Добавил:

Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Приднепровская государственная академия строительства и архитектуры

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

метод Курс Пр Ч1- Основание и фун.doc

Скачиваний:

Добавлен:

14.11.2019

Размер:

4.76 Mб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 1 2 3 45 / 125 6 7 8 9 10 11 12 > Следующая >>>

3.2.3. Проверка краевых давлений под подошвой фундамента.

Для центрально нагруженных фундаментов среднее фактическое давление на основание под подошвой фундамента должно удовлетворять условию:

(3.16.)

где N - сумма всех вертикальных расчетных нагрузок, действующих на фундамент от сооружения, кН;

Q_ф - расчетное значение нагрузки от собственного веса фундамента, кН;

F - площадь фундамента, м²; R – расчетное сопротивление грунта.

Для внецентренно нагруженного фундамента давления на грунт у края его подошвы определяются по формуле:

(3.17.)

где N, Q_ф, F - то же, что в формуле (3.16);

М - расчетное значение изгибающего момента, действующего вдоль каждой оси фундамента от внецентренного приложения нагрузки на уровне обрезов фундамента, кНм;

W - момент сопротивления площади подошвы фундамента, м³, равный:

(3.18.)

) для квадратных, в плане фундаментов:

б) для круглых и многоугольных:

(3.19.)

(3.20.)

) кольцевых:

(3.21.)

) для прямоугольных в плане фундаментов:

или

в зависимости от направления действия моментов.

(3.22.)

реднее давление по подошве внецентренно нагруженного фундамента:

(3.23.)

ри этом краевое давление при действии изгибающего момента вдоль каждой оси фундамента:

При учете влияния соседних фундаментов на проектируемый, величина наибольшего краевого давления в угловой точке не должна превышать 1,5R, где R - расчетное давление на основание.

Если условия (3.16) или (3.22) и (3.23) удовлетворяются, то размеры фундамента в плане оставляют принятыми ранее для третьего приближения (b, l, d). В других случаях необходимо изменить размеры подошвы фундамента, что можно сделать путем постепенного подбора или аналитическим способом, решая уравнения относительно размеров сторон в плане, а именно:

а) для квадратного

б) для круглого

г) для прямоугольного

д) для ленточного

3.2.4. Расчет прочности и конструирование фундаментов

По имеющимся размерам фундамента в плане, глубине заложения, размеру сечения колонн в плане подбирается конструкция фундамента.

Отметка верхнего обреза фундамента назначается на 0,15 м ниже условной отметки пола первого этажа, принимаемой за - 0,0. Высота фундамента дополнительно корректируется условием заделки колонны в стакан.

Глубина заделки колонны в стакан h₃ принимается равной h_k для центрально нагруженных квадратных фундаментов, а также для прямоугольных внецентренно нагруженных фундаментов с эксцентриситетом , е≤2h_k. Для прямоугольных фундаментов с эксцентриситетом е<2h глубина заделки колонны принимается в интервале h_k<h₃≤1.4h_k

Глубина заделки колонны в стакан дополнительно должна удовлетворять требованию заделки рабочей арматуры колонны, которая принимается равной:

для колонн прямоугольного сечения с рабочей арматурой класса A-II для проектной марки бетона В15 для бетона класса В15

для колонн с рабочей аркатурой класса А-Ш для бетона класса В15 для класса марки бетона В15

Глубина заделки двухветвевых колонн определяется из условия:

где - расстояние между наружными гранями ветвей колонны (м).

При глубине заделки двухветвевых колонн в фундамент принимается равной 1,2 м.

Под сборные двухветвевые колонны с расстоянием между наружными гранями ветвей колонны рекомендуется выполнять устройство отдельных стаканов под каждую ветвь с заделкой каждой ветви на величину .

Толщина стенок неармированного стакана поверху принимается не менее 0,75 глубины стакана и не менее 200 мм.

Толщина армированной стаканной части принимается по расчету согласно СНиП 2.03.01.-84, но не менее 200 мм.

