Расчет железобетонных ленточных ростверков свайных фундаментов под кирпичные и крупноблочные стены

1. Ростверки под стенами кирпичных и крупноблочных зданий, опирающиеся на железобетонные сваи, расположенные в один или в два ряда, должны рассчитываться на эксплуатационные нагрузки и на нагрузки, возникающие в период строительства.

2. Расчет ростверка на эксплуатационные нагрузки следует вести из условия распределения нагрузки в виде треугольников с наибольшей ординатой р,тс/м, над осью сваи, которая определяется по формуле

, (1)

где L — расстояние между осями свай по линии ряда или рядов, м;

q_o — равномерно распределенная нагрузка от здания на уровне низа ростверка (вес стен, перекрытий, ростверка и полезная нагрузка), тс/м;

а— длина полуоснования эпюры нагрузки, м, определяемая по формуле

, (2)

где Е_р — модуль упругости бетона ростверка, кгс/см²;

I_р— момент инерции сечения ростверка, см⁴;

е_к — модуль упругости кладки стены над ростверком, кгс/см²;

b_к— ширина стены, опирающейся на ростверк (ширина цоколя), м.

3. Наибольшую ординату эпюры нагрузки над гранью сван ра,тс/м, можно определить по формуле

, (3)

где q_o,a— значения те же, что и в формуле (1):

L_p — расчетный пролет, м, принимаемый равным 1,05 L_св,(гдеL_св— расстояние между сваями в свету, м.)

Для различных схем нагрузок расчетные изгибающие моменты М_опиМ_пропределяются по формулам, приведенным в табл. 1.

Таблица 1

№ п.п.	Область применения	Схема применения	Момент на опоре Моп	Момент в середине пролета Мпр
1
2	а < S
3
4	a  Lсв
5	а < S

4. Расчетные изгибающие моменты М_опиМ_прмогут быть определены также по графикам рис. 1 — 5, построенным применительно к наиболее часто встречающимся размерам ростверка и материалам кладки; высота ростверка h_p = 30,40 и 50 см; марка бетона ростверка М 150 — 200; кирпичная кладка из кирпича марки 100 на растворе марки 50 и 75.

Рис. 1. График для определения опорного и пролетного моментов в свайном ростверке шириной 50 см при толщине стены и цоколя соответственно 55 и 51 см

Рис. 2. График для определения опорного и пролетного моментов в свайном ростверке шириной 50 см при толщине стены и цоколя соответственно 64 и 55 см

Рис. 3. График для определения опорного и пролетного моментов в свайном ростверке шириной 60 см при толщине стены и цоколя соответственно 68 и 64 см.

Рис. 4. График для определения опорного и пролетного моментов в свайном ростверке шириной 40 см при толщине стены и цоколя 51 см

Рис. 5. График для определения опорного и пролетного моментов в свайном ростверке шириной 40 см при толщине стены и цоколя 38 см

Рис. 6. Схема свайного ростверка

В зависимости от ширины ростверка и ширины цоколя графики следует принимать согласно табл. 2.

Таблица 2

№ рисунка	Ширина ростверка bp, см	Ширина цоколя bк см
1	50	51
2	50	55
3	60	64
4	40	51
5	40	38

5. Поперечную перерезывающую силу, тс, в ростверке на грани сваи можно определить по формуле

, (4)

где q_ои L_p — обозначения те же, что и в формулах (1) и (3).

6. Расчет ростверка в продольном направлении на нагрузки, возникающие в период строительства, производится из условия, что расчетные усилия в ростверке — опорный и пролетный моменты, тсм, а также поперечная сила, тс, определяются по следующим формулам:

M_оп= -0,083q_кL²_p; (5)

M_пp= 0,042q_кL²_p (6)

, (7)

где q_k  вес свежеуложенной кладки высотой 0,5 L,но не мень­шей, чем высота одного ряда блоков, определенный с коэффициентом перегрузки n = 1,1тс/м;

L_pиL— обозначения те же, что и в формулах (1) и (3).

Расчет ростверка при двухрядном расположении свай в поперечном направлении, производится как однопролетной балки на двух опорах.

При наличии проемов, когда высота кладки от верха ростверка до низа проема менее 1/3 L,следует учитывать вес кладки стен до верхней грани железобетонных перемычек, а при каменных перемычках — вес кладки стен до отметки, превышающей отметку верха проема на 1/3его ширины.

7. Проверка прочности кладки стены или цоколя над сваей на смятие производится в соответствии с главой СНиП по проектированию каменных и армокаменных конструкций.

