Определение сечений арматуры плитной части фундамента

2.31. Сечение рабочей арматуры подошвы фундамента (А_sl и A_sb -соответственно вдоль сторон l и b) определяется из расчета на изгиб консольного вылета плитной части фундамента на действие отпора грунта под подошвой в сечениях по грани колонны или подколонника и по граням ступеней фундамента. Подбор арматуры А_sl (А_sb) рекомендуется вести на ширину (длину) фундамента.

При действии на фундамент изгибающих моментов в двух направлениях расчет прочности плитной части производится раздельно для каждого направления.

Определение площади сечения арматуры в i-м расчетном сечении плитной части производится следующим образом: вычисляется значение

где   - расчетный момент в расчетном сечении i;

b_i(l_i) - ширина сжатой зоны (в верхней части) рассматриваемого сечения;

h_0,i - рабочая высота рассматриваемого сечения.

По табл. 20 «Пособия по проектированию бетонных и железобетонных конструкций из тяжелых и легких бетонов без предварительного напряжения арматуры» в зависимости от значения (₀ определяется величина (, площадь сечения арматуры вычисляется по формуле

             A_sl(sb) =  / R_s ( h_0,i ,  (43)

где R_s - расчетное сопротивление арматуры.

2.32. Изгибающие моменты в расчетных сечениях плитной части определяются от действия реактивного давления грунта по подошве фундамента без учета нагрузки от собственного веса фундамента и грунта на его уступах. В зависимости от вида эпюры давления грунта изгибающие моменты в i-м сечении на расстоянии с_i от наиболее нагруженного края фундамента вычисляются по формулам:

при трапециевидной и треугольной эпюрах давления грунта [при e_0,x = M_x + Q_xh) / N ( l/6] в направлении действия момента M_x (черт. 18, a,б)

          = Nc_i² (1 + 6e_0,x / l - 4e_0,x c_i / l²) / 2l ;        (44)

при неполном касании подошвы фундамента с грунтом (при l/4 > e_0,x > l/6) в направлении действия момента M_x (черт. 18, в)

          = 2Nc_i² [1 - 2c_i / 9 (l - 2e_0,x)] / 3 (l - 2e_0,x) .  (45)

Аналогично вычисляются моменты  с заменой величин e_0,x, l соответственно на e_0,y, b.

Черт. 18. Расчетные схемы для определения арматуры  внецентренно нагруженного фундамента

а - трапециевидная эпюра; б - треугольная эпюра; в - треугольная эпюра с отрывом при l/4 > е₀ > l/6

2.33. Определение сечений арматуры подошвы в наиболее распространенном случае - для внецентренно нагруженного фундамента при действии изгибающего момента в одном направлении, показано на черт. 19 и в формулах (46)-(57).

71.Определение расчётного сопротивления грунта основания

R = (γ_c1 γ_c2 / k) [M_γk_zbγ_II + M_qd₁ γ_II' + (M_q – 1)d_b γ_II'+M_cc_II]

• где γ_c1 – коэффициент работы грунтового основания (1,1 – 1,4);

• γ_c2 - коэффициент работы здания или сооружения во взаимодействии с основанием (1,0…1,4 для здания с жёсткой конструктивной схемой; 1 – для здания с гибкой конструктивной схемой).

• K – коэффициент надёжности (1,1 – при определении характеристик грунтов по косвенным данным); (1 – при определении характеристик грунтов по непосредственным данным).

• M_γ; M_q; M_c - эмпирические коэффициенты (табличные значения), зависящие от φ_II (расчетное значение угла внутреннего трения грунта несущего слоя, определённого по предельному состоянию).

• b – меньшая сторона подошвы фундамента (м);

• γ_II' - осреднённое (по слоям) расчетное значение удельного веса грунта, залегающего выше отметки подошвы фундамента;

• γ_II – то же, но для грунта, залегающего ниже подошвы фундамента;

• c_II – расчетное значение удельного сцепления несущего слоя грунта, определённого по II предельному состоянию;

• d_b – глубина подвала (м);

• d₁ – глубина заложения фундаментов без подвальных сооружений; приведенная глубина заложения для зданий с подвалом, определяемая по формуле: d₁ = h₂ + h₁γ_п / γ_II' в соответствии с обозначениями на приведённой схеме.

Схема заглубления фундамента для подвального помещения с обозначением необходимых параметров для вычисления приведённой глубины заложения.

