Конструирование фундамента

M_c=-176,5 кН; N_max=701,3 кН;

е₀=M/N+е_а=27,70см

принимаем δ_е=0,346;

Принимаем предварительно коэффициент μ=0,005 и вычисляем 

Коэффициент η по формуле

Расстояние

Арматуру в сжатой зоне ставим из конструктивных соображений 

; принимаем 2Æ20 А_s=6,28 см² ;

Уточняем значение А₀ при принятом сечении А_s^’ =6,28см²:

,ξ=0,157≤ ξ_R=0,67

Определяем сечение  растянутой арматуры А_S

, принимаем 2Æ20 А_s=6,28 см²

Коэффициент армирования 

Проверка подкрановой  части колоны в плоскости перпендикулярной плоскости изгиба:

 Расчетная длина 

        

Расчет из плоскости  изгиба можно не выполнять.

После расчета арматуры в сечениях колоны, назначаем окончательное количество стержней, их диаметры и длины.

 

3.1.Расчет консоли колонны.

Расчетные данные:

Бетон класса В20;

Арматура класса А-111;

Ширина консоли равна  ширине колонны 500 мм;

.

 

Определяем минимальный  вылет консоли, из условия смятия под концом подкрановой балки:

31,6 см

с учетом зазора между  торцом подкрановой балки и гранью колонны равного 5 см, вылет консоли lс= +5=31,6+5=36,6 см. Принимаем lс=40 см.

Высоту сечения консоли  находим по сечению проходящему по грани колонны. Рабочую высоту сечения определяем из условия:

Определяем расстояние а от точки приложения опорной  реакции Dmax до грани колонны

24 см

Максимальная высота

=60 см

Минимальная высота

=49 см

Полная высота сечения  консоли у основания принято h=60 см, hо=60-3=57 см.

Находим высоту свободного конца консоли, если нижняя грань  ее наклонена под углом 45°.

=20 см≥h/3=60/3=20 см

 

 Расчет армирования консоли.

Расчетный изгибающий момент

=153 кНм

=0,12

по табл. 3.1 (2) ξ=0,12;  η=0,945

Требуемая площадь сечения  продольной арматуры

=7,68 см²

принимаем 2Ø22 Аs=7,6 см².

Назначаем поперечное армирование консоли, согласно СНиП 2.03.01-84, при h=60 см 2,5а=2,5·24=57,6 см консоль армируют только наклонными хомутами по всей высоте.

Минимальная площадь  сечения отогнутой арматуры As,inc=0,002bchoc=0,002·50·57=5,7 см², принимаем 2Ø20 А-111 Аs=6,28см². Диаметр отгибов должен также удовлетворять условию:do≤ linc/15=25·1,41/15=2,3 см и меньше do=25 мм. Принимаем do=14 мм.- условие соблюдается.

Хомуты принимаем двухветвенные  из стали класса А-1 диаметром 6мм Аsw=0,283 см². Шаг хомутов консоли назначаем из условия требования норм –не более 150 мм и не более h/4=60/4=15 см, принимаем шаг 100 мм.

 

4. Расчет фундамента

4.1. Определение нагрузок и усилий.

На уровне верха фундамента от колонны в сечении 3-3 передаются максимальные усилия.

Расчетные усилия по комбинациям  при ψ=0,9

M_max=-58,3 кНм; N_c=434,5 кН; Q_c=2,36 кН;

M_min=-293,9 кНм; N_c=434,5 кН; Q_c=-1,42 кН;

N_max=703,0 кН; M_c=-176,5 кНм; Q_c=-31,8 кН;

Нормативные усилия.

Mⁿ_max=-50,69 кНм; N_cⁿ=377,8 кН; Q_cⁿ=-2,05 кН;

Mⁿ_min=-255,6 кНм; N_cⁿ=377,8 кН; Q_cⁿ=-1,23 кН;

N_maxⁿ=609,8 кН; M_cⁿ=-153,4 кНм; Q_cⁿ=-27,65 кН;

От собственного веса стены определяется расчетное усилие

N_ω3=96,23 кН

с эксцентриситетом

 

Расчетные усилия, действующие  относительно оси симметрии подошвы  фундамента, без учета массы фундамента и грунта на нем.

При первой комбинации

При второй комбинации.

При третьей комбинации.

То же, нормативные  значения усилий

При первой комбинации:

При второй комбинации:

При третьей комбинации.

4.2. Предварительные размеры подошвы фундамента.

Ориентировочно площадь  подошвы фундамента можно определить по усилию как для центрально-нагруженного фундамента с учетом коэффициента γ_n=0,95

,        

где                 ;               .

Назначая отношение  сторон фундамента, вычисляем размеры сторон подошвы:

;            

Учитывая наличие момента и распора, увеличиваем размеры сторон ≈10-15%; принимаем  ;площадь подошвы равна:

Момент сопротивления  подошвы в плоскости изгиба:

Уточнение нормативного сопротивления грунта основания по формуле:

  ,

где k₁=0,05 – для глинистых грунтов.

