5. Расчет и конструирование фундамента под колонну

Определение размеров подошвы фундамента.

Изгибающий момент, передаваемый с колонны на фундамент, относительно мал, поэтому в расчете его не учитываем, фундамент условно считаем центрально нагруженным. Принимаем фундамент квадратным в плане с требуемым размером подошвы

,

r₀=190 кПа

γ_m = 2 т/м³ = 20 кН/м³;

Н₁ — глубина заложения фундамента от пола подвала, которую предварительно принимаем равной 1,0 м.

Принимаю 2,4м.

Размер стороны квадратной подошвы фундамента а=2,4 м. Фактическая площадь подошвы

А = a²=2,4²=5,76 м². Общую высоту фундамента определяем из условий:

надежного защемления колонны в фундаменте ;

достаточной анкеровки продольных стержней колонны:

;

предотвращения продавливания ,

где b_k, d— размер поперечного сечения и диаметр продольных стержней колонны соответственно;

а_s, — величина защитного слоя бетона для фундаментов без подготовки (а_s = 7 см);

Н_о— требуемая высота фундамента из условия сопротивления продавливанию

;

р — фактическое давление на грунт под фундаментом;

р = N/A=670,6/5,76=261,95кН/м².

Высоту фундамента принимаем по большему из полученных значений, кратной 15 см. Высота фундамента H=0,60м.

Затем задаемся размерами стакана. Его дно 25см, толщина неармированной стенки — 20 см, глубина стакана H_ст=40 см. Ширину стакана назначаем вверху 45 см, внизу – 40 см (из условия, чтобы зазор между его внутренней стенкой и поверхностью колонны был равен 75 мм вверху и 50 мм внизу). Между дном стакана и нижним торцом колонны делаем подливку из цементного раствора толщиной 50мм.

Рисунк 20 - Стакан фундамента

Число ступеней фундамента устанавливаем равным 2 , высота каждой из них равна 30 см. Приближаем сопряжение ступеней к граням пирамиды продавливания, которая начинается у основания колонны и проходит до уровня арматурной сетки под углом 45° (рис. 21).

Проверяем прочность на продавливание нижней ступени

,

где Р — расчетная продавливающая сила;

Р = N - р А₁=670,6-261,95*2,25=81,21кН;

А₁ — площадь основания пирамиды продавливания;

А₁ = (2Н +b_k)²=(2*0,6+0,3)²=2,25м²;

— средний периметр пирамиды продавливания

.

Расчет фундамента на изгиб проводим как консольной системы, опирающейся на колонну и загруженной реактивным давлением грунта. Растягивающие напряжения в этой системе воспринимает нижняя арматурная сетка, площадь сечения которой определяем расчетом на прочность нормальных сечений 1-1 и 2-2

Рисунок 21 - К расчету фундамента под колонну

Изгибающие моменты в этих сечениях

М₁ = 0,125р(b_f-b_t)²a_f=0,125*261,95*(2,4-0,9)²*2,4=176,82 кНм

М₂ = 0,125р(b_f-b_к)²a_f=0,125*221,51*(2,4-0,3)²*2,4=322,78 кНм.

Требуемое сечение рабочей арматуры

;

,

где R_s— расчетное сопротивление растяжению арматуры класса А400.

Необходимое армирование подбираем по большему значению А_s. Принимаем 5 стержней диаметра 10 мм (А_s.=3,93 см²) с шагом 300мм.

6. Расчет каменных конструкций здания Расчет армокирпичного столба.

Для столба используем следующие материалы: силикатный кирпич марки M150, цементный раствор марки М100 и арматурную проволоку класса В500.

Вначале определяем размеры поперечного (квадратного) сечения столба

,

где N - расчетная продольная сила (из расчета колонны);

R_sk - предварительное расчетное сопротивление сжатию армированной кладки;

R_sk = 1,5R=1,5*2200=3300 кН/м²

Размер поперечного сечения столба h принимаем 770мм (кратным размерам кирпича) и определяем площадь

A = h²=0,77²=0,5929 м².

Определяем гибкость

,

φ =0,975.

Требуемое расчетное сопротивление армированной кладки

.

Необходимый процент армирования кладки

,

Назначаем диаметр стержня сетки 4 мм и шаг сеток по высоте S через 3 ряда (30 см). По сортаменту определяем площадь одного стержня А_st=0,126 см². Требуемый размер квадратных ячеек сетки

.

Значение С принимаем 9 см

Армокирпичный столб сечением 77x77 см выполнить из силикатного кирпича марки Ml50 на растворе марки М100, армировать сетками ø4 В500, с ячейками 9 см и шагом 30 см.

Библиографический список

1. СНиП 2.03.01.-84. Бетонные и железобетонные конструкции.- М.: ГП ЦПП, 1985.- 79 с.

2. СНиП 2.01.07 – 85*. Нагрузки и воздействия. Нормы проектирования.- М.:Минстрой России, 2003.- 79 с.

3. СНиП II-22-81 Каменные и армокаменные конструкции.- М.: ГП ЦПП, 1995.- 125 с.

4. Байков В.Н. Железобетонные конструкции. – М.: Стройиздат, 1991. – 767 с.

5. Барашиков А.Я. Железобетонные конструкции. – Киев: Вища школа, 1987. – 416 с.

6. Бондаренко В.М. Железобетонные и каменные конструкции. – М.: Высшая школа, 1987. – 384 с.

7. ГОСТ 21.1101-92. СПДС. Основные требования к рабочей документации. Введ. 01.01.1993. – М.: ГП ЦПП, 1993. – 24 с.

8. ГОСТ 21.1501-92. СПДС. Правила выполнения архитектурно-строительных рабочих чертежей. Введ. 01.07.1993. – М.: ГП ЦПП, 1993. – 58 с.

9. Смоляго Г.А., Дронов В.И. Проектирование несущих конструкций многоэтажного каркасного здания: Учебное пособие. – Белгород: БГТУ им. В.Г.Шухова, 2004. – 89 с.