7. Расчет трещиностойкости

Трещиностойкость – сопротивление образованию или раскрытию трещин. Расчет по образованию раскрытию трещин производится из условия:

где – ширина раскрытия трещин от действия внешней нагрузки;

– предельно допустимая ширина раскрытия трещин при отсутствии агрессивной среды при непродолжительном раскрытии трещин.

Преднапряженные изгибаемые элементы рассчитываются на образование нормальных трещин по приближенной зависимости:

где – момент от внешних сил, расположенных по одну сторону от рассматриваемого сечения;

– момент, воспринимаемый нормальным сечением элемента перед образованием трещин;

– расчетное сопротивление бетона растяжению;

– момент сопротивления приведенного сечения для крайнего растянутого волокна,

– коэффициент, учитывающий неупругие свойства бетона;

– сила обжатия относительно оси, проходящей через ядровую точку, наиболее отдаленную от растянутой внешними усилиями грани;

– эксцентриситет силы обжатия относительно центра тяжести приведенного сечения;

– радиус ядра сечения

В итоге, предельный момент перед образованием трещин равняется:

Выполняется проверка условия:

Условие не соблюдается, образуются трещины.

Ширина раскрытия нормальных трещин определяется по формуле:

где – коэффициент, учитывающий продолжительность действия нагрузки (непродолжительное действие нагрузки);

– коэффициент, учитывающий профиль продольной арматуры (арматура периодического профиля);

– коэффициент, учитывающий характер нагружения (внецентренное сжатие и изгиб);

– коэффициент, учитывающий неравномерное распределение относительных деформаций растянутой арматуры между трещинами;

– базовое (без учета влияния вида поверхности арматуры) расстояние между смежными нормальными трещинами, определяемое по формуле:

где – площадь сечения растянутого бетона;

– площадь сечения растянутой арматуры,

– номинальный диаметр арматуры, предварительно равный 36 мм.

– напряжение в продольной растянутой арматуре в нормальном сечении с трещиной от соответствующей внешней нагрузки, определяемое по формуле:

Ширина раскрытия трещин не превышает допустимую величину.

Окончательно принимается:

• предварительно напряженная арматура

• в нижнем поясе: A-VI,

• в верхнем поясе: 4 A-VI,

• ненапрягаемая арматура: A-II

• в нижнем поясе: A-II,

• в верхнем поясе: 8 A-II,

4. Проектирование железобетонного фундамента

   1. Определение площади подошвы фундамента

Глубина заложения подошвы фундамента принимается равной d = 3 м с учетом назначения и конструктивных особенностей сооружения, нагрузок и воздействий на фундаменты, инженерно – геологических условий, гидрогеологических условий, возможного размыва грунта у опор сооружений, глубины сезонного промерзания.

Размеры фундамента в плане определяются по усилиям от нормативных нагрузок, рассчитанных по II-ой группе предельных состояний.

Чтобы получить нормативные значения усилий, действующих в нижнем сечении колонны, следует разделить их на коэффициенты надежности по нагрузке ( ):

Размеры фундамента находятся из условия, что фактическое давление под подошвой фундамента p, должно не превышать расчетного сопротивления грунта R:

тогда, требуемая площадь подошвы фундамента определяется по формуле:

где – максимальная расчетная нагрузка по II-ой группе предельных состояний, приложенная к обрезу фундамента;

R = 30 тс/м² – расчетное сопротивление грунта основания;

γ_ср = 2,1 тс/м³ – среднее расчетное значение удельного веса грунта и бетона;

d = 3 м – глубина заложения подошвы фундамента.

В итоге, требуемая площадь:

Требуемая площадь увеличивается на 40%, тогда

Размеры и площадь фундамента назначаются из условий:

.

Момент сопротивления подошвы фундамента:

Давление на грунт у краев подошвы внецентренно нагруженного фундамента определяется по формуле:

где N_п – продольное усилие в плоскости подошвы фундамента.

Наибольшее давление на грунт у краев подошвы внецентренно нагруженного фундамента не должно превышать:

Минимальное давление на грунт должно быть таким, чтобы подошва фундамента не отрывалась от основания:

Среднее давление на грунт не должно превышать расчетного сопротивления грунта:

Силы, действующие по обрезу фундамента, приводятся к усилиям в плоскости подошвы:

Таким образом, краевые напряжения равны:

Среднее давление по подошве фундамента:

Все условия прочности выполняются. Окончательно принимаются размеры подошвы фундамента под колонну