5.6.3. Расчет прочности ростверка на смятие

Расчёт прочности ростверка на смятие (местное сжатие) под торцом колонны (или ветви двухветвевой колонны) сводится к проверке следующего условия пп.3.39-3.41 [5]:

N_с  0,9_locR_b.loc A_loc1,

где N_с – расчетная продольная сжимающая сила в уровне торца колонны или ветви двухветвевой колонны, N_с = 816,0 кН (см. п.4.6.3); _loc – коэффициент, зависящий от характера распределения местной нагрузки по площади смятия^ (при равномерном распределении, как в случае с колонной,  = 1,0); A_loc1 – фактическая площадь смятия (площадь поперечного сечения колонны), A_loc1 = b_ch_c = 0,30,3 = 0,09 м²; R_b.loc – расчетное сопротивление бетона смятию, определяется по формуле:

R_b.loc = _bR_b = 1,02,511500 = 28750 кПа,

где  – коэффициент^,  = 1,0; R_b – расчетное сопротивление бетона сжатию, для тяжелого бетона кл. В20 R_b = 11,5 МПа, принимается по прил. 1 [14] или прил. 8, табл. 8.1 настоящего учебного пособия; _b – коэффициент, учитывающий повышение несущей способности бетона при местном сжатии, для бетона выше кл. В7,5 не более 2,5, определяется по формуле

2,52, т.к. 2,52 > 2,5, то принимаем _b = 2,5,

здесь A_loc2 – расчетная площадь смятия (см. рис. 5.4), определяется согласно п.3.40 [5] A_loc2 = 1,21,2 = 1,44 м². Тогда,

816,0 кН < 0,91,0287500,09 = 2328,75 кН.

Условие выполняется, следовательно, смятия бетона под колонной не произойдет.

5.6.4. Расчет прочности ростверка по поперечной силе

Расчет прочности плитной части ростверка по поперечной силе в наклонном сечении выполняется в месте изменения высоты ростверка и заключается в проверке следующего условия:

Q  mb_рh₀R_bt,

где Q = N_pi – сумма расчетных усилий всех свай, находящихся за пределами наклонного сечения, Q = N_pi = 2264,0 = 528,0 кН; b_р – ширина подошвы ростверка, b_р = 2,1 м, h₀ – рабочая высота ростверка в рассматриваемом сечении, h₀ = h₁ – a_s = 0,75 – 0,04 = 0,71 м; R_bt – расчетное сопротивление бетона растяжению, для тяжелого бетона кл. В20 R_bt = 0,9 МПа, принимается по прил. 1 [14] или прил. 8, табл. 8.1 настоящего учебного пособия; m – коэффициент, принимаемый по табл. 9.10 [13] в зависимости от отношения с/h₀ (с – длина проекции рассматриваемого наклонного сечения, принимаемая равной расстоянию от плоскости внутренних граней свай до ближайшей грани подколонника или ступеней ростверка, рис. 5.4). Так как с/h₀ = 0,15/0,71 = 0,21 < 0,3, поэтому с/h₀ = 0,3 и m = 2,45. Тогда,

Q = 528,0 кН < = 2,452,10,71900,0 = 3287,66 кН.

Условие выполняется, следовательно, прочность нижней ступени по поперечной силе обеспечена.

5.6.5. Расчет прочности ростверка на изгиб

Расчет прочности ростверка на изгиб производят в сечениях по граням колонны, а также по наружным граням подколонника и ступеней ростверка.

Расчет выполняется в следующей последовательности.

1. В сечениях I-I и II-II (рис. 5.4) определяем изгибающие моменты.

Расчетные изгибающие моменты для каждого сечения определяют как сумму моментов от расчетных усилий в сваях и от местных нагрузок, приложенных к консольному свесу ростверка по одну сторону от рассматриваемого сечения.

В плоскости действия момента – в направлении большей стороны:

для сечения I-I:

158,4 кНм,

где l₁ – расстояние от оси сваи до ближайшей грани подколонника, l₁ = 0,3 м;

для сечения II-II:

316,8 кНм,

где l₂ – расстояние от оси сваи до ближайшей грани колонны l₂ = 0,6 м.

2. В тех же сечениях определяем требуемую площадь сечения рабочей арматуры плитной части ростверка (рис. 5.4). Подбор арматуры ведется на всю ширину или длину ростверка.

В плоскости действия момента – в направлении большей стороны:

для сечения I-I:

0,000679 м² = 6,79 см²;

для сечения II-II:

0,000661 м² = 6,61 см²;

где h₀₁, h₀₂ – расчетные рабочие высоты ростверка соответственно в сечении I-I и II-II, h₀₁ = h₁ – a_s = 0,75 – 0,04 = 0,71 м, h₀₂ = H_р – a_s = 1,5 – 0,04 = = 1,46 м; М_I-I и М_II-II – изгибающие моменты соответственно в сечении I-I и II-II; R_s – расчётное сопротивление арматуры растяжению, определяется по прил. 5 [14] или прил. 8, табл. 8.2 настоящего учебного пособия, для стержневой арматуры кл. А-III R_s = 365 МПа.

Рис. 5.4. К расчету ростверка свайного фундамента на прочность

3. Из двух значений и выбираем большее, по которому и производим подбор диаметра и количество стержней. Для этого задаемся шагом стержней, обычно S = 150  200 мм. Принимаем S = 150 мм. Количество стержней больше числа шагов на 1. Деля на число стержней, получаем требуемую площадь одного стержня, по которой, используя сортамент арматуры прил. 6 [14] или прил. 9 настоящего учебного пособия, подбираем окончательный диаметр одного стержня.

Принимаем шаг стержней S = 150 мм (рис. 5.5). = 6,79 см². Принимаем количество стержней n = 14 шт. Тогда

0,485 см².

Принимаем диаметр одного стержня  = 8 мм (А_s = 0,503 см²). Но так как минимально допустимый диаметр арматуры должен быть не менее 10 мм, окончательно принимаем диаметр одного стержня 10 мм (А_s = 0,785 см²).

Шаг, диаметр и площадь сечения рабочей арматуры плитной части ростверка в плоскости, перпендикулярной направлению действия момента, принимается по конструктивным требованиям^ – S = 150 мм (рис. 5.5),  = 10 мм (А_s = 0,785 см²).

Рис. 5.6. Схема армирования подошвы свайного фундамента

Рис. 5.5. Арматурная сетка С-1

Схема армирования плитной части ростверка арматурной сеткой С-1 представлена на рис. 5.6.