Данные для проектирования фундамента

Расчет фундамента под колонну крайнего ряда

Для расчета и конструирование фундамента под колонну крайнего ряда назначим материалы бетона и арматуры:

-бетон тяжелый класса В15 (

-рабочая продольная арматура класса А-III (

-конструктивная и поперечная арматура класса А-I

Глубина заложения фундамента d=2,25 м. Основание сложено песком пылеватым, плотным, влажным с расчетным сопротивлением грунта R_o=200КПа. Усредненное значение удельной массы грунта и фундамента Под фундаментом предусматривается песчано-гравийная подготовка. Защитный слой бетона-70 мм.

В уровне верха фундамента в сечении 4-4 (колонна крайнего ряда) передаются расчетный усилия:

Первая комбинация (М_max; N_соотв.)

при >1 М_4-4=113,31 кН·м; N_4-4=-1564,37 кН;;Q_4-4=10,6 кН

при =1 М_4-4=113,31/1,15=98,53 ·м; N_4-4=1564,37/1,15=1360,32кН;

Q_4-4=10,6/1,15=9,22 кН·м;

где 1,15 – усредненный коэффициент по нагрузке.

Вторая комбинация (N_max; M_соотв.)

при >1 М_4-4= -67,49 кН·м; N_4-4=1652,07 кН;;Q_4-4= -13,81 кН

при =1 М_4-4= -67,49/1,15= -58,69 кН·м; N_4-4=1652,07/1,15=1436,38 кН;

Q_4-4= -13,81/1,15= -12,01 кН·м.

Нагрузка от веса фундаментной балки:

при

где - коэффициент надежности по нагрузке;γ_n=0,95- коэффициент по назначению здания; ρ=25 кН/ м³- плотность железобетона; l=5,35 м- длина балки; 0,5(а+b)h- площадь поперечного сечения трапециевидной балки;

при γ_f=1

Момент от веса фундаментной балки при

.

Момент от веса фундаментной балки при γ_f=1

Суммарные расчетные усилия, действующие относительно оси симметрии в уровне подошвы фундамента (без учета веса фундамента и грунта на нем):

Первая комбинация (М_max; N_соотв.)

При > 1 M = M _4-4 + Q_4-4 ·d-M_{фунд.балки} =113,31 +[10,6· (2,25-0,15)]1 – 14,76 = =120,81 кН·м;

N = N_4-4 + G_{фун.балки} = 1564,37 + 26,84 = 1591,21 кН.

При М = М _4-4 +Q _4-4 ·d - М _{фун.балки} =98,53 + [9,22·(2,25-0,15)] – 13,42 = =104,47 кH·м;

N =N _4-4 +G _{фун.балки} = 1360,32 +24,4 = 1384,72 кН.

Расчет фундамента выполним по алгоритму:

1) Определим предварительно площадь подошвы как центрально-нагруженного фундамента

Принимаем соотношение сторон подошвы фундамента

=0,67.

Тогда

Принимаем унифицированные размеры: l = 3,6м; b = 2,4м.(кратно 300мм)

Проверим условие е₀≤l/d

<

- условие выполняется.

Тогда А=b·l=2,4·3,6= 8,64м²;

Уточним расчетное сопротивление грунта:

Где R ₀=200 КПа- расчетное сопротивление грунта по заданию; k₁=0,05- коэффициент для пылеватых песков; b=2,4- ширина подошвы фундамента; b₁=2,4-0,30-0,45=1,65м- ширина ступени фундамента; d=2,25м – глубина заложения фундамента; h=2,1м –высота фундамента.

Давление под подошвой фундамента:

.

.

Сравним значения:

р=201,89КПа< - условие удовлетворяется;

р_max=222,05КПа< - условие удовлетворяется;

Р_min=181,73КПа>0- условие удовлетворяется.

Все условия выполняются, поэтому принимаем окончательно размеры фундамента

Окончательно принимаем размеры фундамента l_f = 3,6м; b_f = 2,4м.

Учитывая то, что фундамент значительно заглублен, принимаем конструкцию фундамента с подколонником стаканного типа.

