
3. Расчет железобетонного фундамента
3.1. Исходные данные
Грунты основания – суглинок, коэффициент пористости e = 0,7, показатель текучести IL = 0,5; по табл. 3 прил. 3 [5] расчетное сопротивление грунта по интерполяции:
МПа (215 кН/м2).
Значение удельной массы грунта и фундамента кН/м3.
По условию промерзания грунтов принимаем глубину заложения фундамента d = 2 м.
Бетон фундамента класса В15, арматура сеток из стали класса А-II (МПа). МПа, МПа ().
Под фундаментом предусмотрена песчано-гравийная подготовка, защитный слой бетона 5 см.
3.2. Определение нагрузок и усилий
На уровне верха фундамента от колонны в сечении I-I (см. табл. 3) передаются расчетные усилия по двум комбинациям (табл. 4, 3):
- при
1) кНм; кН; кН;
2) кН; кНм; кН.
- при (приближенные нормативные значения с учетом коэффициента по надежности здания )
1) кНм; кН;
кН;
2) кН; кНм;
кН,
где 1,15 – усредненный коэффициент надежности по нагрузке.
Нагрузка от веса фундаментной балки:
кН,
где 0,24 м и 0,3 м – ширина сечения фундаментной балки по верху и по низу сечения; 0,35 м – высота фундаментной балки; 5,35 м – длина фундаментной балки; 25 кН/м3 – объемный вес железобетона; 1,1 – коэффициент надежности по назначению здания.
При : кН.
Момент от веса фундаментной балки:
кНм;
кНм,
где 0,55 м – эксцентриситет приложения нагрузки от фундаментной балки относительно оси симметрии фундамента.
Суммарные расчетные усилия, действующие относительно оси симметрии в уровне подошвы фундамента, без учета веса фундамента и грунта на нем (рис. 13):
- при
1) кНм;
кН.
2) кНм;
кН.
- при
1) кНм;
кН.
2) кНм;
кН.
Рис. 13. К расчету фундамента
3.3. Определение размеров подошвы фундамента
Ориентировочно площадь подошвы фундамента определяем по (максимальному из двух комбинаций) как для центрально-нагруженного фундамента:
м2.
Назначая отношение сторон фундамента , вычисляем размеры сторон подошвы:
м; м.
Учитывая наличие момента и распора, увеличиваем размеры сторон примерно на 5-10% и принимаем унифицированные размеры (кратно 300 мм):
м; площадь подошвы м2.
Момент сопротивления подошвы в плоскости изгиба
м3.
При d d0 = 2м и bf > b0 = 1 м по формуле (1) прил. 3 [5] уточняем нормативное сопротивление грунта основания:
МПа,
где k1 = 0,05 для глинистых грунтов.
3.4. Определение краевого давления на основание
Нормативная нагрузка от веса фундамента и грунта на его обрезах с учетом :
кН;
расчетная нагрузка:
кН.
Эксцентриситет равнодействующей усилий всех нормативных нагрузок, приложенных к подошве фундамента:
- при первой комбинации усилий
м;
- при второй комбинации усилий
м.
Так как м < м, то краевое давление вычисляем по формуле:
- при первой комбинации усилий
кН/м2,
что меньше кН/м2,
где кН;
кН/м2 < кН/м2.
- при второй комбинации усилий
кН;
кН/м2 < кН/м2;
кН/м2 < кН/м2.
Максимальное значение эксцентриситета м < м, поэтому можно считать, что существенного поворота подошвы фундамента не будет и защемление колонны обеспечивается заделкой ее в стакан фундамента.
