2.2 Описание конструктивных элементов

2.2.1 Фундамент

Подземная часть здания, воспринимающая все нагрузки от него и равномерно распределяющая эти нагрузки на грунты основания, называется фундаментом. Конструкция фундаментов зависит от конструкции стен и опор здания, от величины и характера, действующих на фундамент нагрузок, от геологического строения и свойств на строительной площадке и т.п. При определении глубины заложения подошвы фундамента, кроме физических свойств учитывают также глубину его промерзания, т.к. промерзание и оттаивание грунта ведут к потере его механической прочности. Это может в свою очередь привести к неравномерной осадке и деформации здания или сооружения.

Фундаменты могут выполняться бутобетонными, на основе бутовой кладки, бетонными, железобетонными, кирпичными, стальными.

Бутобетонный фундамент устраивают из бутобетона, который укладывают горизонтальными слоями толщиной не более 20см, причём во избежание схватывания цемента камень в бетон утапливают сразу же не менее, чем на половину его высоты. Камень по ширине не должен превышать 1/3 ширины фундамента конструкции. При укладке бута между смежными рядами камней следует оставлять заполняемый затем бетоном зазор в 4-6 см. Каждый свежеуложенный слой уплотняют трамбовкой или вибратором.

Ленточные фундаменты устраивают под здание в виде непрерывной ленты под все несущие стены. Как правило, такие фундаменты делают в бескаркасных зданиях, иногда в каркасных, если здание имеет подвал или когда подошвы столбчатых фундаментов имеют большие размеры и, следовательно, близко подходят друг к другу. Это бывает при слабых грунтах оснований и больших нагрузках на колонны.

При выборе материалов для фундаментов предпочтение отдается естественным и искусственным камням и блокам с большим объемным весом, которые удовлетворяют требованиям прочности и морозостойкости. В качестве фундамента у меня дан бетон, который состоит из бетонной массы.

2.2.2 Расчет ленточного фундамента

Основной задачей расчета является определение глубины залегания и ширины фундамента. Расчет проводят по нормативным нагрузкам, которые подразделяют на постоянные (масса стен, перекрытий, покрытий, стен) и временные (снеговая и ветровая нагрузка, “полезная”).

Конструкция фундамента концертного зала ленточного типа, здание бескаркасное. Ширина подошвы фундамента определяется по формуле:

, м

где P_н – суммарная нормативная нагрузка от всего здания, т;

R_гр.– нормативное давление на грунт основанием (песок мелкий – 15т/га);

m – коэффициент, учитывающий форму поперечного сечения фундамента (для прямоугольных m=1);

r – объемная масса материала фундамента (бетон – 2,0т/га)

H_ф – высота фундамента: H_ф=m_t*H^н,

где m_t – коэффициент, учитывающий влияние теплового режима здания (m_t=1,4);

H^н – нормативная глубина промерзания грунта (1 м);

Следовательно: H_ф=1,4*1=1,4м.

Общая нормативная нагрузка от надземной части здания определяется как сумма постоянной и временной нагрузки:

Р_н = Р_вр. + Р_п.

Постоянная нагрузка состоит из нагрузки веса фундамента, стены, перекрытия и крыши:

Р_п.= Р_ф. + Р_ст. + Р_пер. + Р_пок.

В свою очередь нагрузка веса стены может быть посчитана по формуле:

Р_ст. = в₁ × l₁ × γ₀ × H_ст.

где, в₁ – толщина стены (в 2 кирпича = 0,51м),

l₁ – длина расчетного участка стены (l₁=1м),

γ₀ – объемный вес материала стены (кирпич 1,9 т/м³);

H_ст.– высота стены (8м).

Р_ст. =0,51*1*1,9*8=7,75

Нагрузка от фундамента определяется по следующей формуле:

Р_ф. = в₁ × l₁ × γ₀ × H_ф.

где, в₁ – толщина фундамента (0,61м);

l₁ – длина расчетного участка фундамента (l₁=1м),

γ₀ – объемный вес материала фундамента (2 т/м³);

H_ф.– высота фундамента (1,4м).

Р_ф. =1*0,66*2*2,4=3,17

Нагрузка от перекрытия определяется по следующей формуле:

Р_{перекр.} = в₁ × l₁ × l_кр. × γ₀ × k

где, в₁ – толщина перекрытия (0,25м);

l₁ – длина расчетного участка перекрытия (l₁=1м),

l_кр – длина ½ крыши(6 м)

γ₀ – объемный вес материала перекрытия (2,4 т/м³);

k_.– коэффициент при пустотелых перекрытиях (0,5м).

Р_перекр=6,0*0,25*1*2,4*0,5=1,8

Нагрузка от крыши определяется по следующей формуле:

Р_крыши. = l₁ × γ₀ × l_кр.

где, l₁ – длина расчетного участка крыши (l₁=1м),

l_кр – длина ½ крыши(8,5 м)

γ₀ – объемный вес материала крыши (50 кг/м²);

Р_кр=8,5*1*0,05=0,4

Рассчитаем временную нагрузку

Снеговая нагрузка рассчитывается по формуле:

Р_сн = l₁ × γ_{0 ,}

где γ₀– удельное давление снегового покрова на 1 м² горизонтальной поверхности земли (150 кг/м²),

l₁ – длина расчетного участка крыши (l₁=1м);

Р_сн=1*0,15=0,15

Подставив рассчитанные значения в формулу для расчета общей нормативной нагрузки, мы получим:

Р_н = Р_п. + Р_вр. = 13,12+0,15=13,27 (т)

Ширина подошвы фундамента рассчитывается по формуле:

, м

где P_н – суммарная нормативная нагрузка от всего здания, (13,12 т);

R_гр.– нормативное давление на грунт основанием (песок мелкий – 25кг с/см);

m – коэффициент, учитывающий форму поперечного сечения фундамента (для прямоугольных m=1);

γ – объемная масса материала фундамента (бетон – 2,0т/га)

H_ф – высота фундамента (2,4 м)

в =13,12/25-0,95*2,4*2= 0,64(м)

Проверяем фундамент на жесткость:

b ≤ b₁+2H_фtgα ,

где b₁=0,51 м (толщина стены в 2 кирпича);

α=40º (угол распределения давления в фундаменте);

H_ф=2,4м. 2,9м≤ 4,51м — условие выполняется.