17.Расчет ростверков

Принимаем материалы для изготовления ростверков:

- монолитный бетон класса по прочности В25, R_b= 14,5 МПа;R_bt= 1,05 МПа;γ_b2= 0,9;R_b= 13,05 МПа;R_bt= 0,945 МПа;Eb= 30000 МПа;

- арматура класса А-III,R_s=R_sc= 365 МПа;E_s= 200000 МПа;

- арматура класса А-I,R_sw= 175 МПа;E_s= 210000 МПа.

Ростверк фундамента ФС1.

Расчет на продавливание.

Поскольку ростверк является высоким, отпор грунта под его подошвой при расчете на продавливание не учитывается. Анализ опалубочного чертежа фундамента СВ1 (рис. 6) приводит к выводу, что рассчитываемый ростверк является балочным. В балочном ростверке пирамида продавливания вырождается в фигуру с двумя наклонными плоскостями, по которым происходит продавливание под колонной. Указанные плоскости пересекают ростверк в верхнем сечении по граням колонны, а в нижнем сечении по граням свай. Здесь имеется полная аналогия с разрушением балки по наклонному сечению при действии поперечной силы. Расчеты на продавливание выполняются по формуле (107) норм /6/:

где N– максимальная нагрузка на сваю, равная 1256,6 кН;α- коэффициент, принимаемый для тяжелого бетона равным 1,0;u_m– средняя линия боковой поверхности пирамиды продавливания, равная в нашем случае ширине ростверка 0,9 м;h₀– высота пирамиды продавливания, равная в нашем случае высоте ростверка за вычетом защитного слоя бетона в нижней зонеa= 0,05 м,h₀= 0,6 – 0,05 = 0,55 м.

Из опалубочного чертежа фундамента следует, что боковая грань пирамиды продавливания наклонена к горизонтали на угол, больший 45⁰. При этом проекция ее высоты на горизонтальную плоскостьс= 0,25 м. Вычисляем минимальное значение этой проекции, учитываемое в расчетах на продавливание (п. 3.42 норм /6/):

Поскольку c>c_min, в качестве расчетного значения принимаемc= 0,25 м. При наклоне боковой грани пирамиды продавливания к горизонтали на угол, больший 45⁰, расчетное сопротивление батонаF_bумножают на коэффициент, равныйh₀/c. С учетом сделанных замечаний расчет на продавливание ростверка выполняем по формуле:

Условие прочности при продавливании ростверка не выполняется. Увеличение несущей способности ростверка на продавливание может быть выполнено одним из следующих способов:

- применение поперечного армирования;

- увеличение толщины ростверка;

- увеличение класса бетона по прочности.

Недостаток несущей способности составляет 18,1 %. Несущая способность минимального расчетного поперечного армирования (п. 3.42 норм /6/) должно составлять не менее 50 % несущей способности бетонного сечения. В связи с этим способ повышения несущей способности ростверка на продавливание за счет применения поперчного армирования следует признать экономически нецелесообразным.

Принимаем толщину ростверка 0,7 м. Переопределяем величину c_min:

Поскольку c<c_min, в качестве расчетного значения принимаемc= 0,26 м.

Проверяем несущую способность ростверка на продавливание:

Условие прочности ростверка на продавливание выполнено. Корректируем по результатам расчета опалубочный чертеж фундамента ФС1 (рис. 7).

Вставить рис. 7, чертеж ФС1, окончательный вариант

Расчет на изгиб.

Нижнюю продольную арматуру в ростверке подбираем из расчета на изгиб нормального сечения по грани колонны. Отпор Pсо стороны сваи равен нагрузке на сваю и составляет 1256,6 кН. Плечо приложения силыlизмеряется от оси сваи до грани колонны и составляет 0,4 м. Изгибающий момент в расчетном сечении будет равен:

Находим предварительное сечение продольной арматуры:

Принимаем 4Ф28А-III,A_s= 0,002463 м²или 24,63 см². Проверяем достаточность принятого армирования по нормам /6/:

Принятое армирование является достаточным.

Верхнюю продольную арматуру определяем из расчета на изгиб нормального сечения ростверка по грани колонны при действии изгибающего момента, передавемого колонной на ростверк, М= 179,0 кНм. При этом ростверк рассматривается как балка, свободно опертая на сваи и загруженная расчетным изгибающим моментом в центре пролета. Определяем по правилам строительной механики изгибающий момент в расчетном сечении ростварка:

где x_i– расстояние от оси сваи до центра колонны или ростверка;l_c- размер поперечного сечения колонны.

Находим предварительное сечение продольной арматуры:

Минимальное сечение растянутой арматуры по таб. 38 норм /6/ составляет 0,05 % от площади поперечного сечения b∙h₀или 0,0002925 м².

Принимаем 4Ф10А-III,A_s= 0,000314 м²или 3,14 см². Проверяем достаточность принятого армирования по нормам /6/:

Принятое армирование является достаточным и удовлетворяет требованиям норм /6/ по минимальному армированию.

Поперечное армирование принимаем конструктивно с учетом требований п. 5.29 норм /6/ в виде замкнутых хомутов 4Ф6А-I, устанавливаемых с шагом 200 мм.

0

Ростверк фундамента ФС2.

Расчет на продавливание.