3.5. Расчет тела фундамента
Учитывая значительное заглубление фундамента, целесообразно принять конструкцию фундамента с подколонником стаканного типа и плитой переменной высоты. Глубина стакана м = 800 мм (здесь 10,5м – полная высота колонны по табл. 1; 9,6 м - высота колонны над уровнем 0.000; -0,15 м – отметка верха фундамента; 0,05 м – зазор между низом колонны и дном стакана), что удовлетворяет условию по заделке арматуры мм (здесь d1 = 16 мм – диаметр продольной арматуры колонны). Принимая толщину стенок стакана поверху 225 мм и зазор 75 мм, размеры подколонника в плане будут:
мм;
мм,
где hc и bc – высота и ширина сечения нижней части колонны.
Высота подколонника мм, уступы высотой по 450 мм (рис. 14).
Момент, действующий от расчетных нагрузок на уровне низа подколонника (сечение 1-1 на рис. 13):
кНм.
Эксцентриситет
м > м,
но меньше , стенку стакана следует рассчитать.
Расчет продольной арматуры подколонника
Толщина защитного слоя (расстояние от наружной грани стенки стакана до центра тяжести сечения арматуры) принята см. Расчетный эксцентриситет продольной силы относительно арматуры AS
м = 81,4 см.
Площадь сечения продольной арматуры
,
где см;
для коробчатого сечения
см3; размеры днища стакана
, мм в сечении 1-1.
Из конструктивных соображений принимаем минимальную площадь сечения продольной арматуры при :
см2.
Принимаем 516 А-II, см2.
Расчет поперечного армирования подколонника
Поперечное армирование проектируем в виде горизонтальных сеток С-2 из арматуры класса А-I, шаг сеток принимаем s0 = 150 мм hc/4 = 600/4 = = 150 мм. В пределах высоты подколонника располагается семь сеток С-2 и две С-3 конструктивно под днищем стакана.
При м < м расстояние от оси колонны до условной оси поворота колонны принимаем м, площадь сечения поперечной арматуры стенок стакана определяем по формуле:
,
где см; RS = 225 МПа для арматуры класса А-I; – сумма расстояний от обреза фундамента до плоскости каждой сетки в пределах расчетной высоты стакана, равная
м.
По конструктивным соображениям принимаем для сеток поперечные стержни диаметром 8 мм из арматуры класса А-I.
Расчет нижней части фундамента
Определяем напряжения в грунте под подошвой фундамента при сочетаниях от расчетных нагрузок без учета массы фундамента и грунта на его уступах. Расчет ведем на действие второй комбинации, при которой от нормативных нагрузок были получены бόльшие напряжения в грунте, чем при первой комбинации:
кН/м2;
кН/м2.
Рабочую высоту плиты у основания подколонника из условия прочности на продавливание вычисляем по формуле:
,
где кН/м2; k = 1;
кН.
,м;
из конструктивных соображений принятая общая высота плиты см, уступы по 45 см; см.
3.6. Расчет рабочей арматуры сетки нижней плиты
1) в направлении длинной стороны af
Расчетный изгибающий момент в сечении 2-2, проходящем по грани подколонника,
кНм,
где кН/м2,
кН/м2.
Требуемое сечение арматуры
см2,
назначая шаг стержней s = 150 мм, на ширине bf = 2,1 м укладывается 14 стержней; принимаем 148 A-II, см2.
Процент армирования < . Увеличиваем сечение арматуры арматуры, принимаем 1412 A-II, см2, тогда > .
Изгибающий момент в сечении 3-3, проходящем по грани верхней ступени
кНм,
где кН/м2,
кН/м2.
Требуемое сечение арматуры
см2,
можно половину стержней, вычисленных по сечению 2-2 не доводить до торцов плиты (см. рис. 14).
2) в направлении короткой стороны bf
Среднее давление в грунте под подошвой фундамента
кН/м2.
Изгибающий момент в сечении 4-4, проходящем по грани подколонника,
кНм.
Требуемая площадь сечения арматуры
см2,
при шаге стержней 150 мм на длине располагаем 18 стержней; принимаем из конструктивных соображений 1812 A-II, см2, тогда > .
На основании выполненных расчетов производим конструирование фундамента (рис. 14).