|
|
|
|
n на уровне подошвы фундамента для комбинации усилий с
|
|
=36,58 кН (см. раздел 1), а для расчета основания
n = G 3 / γ f = 36,58/l,l =
|
Анализируя значения усилий в таблице 4 находим, что наиболее небла- гоприятной комбинацией для предварительного определения размеров подош- вы фундамента по условию максимального эксцентриситета (отрыва фундамен- та) является вторая комбинация усилий.
В этом случае получим следующие значения усилий на уровне подошвы
фундамента: N n = N n + G n =487,40 + 33,25 = 520,65 кН; M n
= M n + Q n h
+ G n e =
f 3 f
f 3 3
= −340,31 – 47,14·3,0 − 33,25·0,47= −497,36 кН·м. Тогда получим:
e 0 = M n / N n
= - 497,36 / 520,65 = 0,955 м.
f f
С учетом эксцентриситета продольной силы воспользуемся формулами таблицы IV.12 приложения IV для предварительного определения размеров по- дошвы фундамента по схеме 1.
Принимая соотношение сторон фундамента β =b /a = 0,6 вычислим коэффи- циент k по формуле:
где R 0 = 0,25 МПа = 250 кПа – расчетное сопротивление грунта по индиви- дуальному заданию;
γ m = 20 кН/м3 – средний удельный вес фундамента с засыпкой грунта
на его обрезах;
d – глубина заложения фундамента по индивидуальному заданию.
Тогда получим следующие ориентировочные размеры сторон фундамента:
|
1,55 k - 2,5)= 0,955(2 +
1,55 × 4,01 - 2,5)= 3,17 м;
b = βa = 0,6·3,17=1,90 м.
Принимаем предварительно размеры подошвы фундамента а =3,3 м и b = 2,1 м и уточняем расчетное сопротивление песчаного грунта основания с учетом заданной глубины заложения фундамента согласно приложения В[10]:
|
|
R = R 0[1 + k 1 (b – b o) /b o] + k 2 γ m (d – d 0) =
= 250 [l + 0,125(2,1 – 1)/1] + 0,25·20(3,15 – 2) = 290 кПа,
где k 1 = 0,125 и k 2 = 0,25 принято для песчаных грунтов по [10].
Определим усилия на уровне подошвы фундамента принятых размеров от нормативных нагрузок и соответствующие им краевые давления на грунт по формулам:
|
inf
= N n + G n + abd 
m n;
|
|
inf
= M n
+ Q n h
+ G n e;
|
|
p л (п) = N inf / A f
± M inf / W f ;
где γ п = 0,95 – для класса ответственности здания II; A f = ab = 3,3·2,1 =
=6,93 м2; W f = b а 2 / 6 = 2,1·3,32/6 = 3,81 м3.
Результаты вычисления усилий, краевых и средних давлений на грунт ос- нования приведены в таблице 5.
Таблица 5
Усилия и давления на грунт под подошвой фундамента
Комбинации усилий от колонны
Усилия
Давления, кПа
|
n
|
|
269,8
кПа<1,2 R = 1,2·290 = 348,0 кПа;
n
|
|
4,5 кПа > 0 и
n = 179,8 кПа < R = 290
|
Рис. 35. К определению размеров подошвы фундамента: а – расчетная схема;
б – эпюры давлений на грунт; в – план фундамента
ряют предъявляемым требованиям по деформациям основания и отсутствию отрыва части фундамента от грунта при крановых нагрузках (см. рис. 35). Таким образом, оставляем размеры подошвы фундамента а = 3,3 м и b = 2,1 м. Расчет тела фундамента выполняем для принятых размеров ступеней и стакана согласно рисунку 36. Глубина стакана назначена в соответствии с ти- пом опалубки колонны по приложению V, а поперечное сечение подколонника имеет размеры типовых конструкций фундаментов под колонны промышлен-
ных зданий.
Для расчета арматуры в подошве фундамента определяем реактивное дав- ление грунта основания при действии наиболее неблагоприятной комбинации расчетных усилий (третьей) без учета собственного веса фундамента и грунта на его обрезах. Находим соответствующие усилия на уровне подошвы фунда- мента:
|
|
N inf = N c + G 3 = 917,74 + 36,58 = 954,32 кН;
M inf = М с + G 3 e 3 + Q c h f = –209,61 – 36,58·0,47–55,63· 3 = –393,69 кН·м.
