Расчет фундамента под крайнюю колонну

 

Данные на проектирование.

Глубина заложения 2.1 м

Грунты основания - Суглинок e= 1; Jl= 0.7;

Условное расчетное сопротивление грунта Ro= 130 КПа = 1.3 кгс/см2 прил3. табл.3 [3];

Бетон тяжелый класса B12,5, Rb=76.5кгс/см2; Rbt=6.73кгс/см2; Еb=214000кгс/см2

Арматура класса A-III, Rs= 3750кгс/см2;

Вес единицы объема материала фундамента и грунта на его обрезах gm=20 кН/м3.

Расчет выполняем на наиболее опасную комбинацию расчетных усилий в сечении 4 - 4

 

Усилия	1
М, кг*м	18153.2
N, кг	124893
Q кг	3594.99

 

Нормативное значение усилий определено делением расчетных усилий на усредненный коэффициент надежности по нагрузке gn=1,15, т. е.

 

Усилия	1
Мn, кг*м	15785.4
Nn, кг	108603
Qn кг	3126.08

 

Определение геометрических размеров фундамента:

Глубину стакана фундамента принимаем 1 м,

Наn ³ 0,5+0,33×hcol= 0.5+0.33·1.3=0.93

Наn ³ 1,5×bcol= 1.5·0.5=0.75

Наn ³ 30×d= 30·14=420 мм где d= 14 мм - диаметр продольной арматуры колонны.

Расстояние от дна стакана до подошвы фундамента принимаем 500 мм.

Полная высота Н= 1950 мм.

Глубина заложения фундамента при расстоянии от нулевой отметки до верха фундамента 150 мм Нd = 2.1 м.

Фундамент одноступенчатый, высотой ступени 0.45 м

Предварительно площадь подошвы фундамента определим как для центрально нагруженного фундамента с учетом gn = 0,95 по формуле:

 

 1.05·124893·0.95/((1.3·10000)-2000·2.1)=14.16см2

 

где 1,05 - коэффициент, учитывающий наличие момента.

Назначая отношение сторон b/a=0,8, получаем

 (14.16/0.8)^0.5=4.21

b= 0.8·4.21=3.37

Учитывая наличие момента и распора, увеличиваем размеры сторон фундамента примерно на 10 - 15%.

Принимаем а´b= 4.2 ´ 3.6м.

Площадь подошвы фундамента А= 4.2·3.6=15.12 м2, момент сопротивления W= (3.6·4.2^2)/6=10.58 м3.

Определяем рабочую высоту фундамента из условия прочности на продавливание по формуле:

 

 -(1.3+0.5)/4+0.5·(124893/(6.73+8260.12))^0.5=1.49 м

 

где h= 1.3 м - высота сечения колонны;

bcol= 0.5 м - ширина сечения колонны;

р=N/A= 124893/15.12=8260.12кгс/м2;

Rbt=6.73 кгс/см2.

Полная высота фундамента Н= 1.49 < 1.95 м. достаточно высоты

Принимаем:ф=1.95 высота фундамента= 2.1- глубина заложения фундаментов

Определение краевого давления на основание:

Изгибающий момент в уровне подошвы:

 = Mn - Qn×H = 18153.186+3594.99·1.95=25163.42кг*м

 

Нормативная нагрузка от веса фундамента и грунта на его обрезах:

=a×b×Hf×gm×gn= 4.2·3.6·2.1·2000·0.95=60328.8кг

 25163.4165/(124893+60328.8)=0.14

 ((124893+60328.8)/15.12)·(1+6·0.136/4.2)=14630.14кг/м2 < 1,2Ro= 15600

= ((124893+60328.8)/15.12)·(1-6·0.136/4.2)=9870.1>0

 

Расчет арматуры фундамента.

Определяем напряжение в грунте под подошвой фундамента в направлении длинной стороны а баз учета веса фундамента и грунта на его уступах от расчетных нагрузок:

 

рmax = N/A + Mf/W = 124893/15.12+25163.4165/10.58=10638.51 кгс/м2;

рmin = 124893/15.12-25163.4165/10.58=5881.72 кгс/м2,

 

где Мf = M + QH = 18153.186+3594.99·1.95=25163.42 кгс×м.

Расчетные изгибающие моменты:

Сечение 1-1

аi= 0.65 м- расстояние от центра до Р1-1.(от центра колонны до края фундамента)

а= 2.1 м- расстояние от центра до края ступени;

 

 

Р1-1= 10638.51-(10638.51-5881.72)·(2.1-0.65)/(2.1·2)=8996.28 кг/м2

М1-1=0,125*Р1-1*(а-hc)2*b= 0.125·8996.28·((4.2-1.3)^2)·3.6=34046.42 кг*м

Здесь ахb- размеры всей опорной плиты.

