Проектирование фундаментов стаканного типа под промышленные здания

 

      6.5. Далее определяют нижнюю границу  сжимаемой толщи (В.С.). Она находится  на горизонтальной плоскости,  где соблюдается условие

                                                                                          (5.8)

      Если  найденная нижняя граница сжимаемой  толщи находится в слое грунта с модулем деформации Е < 5,0 МПа, или такой слой залегает непосредственно ниже границы сжимаемой толщи, то её определяют из условия

                                                                                            (5.9)

      Границу  сжимаемой толщи можно установить графически, построив, справа эпюру . В точке пересечения этой эпюры с эпюрой получим границу нижнюю границу сжимаемой толщи грунта (В.С). 

      6.6. Осадку каждого слоя основания  определяют по формуле

,           (5.10)

где β = 0,8 – безразмерный коэффициент для всех видов грунтов;

      – среднее дополнительное вертикальное напряжение в i – ом слое грунта, равное полусумме указанных напряжений на верхней и нижней границах слоя, толщиной h_i. 

S=1.3 смВывод: Общая осадка находиться в допуске. 

6.  РАСЧЕТ   ПРОЧНОСТИ   КОНСТРУКТИВНЫХ   ЭЛЕМЕНТОВ ФУНДАМЕНТА

      6.1.  Конструирование фундамента: 

     Вначале определяют размеры подколонника в  плане, используя следующие конструктивные требования. Толщина стенки  (d_g) армированного стакана должна быть не менее 150 мм и иметь толщину в плоскости действия изгибающего момента:  

                         d_g ≥ 0,2l_c     (6.1)

      d_g =0,15

      Толщина стенки из плоскости изгибающего момента также должна быть не менее 150 мм. Зазоры между стенками стакана и колонной принимаются 75 мм по верху и 50 мм по низу стакана с каждой стороны колонны (рис.2).

      С учетом размеров колонны, толщины стенок стакана и принятых зазаров сторон подколонника в плане b_uc и l_uc должны составлять в м:

              l_uc ≥ l_c  + 2d_g + 0,15                                                                    (6.2)

              b_uc ≥ b_c + 2d_g + 0,15                                              (6.3)

l_uc ≥ 1,2

b_uc ≥ 0,9                                                              

      Расчетные   размеры   b_uc и l_uc   округляют до размеров, кратных 300 мм (рис.2)Методического указания по проектированию оснований и фундаментов.

      Затем осуществляют конструирование плитной  части фундамента:

      Вначале полагают, что плитная часть фундамента состоит из одной ступени высотой h₁=300 мм. Определяют (h₀₁) рабочую высоту нижней ступени (рис.2):

h₀₁ = h₁ - δ                                 (6.4)

где     δ - расстояние от равнодействующей усилий в арматуре до подошвы  фундамента, т.е. сумма толщин защитного слоя бетона и половины диаметра рабочей арматуры. При наличии бетонной подготовки под подошвой фундамента толщина защитного слоя равна 35 мм. 

h₀₁ = 265 мм 

      Наибольший  допускаемый вынос нижней ступени  (С₁) определяют 
по формуле:

                          С₁=K•h₀₁                             (6.5)

где  K - коэффициент, принимаемый по табл.7.2 в зависимости от конфигурации фундамента, класса бетона по прочности на сжатие и наибольшего краевого давления под подошвой. Сначала в расчете можно принять бетон класса В 15.

С₁=0,64 м 

     Краевое давление  (P_1max) вычисляют в зависимости от расчетных нагрузок (1 группа предельных состояний), приложенных на уровне верхнего обреза фундамента (для вертикальных сил N₁) и в подошве фундамента (для моментов М₁) без учета веса фундамента и грунта на его уступах.

Примечание: обозначение b₁  соответствует b_uc на рисунке 2(МУ ОиФ).

      При расчете краевого давления в  перпендикулярной плоскости, а также для центрально-нагруженного фундамента:

     P_1maxi = P_1i ==[(ΣN_1i):(b•l)],                           (i=1,2/….n)              (6.7)

Здесь    n  - число сочетаний нагрузок для расчетов по I группе предельных состояний.

     Из всех вычисленных значений P_1max выбирается наибольшее, которое и используют в дальнейших расчетах.

     Применительно к курсовому проекту, в котором  два сочетания нагрузок для расчетов по I группе предельных состояний имеют номера 3 и 4: 

                               ΣN₁₃ = N₁₃ + G₁• γ_f                                              (6.8)

                            ΣN₁₄ = N₁₄ + G₁• γ_f                                               (6.10) 

ΣN₁₃ = 1463 кН

P_1maxi = 338,6 кПа 

     P_1max для определения максимального выноса нижней ступени вдоль стороны b.

