Железобетонные конструкции многоэтажного здания

     Поперечное  сечение колонны, заделанной в стакан фундамента, 400×400 мм, бетон класса В20 (R_b = 11,5 МПа), продольная арматура 4Ø20 А-III. Расчетные усилия в сечении 1-1 N – 2175,05 кН, М = 0, ℮₀ = М/N = 0.

     Для изготовления фундамента принимаем

• бетон класса В15 (R_b =8,5 МПа, R_bt=0,75Мпа.
• армирование подошвы фундамента – арматура класса А-III (при Ø≥10 мм Rs=365МПа)

     Расчетное сопротивление грунта основания – R=R₀ = 0,18 Мпа.

     Под подошвой фундамента предусмотрена  бетонная подготовка.

Определение размеров подошвы  фундамента

     При допущении, что реактивный отпор  грунта распределяется равномерно по всей подошве фундамента размеры  подошвы фундамента определяются по формуле

     A = a² = N^н /(К – γ·H) = 1810875 / (0,18·10⁶ – 20·10³·1,4) = 8,7 м²

     N^н ₌ N/γ_f = 2173050/1,2 = 1810875 Н

     γ_f = q/q^н = 13000/10600 = 1,2

     а = (А)^1/2 = (8,7)^1/2 = 2,95 м

     Принимаем а = 3 м, тогда окончательно А = 3² = 9,0 м²

     Напряжения  в основании фундамента от расчетной  нагрузки без учета собственного веса фундамента и грунта на его  уступах:

     р = N/A = 2173050/9 = 241450 H = 0,241 МПа

Высота  фундамента и размеров ступеней

• Длина анкеровки  продольной арматуры колонны (сталь  класса А-III, R_sc=365МПа)

     ℓ_an = (ω_an·R_sc/R_b + Δλ_an)·d = (0,5·365/11,5 + 8)·20 = 477 мм

     Кроме того

     ℓ_an = λ_an·d = 12·20 = 240>200 мм Тогда полная высота фундамента с учетом минимальной толщины днища стакана 200 мм и зазора под торцом колонны 50 мм

     h_ф·= ℓ_an + 250 = 477+250 = 727 мм

• Глубина заделки колонны в стакан фундамента

     h_з ≥ h_к = 400 мм (см. [4, табл.18])

     h_ф·= h_к+250 = 400+250 = 650 мм

• Рабочая высота плитной части фундамента

h₀ = - (h_k+b_k)/4 +0,5·[N/(γ_b2·R_bt+p)]^1/2= 
-(0,4+0,4)/4+0,5[2173,05/(1·0,75+0,241)·10³]^1/2= 0,54 м. Тогда

     h_ф = h₀+a = 540+50 = 590 мм

     Таким образом, назначаем полную высоту фундамента из условия анкеровки продольной арматуры колонны Ø20 А-III в бетоне колонны класса В20 с учетом минимальной толщины днища стакана 200 мм и зазора под торцом колонны 50 мм. Округляя в большую сторону до размера, кратного 100 мм, окончательно принимаем h_ф=800 мм.

     Проектируем фундамент двухступенчатым, имеющим только плитную часть, и назначаем высоту верхней и нижней части одинаковой (h₁ = h₂ = 400 мм). Условие ℓ_к<2h₁ 650≤2·400 = 800 (обеспечение равномерного распределения давления грунта) выполнено.

Проверка  прочности нижней ступени фундамента на продавливание и срез

     Расчет  на продавливание в соответствии с требованиями [1, п. 3.47] производится из условия:

     F ≤ α·γ_b2·R_bt·u_m·h₀₁

     h₀₁ = h₁ –(c+1,5·d) = 400 – (35+1,5·20) = 335 мм

     u_m·= 4(а₁+h₀₁) = 4(1700+335) = 6 940 мм

     F = N – p·A₁ = N – p(a₁ + 2h₀₁)² = 2173050 – 0,241(1700+2·335)² = 819 377,1 Н

     819 377,1<1·1·0,75·9140·335 = 2 296 425 H – выполнено, высота нижней ступени фундамента h₁ = 400 достаточна.

     Расчет  на срез (поперечную силу) производится из условия

     Q≤φ_b3·R_bt·b·h₀₁

     Q = p·c·a = 241·0,315·3 = 227,75 кН

     с = 0,5(а – а₁ = 2h₀₁) = 0,5(3 – 1,7 – 2·0,335) = 0,315 м

     227 750 ≤ 0,6·0,9·0,75·3000·335 = 407 025 H  выполнено, высота нижней ступени фундамента отвечает условию прочности по поперечной силе без поперечного армирования

Расчет  армирования подошвы фундамента

Вычисляем величины изгибающих моментов в сечениях I-I и II-II:

M₁ = 0,125p(a – h_k)²·a = 0,125·241(3 – 0,4)²·3 = 610,94 кНм

M_1I = 0,125p(a – a₁)²·a = 0,125·241(3 – 1,95)²·3 = 99,64 кНм

Определяем требуемую  площадь сечения арматуры на всю  ширину подошвы фундамента в том направлении, в котором рабочая высота ступени и плитной части фундамента наименьшая

A_s1 = M₁/(0,9·h₀·R_s) = 610,94/(0,9·735·365) = 2 530,32 мм²

A_sI1 = M_1I/(0,9·h₀·R_s) = 99,64/(0,9·735·365) = 412,67 мм²

h₀ = h₀₁ + h₂ = 335+400 = 735 мм

Окончательно  принимаем по большему результату 20Ø12 (As = 2 626 мм²)

Армируем подошву  фундамента нестандартной сварной  сеткой, одинаковой в двух направлениях, с шагом стержней 150 мм (см. Приложение 11, рис. 11.1)

Определяем процент  армирования расчетных сечений:

P_I = A_s·100/(a₁·h₀) = 2626·100/(1700·735) = 0,21% >Рmin = 0,05%

P_{I I} = As·100/(a1·h₀₁) =2626·100/(3000·335) = 0,261% > Рmin = 0,05% 

 

     Список  использованной литературы: 
 

1. СНиП 2.03.01 – 84*. Бетонные и железобетонные конструкции. / Госстрой СССР.
2. СНиП 2.01.07 – 85*. Нагрузки и воздействия. / Госстрой СССР.
3. Пособие по проектированию бетонных и железобетонных конструкций из тяжелых и легких бетонов без предварительного напряжения арматуры (к СНиП 2.03.01 0 84*). ЦНИИпромзданий Госстроя СССР.
4. Руководство по конструированию бетонных и железобетонных конструкций из тяжелого бетона без предварительного напряжения. – М.:Стройиздат, 1978.
5. Байков В.Н., Сигалов Э.Е. Железобетонные конструкции (общий курс). – М.: Стройиздат, 1985 г.
6. Мандриков А.П. Примеры расчета железобетонных контрукций. – М.: Стройиздат, 1989 г.