4.2. Расчеты прочности элементов фундамента Определение краевых ординат эпюры давления от нормативных нагрузок

Момент в уровне подошвы

M_n,f = M_n + Q_nH_ф =222,06/1,15

Нормативная нагрузка от веса фундамента и грунта на его обрезах

G_n = lbdγγ_n = 3,3*4*1,3*20*0,95 = 326,04 кН;

е₀ = – следовательно эпюра напряжений в грунте трапециевидная.

P_n,max = < 1,2R = 1,2*295 = 354 кН/м²;

P_n,min = > 0.

Расчет арматуры подошвы фундамента

а) В плоскости поперечной рамы:

P_max =

P_min =

Подбор арматуры производим в 3-х сечениях фундамента, которые в расчетной схеме (консольные балки под действием опора грунта) отражают изменение пролетов и высот сечения консолей (см. рис. 10).

Сечение I – I:

P_I-I = P_max –

М_I-I = .

Рабочая высота подошвы h₀₁ = h_f,1 – a = 0,3 – 0,05 = 0,25 м = 25 см (толщина защитного слоя бетона рабочей арматуры для монолитных фундаментов при наличии бетонной подготовки принимается не менее 40 мм).

A_s1 =

Сечение II – II:

P_II-II = P_max –

М_II-II = .

Рабочая высота подошвы

h₀₂ = (h_f,1 + h_f,2) – a = (0,3 + 0,3) – 0,05 = 0,55 = 55 см;

A_s2 =

Сечение III – III:

P_III-III = P_max –

М_III-III = .

Рабочая высота подошвы h₀₃ = H – a = 1,15 – 0,05 = 1,10 м = 110 см;

A_s3 =

Подбор арматуры осуществляем в следующей последовательности:

1). из 3-х найденных значений A_si­ принимаем A­_s,max = A_s3 = 24,94 см²;

2). задаемся шагом шагом стержней S в диапазоне 200…300 мм (кратно 50 мм);

3). задаемся расстоянием от края подошвы до первого стержня a_s в диапазоне 50…75 мм (кратно 25 мм);

4). определяем количество стержней n₁ по формуле:

n₁ – 1 = – результат необходимо округлить до целого большего;

5). по сопромату определяем диаметр арматуры.

Принимаем S = 250 мм, a_s = 50 мм, тогда

n₁ – 1 = – не целое число. Принимаем шаги крайних стержней S = 250, получим: n₂ – 3 = По сортаменту принимаем 10Ø18А400 с А_s = 25,45 см² > A_s,max = 24,94 см² – рис.11. (При l > 3 м, минимальный диаметр арматуры 12 мм).

Процент армирования µ:

В сечение I – I: µ₁ =

В сечение II – II: µ₂ =

В сечение III – III: µ₃ =

Поскольку во всех сечениях µ_max = 1% > µ > µ_min = 0,2%, количество принятой арматуры оставляем без изменения. В случае µ < 0,1% диаметр принятой арматуры следует увеличить или уменьшить ее шаг.

Если длина подошвы фундамента превышает 3 м, каждый 2 – ой стержень в продольном направлении не доводят до конца на 0,1l (округлением в меньшую сторону кратно 5 см). – рис.11.

б). Из плоскости поперечной рамы:

В курсовом проекте допускается данный расчет проводить для одного сечения (V-V, рис. 10, б):

P_V-V = ;

h_0,5 = h_0,2 = 55 см; (h_0,4 = h_0,1 = 25 см; h_0,6 = h_0,3 = 110 см);

М_V-V = ;

A_s5 =

Задаемся S = 250 мм, a_s = 50 мм;

n₂ – 1 = – не целое число. Принимаем a_s = 75 мм, а шаги крайних стержней S = 200 мм, получим: n₂ – 3 = По сортаменту принимаем 14Ø14 А400 (рис.11), с A_s = 21,54 см² > A_s,5 = 20,85 см².

В рассматриваемом сечении

µ₅ = > µ_min = 0,1%. Процент армирования в других сечениях:

µ₄ =

µ₆ =

Поскольку во всех сечениях µ_max = 1% > µ > µ_min = 0,1%, количество принятой арматуры оставляем без изменения. В случае µ < 0,1% диаметр принятой арматуры следует увеличить или уменьшить ее шаг.

Армирование стакана фундамента

Площадь сечения продольной арматуры определяют из расчета стенок стакана на внецентренное сжатие нормального сечения А-А (рис.10). В данном курсовом проекте площадь продольной арматуры стакана примем без расчета, исходя из минимального процента армирования µ_min = 0,1%.

A_s = µ_min*A_b = 0,001(l_u,c*b_u,c – a_ст.*b_ст.) = 0,001(170*110 – 120*60) = 11,5 см².

Принимаем 5Ø18 А400с А_s = 12,73 см² > 11,5 см² (рис.11).

Поперечное армирование принимаем в виде горизонтальных сеток, с заведением их за ближайшую к стакану ступень (но не менее 5-ти сеток, шаг сеток 150 мм), с расположением стержней у наружной и внутренней поверхности стенок стакана. Поперечную арматуру определяют расчетом на момент по наклонному сечению, проходящему через верхнее ребро стакана и условную ось поворота колонны В-В (рис.10). Расстояние y = 0,7е₀ при . В курсовом проекте принимаем арматуру сеток по конструктивным соображениям из стержней диаметра 10 мм класса А240.