5.3. Определение  краевого давления на основание.

Нормативная нагрузка от веса фундамента и грунта на его  обрезах.

Расчетная нагрузка.

Эксцентриситет равнодействующей усилий всех нормативных нагрузок, приложенных к подошве фундамента:

При первой комбинации усилий

.

При второй комбинации усилий

.

При третьей комбинации усилий

.

Так как  , то краевое давление вычисляем по формуле с учетом γ_n=0,95;

При первой комбинации

где                           .

.

При второй комбинации

.   .

При третьей комбинации

.   .

5.4. Расчет  тела фундамента.

Учитывая значительное заглубление фундамента, целесообразно принять конструкцию фундамента с подколонником стаканного вида и плитой переменной высоты. Глубина стакана:

,

что удовлетворяет условию  по заделке арматуры.

Принимая толщину стенок стакана поверху 225мм и зазор 75мм, размеры подколонника в плане будут:

Высота подколонника , уступы высотой по 300мм.

Момент, действующий от расчетных нагрузок на уровне низа подколонника:

Эксцентриситет 

Стенку стакана следует  производить по расчету.

5.5. Расчет  продольной арматуры подколонника.

Толщину защитного слоя бетона принимаем 50 мм, берем расстояние от наружной грани стенки стакана до центра тяжести сечения арматуры .      Расчетный эксцентриситет продольной силы относительно арматуры А_s:

.

Площадь сечения продольной арматуры

  ,

где                

Из конструктивных соображений  принимаем минимальную площадь  сечения продольной арматуры при  μ=0,001:

Принимаем 5Æ16 А-ΙΙ А_s=10,05см².

4.6. Расчет поперечного армирования подколонника.

Поперечное армирование  проектируем в виде горизонтальных сеток из арматуры класса А-I, шаг сеток принимаем .

В пределах высоты подколонника принимаем 7 сеток С1 и 2 сетки С6 конструктивно под днищем.

При расстояние  у от оси колонны до условной оси поворота колонны принимают равным , площадь сечения поперечной арматуры стенок стакана А_sw определяют по формуле:

  ,

где               ;

По конструктивным соображениям принимают для сеток поперечные стержни диаметром 8 мм из стали класса А-I.

4.7. Расчет нижней части фундамента.

Определяем напряжения в грунте под подошвой фундамента при сочетаниях от расчетных нагрузок без учета массы фундамента и грунта на его уступах. Расчет ведем на действие второй комбинации усилий, при которой от нормативных нагрузок были получены большие напряжения в грунте, чем при первой комбинации:

;

.

Рабочую высоту плиты  у основания подколонника из условия  прочности на продавливание вычисляем  по формуле:

   ,         

где               ;  ;

;

;

.

Из конструктивных соображений  принята общая высота плиты h=60 см, уступы по 30 см; .

5.8. Расчет  рабочей арматуры сетки нижней 

плиты в  направлении длинной стороны аf.

Расчетный изгибающий момент в сечении 1-1, проходящем по грани b_с подколонника.

  ,           

где                ;

;

.

Требуемое сечение арматуры

Назначаем шаг стержней s=225 мм, на ширине b_f=1,8 м укладываем 8 стержней; принимаем 8Æ10 А-ΙΙI А_s=6,28 см².

Процент армирования:

.

Изгибающий момент в  сечении 2-2, проходящем через точку  пересечения грани призмы продавливания с арматурой нижней сетки плиты:

             

где                ;

;

.

Требуемая площадь арматуры.

.

5.9. Расчет  рабочей арматуры сетки плиты в направлении короткой стороны bf

Среднее давление в грунте под подошвой фундамента

Изгибающий момент в  сечении 3-3, проходящем по грани подколонника,

Требуемая площадь сечения  арматуры.

.

При шаге стержней 200мм на длине a_f=2,2 м должно быть 11 стержней; принимаем из конструктивных соображений 11Æ10 А-ΙΙI А_s=8,63см², что составляет .

На основе выполненных  расчетов произведено конструирование  фундамента.

 

Список литературы.

 

1. Байков В.Н., Сигалов Э.Е. Железобетонные конструкции. Общий курс. – М. 1991.
2. Мандриков А.П. Примеры расчета железобетонных конструкций.–М.1989.
3. Методические указания к выполнению курсового проекта № 2 по дисциплине “Железобетонные и каменные конструкции”. – Макеевка, МИСИ, 1992.
4. Методические указания к выполнению курсового проекта № 2 по дисциплине “Железобетонные и каменные конструкции”. – Макеевка, ДонГАСА, 1999.
5. СНиП 2.03.01-84. Бетонные и железобетонные конструкции. Нормы проектирования. – М. 1985.
6. СНиП 2.01.07-85. Нагрузки и воздействия. – М. 1987.