Анкеровка арматуры верхнего пояса

6. Анкеровка арматуры верхнего пояса

 принимаем длину анкеровки арматуры верхнего пояса 210 мм.

5.6.2 Расчет опорного узла

Различают два расчета на прочность опорного узла:

1. Расчет из условия отрыва нижнего пояса по сечению АВ из-за ненадежности анкеровки преднапряженной арматуры и дополнительных стержней.

Рис. 22 – Схема разрушения опорного узла с отрывом нижнего пояса

Для того, чтобы не произошел отрыв нижнего пояса, должно удовлетворяться условие:

где N_w – усилие в поперечной арматуре, пересекающей трещину; N_s и N_sp – усилия, воспринимаемые дополнительной арматурой N_s и преднапряженной арматурой N_sp с учетом уменьшения напряжений на длине анкеровки.

Учитывая, что напряжения в арматуре на длине анкеровки снижаются от R_spили R_s до нуля по прямой зависимости, получаем:

 и  при  и

где ,  - расстояния от торца фермы до пересечения рассматриваемого стержня с прямой АВ;  - - длины зон анкеровки преднапряженной и обычной арматуры.  - для канатов К-19.

Величина принимается максимальной из двух условий:

1)

2)  Принимаем

Определяем в масштабе расстояния до линии обрыва (рис.22):

Из условия отрыва требуемое усилие в поперечной арматуре узла:

Принимается в сечении поперечная арматура: 2Æ8 А-III с A_s=1,01 см², с шагом 100 мм, тогда

2. Расчет из условия изгиба опорного узла по наклонному сечению АС.

Так как сечения АВ и АС для нижней арматуры практически совпадают, усилия в продольной арматуре не меняются.

Высота сжатой зоны (рис. 23):

Проверка прочности наклонного сечения при действии изгибающего момента производится по формуле

где

Ранее получено усилие N_w=345,42 кН.

Поэтому

Условие прочности по наклонному сечению АС на действие изгибающего момента удовлетворяется.

Рис. 23 – Схема усилий в сечении АС при расчете на прочность на действие момента

VI. Расчет фундамента

Исходные данные:

Заглубление фундамента:

Согласно СНиП 2.02.01-83* "Основания зданий и сооружений" нормативная глубина промерзания определяется по формуле:

где  - коэффициент равный сумме отрицательных среднемесячных температур для Хабаровска, как наиболее близко расположенного к г. Мухен (Мухен отсутствует в табл.3 СНиП 23-01-99 Строительная климатология); d₀=0,23 – величина, принимаемая для суглинков.

Расчетная глубина сезонного промерзания грунта d_f определятся по формуле:

 - где k_h=0,6 – коэффициент, учитывающий влияние теплового режима сооружения. Принимаем глубину заложения фундамента H_з=1,2 м.

Сечение	Сочетание	Номера нагрузок	Расчетные			Нормативные
			М, кНм	N, кН	Q, кН	М, кНм	N, кН	Q, кН
У обреза фундамента	+Моф -Моф Nmin,оф	2,8,14 2,5,13 0,8,14	+231,52 -245,85 +231,26	+669,89 +1059,58 +605,25	-34,44 +15,42 -35,37
У подошвы фундамента	+Мпф -Мпф Nmin,пф	2,8,14 2,5,13 0,8,14	+267,68 -262,04 +268,40	+669,89 +1059,58 +605,25	-34,44 +15,42 -35,37	+232,77 -227,86 +233,39	+582,51 +921,37 +526,30	-29,95 +13,41 -30,76

Усредненная плотность фундамента и грунта на обрезах расчетное сопротивление грунта R=0,20 МПа; класс бетона В15; R_b=8,5 МПа; R_bt=0,75 МПа; Е_b=20500 МПа. Класс арматуры А-II. R_s=280

МПа; R_sc=280 МПа.

Примечания:

1)

2)

3)Q(N_min)=

 (H_ф=1,05 м)

Нормативные усилия получены делением расчетных на усредненный коэффициент надежности по нагрузке

Рис.24 – Схема загружения фундамента

6.1 Определение размеров подошвы фундамента 6.1.1 Выбор типа фундамента

Фундамент проектируется симметричным, если отношение моментов разных знаков , а также если соблюдается условие

В расчете:

 

Следовательно, фундамент симметричный.

6.1.2 Назначение размеров подошвы фундамента

Принимается отношение ширины подошвы фундамента к длине  Первоначально Далее (кратно 0,3 м).

Параметры:  

Длина подошвы:

Принимаем  (кратно 0,3 м).

