5. Пример 2. Расчет прочности стены подвала кирпичного здания

Проверить несущую способность стены подвала расчетной высотой 2,95 м, сложенной из бетонных полнотелых блоков шириной 0,6м. Бетон блоков В7,5 (М100), кладочный цементный раствор М 50 (рис.5.1).

Расчетная нагрузка на 1м длины стены подвала от кирпичной стены толщиной 0,64 м и и междуэтажных перекрытий NI = 750 кН.

Стена первого этажа расположена с эксцентриситетом относительно оси подвала e₁ = 0,02 м. Расчетная нагрузка на 1 м длины стены подвала от надподвального перекрытия N₂ = 50 кН.

Эксцентриситет приложения нагрузки e₂ = 0,26 м.

На поверхности земли действует равномерно распределенная нагрузка интенсивностью 10 кПа. Грунт засыпки - суглинок (см. раздел 3).

Характеристики грунта засыпки для расчетов по I группе предельных состояний:

Удельный вес грунта засыпки

_{1 =}  _f ▪ _n = 1,15 ▪ 0,95 ▪ 18,5 = 20,22 кН./м³

Угол внутреннего трения грунта засыпки

φ_I = φ ▪ 0,9 / 1,15 = 16 ▪ 0,9/1,15 = 12,52°

Таблица 4.1 Расчетные сопротивления сжатию кладки из крупных сплошных бетонных блоков,R,МПа

Марка бетона блока	Расчетное сопротивление сжатию кладки при марке раствора
	200	150	100	75	50	25
300	7,5	7,2	6,9	6,7	6,5	6,2
250	6,7	6,4	6,1	5,9	5,7	5,4
200	5,4	5,2	5,0	4,9	4,7	4,3
150	4,6	4,4	4,2	4,1	3,9	3,7
100	-	3,3	3,1	2,9	2,7	2,6
75	-	-	2,3	2,2	2,1	2,0
50	-	-	1,7	1,6	1,5	1,4

Таблица 4.2 Значение коэффициентов продольного изгиба при

отношении λh (λhc)

λh / (λhc)	4	6	8	10	12	14	16	18	22	26	30	34
Коэфф. прод. изгиба φ(φc)	1,0	0,98	0,95	0,92	0,88	0,85	0,81	0,77	0,69	0,61	0,53	0,44

Рисунок 5.1 Расчет стены подвала по прочности

Толщина эквивалентного слоя грунта составит

h_red = 10 / 17,58 = 0,57 м

Интенсивность бокового давления грунта в уровне планировочной отметки

q1 = l,2 ▪17,58 ▪ 0,57 ▪ tg²(45° - 12,52°/2) = 7,74 кН/м.

Интенсивность бокового давления грунта в уровне низа стойки

q₂ = 1, 15 ▪ 17,58 (1,2/ 1,15 ▪ 0,57+2,36) tg ² (45 - 12,52°/2) = 38,45 кН/м.

Изгибающие моменты от бокового давления грунта определим в двух сечениях.

Сечение 1-1 (х = 0,4H1 = 0,4 ▪ 2,91=1,16 м).

М_0,4 = 1/6 {2,36² / 2,91 (2 ▪ 7,74 + 38,45) ▪1,16 –

- ( 3 ▪ 7,74 + (38,45 – 7,74) ▪ (1,16 – 2,91 +2,36) / 2,36) ▪ (1,16 – . -2,91 +2,36)²} ⁼ 18,02 кНм.

Сечение 2-2 (х = 0,6Н1 = 0,6 Х 2,91 = 1,75м).

М 0,6 = l/6 {2,36² / 2,91 (2 ▪ 7,74 + 38,45) ▪ 1,75 -

- [3 ▪ 7,74 + (38,45 - 7,74) ▪ (1,75 - 2,91 + 2,36) /2,36 ]▪ (1,75 - 2,91+ . +2,36)²} = 20,78 кНм.

Суммарный изгибающий момент в уровне низа надподвального перекрытия от нагрузок, действующих выше обреза фундамента.

M1 = - N₁▪ е₁ + N₂▪ e2 = -750 ▪ 0,02 + 50 ▪ 0,26 = -2,0 кНм.

N₁ = N₁ + N₂ = 750 + 50 = 800 кН.

Эксцентриситет равнодействующей продольных сил

e = M1 / N1 = 2,0 / 800 =0,0025 м.

Суммарный эксцентриситет с учетом случайного равного 0,04 м составит

е_с = е + eсл =0,0025 + 0,04 = 0,0425 м.

Расчетное значение изгибающего момента в уровне низа плит надподвального перекрытия равно:

Мр = n₁ ▪ e_с = -800 ▪ 0,0425 = -34,0 кНм.

Суммарные значения моментов в сечениях:

в уровне обреза фундамента Мp = -34 кНм;

в сечении 1-1 M_0,4= -34,0 ▪ 0,6 - 18,02 = -38,42 кНм;

в сечении 2-2 М_0,6= -34,0 ▪ 0,4 - 20,78 = -34,38 кНм.

Проверку прочности стены производим для сечения 1-1 с

максимальным значением изгибающего момента. Прочность стены проверяем при внецентренном сжатии с эксцентриситетом

еo = M_0,4 / N1 = 38,42 / (800 + 0,6 ▪ 1,0 ▪ 1,16 ▪ 24 ▪ 1,1) = 0,047 м.

Расчетную несущую способность стены определим - по формуле (4.4) с подстановкой следующих значений:

λh =2,91/0,6 = 4,85; из табл.4.2 φ = 0,99;

hc = h - 2е₀= 0,6 – 2 ▪ 0,047 = 0,506 м;

λhc = 2,91 / 0,506 = 5,75; из табл.4.2 φc= 0,98;

φı = (0,99 + 0,98) / 2 = 0,995;

R =2,7МПа; из табл.4.1;

А = 0,6 ▪ 1,0 = 0,6м²;

Ac = 0,6 (1 - 2 ▪ 0,047 / 0,6) = 0,506 м²;

 =1 + 0,047 / 0,6 = 1,078 < 1,45.

N_cr = 1,0 ▪ 0,995 ▪ 2700 ▪1,1 ▪ 0,506 ▪ 1,078 = 1611,9 кН > N1 = 818,4кН.

Расчеты показывают, что прочность стены подвала достаточна.

ЛИТЕРАТУРА

1. Основания и фундаменты: Справочник / Под. ред. Г.И.Швецова.-М.: Высшая школа,1991. 383с.

2. Веселов В.А. Проектирование оснований и фундаментов .- М.: Стройиздат, 1990.-304 с.

3. Проектирование оснований и фундаментов промышленных и гражданских зданий. Методические указания по курсовому и дипломному проектированию.- изд. КПИ, 1988, 60с.

4. СНиП 2.02.01-83*. Основания зданий и сооружений. -М.: Стройиздат,1985.- 40с.

5. Проектирование подпорных стен и стен подвалов: Справочное пособие к СНиП. –М .:Стройиздат, 1990.-104с.

6. СНиП II-22-81.Каменные и армокаменные конструкции.– М.: Стройиздат, 1983.- 40с.

7. Пособие по проектированию каменных и армокаменных конструкций к СНиП II-22-84 “Каменные и армокаменные конструкции. Нормы проектирования ”.-М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1989. – 152с.

Проектирование оснований фундаментов и стен подвальных

помещений. Методические указания по курсовому и дипломному

проектированию по курсу «Основания и фундаменты» для

студентов всех форм обучения специальностей: