Черт. 36. Внецентренно нагруженный фундамент с моментами в двух направлениях

Расчетные нагрузки на уровне подошвы фундамента, полученные из статического расчета надфундаментной конструкции с учетом коэффициента надежности по назначению _n = 0,95:

N = 4,8 МН (480 тc); М_x = 1,92 МНм (192 тсм); M_y = 1,20 МНм (120 тсм); e_x = 0,4 м; е_у = 0,25 м; А = 16,2 м; W_x = 12,15 м³; W_y = 9,72 м³.

Максимальные краевые давления на грунт без учета собственного веса фундамента и грунта на его обрезах определяем по формуле (6)

Р_x,max= 4,8/16,2 + 1,92/12,15 = 0,296 + 0,158 = 0,454 МПа (4,54 кгс/см³);

P_y,max= 4,8/16,2 + 1,2/9,72 =0,296 + 0,123 = 0,42 МПа (4,2 кгс/см²).

Материалы: сталь класса А-III, R_s = 365 МПа (3750 кгc/см²), класс бетона по прочности на сжатие В15, R_bt = 0,75 МПа (7,65 кгс/см²), _b2 = 1,1 (см. табл. 15 СНиП 2.03.01-84), R_b = 8,5 МПа (86,7 кгс/см²).

Расчет плитной части фундамента на продавливание

Рабочую высоту плитной части h_0,pl определяем по формуле (9) :

r = _b2 R_bt / p_max = 1,1 • 0,75/0,454 = 1,82, c_l = 0,5 (4,5  1,2) = 1,65 м, c_b = 0,5 (3,6  0,9) = 1,35 м.

Вычисляем:

h_0,pl = 0,5  0,9 + = 0,84м .

Принимаем h_pl = 0,9 м с тремя ступенями высотой по 0,3 м; h_0,pl = 0,85 м.

Размеры ступеней определим по прил. 3 (принимая c₁ = c₁ и с₂ = с₂).

Учитывая, что таблица составлена при _b2 = 1, а в нашем случае _b2 = 1,1, расчетные значения р_max снижаем:

p_x,max = 0,454/1,1 = 0,413 МПа (4,13 кгс/см²); р_y,max = 0,42/1,1 = 0,382 МПа (3,82 кгс/см²).

Вылет ступеней вдоль оси х:

для 1-й ступени при h₁ = 0,3 м, р_х = 0,413 МПа (4,13 кгс/см²), b = 3,6 м находим c₃ = 0,6 м при р = 0,45 МПа (4,5 кгс/см²) > 0,413 МПа (4,13 кгс/см²);

для 2-й ступени при h₁ + h₂ = 0,6 м и b = 3,6 м находим c₂ = 1,05 м при р = 0,56 МПа (5,6 кгс/см²) > 0,413 МПа (4,13 кгс/см²); c₂ = 1,2 м при p = 0,38 МПа < 0,413 МПа - то есть вылет, равный 1,2 м, не проходит; c₁ = 1,65 - прочность на продавливание проверена при определении h_0,pl.

Вылет ступеней вдоль оси у:

с₃ =0,6 м при р = 0,475 МПа (4,75 кгс/см²) > 0,382 МПа (3,82 кгс/см²);

с₂= 1,05 м; c₁= 1,35 м.

Определение сечения арматуры подошвы фундамента

Моменты, действующие по граням ступеней в направлении оси х, определим по формуле (44)

N = 4,8 МН (480 тc), М_x = 1,92 МНм (192 тсм), е_x = 0,4 м, l = 4,5 м.

В сечении 1-1:

c_1-1 = 1,65 м; = 4,8 1,65²(1 + 6 • 0,4/4,5  4  0,4  1,65/4,5²) / 2 • 4,5 = 2,04 MHм (204 тсм) ;

в сечении 2-2:

c_2-2 = 1,05м ; = 4,8 1,05² (1 + 6  0,4/4,5  4 • 0,4 • 0,6/4,5²) / 2 • 4,5 = 0,853 MHм (85,3 тсм);

в сечении 3-3:

с_3-3 = 0,6 м; = 4,8 0,6² (1 + 6  0,4/4,5  4  0,4  0,6/4,5²) / 2  4,5 = 0,285 МНм (28,5 тсм).

Определим площадь сечения арматуры на всю ширину фундамента по формулам (42), (43).

В сечении 1-1:

₀= 2,04 / 8,5 • 1,5 • 0,855²= 0,219,

по табл. 18 «Пособия по проектированию бетонных и железобетонных конструкций из тяжелых и легких бетонов без предварительного напряжения арматуры»

 = 0,875; А_sl1 = 2,04  10⁴/365  0,875  0,855 = 74,7 см² ;

в сечении 2-2:

₀= 0,853/8,52,40,555²= 0,136; = 0,9267;

A_sl2= 0,85310⁴/365 0,92670,555 = 45,4 см² ;

в сечении 3- 3:

₀= 0,285/8,53,6 0,255²= 0,143; = 0,9225;

A_sl3= 0,28510⁴/3650,9220,255 = 33,2 см² .

Определяющим является число арматуры по грани подколонника. Принимаем 1825 A-III (88,4 см²).

Моменты, действующие по граням ступеней в направлении оси у, определим по формуле (44), заменяя величины М_x, e_0,x, l соответственно на М_у, e_0,y, b

N =4,8 МН (480 тс), М_у = 1,2 МНм (120 тсм), е_0,y= 0,25 м; b = 3,6 м.

В сечении 1-1:

c_1-1 = 1,35 м; = 4,8 1,35² (1 + 6  0,25/3,6  4  0,25  1,35/3,6²) / 2  3,6 = 1,59 МНм (159 тсм);

в сечении 2-2:

c_2-2 = 1,05 м; = 4,8 1,05² (1 + 6  0,25/3,6  4  0,25  1,05/3,6²) / 2  3,6 = 0,983 МНм (98,3 тсм);

в сечении 3-3:

с_3-3 = 0,6 м; = 4,8  0,6² (1 + 6  0,25/3,6  4  0,25  0,6/3,6²) / 2 x 3,6 = 0,329 МНм (32,9 тсм).

Определим площадь сечения арматуры на всю длину фундамента по формуле (43).

В сечении 1 - 1' :

₀= 1,59/8,52,40,835²= 0,112; = 0,94;

A_sb = 1,5910⁴/365 0,940,835 =55,5 см²;

в сечении 2 - 2':

₀= 0,983/8,53,30,535²= 0,123; = 0,935;

A_sb2 = 0,98310⁴/365 0,9350,535 =53,8 см²;

в сечении 3 - 3':

₀= 0,329/8,5 4,5 0,235²= 0,156;  =0,915;

A_sb3= 0,32910⁴/3650,9150,235 = 41,9 см².

Определяющим является число арматуры по грани подколонника. Принимаем 2218 A-III (56 см²).

Проверяем подколонник как бетонный элемент с помощью прил. 4.

При е_x = 0,40 м + h_cf/30 = 0,4 + 1,2/30 = 0,44 м < 0,45l_cf = 0,54 м и e_у = 0,25 м + b_cf/30 = 0,28 м > b_cf/6 = 0,15 м — бетонное сечение подколонника рассчитывается по 4-й форме сжатой зоны (прил. 4)

l_cf = 1,2 м, b_cf = 0,9 м, x = 3(1,2/2  0,44) = 0,48 м, у = 3(0,9/2  0,28) = 0,51 м, А_b = (0,48  0,51)/2 = 0,12 м².

Проверяем прочность бетона из условия N  R_b A_b с учетом коэффициента условий работы согласно табл. 15 СНиП 2.03.01-84 для бетонных конструкций _b9 = 0,9

0,9  8,5 0,12 = 0,92 MH(92 тc) < N= 4,8 MH(480 тc).

Следовательно, подколонник должен быть выполнен железобетонным с постановкой арматуры по расчету железобетонных элементов.

Пример 3. Расчет сборного железобетонного подколонника рамного типа для здания с подвалом

Дано: кран грузоподъемностью Q = 1230 кН (125 тс) и полезной нагрузкой на перекрытии на отм. ±0,00р = 98 кПа (10 тс/м²). Расчетная схема и нагрузки на сборный подколонник указаны на черт. 37 и в табл. 13.