Сечение 2-2

аi= 1.05 м; а= 2.1 м.

Р2-2= 10638.51-(10638.51-5881.72)·(2.1-1.05)/(2.1·2)=9449.31 кг/м2

М2-2=0,125*Р1-1*(а-а2)2*b= 0.125·9449.31·((4.2-2.1)^2)·3.6=18752.16 кг*м

Требуемое сечение арматуры:

 

Аs1=M1-1/(Rs*0,9*h0)= 34046.42·100/(3750·0.9·187)=5.39 см2;

Аs2=M2-2/(Rs*0,9*h02)= 18752.16·100/(3750·0.9·38)=14.62см2;

 

Принимаем 18d 12A-III As=18·1.131=20.36см2 см2.

Арматура, укладываемая параллельно меньшей стороне фундамента, определяется по среднему давлению, Ро =(10638.51+5881.72)/2=8260.12кг/м2 с учетом того что арматура расположена во втором ряду.

h0= 187-1=186 м= 0.5+2·(0.075+0.2)=1.05 м

М=0,125*Р0*(b-b2)2*a= 0.125·8260.115·((3.6-1.05)^2)·4.2=28198.48 кг*м

Аs3=M/(Rs*0,9*h0)= 28198.48·100/(3750·0.9·186)=4.49см2

Аs3=M/(Rs*0,9*h02)= 28198.48·100/(3750·0.9·38)=21.99см2

Применяем 21d 12A-III As=21·1.131=23.75см2

Расчет арматуры стакана.

Продольная арматура

Площадь продольной арматуры стакана определяют из условия прочности сечения на уровне дна стакане Изгибающий момент и продольную силу при gf > 1 определяют из выражений;

 

18153.186+3594.99·0.85+15517.26·0.8=33622.74кг*м

124893+15517.26+3973.75=144384.01 кг

 

где hgl =0.85м высота стакана;=2.1·1.2·0.85·2500-1.3·0.5·0.85·2500=3973.75кг- вес стаканной части подколонника;=(3·50+11.6·0.3·600)·6·1.1·0.95+0.3·0.3·6·2500·1.1=15517.26кг- усилия от веса стены и фундаментной балки;

Расчетный эксцентриситет продольной силы

ео=М/N = 33622.7355/144384.01=0.23м > hc/6= 1.3·100/6=21.67 см

При  поперечная арматура ставится по конструктивным соображениям. При  поперечную арматуру подбирают из условия прочности наклонного сечения III-III

 

(33622.7355·100-0.7·144384.01·23)/(2900·(10+30+50+70+0))=2.24см2

 

Принимаем 4d 12 As=4·1.131=4.52см2

При  поперечную арматуру определяют из условия прочности наклонного сечения II-II:

 

 

Расчет продольной арматуры стакана.

Применяем симметричное армирование

N=144384.01 < = 76.5·1.05·100·35=281137.5 кг

Нейтральная ось проходит в пределах полки арматуру рассчитываем как для прямоугольного сечения шириной bf ‘ =1100 мм.

 

 =144384.01/(76.5·25)=75.49см >2*a’=2*35=70мм

= 2.1·100-3.5=206.5см

= 0.23+2.1/2-0.035=1.25м

= 144384.01·(1.245·100-(206.5-0.5·75.49))/(3750·(206.5+3.5))=-8.11см2

 

Армирование назначаем в соответствии с конструктивными требованиями в количестве не менее 0,05% площади поперечного сечения подколонника:

Аs=A/s= 0.0005·(2.1·100·1.2·100-0.5·100·1.3·100)=9.35 см2.

С каждой стороны подколонника 12d 12 As=12·1.131=13.57см2

Поперечная арматура из условия свариваемости Æ5 Вр-I., с шагом s=400мм.

Расчет фундамента на продавливание

по стороне слева=0.45-0.08=0.37м

Средний размер этой грани=(b01+b1)/2=(1.2+3.6)/2=2.4м

Вычисляем площадь прямоугольника слева=3.6·(1.05-0.45)=2.16м2

Расчетная продавливающая сила=Pmax*F=10638.5·2.16=22979.16кг- требуется проверить=Pmax*F=10638.5·2.16=22979.16кг < Rbt*h*um=6.73·0.37·100·2.4·100=59762.4кг

Условие выполняется

по стороне снизу

Средний размер этой грани=(b01+b1)/2=(2.1+4.2)/2=3.15м

Вычисляем площадь прямоугольника снизу=4.2·(1.2-0.45)=3.15м2

Расчетная продавливающая сила=Pmax*F=10638.5·3.15=33511.28кг- >0=Pmax*F=10638.5·3.15=33511.28кг < Rbt*h*um=6.73·0.37·100·3.15·100=78438.15кг

 

Условие выполняется

 

8.
Расчет подстропильной балки