Проектирование отдельных ступенчатых фундаментов

Как правило, расчет фундамента выполняется на ту комбинацию усилий, по которой в колонне по обрезу фундамента (сечение 3-3) получилось максимальное количество продольной арматуры.

Площадь подошвы фундамента рассчитывается, исходя из нормативных нагрузок на фундамент, так как определение площади фундамента связана с его осадкой, что относится ко второй группе предельных состояний.

R₀ – условное сопротивление грунта,

N _ser - нормативное продольное усилие на фундамент,

Н₁–глубина заложения фундамента (определяются из условия промерзания),

.

Здесь γ_гр – средняя плотность грунта на уступах фундамента,

γ_жб – средняя плотность железобетона фундамента,

γ_m – вес фундамента и грунта на его обрезах, обычно γ_m = 20кН/м³.

При определении размеров подошвы фундамента учитывают влияние изгибающих моментов и задаются отношением длины фундамента «a» к ширине «b». Обычно это соотношение принимают 1,2÷1,5.

Высота фундамента должна обеспечивать неизменяемость расчетной схемы сооружения и обеспечивать прочность фундамента, не допуская продавливания по дну стакана и по поверхности пирамиды.

Условие непродавливания по поверхности пирамиды

где h _k – высота сечения колонны,

b _k – ширина сечения колонны,

R_bt- прочность бетона при растяжении,

р – реакция грунта под подошвой фундамента от расчетных нагрузок.

Высота фундамента принимается равной максимальной глубине стакана плюс 250 мм. 250 – расстояние от подошвы колонны до подошвы фундамента.

Глубина стакана фундамента определяется из условий:

· h_ст = 0,5м + 0,33h_k (надежность заделки колонны в фундамент),

· h_ст = l _an необходимая длина анкеровки продольной арматуры колонны в фундаменте. l _an- определяется в соответствие с таблицей 28 приложения.

· h_ст = 1,5b_к.

Краевые давления Р₁ и Р₂ под подошвой фундамента определяют при линейном распределении реакции грунта по формулам.

или

Продольная арматура фундамента находится в предположении, что под подошвой фундамента реакция грунта является распределен­ной по всей площади, а сама подошва рассматривается как защемленная консольная балка под действием этой реакции. Особенностью расчета внецентренно сжатых фундаментов является неравномерная реакция грунта под подошвой. Возможные эпюры давления основания представлены на рис.7.

Изгибающие моменты в подошве фундамента определяются как для консольной балки шириной, равной ширине фундамента, в расчетных сечениях, расположенных в местах изменения высоты фундамента и по грани колонны.

При двухступенчатом фундаменте, (рис. 23) моменты равны.

M_І-І = p(a – h_k)²b/8; M_ІІ-ІІ = p(a – a₁)²b/8.

При определении площади арматуры плечо внутренней пары η = 1 – 0,5ξ допускается принимать 0,9h_o.

Требуемое в каждом сечении количество арматуры

A_{s І-І} = M₁ /0,9R_sh_o; A_s2 = M₂ /0,9R_sh_o1.

Конструктивные требования

· Размеры фундаментов в плане рекомендуется назначать кратными 0,3м, а высоты ступеней не должны превышать 450 мм.

· При наличии бетонной или гравийно-песчаной подготовки защитный слой должен приниматься не менее 30 мм для сборных фундаментов и не менее 35 мм для фундаментов в монолитном исполнении.

· При отсутствии подготовки защитный слой назначается не менее 70 мм.

· Минимальный процент армирования назначается не менее 0,5%.

· При стороне фундамента более 3 метров допускается часть стержней не доводить до торца в альтернативном порядке.

 

 

 

 

 

Стропильные конструкции ОПЗ

В качестве стропильных конструкций в одноэтажных промышленных зданиях используются балки и фермы покрытий, арки. В качестве покрытий могут применяться конструкции на пролет и тонкостенные пространственные конструкции. Балки покрытий применяются, как правило, при пролетах до 18м. Фермы применяются при пролетах до 30м включительно и шаге колонн 6 и 12м. При пролетах до 36м и более применяют железобетонные арки или металлические фермы. Железобетонные фермы могут иметь различные очертания решеток, но наиболее выгодными с точки зрения статической работы являются сегментные фермы при очертании верхнего пояса совпадающего с кривой давления. Для снижения массы ферм в них применяются бетоны классов В30-В50, и допускается высокий процент армирования поясов. Широкое распространение имеют полигональные фермы с параллельными поясами, позволяющие более широко использовать механизацию при производстве кровельных работ. Фермы пролетом более 24 изготавливаются из двух полуферм, а решетку проектируют так, чтобы стык нижнего пояса располагался между узлами. Ширины поясов, назначают из условия двустороннего опирания плит покрытий 250-350мм. Нижний пояс выполняют с предварительным натяжением арматуры на упоры или на бетон. Напрягаемая арматура проволочная классов В_р1200- В_р1500, канатная классов К1400- К1500, стержневая классов А600- А1000. Продольное армирование верхнего пояса и решетки осуществляется арматурой классов А400-А500, поперечное классов А240, В500.