Тогда реактивные давления грунта будут равны:
p max
= 954,32 /6,93 + 393,69 /3,81 = 137,7 + 103,3 = 241,0 кПа;
p min
= 137,7 − 103,3 = 34,4 кПа;
p m = 137,7 кПа;
p = p
- p max - p min × a
= 241,0 - 241,0 - 34,4 0,6 = 203,4 кПа;
1 
max a 1
3,3
p = p
- p max - p min × a
= 241,0 - 241,0 - 34,4 0,9 = 184,7 кПа.
2 
max a 2
3,3
Выполним проверку условия прочности нижней ступени фундамента по поперечной силе без поперечного армирования в наклонном сечении, начи- нающемся в сечении I – I. Для единицы ширины этого сечения (b = 1 мм) нахо- дим: Q = 0,5 (а – h с – 2 h 02) p max = 0,5(3300 – 1500 –2·560)1 · 0,241=81,9 H.
Поскольку Q b, min = 0,5 R btbh 01= 0,5 ·0,75 ·1·260 = 97,5 H > Q = 81,9 Н, то
прочность нижней ступени по наклонному сечению обеспечена.
|
i
M 1 – 1 = 2,0 ·0,62(2·241,0 + 203,4)/6 = 82,24 кН·м;
M 2 – 2 = 2,0 ·0,92(2·241,0 + 184,7)/6 = 180,0 кН·м.
Требуемое по расчету сечение арматуры составит:
A s, 1–1 = M 1 – 1 / (R s ∙ 0,9 h 01) = 82,24·106/(350·0,9·260) = 1004 мм2;
A s, 2–2 = M 2 – 2 / (R s ∙ 0,9 h 02) = 180,0 ·106/(350·0,9·560) = 1020 мм2.
Рис. 36. К расчету тела фундамента
Минимальное количество арматуры в расчетных сечениях в соответствии с требованиями таблицы IV.11 приложения IV составляет:
A s,min, 1–1=0,001 bh 01=0,001·1800·260=468 мм2 < A s, 1–1= 1004 мм2;
A s,min, 2–2=0,001 b c h 02=0,001·1200·560=672 мм2 < A s, 2–2= 1020 мм2.
Принимаем основной шаг стержней в сетке 200 мм, тогда на ширине
b = 2,0 м будем иметь в сечении 2 – 2 арматуру 11Ø12 А400, A s = 1131 мм2 >
>1020 мм2.
Расчет рабочей арматуры сетки плиты фундамента в направлении корот- кой стороны выполняем на действие среднего реактивного давления грунта
р т = 137,7 кПа, соответственно получим:
М 3 – 3 = p m
ab 2 / 2 =
137,7·3,3·0,452/2 = 46,0 кН·м;
|
< A s, min, 3 – 3 = 0,001 bh 0 = 0,001·3300·250 =825 мм2.
По конструктивным требованиям принимаем минимальный диаметр арма- туры для фундамента при а > 3 м равным 12 мм с шагом 200 мм, тогда в сече- нии 3 – 3 будем иметь 17Ø12А400, А s = 1923 мм2>825 мм2.
Расчет продольной арматуры подколонника выполняем в ослабленном ко- робчатом сечении 4 – 4 в плоскости заделки колонны и на уровне низа подко- лонника в сечении 5 – 5 (см. рис. 36).
Сечение 4 – 4. Размеры коробчатого сечения стаканной части фундамента преобразуем к эквивалентному двутавровому с размерами в мм: b = 650; h = a c =1500; b f = b ' f = b c = 1200; h f = h ' f = 325; а = а ’ = 50; h 0 = 1450.
Вычислим усилия в сечении 4–4 от второй комбинации усилий в колонне с максимальным изгибающим моментом:
N = N c + G 3+ a c b c d c ργ f γ n = 560,51+36,58+1,5·1,2·0,9·25·1,1·0,95= 639,4 кН;
M = М с + Q c d c + G 3 e 3 = 391,35 + 54,22·0,9 + 36,58·0,47=457,3 кН·м.
Эксцентриситет продольной силы будет равен е 0 =М / N = 457,3/639,4 =
=0,715 м = 715 мм > е а = h /30 = 1500/30 = 50 мм.
Проверяем положение нулевой линии.
Так как
R b ' h '
= 8,5·1200·325 = 3315·103 Н = 3315 кН > N = 639,4 кН, то
b f f
указанная линия проходит в полке и сечение следует рассчитывать как прямо- угольное с шириной b = b ' f = 1200 мм. Расчет прочности сечения для случая симметричного армирования выполняем согласно п. 3.57[7].
|
|
Для этого вычислим значения:
3
n =
'
N
R b bh 0
= 639,4 ×10 8,5 ×1200 ×1450
= 0,0432;
Так как α n = 0,0432 < ξ R = 0,533, то требуемое количество симметричной арматуры определим по формуле (3.93)[7]:
Армирование назначаем в соответствии с конструктивными требованиями в количестве не менее 0,10 % площади подколонника:
A s = A' s = µ s,min bh 0 = 0,001·1200 ·1450 = 1740 мм2.
