Расчет отдельно стоящего центрально-сжатого фундамента

 • расчет площади арматуры фундамента

   Расчет прочности тела фундамента (рис. 1) в отличие от рас­чета основания ведется по первой группе предельных состояний, поэтому используется расчетная нагрузка N. Под подошвой фун­дамента от действия нагрузки возникает отпор грунта (реакция) р = N/ A_f (кН/м²),фундамент деформируется, происходит изгиб подошвы фундамента (рис. 2). При этом может происходить его разрушение за счет образования трещин по нормальным сечени­ям, т.е. подошва фундамента работает как плита. Арматура, по­ставленная в нижней части фундамента (арматурные сетки), вос­принимает растягивающие напряжения. Расчетом необходимо проверить сечение по краю колонны и те места, где происходит изменение высоты фундамента, которые являются наиболее опас­ными (сечения 1−1, 2−2, рис. 3).

 

Рис. 1

Рис. 2

 Из сказанного понятно, что арматура подошвы фундамента рас­считывается как арматура изгибаемых элементов, воспринимающая растягивающие усилия, возникающие в растянутой зоне бетона. Для определения изгибающего момента в сечении 1−1 рассматриваем отсеченную сечением часть фундамента как консоль, равномерно загруженную снизу реакцией грунта р. Равнодействующая реакции грунта на отсеченной части Q приложена в центре тяжести консо­ли, для сечений 1−1, 2−2 соответственно: Q ₁, Q ₂:

Момент, возникающий в сечении 1−1, определяется как про­изведение равнодействующей Q ₁ на расстояние от равнодейству­ющей до сечения:

аналогично можно определить изгибающий момент для сечения 2−2:

Требуемая площадь арматуры определяется из формулы

   При нахождении площади арматуры в уравнение соответствен­но подставляется М ₁или М ₂и соответствующая рассчитываемым сечениям рабочая высота h ₀₁или h ₀₂.

Рис. 3

Пример 1. Рассчитать фундамент по материалу под железо­бетонную колонну гражданского здания по данным примера 12.1. Нагрузка на фундамент с учетом коэффициента надежности по от­ветственности N =535,52 кН. Глубина заложения фундамента d ₁=1,35 м. Размеры подошвы фундамента а b = 1,3 ∙ 1,3 м. Размер сечения колонны h_cb_c = 300 ∙ 300 мм. Конструкцию фундамента см. на рис. 4.

Решение.

      1. Определяем давление под подошвой фундамента: площадь фундамента A_f = ah = 1,3 ∙ 1,3 = 1,69 м²; давление р = N/A_f = 535,52/1,69 = 316,88 кПа.

  2. Определяем расчетные сечения фундамента. Рассчитываем сечение, проходящее по краю колонны (1−1) (см. рис. 4).

  3. Задаемся защитным слоем бетона а _b = 3,0 см (сборный фун­дамент) и принимаем расстояние от подошвы фундамента до цен­тра тяжести арматуры а =4,0 см; находим рабочую высоту фунда­мента h ₀₁= h ₁ − а =105 − 4,0 = 101 см.

  4. Принимаем: класс прочности бетона В20; коэффициент усло­вия работы бетона γ _{b 2} = 1,0; класс арматуры А-III: R_b = 11,5 МПа, R_bt = 0,90 МПа, R_s =365 МПа (табл. 2.6, 2.8);

5. Поперечная сила в рассчитываемом сечении:

6. Изгибающий момент в сечении 1−1

7. Требуемая площадь арматуры фундамента в сечении 1−1

Рис. 4

8. Принимаем арматуру (в арматурных сетках фундамента рекомендуется назначать шаги стержней арматуры S = 100, 150, 200 мм): задаемся шагом стержней арматуры S =200 мм, опреде­ляем количество стержней, расположенных в одном направлении арматурной сетки:

принимаем (по Приложению 3) диаметр арматуры 7Ø10, А-III; A_S = 5,5 см², что больше, чем требуется по расчету, но соответствует рекомендуемому минимальному диаметру арматуры для арматур­ных сеток фундамента; конструируем арматурную сетку фунда­мента (рис. 5).

Рис. 5

11. Проверяем фундамент на продавливание; определяем сто­роны основания пирамиды продавливания:

Так как размеры нижнего основания пирамиды продавливания больше размеров подошвы фундамента, значит, пирамида продавливания выходит за пределы фундамента, при этом прочность на продавливание считается обеспеченной.

ЗАДАНИЕ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ №12

 Задача 1. Рассчитать фундамент под колонну жилого дома (определить требуемые размеры подошвы фундамента и выпол­нить расчет по материалу). Нагрузка на фундамент N =… кН; γ _n  = 0,95; N_ser =… кН; глубина заложения фундамента d ₁= … м; расчетное сопротивление грунта R = … кПа. Сечение колонны … мм; сечение подколонника 900х900мм(рис. 6). Бе­тон фундамента –…; γ _{b 2}  = 1,0; фундамент монолитный. Арма­турная сетка из арматуры класса …