γ_п – удельный вес конструкции пола подвала.

R – расчетное сопротивление грунта основания, это такое давление, при котором глубина зон пластических деформаций (t) под подошвой фундамента равна 1/4b.

В соответствии с данным определением можно изобразить схему (см. ниже), определяющую состояние системы фундамент-основание в момент достижения под подошвой фундамента давления, равного расчётному сопротивлению.

Схема развития зон касательных напряжений под подошвой фундамента при передаче давления равного асчётному сопротивлению грунта

Расчет ленточного фундамента с нуляДля того, чтобы произвести расчет ленточного фундамента, необходимо заранее знать несколько параметров, которые вы будете использовать при этом расчете. Итак, какие же параметры вам понадобятся ? Для начала скажу, что в целях примера наш расчет будет основываться на заданных значения (в смысле, заданных мной), а вы уже затем считайте под свои. Для начала – ширина ленточного фундамента не может быть уже, чем стены помещения, которое на нем будет построено. А теперь начинаем считать.

Допустим, что наш ленточный фундамент имеет прямоугольную форму, и размеры его следующие:длина – 10 метров, ширина – 3, 5 метра, высота отливки – 0, 2 метра, ширина отливки (пояса) – 0, 18 метра. Перво-наперво требуется получить полный объем отливки, а для этого нам необходимо узнать размеры фундамента так, как если бы он представлял собой параллелепипед. Для этого требуется произвести несколько простых вычислений: узнаем периметр фундамента, после чего умножаем этот периметр на ширину, затем на высоту отливки: P=AB+BC+CD+AD=3,5 + 10 + 3,5 + 10=27

Итого периметр фундамента получился равным 27 метрам. Затем считаем:

V=27 х 0,2 х 0,18=0, 972 

Расчет ленточного фундамента на этом не заканчивается, но мы выяснили, что сам фундамент, то есть отливка, занимает объем, равный (округленно) 0,97 кубических метра. Теперь получим объем внутренней части ленточного фундамента, то есть того, что у нас находится внутри «ленты». Попутно следует заметить, что ленточный фундамент с заполнителем, рассматриваемый нами, может быть употреблен только как основа для небольших пристроек: туалета, подсобного помещения. Фундамент для дома, большой бани, имеет несколько другое устройство, более сложное, и самому его сделать тяжело и довольно рискованно. Продолжим.

Итак, получаем объем внутренней части фундамента (не забывайте смотреть на рисунок): умножаем ширину и длину фундамента на высоту отливки, получаем общий объем: 10 х 3,5 х 0,2=7 (семь кубометров), и вычитаем из этого объем отливки: 7 – 0, 97=6,03 м ³

Итоги: объем отливки – 0,97 м ³; внутренний объем под заполнитель – 6, 03 м ³ Теперь надо сосчитать количество арматуры для армирования. Исходим из того, что арматура будет диаметром 12 мм., в отливке будет две «горизонтальные нитки», то есть по горизонтали два прутка, а по вертикали – пруток через каждые, скажем, полметра, то есть через 0,5 метра. Итак, периметр у нас уже есть – 27 метров. Следовательно, 27 метров умножаем на два (для горизонтальных прутков), получаем 54 погонных метра.

Расчет вертикальных прутков: 54/2 + 2=110 прутков (108 промежутков по 0,5 метра плюс два по краям). Прибавим еще по прутку на каждый угол, на всякий случай – итого 114 прутков. Допустим, высота прутка – 70 см. 114 х 0,7=79,8 погонных метров. Последний штрих – расчет опалубки. Допустим, что мы будем строить ее из досок толщиной 2,5 см, длиной 6 метров и шириной 20 см. Считаем площадь боковых поверхностей ленточного фундамента:

Периметр умножаем на высоту отливки и затем на два (с запасом, пренебрегая уменьшением внутреннего периметра против наружного): (27 х 0,2) х 2= 10,8 м ². Площадь одной доски – 6 х 0,2=1,2 м ²; 10,8/1,2=9. Нам нужно девять шестиметровых досок. Прибавьте бруски для соединения, посчитаете сами – смотря как соединять.

В результате:

Требуется 1 м ³ бетона; 134 м. п. арматуры; 6, 5 м ³ заполнителя и 27 погонных метров досок шириной 20 см., плюс бруски и шурупы (все значения округлены). Нелишним будет взять некоторый запас всего, скажем, 1 – 2 %.