Установим основные размеры фундамента: толщину стенок стакана поверху назначают d _h=325 мм вдоль ширины фундамента b и d _h=375 мм вдоль длины фундамента l; а зазор между колонной и стаканом 75 мм. Размеры сечения колонны м. Размеры подколонника в плане ; .

Принимаем b _сf· l _cf=1,2·1,7м. Высоту ступеней назначаем . Высота подколонника . Глубину стакана назначают из условия заанкерования колонны и ее рабочей арматуры:

(d-диаметр рабочей продольной арматуры).

Принимаем h_f=0,8 м; h_h=(1,0+0,05)-0,15=0,90 м. Размеры дна стакана в плане l_h=1,0 м; b_h=0,5 м. Размеры ступеней в плане: l= l_f=3,6 м; b=b_f=2,4 м; l₁=2,7 м;

b₁=1,5 м. Толщина защитного слоя бетона а=0,07 м. Рабочая высота фундамента для первой ступени h₀₁=0,3-0,07=0,23 м; для второй ступени h₀₂=0,6-0,07=0,53 м; Для подколонника h_0f=2,10-0,07=2,03 м.

Выполним расчет на продавливание с первоначальной проверкой условий:

=1,5 м< = - условие не выполняется.

=2,7 м> = 1,5+ - условие удовлетворяется.

=1,5 м< = 1,2+ - условие удовлетворяется.

=2,4 м> = 1,5+ - условие удовлетворяется

Условие прочности на продавливание F≤R_bt·b_m·H₀,

где

р_g=

максимальное давление под подошвой фундамента от расчетных нагрузок в уровне обреза верхней ступени, где 1465,72кН=1384,72+1,8·1,2·1,5·25 сила N; 98,94 кНм=98,53+(9,22·1,5)-13,42-изгибающий момент.

Тогда

условие выполняется и считаем размеры фундамента достаточными.

Вычислим давление на грунт у наиболее нагруженной точки (у края фундамента), а также в сечениях I-I, II-II, III-III:

;

;

;

;

Где k_I-I…k_III-III- коэффициенты, определяемые по формуле k_i=1- ,сi- длина консоли от края фундамента до расчетного сечения. В частности,

к_I-I=1-

к_II-II=1-

к_III-III=1-

Изгибающие моменты в сечениях I-I, II-II, III-III, на 1 м ширины фундамента (большего размера) определим по формуле:

Вычислим требуемую площадь сечения арматуры класса А-III вдоль длинной стороны фундамента по формуле:

,

где М_i- изгибающий момент в рассматриваемом сечении консольного выступа (по грани колонны или по граням ступеней); h_i- рабочая высота рассматриваемого сечения от верха ступени до центра арматуры; R_s-расчетное сопротивление арматуры.

;

Исходя из анализа полученных результатов, наиболее опасное сечение II-II на грани подколонника. Принимаем на 1 м ширины фундамента 5Æ16 А-III () с шагом 200 мм.

Вычислим среднее давление на грунт в направлении короткой стороны:

.

Изгибающие моменты в сечениях I-I; II-II; III-III на 1 м ширины фундамента (меньшего размера подошвы) определим по формуле:

;

;

Вычислим требуемую площадь поперечного сечения арматуры класса А-III вдоль короткой стороны фундамента по формуле:

,

где М_i- изгибающий момент в рассматриваемом сечении консольного выступа (по грани колонны или по граням ступеней); h_i- рабочая высота рассматриваемого сечения от верха ступени до центра арматуры.

Требуемая площадь арматуры вдоль короткой стороны фундамента:

;

;

.

Принимаем на 1 м длины фундамента 5Æ12 А-III () с шагом 200 мм.

Выполним расчет прочности поперечных стержней подколонника. При этом расчет на внецентренное сжатие произведем для коробчатого сечения стаканной части заделанного торца колонны (сечение IV-IV). Преобразуем размеры коробчатого сечения, преобразованного в эквивалентное двутавровое:

Расчетные усилия в сечении IV-IV (при >1):

;

.

Эксцентриситет продольной силы

> .

Тогда случайный эксцентриситет не учитываем. Расстояние от растянутой арматуры до N:

.