                       C_1l = (l - l_uc):2                         (6.12)

                       C_1b = (b – b_uc):2                        (6.13)

C_1l = 0,6 м

C_1b = 0,45 м 

     Если  вычисленные значения С₁ превышают фактические выносы ступени C_1l вдоль стороны l и C_1b вдоль стороны b, определяемые расстояниями от грани подошвы фундамента до подколонника 
(рис.4 МУ ОиФ), то оставляют одну ступень.

      Размеры ступеней назначают с учетом модульности, по высоте и 
в плане кратными 300 мм. При конструировании железобетонных фундаментов необходимо учитывать, что величина выноса ступеней, особенно нижней, предопределяет количество необходимой арматуры. В этой связи назначенные размеры ступеней могут быть скорректированы из условия экономичности фундамент.

      6.2. Расчет фундамента на продавливание колонной дна стакана

      Этот  расчет производится на действие только от расчетной вертикальной силы N_1c, действующей в уровне торца колонны, если удовлетворяется условие (рис.3), что расстояние от обреза фундамента до поверхности первой ступени (h_uc) за минусом расстояния до дна стакана (d_с) меньше половины разницы между внешними габаритами стакана (l_uc) и длинной стороной колонны (l_c): 

h_uc – d_с < 0,5(l_uc - l_c)                              (6.14) 

      Расчетную продольную силу N_1c, действующую в уровне торца колонны, пренебрегая в запас надежности сцеплением колонны с бетоном при замоноличивании стакана, допускается принимать действующей в обрезе фундамента и равной максимальной из всех сочетаний нагрузок для расчета по 1 группе предельных состояний.

      Предполагается, что продавливание происходит по боковой поверхности пирамиды, меньшим основанием которой служит площадь действия продавливающей силы (площадь дна стакана), а боковые грани наклонены под углом 45° к горизонтали (рис.3). Проверка фундамента по прочности на продавливание колонной дна стакана при действии продольной силы N_1c производится исходя из условия:

                  

                   N_1c < (b•l•R_bt•b_m•h_0g)/A₀                                             (6.15)     

Где  R_bt - расчетное сопротивление бетона осевому растяжению, в соответствии со СНиП 2.03.01-84^* как для железобетонных сечений в кПа;

            A₀ - площадь многоугольника abcdeg в м², равная: 

A₀ = 0,5b(l – l_p – 2h_0g) – 0,25(l – l_p – 2h_0g)²                               (6.16)

           b_m = b_с + h_0g                                                                      (6.17) 

В формулах (7.14) ... (7.17):

   h_0g  - рабочая высота пирамиды продавливания от дна стакана 
. до плоскости расположения растянутой арматуры, м;

          d_p, b_с, l_p - глубина и размеры по низу меньшей и большей сторон

стакана (см. рис.3), м.

h_0g = 0,17 м               

b_m = 0,8 м

A₀ = 0,503 м² 

N_1c≤ 1248,3кН

N_1c= 900 кН≤ 1248,3 кН 

Рисунок 4(МУ ОиФ) -  схемы разрезов запроектированного фундамента 

      Если  условие (7.13) не соблюдается, то следует  использовать бетон более высокого класса по прочности на сжатие или увеличить толщину дна стакана.

6.3.  Определение сечений арматуры в плитной части фундамента 

      Сечение рабочей арматуры подошвы фундамента (A_sl и A_sb -соответственно вдоль сторон l и b) определяется из расчета на изгиб консольного вылета плитной части фундамента на действие отпора грунта под подошвой от расчетных нагрузок в сечениях по граням колонны, подколонника и ступеней фундамента (рис.5). Подбор арматуры рекомендуется вести на всю ширину (длину) фундамента. 

     Площадь сечения рабочей арматуры, расположенной  параллельно стороне l (b), в i-том сечении на всю ширину (длину) подошвы фундамента вычисляют в м² по формуле: 

                        A_slj = (M_xj): (R_sν_jh_0j)                                                       (6.16) 

где R_s - расчетное сопротивление арматуры растяжению, принимаемое по СНиП 2.03.01-84* для класса А400   -   R_s = 365 000 кПа;

     M_xj - расчетный момент в расчетном  сечении j, кНм;

       h_0j   - рабочая высота рассматриваемого сечения, м;