Зазоры между стенками стакана и колонны должна приниматься равными 75 мм поверху и 50 мм понизу. Бетон для замоноличивания колонны в стакане фундамента принимается класса не менее В15.

Толщина дна стакана принимается по расчету на раскалывание, но не менее 200 мм.

В тех случаях, когда высота фундамента с учетом всех факторов (глубины заложения, отметки верха стакана, глубины стакана, толщины дна стакана) получается большой, то высоту фундамента следует увеличивать за счет подколонника. При этом фундамент по высоте разделяется на плитную часть и подколонник. Если размеры фундамента в плане не превышают соответственно , то фундамент конструируется с повышенной стаканной частью (подколонником). В остальных случаях фундамент выполняется без повышенной стаканной части (рис.3.3).

Рис. 3.3. Схема конструирования фундамента с повышенной стаканной частью (подколонником).

а - жёсткий фундамент; б - фундамент с подколонником.

Требуемая высота отдельно стоящего фундамента или его плитной части для фундаментов с повышенной стаканной частью вычисляется из условия прочности на продавливание по формуле:

а) для прямоугольных фундаментов

(3.24.)

б) для квадратных в плане фундаментов

(3.24'.)

в) для круглых в плане фундаментов

(3.24".)

(3.25.)

роме того, высота нижней ступени фундамента должна проверяться из условия прочности на срез по формуле:

Необходимая высота Н₀ ленточных фундаментов устанавливается из условия прочности та срез:

(3.26.)

В формулах (3.24) - (3.26) приняты обозначения:

- соответственно меньшая и большая сторона сечения колоны или подколонника ( );

- коэффициент, характеризующий отношение расчетного сопротивления бетона растяжению R_bt(по табл.13 СНиП 2.03.01.-84), к среднему давлению грунта под подошвой фундамента P вычисленного по ф-ле 3.16.

= R_bt/Р

Таблица 13 из СНиП 2.03.01.-84

Вид

сопротивления

Бетон

Расчетные сопротивления бетона для предельных состояний первой группы R_b и R_bt

при классе бетона по прочности на сжатие, МПа / кгс/см².

В3,5

В5

В7,5

В10

В12,5

В15

В20

В25

В30

В35

В40

Сжатие осевое (призменная прочность)

R_b

Тяжелый и мелкозернистый

2,1 21,4

2,8 28,6

4,5

45,9

6,0 61,2

7,5 76,5

8,5 86,7

11,5 117

14,5 148

17,0 173

19,5 199

22,0 224

Растяжение осевое

R_bt

Тяжелый

0,26 2,65

0,37 3,77

0,48 4,89

0,57 5,81

0,66 6,73

0,75 7,65

0,90

9,18

1,05 10,7

1,20 12,2

1,30 13,3

1,40 14,3

Примечания: 1. Над чертой указаны значения в МПа, под чертой — в кгс/см².

- коэффициент, характеризующий отношение ширины фундамента к меньшей стороне колонны (или подколонника );

- то же, площади фундамента F к площади сечения колонны F_К

(или подколонника F_n).

За расчетную высоту фундамента или его плитной части, принимают большее значение, из вычисленных, то формулам (3.24.) - (3.26.) и корректируют его с учетом модульных размеров, кратных 300 мм.

Высоту ступеней рекомендуемся назначать равной 300, 450 и при большей высоте плитной части 600 мм (табл.3.3.). Вынос ступеней фундамента назначается из расчета их прочности на срез и на продавливание, рекомендуется принимать по табл.З.4.

(3.27.)

осле окончательного подбора размеров фундамента необходимо произвести проверку жесткости фундамента. Проверка жесткости осуществляется по нижним размерам в плане пирамиды продавливания

(или

для круглых),

. Для жесткого фундамента должно выполняться условие:

где - окончательные размеры подошвы фундамента.

(3.28.)

азмеры основания пирамиды продавливания (рис.3.3) определяются по формуле:

- размер колонны (сооружения) понизу, м;

- высота фундамента, м;

- угол распределения напряжений в материале фундамента (или угол жесткости), принимаемый равным 45⁰ для железобетонных и неармированных фундаментов при бетоне марки 200 и выше.