Поскольку ростверк является высоким, отпор грунта под его подошвой при расчете на продавливание не учитывается. Анализ опалубочного чертежа фундамента СВ2 (рис. 4) приводит к выводу, что рассчитываемый ростверк является плитным. В плитном ростверке пирамида продавливания имеет верхнее основание, совподающее с опорным сечением колонны, и нижнее основание в форме прямоугольника, углы которого совпадают с внутренними углами поперечных сечений свай. Расчеты на продавливание выполняются по формуле (107) норм /6/:

где N– максимальная нагрузка от колонны на ростверк, равная 3412,7 кН;α- коэффициент, принимаемый для тяжелого бетона равным 1,0;u_m– среднеарифметическое значение периметров верхнего и нижнего оснований пирамиды продавливания;h₀– высота пирамиды продавливания, равная в нашем случае высоте ростверка за вычетом защитного слоя бетона в нижней зонеa= 0,05 м,h₀= 0,6 – 0,05 = 0,55 м.

Из опалубочного чертежа фундамента следует, что боковые грани пирамиды продавливания наклонены к горизонтали на угол, больший 45⁰. При этом проекция высоты боковой грани на горизонтальную плоскостьс= 0,1 м. Вычисляем минимальное значение этой проекции, учитываемое в расчетах на продавливание (п. 3.42 норм /6/):

Поскольку c<c_min, в качестве расчетного значения принимаемc= 0,22 м.

Вычисляем среднеарифметическое значение периметров оснований пирамиды продавливания:

При наклоне боковой грани пирамиды продавливания к горизонтали на угол, больший 45⁰, расчетное сопротивление батонаF_bумножают на коэффициент, равныйh₀/c. С учетом сделанных замечаний расчет на продавливание ростверка выполняем по формуле:

Условие прочности при продавливании ростверка не выполняется. Увеличение несущей способности ростверка на продавливание может быть выполнено увеличение толщины ростверка.

Принимаем толщину ростверка 0,7 м. Переопределяем величину c_min:

Поскольку c<c_min, в качестве расчетного значения принимаемc= 0,26 м.

Проверяем несущую способность ростверка на продавливание:

Условие прочности ростверка на продавливание выполнено. Корректируем по результатам расчета опалубочный чертеж фундамента ФС2 (рис. 8).

Вставить рис. 8, чертеж ФС2, окончательный вариант

Расчет на изгиб.

Применяем для расчета пространственного ростверка упрощенную схему, в соответствии с которой он рассчитывается по балочной схеме в двух направлениях. Поскольку ростверк симметричен по геометрии и нагрузкам, расчет выполняем в одном направлении, а результаты этого расчета распространяем на оба направления. Нижнюю продольную арматуру в ростверке подбираем из расчета на изгиб нормального сечения по грани колонны. Отпор Pсо стороны свай равен сумме нагрузок на сваи, расположенные по одну сторону от колонны, и составляет 899,1∙2 = 1798,2 кН. Плечо приложения силыlизмеряется от оси сваи до грани колонны и составляет в соответствии с опалубочным чартежом (рис. 8) 0,25 м. Изгибающий момент в расчетном сечении будет равен:

Находим предварительное сечение продольной арматуры:

Принимаем 7Ф20А-III,A_s= 0,002199 м²или 21,99 см². Проверяем достаточность принятого армирования по нормам /6/:

Принятое армирование является достаточным.

Верхнюю продольную арматуру определяем из расчета на изгиб нормального сечения ростверка по грани колонны при действии изгибающего момента, передавемого колонной на ростверк, М= 82,7 кНм. При этом ростверк рассматривается как балка, свободно опертая на сваи и загруженная расчетным изгибающим моментом в центре пролета. Определяем по правилам строительной механики изгибающий момент в расчетном сечении ростварка:

Находим предварительное сечение продольной арматуры:

Минимальное сечение растянутой арматуры по таб. 38 норм /6/ составляет 0,05 % от площади поперечного сечения b∙h₀или 0,000585 м².

Принимаем 8Ф10А-III,A_s= 0,000628 м²или 6,28 см². Проверяем достаточность принятого армирования по нормам /6/:

Принятое армирование является достаточным и удовлетворяет требованиям норм /6/ по минимальному армированию.

Поперечное армирование принимаем по технологическим соображениям для фиксации в проектном положении продольной арматуры. Применяем отдельные стержни Ф10А-I, устанавливаемые с шагом в продольном и поперечном направлении 600 мм (по 4 стержня в каждом продольном и поперечном ряду).

Окончательно принимаем:

- нижняя продольная арматура в виде сетки Ф 20А-III по 7 стержней в каждом направлении;

- верхняя продольная арматура в виде сетки Ф 10А-III по 8 стержней в каждом направлении.

Рекомендуется 7 стержней верхней сетки разместить по аналогии с нижней арматурной сеткой, а 8-й стержень установить как спаренный в центре сечения. Это позволит систематизировать установку поперечной арматуры, стержни которой будут размещаться в узлах сеток и крепиться к продольной арматуре на сварке.

18.Анкеровка арматуры колонн

По проектному заданию в колонне применена арматура периодического профиля класса А-IIIс максимальным диаметром 25 мм. Вычисляем длину зоны анкеровки по формуле (186) норм /6/:

где входящие в формулу коэффициенты принимаются по таб. 37 норм /6/, а расчетное сопротивление бетона берется без учета коэффициента γ_b2. Поскольку расчетная длина анкеровки арматуры превышаетh₀= 650 мм, требуется применение конструктивных мероприятий по обеспечению надежной анкеровки рабочей арматуры колонн в ростверке. Рекомендуется применить анкер в виде поперечного стержня (коротыша) диаметром 16 мм, который привариваетсы к рабочей арматуре на расстоянии 100 мм от конца, заделанного в ростверке (тип анкеровки № 5 по таб. 9 Рекомендаций /27/). При использовании такой анкеровки вводится понижающий коэффициент на расчетную длину анкеровки, равный 0,7. При этом получаем:

Надежность анкеровки рабочей арматуры колонны в ростверке обеспечена.