Рис. 6

Таблица 1 Исходные данные

№ варианта	Нагрузка N	Нагрузка Nser	Глубина заложения	Расчётное сопротивление грунта	Сечение колонны	Класс бетона	Класс арматуры
1	100	80	1,2	110	300х300	В15	А-II
2	120	100	1,2	120	300х300	В15	A-III
3	130	100	1,2	130	300х300	В15	А-II
4	140	120	1,3	140	300х300	В15	A-III
5	150	120	1,3	150	300х300	В15	А-II
6	160	130	1,3	160	300х300	В15	A-III
7	170	140	1,4	170	300х300	В15	А-II
8	180	150	1,4	180	300х300	В15	A-III
9	190	170	1,5	190	300х300	В15	А-II
10	200	170	1,5	200	300х300	В15	A-III
11	220	180	1,5	200	300х300	В20	А-II
12	240	200	1,5	200	300х300	В20	A-III
13	250	200	1,5	200	300х300	В20	А-II
14	260	200	1,6	200	300х300	В15	A-III
15	280	250	1,6	220	300х300	В15	А-II
16	300	250	1,6	220	300х300	В15	A-III
17	320	270	1,7	220	350х350	В15	А-II
18	340	300	1,7	220	350х350	В20	A-III
19	350	300	1,7	230	350х350	В20	А-II
20	360	320	1,8	230	350х350	В20	A-III
21	380	350	1,8	230	350х350	В20	А-II
22	400	350	1,8	230	350х350	В20	A-III
23	410	360	1.9	240	350х350	В20	А-II
24	420	370	1.9	240	350х350	В20	A-III
25	430	400	1.9	240	350х350	В20	А-II
26	440	400	2,0	240	350х350	В20	A-III
27	450	400	2,0	250	350х350	В20	А-II
28	470	420	2,0	250	350х350	В20	A-III
29	480	450	2,0	250	350х350	В20	А-II
30	500	450	2,0	250	350х350	В20	A-III

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Методические указания по организации практических занятий и выполнению отчётных работ  разработаны для студентов специальности 08.02.01 Строительство и эксплуатация зданий и сооружений. Цель работы – получение знаний и умений профессионального модуля «Участие в проектировании зданий и сооружений» в части основ расчёта строительных конструкций и оснований, а также формирование профессиональной компетенции: ПК 1.2. Выполнять расчеты и конструирование строительных конструкций.

 Практическая направленность обучения обеспечивается тематикой практических занятий и содержанием заданий для самостоятельной работы.

 Такая форма учебной работы, как практические занятия по выполнению расчётов, необходима для развития инженерного мышления, осознанного и обоснованного понятия оценки их надёжности в работе.

 В данном пособии изложено содержание практических занятий, указаны цели, которые должны быть достигнуты в процессе выполнения работы, дано теоретическое обоснование и алгоритм решения задач, отчёт о работе – задания для самостоятельных работ. В пособии приведён перечень отчётных работ, определяющих тип, объём самостоятельной работы студента и форму отчётности.

 В приложениях приведён справочный материал, необходимый для решения задач.

 Данное пособие может быть рекомендовано преподавателям для проведения практических занятий по теме «Расчёт строительных конструкций» для студентов строительных специальностей.

 Для закрепления теоретических знаний и приобретения необходимых практических умений программой дисциплины предусматриваются практические занятия, которые проводятся после изучения соответствующей темы.

 На выполнение практических занятий согласно учебному плану отводится 44 часа (12 практических работ). Практические занятия предполагают выполнение 12 индивидуальных заданий для отчётных (аудиторных и домашних) работ по всем темам. Все задания и задачи максимально ориентированы на будущую специальность.

 Расчётные схемы балок, колонн, рам, ферм, арок, поперечные сечения их элементов, виды внешних нагрузок наиболее характерны для конструкций и сооружений, встречающихся в строительстве.

 Результаты выполнения задания на практическое занятие представлены в виде отчётных работ, в которых 70% объёма планируется к выполнению на практическом занятии, а 30% - к выполнению за счёт часов на внеаудиторную самостоятельную работу. Каждому заданию предшествует описание порядка решения задач с краткими методическими указаниями.

   Задания выполняют в соответствии с вариантом (по списку в журнале), чернилами, чётко и аккуратно. Тексты условий задач переписывать обязательно. Решения задач пояснять аккуратно выполненными схемами, эскизами в карандаше. Рекомендуется решать задачи в общем виде, а затем, подставляя числовые значения величин, вычислять результат.

Список используемой литературы

1) Долгун А.И., Меленцова  Т.Б. Строительные конструкции - М. Издательский центр «Академия», 2012

2) Сербин Е.П. Строительные конструкции. Практикум - М. Издательский центр «Академия», 2012

3)  Павлова А.И. Сборник задач по строительным конструкциям. Учебное пособие – Москва: ИНФРА-М, 2014

4) Сетков В.И., Сербин Е.П. Строительные конструкции – Москва: ИНФРА-М, 2005.

5) Под редакцией Хромца Ю.Н. Конструкции из дерева и пластмасс. Учебное пособие.  М. Издательский центр «Академия», 2004

6) Борисов А.Г. Справочник строителя.  М.АСТ. АСТРЕЛЬ, 2006

7) СНиП 2.01.07-85. Нагрузки и воздействия.

8)  СНиП II-23-81. Стальные конструкции.

9)  СНиП 2.03.01-84. Бетонные и железобетонные конструкции.

10) СНиП II-22-81. Каменные и армокаменные конструкции.

11)  СНиП II-25-80. Деревянные конструкции.

12) СНиП 2.02.01-83. Основания зданий и сооружений.

13) СНиП 2.02.03-85. Свайные фундаменты.

 

 

Приложение 1

 

 

 

 

 

 

 

Приложение 2

 

Приложение 3