Расчет и проектирование Ж/Б фундамента под колонну среднего ряда

 

Для скальных грунтов несущая способность основания:

 

Ф = К_m R^нс

R^нс = 24 кг/см² – временное сопротивление образцов скального грунта на одноосное сжатие.

К_m – коэффициент однородности скального грунта и коэффициент условий работы допускается принимать К_m = 0,5 [справочник проектировщика зданий А.П. Величкина].

Ф = 24 кг/см² х 0,5 = 12 кг/см²

Задание на проектирование:

Рассчитать и сконструировать Ж/Б фундамент под колонну среднего ряда.

Бетон фундамента Кл. В15, арматура нижней сетки А-II, конструктивная А-I.

R₀ = 1,2 МПа

Средний вес материала фундамента γ_mf = 20 кН/м³

Н₁ = 1,2 м – глубина заложения.

Решение.

Расчетные характеристики материалов:

Для бетона Кл. В15:

R_b = 8.5 МПа;

R_bt = 0,75 МПа;

γ_b2 = 0,9;

для арматуры А-II R_s = 280 МПа

Расчетная нагрузка на фундамент от колонны первого этажа с учетом γ_n = 0,95 -

N₁ = 2721 кН

Сечение колонны 400х400 см.

Определяем нормативную нагрузку на фундамент по формуле:

 

N_n = N₁ / γ_f = 2721 / 1.15 = 2366 кН

 

Где γ_f – средний коэффициент надежности по нагрузке.

Требуемая площадь фундамента:

 

A_f = N_n / (R₀ – γ_mf х Н₁) = 2366000 / (1,2 х 10⁶ – (20 х 1,2) х 10³) = 2366000 / 1176000 = 2,0 м²

 

Размер в плане стороны квадратного фундамента:

 

А = √А_f = √2.0 = 1.41 м

 

Принимаем размер подошвы фундамента 1,5х1,5 м (кратно 300 мм) A_f = 2,25 м²

Определяем высоту фундамента:

Вычисляем наименьшую высоту фундамента из условий продавливания его колонной по поверхности пирамиды при действии расчетной нагрузки:

 

h_{0 min} = - (h_c + b_c / 4) + ½ х √ N₁ / (0,9 х R_bt + Р_sf)

 

R_bt = 0,75 МПа = 0,75 х 10³ кН/м³

Р_sf = N₁ / A_f = 2721 / 2,29 = 1188 кН/м² = 118,8 Н/см²

h_c = 0,4 м b_c = 0,4 м

h_{0 min} = -0,2 + (1/2) / 2 = 0,4 м

Полная минимальная высота фундамента –

 

H_{f min} = h₀ + α_b = 40 см + 4 см = 44 см

 

Где α_b = 4 см – защитный слой бетона.

Минимальная рабочая высота первой ступени:

 

h₀₁ = (0,5 P_sf (α – h_c -2 h₀)) / √ R₂ R_bt P_sf = (0,5 х 118,8 х (150 – 40 – 2 х 46)) / √ 2 х 0,75 х (100) х 118,8

 

h₀₁ = 22,2 см

Принимаем h₁ = 22.2 + 4 = 26.2 см

h₁ = 30 см

 

Q = 0,5 (а – h_c – 2 h₀) P_sf = 0,5 х (1,5 – 0,4 – 2 х 0,46) х 1188 = 107 кН.

 

Минимальное поперечное сечение воспринимаемое бетоном:

 

Q_b = φ_b3 (1 + φ₁ + φ_n) γ_b2 R_b1 b h₀ = 0,6 х 0,9 х 0,75 х (100) х 100 х 30 = 121000 Н = 121 кН

 

Q₁ = 107 кН < Q_b = 121 кН, условие удовлетворяется.

Размер второй степени фундамента принимаем h = 300мм

а = 1200 мм, b = 1200 мм.

Проверяем устойчивость фундамента на продавливание от поверхности пирамиды, ограниченной плоскостями, проеденными под углом 45⁰ к боковым граням колонны.

 

F ≤ α а R_b + h₀ U_m

F = N₁ – A₀fp P_sf = 2721 х 10³ – 25,6 х 10³ 118,8 = 321 х 10³ Н

A₀fp = (h_c + 2 h₀)² = (40 + 2 х 60)² = 25,6 х 10³ см

U_m = 4 (h_c + h₀) = 4 х (40 + 60) 400 см

 

F = 321 х 10³ Н < 0,9 х 0,75 х (100) х 60 х 400 = 1620 х 10³ Н

Условие на продавливание удовлетворяется.

При подсчете арматуры для фундамента принимаем изгибающие моменты п сечения, соответствующих расположению уступов фундамента.

М₁ = 0,125 P_sf (а – а₁)² b = 0,125 х 1188 х (1,5 - 0,9)² х 1,5

М₁ = 80,1 кН х м

М₂ = 0,125 P_sf (а – а₁)² b = 0,125 х 1188 х (1,5 - 0,4)² х 1,5

М₂ = 269 кН х м

P_sf = 1188 кН/м²

Подсчет потребного количества арматуры А – III R_s =365 (100)

А_{s I} = M_I / 0,9 h_{0 I} R_s = 8010000 / 0.9 х 30 х 365 х (100)

А_{s I} = 8010000 / 985500 = 8,12 см²

А_{s II} = M_II / 0,9 h_{0 II} R_s = 26900000 / 0,9 х 60 х 365 (100)

А_{s II} = 13,64 см²

Принимаем сетку:

7 ø 14 А_s = 13,87 см²

 

Литература

 

1. Авдотьин Л. H., Лежава И. Г., Смоляр И.М. Градостроительное проектирование. Учебник для вузов. - М.: Стройиздат, 1989.

2. Архитектура гражданских и промышленны зданий. Т.2 «Основы проектирования» под ред. Предтеченского В.М. –М.: Стройиздат, 1976. 214 с.

3. Архитектура гражданских и промышленных зданий т.3 «Жилые здания» под ред. Шевцова К.К. –М.: Стройиздат, 1982. 239 с.

4. Архитектура гражданских и промышленных зданий т.5 «Промышленные здания» под ред. Шубина Л.Ф. –М.: Стройиздат, 1986. 239 с.

5. Байков В.Н., Сигалов Э.Е. Железобетонные конструкции: Общий курс. – М.: Стройиздат, 1991. - 768 с.

6. БНІП 2.02.01-83 Будівельні норми і правила. Норми проектування основ будівельників та споруд. М: Будвидав. 1985

7. Горохов В.А. и др. Инженерное благоустройство городских территорий. М.: Стройиздат, 1986.

8. Губень П.І. Проблеми ціноутворення в умовах ринкових відносин та шляхи їх подолання. – „Вісник Академії будівництва України”. 2000, № 8. с.19-22.

9. Долматов Б.І. Механіка грунтів, основи та фундаменти. – М. Будвидав, 1990

10. Дикман Л.Г. Организация и планирование строительного производства. – М.: Высшая школа, 1988. – 559 с.