Рис. Конструирование верха подколонника

Рис. 3.3. Схема работы жесткого и гибкого фундаментов.

Рис. 3.4. Схема расчета фундамента на продавливание.

Если условие (3.27) выполняется, то фундамент является жестким и его армирование выполняется по минимальному проценту армирования (иногда конструктивно). Когда условие (3.27.) не выполняется, то фундамент считается либо фундаментом конечной жесткости, либо гибким, и тогда расчет его конструкции необходимо производить согласно СНиП 2.03.01-84 "Железобетонные конструкции" или по соответствующим учебникам и справочной литературе.

Для ленточных фундаментов вместо условия (3.27) - (3.28.) устанавливают показатель гибкости в продольном и поперечном направлениях, по значениям которого определяют вид фундамента: жесткий, конечной длинны или бесконечно длинная полоса.

(3.29.)

оказатель гибкости в продольном направлении – t_l определяется по формуле:

где - модуль деформации грунта основания, кН/м²;

- полудлина ленточного фундамента (балки), м;

- модуль деформации бетона, кН/м²;

- высота плитной части фундамента или балки, м;

Если - полоса или балка считается абсолютно жесткой и относится к категории жестких полос; при полосу рассчитывают как имеющую конечную жесткость и длину и относят к категории коротких; при - полосу считают бесконечно длинной и относят к категории длинных полос.

Для ленточных фундаментов, загруженных равномерно распределенной нагрузкой (стена здания) пределы имеют другие значения: при фундаменты относятся к категорий жестких полос, а при - к категории длинных полос.

Усилия в конструкциях указанных видов балок (полос) определяется методами Горбунова-Посадова (см. И.И.Горбунов-Посадов., Расчет конструкций на упругом основании M-I953 г.; М-1973 г.). По найденным усилиям фундамент рассчитывается по требованиям СНиП 2.03.01-83.

Показатель гибкости в поперечном направлении определяется по формуле:

(3.29.)

где - модуль деформации грунта основания, кН/м²;

- полудлина ленточного фундамента (балки), м;

- модуль деформации бетона, кН/м²;

- полуширина ленточного фундамента;

При балки относятся к абсолютно жестким, и расчитываются только в продольном направлении.

Высота фундамента проверяется из условия прочности его на продавливание по поверхности усеченной пирамиды, верхним основанием которой является нижнее сечение колонны (или сооружения), а грани наклонены под углом жесткости .

Расчет на продавливание центрально и внецентренно нагруженных стаканных фундаментов квадратных и прямоугольных в плане производится на действие расчетной нормальной силы N, действующей в сечении колонны у обреза фундамента.

Проверка фундамента по прочности на действие только нормальной силы N производится:

а) на продавливание фундамента колонной от дна стакана;

б) на раскалывание фундамента колонной.

Проверка фундамента по прочности на продавливание колонной производится от дна стакана (рис. 3.4.) только для монтажных нагрузок по формуле:

(3.30.)

где - расчетная нормальная сила в сечении колонны у обреза фундамента;

(3.31.)

- площади многоугольника abcdeg (см. рис. 3.4.) равная:

- рабочая высота дна стакана, принимаемая от дна стакана до плоскости расположения растянутой арматуры;

- размеры меньшей и большей сторон дна стакана;

(3.32.)

- средняя ширина пирамиды продавливания:

Проверка фундамента по прочности на раскалывание от действия нормальной силы N производится из условий

(3.33)

(3.34)

где - коэффициент трения бетона по бетону, принимаемый равным 0,75;

k - коэффициент условий работы фундамента в грунте, принимаемый и равным 1,3 ;

- площади вертикальных сечений фундамента в плоскостях, проходящих по осям сечения колонны, параллельно соответственно сторонам l и b подошвы фундамента за вычетом стакана фундамента (рис. 3.5).

Рис. 3.5. Схема расчета фундамента по прочности на раскалывание

При расчёт ведётся по формуле (3.33).

При по формуле (3.34).