Пример 1.Требуется определить расчетные усилия в монолитном железобетонном ростверке шириной b_p = 50см, высотой h_p= 40 см, на который опирается стена из силикатного кирпича ширинойb_с= 64 см при ширине цоколяb_к= 51 см. Марка бетона по прочности на сжатие М150, кирпича 100, раствора 75. Сваи сечением 30X30 см расположены в один ряд, расстояние между осями свай L = 2м. Расчетная нагрузка на уровне низа ростверка q₀ = 20тс/м (рис. 6).

Решение

а) Определение усилий в ростверке от эксплуатационных нагрузок

Для упрощения определения расчетного пролетного M_пpи опорногоМ_опмоментов можно воспользоваться графиком рис. 1.

На оси абсцисс в правой части графика откладываем расчетный пролет L_p, равный

L_p = 1,05 l_cв = 1,051,7 = 1,78 м,

где l_cв=L - d= 2-0,3 = 1,7 м.

Из полученной при этом точки восстанавливаем перпендикуляр до пересечения его с кривой A = f(L_p, a) для опорного моментаМ_оппри высоте ростверка 40 см, марке бетона М150 и раствора 75. Из точки пересечения б проводим горизонтальную прямую бв параллельно оси абсцисс.

На оси абсцисса левой части графика откладываем величину, соответствующую погонной нагрузке на уровне низа ростверка, q_о=20 тс/м. Из полученной при этом точки восстанавливаем перпендикуляр до пересечения с горизонтальной прямой бв. Точка в пересечения этого перпендикуляра с горизонтальной прямой определяет расчетный опорный моментМ_оп= 4,95 тсм.

Для определения пролетного момента М_приз точки на оси абсцисс, определяющей расчетный пролет L_p, восстанавливаем перпендикуляр до пересечения с кривой A = f(L_p, а) для пролетного моментаМ_пр при марках бетона и раствора кладки, соответствующих условию задачи, т.е. 150 и 75. Далее поступаем аналогично тому, как указано выше. В результате получаем расчетный пролетный момент, равныйМ_пр= 2,42 тсм.

б) Определение усилий в ростверке от нагрузок в период строительства

Вес кладки q_копределяем исходя из ее высоты, равной 0,5L:

q_к = n0,5Lb_c_к,

где п — коэффициент перегрузкип= 1,1;

b_с — ширина стены (b_с= 0,64 м);

_к— объемный вес кирпичной кладки (_к= 1,9 тс/м³);

q_к= 1,10,51,770,641,9 = 1,18 тс/м.

Опорный момент определяем по формуле (5):

M_оп= ‑0,083q_кL²_p= ‑0,0831,181,54²= ‑0,232 тсм.

Пролетный момент определяем по формуле (6):

M_пp= 0,042q_кL²_p= 0,0421,181,54²= 0,118 тсм.

Поперечную силу определяем по формуле (7):

тс.

По полученным расчетным усилиям в соответствии с требованиями главы СНиП II-21-75 «Бетонные и железобетонные конструкции» и СНиПII-В.2-71 «Каменные и армокаменные конструкции» определяется продольное и поперечное армирование ростверка и проверяется прочность кирпичной кладки на местное сжатие (смятие) над сваей.

Пример 2.Требуется определить расчетное усилие от эксплуатационных нагрузок в монолитном железобетонном ростверке ширинойb_р= 100 см, высотой h_p = 50см, на который опирается стена из силикатного кирпича ширинойb_c= 64 см при ширине цоколяb_к= 64 см. Марки бетона, кирпича, раствора и сечение свай такие же, как и в примере 1. Сваи расположены в два ряда в шахматном порядке. Расстояние между осями свай в ряду 1,6 м, а между смежными сваями в разных рядах вдоль оси стены L=0,8м. Расчетная нагрузка на уровне низа ростверкаq_о= 60 тс/м.

Решение.Расчет начинаем с определения основных расчетных характеристик материала и сечения ростверка.

Модуль упругости бетона ростверка Е_бпринимаем по табл. 18 главы СНиПII-21-75:Е_р= 2,110⁵кгс/см².

Момент инерции сечения ростверка равен:

м⁴.

Модуль упругости кирпичной кладки принимаем

Е_к= 12750 кгс/см².

По формуле (2) вычисляем длину полуоснования эпюры нагрузки:

м.

Расстояние между сваями в свету L_cви расчетный пролет ростверка равны:

L_cв = 0,8 — 0,3 = 0,5м; L_p = 1,05 L_cв= 1,050,5 = 0,525 м.

Так как а = 2,08 м > L_cв= 0,5 м, опорный и пролетный моменты следует определять по формулам, приведенным в табл. 1 данного приложения для схемы 4.

тсм;

тсм.

Поперечную силу определяем по формуле

тс.

ПРИЛОЖЕНИЕ 10