Проверяем условие условие выполняется, следовательно, нейтральная ось проходит в полке, и сечение рассчитываем как прямоугольное, шириной .

Определим и , принимая симметричное армирование

;

,

где l_осf= l_сf-а₁=1,80-0,04=1,76 м.

Вычислим площадь поперечного сечения рабочей продольной арматуры

Таким образом, продольная арматура по расчету не требуется. Назначаем из конструктивных требований по следующему условию:

.

Принимаем 5Æ18 А-III с каждой стороны подколонника.

Проверяем условие е₀=< ; е₀=0,063< - условие выполняется.

Поперечное армирование проектируем в виде горизонтальных сеток из арматуры класса А-I, шаг сеток принимаем s=150 мм<h_c/4=0,225 мм.

Определим момент в наклонном сечении, проходящем через сжатое ребро торца колонны и верхнее ребро стакана:

Определим площадь сечения поперечных стержней сетки подколонника

Где - сумма расстояний от каждого ряда поперечной арматуры до нижней грани колонны.

Принимаем конструктивно сетку из стержней 4Ш6А-I с А_sw=1,13 см².

Список литературы

1. СНиП 52-01-2003. Бетонные и железобетонные конструкции. /Госстрой России.-М.: ГУП НИИЖБ Госстроя России, 2003. 30с.

2. СНиП 2.01.07-85. Нагрузки и воздействия. Нормы проектирования.- М.: ЦИТП Госстроя СССР, 2001. 44с.

3. Пособие по проектированию бетонных и железобетонных конструкций из тяжелых и легких бетонов без предварительного напряжения (к СНиП 2.03.01.-84^*)/ЦНИИ промзданий, НИИЖБ Госстроя СССР.-М.: ЦИТП Госстроя СССР,1989. 192с.

4. ГОСТ 21.503-80. Конструкции бетонные и железобетонные. Рабочие чертежи.-М.: Изд-во стандартов, 1981, 18с.

5. Свиридов в.М. Типовые железобетонные конструкции зданий и сооружений для промышленного строительства: Справочник проектировщика /В.М. Свиридов, В.Т.Ильин, И.С.Приходько, С.Н. Алексеев, Ф.А. Иссерс, В.А. Клевцов, М.Г.Костюковский, Н.М. Ляндерс, В.М. Москвин, Р.И. Рабинович, Н.В.Селиверстова, Г.К.Хайдуков, Б.М.Чкония, А.Н. Королев, В.С. Шейкман, Р.Г.Шишкин, М.С. Шорина, Л.Ш. Ямпольский; Под общ. Ред. Г.И. Бердичевского, 2-е изд., перераб. И доп. М.: Стройиздат, 1981.488с.

6. Голышев А.Б. Проектирование железобетонных конструкций: Справочное пособие/ А.Б. Проектирование железобетонных конструкций: Справочное пособие/ А.Б. Голышев, В.Я.Бачинский, В.П.Полищук, А.В.Харченко, И.В.Руденко. Под общ.ред. А.Б.Голышева. Киев: Будевельник, 1985.496с.

7. Байков В.Н. Железобетонные конструкции. Общий курс: Учеб. Для вузов.

8. Мандриков А.П. Примеры расчета железобетонных конструкций: Учеб. пособие. 2-е изд., репераб. и доп. М.: Стройиздат, 1989. 506с.

9. Примеры расчета железобетонных конструкций многоэтажных промышленных зданий: Методические указания к курсовому проекту 1 для студентов специальностей 290300- «Промышленное и гражданское строительство» заочной формы обучения; Сост. О.П. Медведева. Красноярск: КрасГАСА, 2005. 150с.

10. Железобетонные конструкции одноэтажных промышленных зданий; Материалы к курсовому проекту для студентов специальности 290300-«Промышленное и гражданское строительство» заочной формы обучения; Сост. О.П. Медведева. Красноярск: КрасГАСА, 2004. 15с.

11. СТП 5055012-94 Стандарт предприятия. проекты дипломные и курсовые. Правила оформления; Сост. В.А. Яров, Г.Ф. Шишканов, В.К. Младенцева / КИСИ, 1994. 35с.

Размещено на Allbest.ru

Дата добавления: 2015-08-31