Расчет фермы должен производиться для стадий изготовления, транспортирования, монтажа и эксплуатации. При расчете фермы в стадии эксплуатации учитываются постоянные и временные нагрузки. Усилия от нагрузок считаются приложенными к узлам фермы, элементы решетки и пояса в узлах соединены шарнирно. Опорный узел фермы рассчитывается на отрыв (нарушение анкеровки), прочность нормальных и наклонных сечений. В промежуточных узлах рассчитывается поперечная и окаймляющая арматура. Нижний пояс и растянутый раскос должны быть проверены на трещиностойкость (наличие и ширина раскрытия трещин). В рамках курсового проекта расчет фермы может быть выполнен с помощью различных компьютерных программ и вычислительных комплексов.

2. Пример расчета

В соответствии с исходными данными запроектировать несущие конструкции одноэтажного двухпролетного каркасного промышленного здания.

Исходные данные. Здание отапливаемое двухпролетное. Длина здания 144м, пролет L=24м, шаг поперечных рам 12м, мостовой кран грузоподъемностью Q=30/10тс, режим работы крана 4К-6К, отметка головки рельса ОГР +9,8м, район строительства-Москва, район по давлению ветра –I, местность типа В, нормативное давление ветра 23кгс/м², (0,23кН/м²), по весу снегового покрова-III, расчетная снеговая нагрузка на 1м² горизонтальной поверхности 180кгс/м², (1,8 кН/м²), средняя скорость ветра за зимний период - 4м/сек. Условное расчетное сопротивление грунта R₀=0,25МПа. Стропильные конструкции - сегментные фермы с параллельными поясами, предварительная высота фермы 2200мм.

 

2.1. Компоновка поперечной рамы

Для начала проектирования выполним предварительные расчеты и назначения размеров элементов рамы. Здание, отапливаемое, длиной 144м разбиваем на два температурно-усадочных блока длиной 72м каждый /1/.

Высота колонн определяется в зависимости от ОГР, габаритов крана, зазоров, высоты подкрановой балки и подкранового рельса. Н_кр – высота крана из справочника равна 2750мм, h_кр– высота кранового рельса КР-150 с прокладками равна 150мм, h_ПБ – высота подкрановой балки при шаге колонн В = 12м равна 1,4м, а₁= 150мм.

H_В = а₁ + Н_кр+h_кр+ h_ПБ= 0,15+2,75+0,15+1,4=4,45м.

H_н = ОГР – h_кр – h_ПБ + а₂= 9,8-0,15-1,4+0,15=8,4м._.

H = H₁+H₂= H_В+ H_н= 4,45+8,4=12,85м.

Высота колонны от нулевой отметки до верха колонны (низа стропильной конструкции) Ĥ= Н-а₂= 12,85-0,15 = 12,7м.

Размер Ĥ должен быть кратным 0,6м из условия унификации сборных колонн и стеновых панелей и соответственно расположения закладных деталей. Для получения ближайшего кратного размера Ĥ необходимо изменить высоту верхней части колонны за счет увеличения зазора а₁ на 0,5м.

Принимая зазор а₁ = 0,65м, получаем окончательные размеры колонны

H_В = а₁ + Н_кр + h_кр + h_ПБ= 0,65+2,75+0,15+1,4=4,95м.

H_н = 8,4м.

H = H₁+H₂= H_В+ H_н= 4,95+8,4=13,35м.

Ĥ= Н-а₂= 13,35-0,15 = 13,2м (длина кратна 0,6м).

Предварительный выбор формы и размеров сечений колонн.

Колонны крайнего ряда. Проверяем условия: L=24м; Q= 30т ≤ 30тс; ОГР =9,8м ≤ 10 м. Условия выполняются - для крайних колонн выбираем сплошное сечение. Высота сечения верхней части колоны h_в ≥ H_В/10=4,95/10=495мм.

Принимаем h_в = 500мм. Ширина сечения назначается при шаге рам В = 12 м b ≥ 500мм и b ≥ H/25=13,35/25=0,534м. Принимаем ширину колонны b=500мм.

Высота сечения нижней части должна быть не менее H₂/10=8,4/10=840мм. Принимаем h_н=900мм.

Колонны среднего ряда. Средние колонны проектируются, как правило, двухветвевыми. Высоту сечения верхней части средних колонн назначаем аналогично высоте сечения крайних колонн, но с учетом условий опирания на среднюю колонну двух ферм. Принимаем высоту сечения надкрановой части средних колонн -600мм, ширину колонны -500мм, высоту сечения подкрановой части колонны -1200мм, стоек h_с - 300мм. Расстояние между осями распорок S = 2600мм, количество проемов n=3 (рис.8,9).

 

 

2.2. Постоянные нагрузки.