Принимаем A s = A ' s = 1900 мм2 (5Ø22А400).
В сечении 5–5 по аналогичному расчету принято конструктивное армиро- вание.
Поперечное армирование стакана фундамента определяем по расчету на действие максимального изгибающего момента. Вычисляем эксцентриситет продольной силы в колонне от второй комбинации усилий е 0 = M c / N c =
=391,35/560,51 = 0,698 м.
Поскольку е 0 = 0,698 м > h c /6 =0,7/6 = 0,117 м, то поперечная арматура стакана требуется по расчету. Так как е 0 = 0,698 м > h c / 2 = 0,350 м, то момент внешних сил в наклонном сечении 6–6 вычисляем по формуле*:
М 6–6 =М c + Q c d c − N c h c /2=391,35+54,22·0,9−560,51·0,7/2= 244,0 кН·м.
Тогда, площадь сечения одного стержня поперечной арматуры стакана фундамента будет равна:
A s = M 6–6/(4 R sw Σ z i) = 244,0·106/[4·300(850 + 750 + 550 + 350 + 150)] = 76,3 мм2.
Принимаем A s = 78,5 мм2 (Ø10B500).
Теперь следует заполнить соответствующий контрольный талон, как это показано к рассмотренному примеру на рисунке 37. Выполнить чертеж фун- дамента Вам поможет рисунок 38.
* При е 0 < h c /2 момент внешних сил должен вычисляться по формуле
М 6–6 =М c + Q c d c − 0,7 N c е c .
 |
а ========================================================================================================================
| ПГС 4 курс П11 гр.I Kод | Рaзмеры | фундамента(м) | Кол.ступ. dsa.шаг dsb.шаг | S+S' Sw | Kонтр. | I | |||||||
| Соколов С.Н. Iзадания | a | b | h1 ac | bc | кса.ксb (мм) (мм) | (n.ф) (кс.ф) | сумма | I | |||||
| Cрок сдачи информацииI :: : : : : : : : :: I | |||||||||||||
| по 9 этапу до 200410I 107.09 3.3 | 2.1 | 0.3 | 1.5 | 2.1 | 12.200 |
12.200 10.22 | 5.10 | 157.31 | I | ||||
| =====================I------- ------ | ------ | ------ | ------ | ------ | ------ | ------ | ------ ------ | ------ | -------- | I | |||
Пояснения к заполнению контрольного талона: Схема армирования фундамента (пример)
a, b – размеры подошвы фундамента, м;
h1 – высота ступеней фундамента, м;
ac, bc – размеры сечения подколонника (стакана), м;
|
|
кса – количество ступеней по направлению размера а; ксb – то же, по направлению размера b;
dsa.шаг – диаметр (целая часть) и шаг (дробная часть) стержней сетки
С1 по направлению размера а; dsb.шаг – то же, по направлению размера b;
S+S' – суммарное количество стержней (целая часть) и диаметр
(n.ф) (дробная часть) продольной рабочей арматуры подколонника без учета конструктивных стенжней;
Sw – количество сеток С2 (целая часть) и диаметр арматурных
(кс.ф) стержней (дробная часть)
б ========================================================================================================================
ПГС 4 курс П11 гр.I Kод Рaзмеры фундамента(м) Кол.ступ. dsa.шаг dsb.шаг S+S' Sw PезультатI Соколов С.Н. Iзадания a b h1 ac bc кса.ксb (мм) (мм) (n.ф) (кс.ф) ошибок I Информация студента I 107.09 3.30 2.10 .30 1.50 1.20 2.1 12.200 12.200 10.22 5.10 I
Результаты проверки I 3.30 2.180 .30 1.50 1.20 2.1 12.200 12.200 10.22 5.10 I
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Bы OTЛИЧHO выполнили расчет фундамента,
Tеперь, Соколов С.Н., Bы можете завершить оформление проекта.
Рис. 37. К автоматизированной проверке расчета и конструирования фундамента: а – заполненный контрольный талон;
б – результаты диалога с ЭВМ
Рис. 38. Армирование фундамента с повышенным стаканом: а – опалубочные размеры, сечения и схема армирования; б – арматурные изделия