Тогда площадь подошвы равна

Проверяем условие  Увеличим b до 2,4 м. Тогда отношение  Площадь подошвы равна

6.1.3 Проверка напряжений под подошвой фундамента

I сочетание: N=582,51 кН; M=232,77 кНм;

 

II сочетание: N=921,37 кН; M=227,86 кНм;

III сочетание: N=526,30 кН; M=227,86 кНм;

Проверка среднего давления:

Условие выполняется с большим запасом, поэтому изменяем размеры подошвы до 2,4 х 3,6 м. Площадь подошвы равна

I сочетание: N=582,51 кН; M=232,77 кНм;

 

II сочетание: N=921,37 кН; M=227,86 кНм;

III сочетание: N=526,30 кН; M=227,86 кНм;

Проверка среднего давления:

6.2 Назначение размеров подколонника

Конструктивные требования: толщина стенки стакана d_c принимается  кроме этого, в плоскости изгиба при   при  

В нашем случае

 Принимаем (в плоскости М) d_c=15 см. Тогда

Принимаем h_п=1,20 м (кратно 0,3 м).рр

Принимаем из плоскости момента d_c=0,15 м, тогда ширина сечения подколонника:

Принимаем b_п=0,9 м (кратно 0,3 м).

Рис.25 – Схема подколонника.

Глубина стакана h_c определяется из двух условий:

1. Глубина стакана должна быть не менее:

при  (0,44 м<1,4 м) большего размера сечения колонны плюс 5 сантиметров:

2. Глубина заделки колонны в стакане должна удовлетворять требованию заделки рабочей арматуры колонны:

Из условий анкеровки арматуры:

где

но не менее и

Принимаем большую глубину стакана: h_c=0,75 м.

6.3 Определение максимальных краевых напряжений на грунт от расчетных нагрузок

Краевые напряжения на грунт определяются по формуле:

6.4 Определение высоты плитной части фундамента

Высота плитной части фундамента Н_ПЛ определяется из условия продавливания. При этом возможно два случая:

а) продавливание происходит от подколонника, что возможно при

где Н_п – высота подколонника;

б) продавливание от дна стакана, что возможно при

Так как пока в расчете высота подколонника Н_п неизвестна, предполагаем второй случай расчета.

Требуемая рабочая высота плитной части фундамента Н₀ определяется по формуле:

где  P_гр=0,16 МПа.

Вместо b_n и h_n подставляются размеры колонны b_col+0,1=0,5 м и h_col+0,1=0,8 м.

Высота плитной части должна быть не менее:

 (модуль 0,3 м).

Принимаем двухступенчатую плиту с высотой нижней ступени 0,45 м и верхней – 0,3 м.

Н_ПЛ=0,75 м, H₀=0,75-0,05=0,70 м.

Проверяем случай расчета:

где

Так как м, имеет место второй случай (продавливание от дна стакана).

6.5 Расчет высоты и вылета нижней ступени

Высота нижней ступени h₁ проверяется расчетом на продавливание, а наибольшая величина с_1max устанавливается расчетом на поперечную силу при отсутствии поперечной арматуры.

Расчет на продавливание производится на действие только расчетной продольной силы N_c, действующей в уровне торца колонны:

на продавливание фундамента колонной от дна стакана;

на раскалывание фундамента колонной.

Расчетная продольная сила N_c, действующая в уровне торца колонны, определяется из условия

N_c=

где  - коэффициент, учитывающий частичную передачу продольной силы N на плитную часть фундамента через стенки стакана и принимаемый равным  но не менее 0,85,

 - площадь боковой поверхности колонны, заделанной в стакан фундамента.

 принимаем

Проверка фундамента по прочности на продавливание колонной от дна стакана при действии продольной силы N_c производится из условия

,

где А₀ – площадь многоугольника abсdeg (см. рис.26), равная

h_0,p – рабочая высота пирамиды продавливания от дна стакана до плоскости расположения растянутой арматуры;

b_p, l_p – размеры по низу меньшей и большей сторон стакана.

b_p=0,50 м, l_p=0,80 м.

Рис. 26 – Схема образования пирамиды продавливания в стаканном фундаменте от действия только продольной силы

Проверка фундамента по прочности на продавливание:

 - условие не выполняется, увеличим высоту нижней ступени до 60 см.

Пересчитаем усилия, действующие в подошве фундамента.

Таблица 9 –

Сочетание усилий

Сечение	Сочетание	Номера нагрузок	Расчетные			Нормативные
			М, кНм	N, кН	Q, кН	М, кНм	N, кН	Q, кН
У обреза фундамента	+Моф -Моф Nmin,оф	2,8,14 2,5,13 0,8,14	+231,52 -245,85 +231,26	+669,89 +1059,58 +605,25	-34,44 +15,42 -35,37
У подошвы фундамента	+Мпф -Мпф Nmin,пф	2,8,14 2,5,13 0,8,14	+272,85 -264,35 +273,70	+669,89 +1059,58 +605,25	-34,44 +15,42 -35,37	+237,26 -229,87 +238,00	+582,51 +921,37 +526,30	-29,95 +13,41 -30,76

 (H_ф=1,20 м)

Нормативные усилия получены делением расчетных на усредненный коэффициент надежности по нагрузке

Проверка напряжений под подошвой фундамента

I сочетание: N=582,51 кН; M=237,26 кНм;

 

II сочетание: N=921,37 кН; M=229,87 кНм;

III сочетание: N=526,30 кН; M=238,00 кНм;

Проверка среднего давления:

Краевые напряжения на грунт определяются по формуле:

Проверка фундамента по прочности на продавливание:

 - условие выполняется.

Рис. 26 – Схема образования пирамиды продавливания в стаканном фундаменте от действия только продольной силы

Проверка фундамента по прочности на раскалывание от действия продольной силы N_c производится из условия:

при

при

 - коэффициент трения бетона по бетону, принимаемый равным 0,75;

 - коэффициент, учитывающий совместную работу фундамента с грунтом и принимаемый равным 1,3;

А_l, A_b – площади вертикальных сечений фундамента в плоскостях, проходящих по осям сечения колонны параллельно соответственно сторонам l и b подошвы фундамента, за вычетом площади стакана фундамента (рис.27)

 следовательно

 - условие выполняется.

Рис.27 – Площади вертикальных сечений А_l и А_b при раскалывании стаканного фундамента от действия только продольной силы

Максимальный вылет нижней ступени С_1max определяем при условии отсутствия поперечной арматуры на ширину b=1 м по формуле:

проверка выполняется.

Рис.28 – К расчету высоты и вылета нижней ступени фундамента

6.6 Расчет арматуры подошвы фундамента

Расчет арматуры подошвы фундамента производится из условия изгиба плиты под воздействием реактивного давления грунта в двух направлениях: в плоскости рамы и из плоскости рамы (рис. 29).

1. В плоскости рамы:

Рис.29 – Расчетная схема работы плиты на изгиб (ступенчатая консоль)

 P_гр=0,174 МПа;

Изгибающий момент на один метр ширины фундамента:

Требуемая площадь арматуры на 1 метр ширины фундамента в сечении 1-1:

В сечении 2-2:

В сечении 3-3:

Шаг стержней принимается равным 250 мм. Принимаем по большему значению 4Æ14 A-II с A_s=6,16 см²/м.

2. Из плоскости рамы на 1 погонный метр

Площадь арматуры на 1 погонный метр длины фундамента:

В сечении 1’-1’:

В сечении 2’-2’:

В сечении 3’-3’:

Шаг стержней принимается равным 200 мм. Принимаем по большему значению 4Æ10 A-II с A_s=3,14 см²/м (минимальный диаметр).

Таким образом, принята сварная сетка с размерами ячеек 250х200 мм из стержней Æ14 А-II, расположенных вдоль длинной стороны плиты фундамента, и из стержней Æ10 А-II, расположенных вдоль короткой стороны.

Так как диаметр арматуры класса А-II сетки не превышает 22 мм, в соответствии с п.5.26 пособия к СНиП 2.03.01 – 84* Бетонные и железобетонные конструкции проверку ширины раскрытия трещин в плитной части фундамента производить не требуется.

6.7 Расчет подколонника

Так как высота подколонника составляет 30 см, достаточно только поперечное армирование.

Поперечная арматура устанавливается конструктивно. Расстояние между горизонтальными сетками – 10 см, диаметр стержней – 10 мм.

Рис.30 – Горизонтальная арматура подколонника

Список литературы

1. Гуревич Я.И., Танаев В.А. Расчет железобетонных конструкций одноэтажного промышленного здания: Учебное пособие для курсового и дипломного проектирования. – Хабаровск: Изд-во ДВГУПС, 2001. – 72 с.: ил.

2. Байков В.Н., Сигалов Э.Е. Железобетонные конструкции. Общий курс. – М.: Стройиздат, 1991. – 767 с.

3. СНиП 2.03.01-84* Бетонные и железобетонные конструкции/Минстрой России. – М.: ГП ЦПП, 1996. – 76 с.

4. СНиП 2.01.07-85* Нагрузки и воздействия/ Минстрой России. – М.: ГП ЦПП, 1996. – 44 с.

5. Карты районирования территории СССР по климатическим характеристикам: Приложение 5 обязательное к СНиП 2.01.07-85*/ Госстрой СССР. – М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1987. – с.7.

6. Пособие к проектированию фундаментов на естественном основании под колонны зданий и сооружений (к СНиП 2.03.01-84 и СНиП 2.02.01-83) Ленпромстройпроект Госстроя СССР. – М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1989. – 112 с.

7. Пособие по проектированию основания зданий и сооружений (К СНиП 2.02.01-83)/НИИОСП им. Герсеванова – М.: Стройиздат, 1986. – 415 с.

8. СНиП 2.02.01-83 Основания зданий и сооружений/Минстрой России – М.: ГП WGG? 1996.