9. Определение размеров подошвы фундаментов, расчет по деформациям.

Определение размеров подошвы фундамента.

Для каждого отсека здания выбираются наиболее характерные расчетные участки, и для них делается сбор нагрузок.

Расчетная схема.

G_ф – вес конструкций грунта на его обрезах, пригрузка;

а – нагрузка на прилегающую поверхность;

γ_ср – осредненный объемный вес;

N_п – нагрузка на уровне подошвы.

G_ф γ_ср d_к b 1; (1)

γ_ср = 2.1 т/м;

d_к b 1 – объем фундамента;

N_п = N_о+G_ф (если е_п = 0);

G _ср = ((N_о+G_ф)/(b 1)) R формула (7) СНиП; (3)

G_{max, min} = ((N_о+G_ф) (1 6e_п/b)/(b 1)) 1.2R σ_max 1.2R, σ_ср R; (4)

W = (b h²)/6; R = f (γ, c, φ, b, d) (2); b – неизвестно.

Задача решается методом последовательного приближения.

^{___________________ ___________________}

З адаемся … b расчет повторяется

Находим … G, R,e_п несколько раз

Проверяем условия … (3), (4) пока не выполнится

Если удовлетворяет (5) условие (5)

^{___________________ ___________________}

Есть методики подбора размеров, графики, номограммы, компьютерные программы.

Каким бы методом мы не пользовались, мы делаем контрольный расчет вручную.

1. Определение размеров подошвы фундамента.

2. Расчет грунта по деформациям.

3. Расчет конструкции фундамента.

S S_u S = β (σ_zpi h)/(E_oi)

Пример: S_u = 80 мм; S = 23 мм.

Если это имеет место по многим сечениям фундамента, то можно перейти к предельным осадкам.

Задаемся:

S = S_u находим b_S

Проверяем: по несущей способности (подробности в СНиП).

Расчет конструкции фундамента.

Расчет выполняется на действие расчетных нагрузок. Необходимо выполнить расчет блока – подушки (на изгиб и поперечную силу γ_п > 1).

σ_ср = (N_к+ G_ф)/(b 1); G_ф – мала.

Задача. h - ?

(

1) – внешняя нагрузка

Q_1–1 = σ_гр b_к 1;

в сечении 1 – 1 на поперечную силу работает бетон.

(2)– внутреннее сопротивление

Q_1–1 = R_bt h_п.о. 1;

коэффициент условия работы

k₂= 1.5 – для тяжелого бетона.

Приравнивая (1) и (2), находим:

h_п.о.= (σ_гр b_к)/( R_bt k₂);

h_п = h_п.о.+a_o 300м.

Задача. Определение площади арматуры.

Рассмотрим расчет прямоугольного сечения с одиночной арматурой на изгиб.

M_1–1 = (Q_1–1 b_к)/2; A_S = M_1–1/(R_S ν h_п.о)

R_S – расчетное сопротивление арматуры;

ν – коэффициент, ν = 0.88 0.98; ν = 0.9 – в приближенных расчетах.

Принимается армирование стержнями диаметром не менее 10 мм, шагом 100…200 мм.

Если блок ленточного фундамента сборный, то необходима проверка на транспортировку и монтаж.

M_{l /2} – воспринимает распределенная арматура; M_A R_b

Учет пластических деформаций.

Можно рассматривать фундамент и грунт как упругие системы.

а – зоны пластических деформаций в грунте.

Момент в сечении 1 – 1

M_упр M_пласт

В сечении 1 – 1 в железобетоне развиваются пластические деформации в арматуре.

а, б, в – зоны пластических деформаций. Происходит перераспределение усилий внутри конструкции. Можно выполнить расчеты железобетонных конструкций с грунтом в нелинейной постановке с учетом физической и геометрической нелинейности. Это нелинейные задачи расчета, что приводит к экономии арматуры на 15-25%.

Фундамент вычерчивается в масштабе вместе с эпюрами напряжений под подошвой фундамента. Определяются расчетные сечения в двух направлениях фундамента.

Сечения по граням колонн и по грани верхней ступени.

Рассматриваем работу изгибаемого расчетного прямоугольного сечения с одиночной рабочей арматурой.

M_1–1 = (Q_1–1 a_к)/2; Q_1–1 = σ_ср1–1 a_к b; А_S1–1 = M_1–1/(R_S h_o1–1 ν);

ν = 0.88 0.98 или ν 0.9; (h_o1–1 ν) – плечо внутренней пары сил.

d 10 мм, с = 100 (150;200) – шаг стержней сетки.

Методы расчета изложены в пособии.

Дополнительные расчеты.

1. Расчет стенок стакана (справочник).

2. Расчет подклонной части фундамента.

3. Учет моментов в двух направлениях.

4. Проверка ширины раскрытия трещин (когда имеет место агрессивный грунт; воды в уровне подошвы фундамента).

5. Учет влияния реакций фундаментных балок.

Изложенный метод расчета основан на двух положениях.

1. Подошва фундамента – плоскость. Ее прогиб не учитывается.

2. Расчет эпюры напряжений является линейным.

В дополнение к изложенному можно выполнить расчет фундаментов по деформационной схеме. Этот метод учитывает работу фундаментов в упругопластической стадии работы. Экономия арматуры 20 – 30%.

Конструкции плиты фундаментов каркасных зданий, их расчет.

Неучтенный изгиб фундамента и криволинейности эпюр реактивного давлений иногда приводит к недопустимой погрешности. Для гибких фундаментов в форме плит и балок применяется более строгий метод.

Конструкции гибких фундаментов

Балочный фундамент