При расчете по формуле (3.33) величина не должна приниматься менее 0,4, а по формуле (3.34) величина не должна быть более 2,5. По результатам расчетов на продавливание и раскалывание принимается большая величина несущей способности фундамента.

Проверка на продавливание и раскалывание не производится при высоте фундамента от подошвы до дна стакана (рис. 3.6), соответствующей

(3.35.)

Рис. 3.6. Схема фундамента при проверке на продавливание и раскалывание.

Высота фундамента без стакана (рис.3.7) проверяется из условия прочности его на продавливание по поверхности усеченной пирамиды, верхним основанием которой является нижнее сечение колонны или сооружения, а грани наклонены под углом жесткости

Расчет на продавливание производится из условия

(3.36)

Отсюда необходимая высота

(3.37)

где F₀ - площадь многоугольника a, b, c, d, e, g (рис.3.7), определяемая по формуле:

(3.38)

Рис.3.7. Схема фундамента при определении его высоты без стакана из условия прочности на продавливание.

Высота ступеней (рис.3,8) назначаются в зависимости от полной высоты полной части фундамента в соответствии с табл. 3.3.

Таблица 3.3.

Высота ступеней плитной части фундамента

Высота плитной части фундамента h, см	Высота ступени, см
Высота плитной части фундамента h, см	h₁	h₂	h₃
30	30	-	_
45	45	-
60	30	30	-
75	30	45	-
90	30	30	30
105	30	30	45
120	30	45	45
150	45	45	60

Вынос нижней ступени фундамента можно определять по табл.3.4. (из условия прочности ступени на срез).

Таблица 3.4.

Вынос нижней ступени фундамента С₁

P_г _кПа	Вынос ступени С₁ при классах бетона
P_г _кПа	В12,5	В15	В20
150	2,5 h₁	2,5 h₁	2,5 h₁
200	2,1 h₁	2,4 h₁	2,5 h₁
250	1,9 h₁	2,1 h₁	2,5 h₁
300	1,7 h₁	1,9 h₁	2,3 h₁
350	1,6 h₁	1,7 h₁	2,1 h₁
400	1,5 h₁	1,6 h₁	2.0 h₁
450	1,4 h₁	1,5 h₁	1,9 h₁

Минимальные размеры остальных ступеней в плане определяются после установления выноса нижней ступени С₁ пересечениями линии АВ (рис.3.8) с линиями, ограничивающими высоты ступеней.

Рис.3.8. Схема фундамента при определении размеров его ступеней.

Определение сечения арматуры по подошве фундамента

Сечение рабочей арматуры по подошве фундамента определяется, но расчета на изгиб консольного выступа фундамента в сечениях по грани колонны и по граням ступеней фундамента. Изгибающий момент возникает от реактивного давления грунта под подошвой фундамента.

Сечение арматуры параллельной стороне фундамента , в сечении по грани колонны 1-1 (рис.3.9) на 1 м ширины фундамента определяется по формуле

(3.39.)

где h_о - рабочая высота фундамента;

R_а - расчетное сопротивление арматуры растяжению(см. таблицу ниже);

Стержневая	Расчетные сопротивления арматуры для предельных состояний первой группы, МПа (кгс/см²)
арматура классов	растяжению
	продольной R_s	сжатию R_sc
А-I	225 (2300)	225 (2300)
А-II	280 (2850)	280 (2850)
А-III диаметром, мм: 6  8	355 (3600)	355 (3600)
10—40	365 (3750)	365 (3750)
А-IV	510 (5200)	450 (4600)**
А-V	680 (6950)	500 (5100)**
А-VI	815 (8300)	500 (5100)**
Aт-VII	980 (10 000)	500 (5100)**
А-IIIв с контролем: удлинения и напряжения	490 (5000)	200 (2000)
только удлинения	450 (4600)	200 (2000)

М_1-1- изгибающий момент в сечении 1-1, определяется по формуле

(3.40.)

По граням ступеней в сечениях 2-2 и 3-3 сечение арматуры на 1 м ширины фундамента и расчетные изгибающие моменты определяется по аналогичным формулам: