Приложение 9 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 сваи р₀, 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, (где L_св - расстояние между сваями в свету, м.)

Для различных схем нагрузок расчетные изгибающие моменты М_оп и М_пр определяются 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_оп и М_пр могут 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.

0355S10-07573

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

0355S10-07573

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

0355S10-07573

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.

0355S10-07573

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

0355S10-07573

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

0355S10-07573

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_о и 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 = 1,1 тс/м;

L_p и L - 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 1/3 его 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 = 50 см, высотой h_p = 40 см, на который опирается стена из силикатного кирпича шириной b_с = 64 см при ширине цоколя b_к = 51 см. Марка бетона по прочности на сжатие М150, кирпича 100, раствора 75. Сваи сечением 30×30 см расположены в один ряд, расстояние между осями свай L = 2 м. Расчетная нагрузка на уровне низа ростверка q₀ = 20 тс/м (рис. 6).

Решение

а) Определение усилий в ростверке от эксплуатационных нагрузок

Для упрощения определения расчетного пролетного M_пp и опорного М_оп моментов 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 момента М_оп при 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 момент М_оп = 4,95 тсм.

Для определения пролетного момента М_пр из точки на оси абсцисс, определяющей расчетный пролет L_p, восстанавливаем перпендикуляр до пересечения с кривой A = f(L_p, а) для пролетного момента М_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, равный М_пр = 2,42 тсм.

б) Определение усилий в ростверке от нагрузок в период строительства

Вес кладки q_к определяем исходя из ее высоты, равной 0,5 L.

q_к = n0,5Lb_c_к,

где п - коэффициент перегрузки п = 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):

0355S10-07573

По полученным расчетным усилиям в соответствии с требованиями главы СНиП II-21-75 «Бетонные и железобетонные конструкции» и СНиП II-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 шириной b_р = 100 см, высотой h_p = 50 см, на который опирается стена из силикатного кирпича шириной b_c = 64 см при ширине цоколя b_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 = 0,8 м. Расчетная нагрузка на уровне низа ростверка q_о = 60 тс/м.

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

Модуль упругости бетона ростверка Е_б принимаем по табл. 18 главы СНиП II-21-75: Е_р = 2,110⁵ кгс/см².

Момент инерции сечения ростверка равен:

0355S10-07573

Модуль упругости кирпичной кладки принимаем

Е_к = 12750 кгс/см².

По формуле (2) вычисляем длину полуоснования эпюры нагрузки:

0355S10-07573

Расстояние между сваями в свету L_cв и расчетный пролет ростверка равны:

L_cв = 0,8 - 0,3 = 0,5 м; 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.

0355S10-07573

0355S10-07573

тсм.

Поперечную силу определяем по формуле

0355S10-07573