Розрахунок фундаменту

Розрахунок і конструювання лотока Розрахунок міцності похилих перерізів плити лотока Розрахунок міцності нормальних перерізів другорядної балки Конструювання балки. Побудова епюри матеріалів Розрахунок ригеля рами Розрахунок на відрив Розрахунок фундаменту

33117

знаков

таблица

изображений

Розрахунок на відрив

5. Розрахунок фундаменту

На рівні верха фундаменту діють зусилля: поздовжня сила N=N2=434,3 кН; згинаючий момент M=MD=59,03 кН·м; поперечна сила Q=HD=24,76 кН. Фундаменти виконані з бетону класу В15 (Rbt = 0,75 МПа) і арматури класу А-ІІІ (Rs = 355 МПа). Розрахунковий опір грунту R0 = 0,19 МПа.

5.1 Визначення розмірів підошви фундаменту

Розміри підошви фундаменту можуть бути визначені за формулами

; ,

де е0 - ексцентриситет сил на рівні підошви фундаменту

;

Mn, Nn, Qn – згинаючий момент, поздовжня і поперечна сили від нормативних навантажень

кН·м; кН;

кН;

γf,m = 1,2 – середній коефіцієнт надійності за навантаженням;

hf – висота фундаменту, прийнята раніше рівною 80 см;

H1 = 1,5 м – глибина закладання фундаменту;

ρm = 20 кН /м3 середня густина матеріалу фундаменту і грунту на його уступах.

Необхідна ширина підошви фундаменту

=1,50 м.

За відношенням e0 / bf = 0,18 / 1,5 = 0,12 за додатком 10 [2] знаходимо коефіцієнт μ = 0,958.

Довжина підошви фундаменту

= 1,88 м.

Приймаємо розміри підошви фундаменту af ´ bf = 190 ´ 150 см.

Визначаємо максимальний і мінімальний тиск під підошвою фундаменту від дії нормативних навантажень.

де Nf,n – нормальне зусилля на рівні підошви фундаменту від нормативних навантажень з врахуванням ваги фундаменту і грунту на його уступах

Nf,n = Nn + ρm · H1 · af · bf = 361,92 + 20 · 1,5 · 1,9 · 1,5 = 447,42 кН.

Обчислюємо ексцентриситет сили Nf,n на рівні підошви фундаменту

м,

де Mf,n – згинаючий момент від нормативних навантажень на рівні підошви фундаменту

Mf,n = Mn + Qn · hf = 49,19 + 20,63 · 0,8 = 65,69 кН·м.

; рn,max = 0,231 МПа; рn,min = 0,08 МПа.

рn,max = 0,231 МПа > 1,2 · R0 = 1,2 · 0,19 = 0,228 МПа;

рn,min = 0,08 МПа > 0.

У нашому випадку перша умова не виконується. Збільшимо розміри підошви, приймаючи af ´ bf = 200 ´ 150 см, тоді:

Nf,n = 361,92 + 20 · 1,5 · 2,0 · 1,5 = 451,92 кН;

м. ® m1=0,97.

рn,max = 0,216 МПа < 1,2 · R0 = 1,2 · 0,17 = 0,228 МПа;

рn,min = 0,085 МПа > 0.

Розміри підошви достатні. Будуємо епюру реактивного тиску грунту на підошву фундаменту (рис. 5.1).

5.2 Визначення необхідної висоти фундаменту

Висоту фундаменту попередньо призначають, виходячи з конструктивних міркувань, а потім перевіряють розрахунком. Із умови анкерування арматури колони

hf > 25 · d= 25 · 28 = 70 см.

Отже, залишаємо попередньо прийняту висоту фундаменту hf =80 см.

Висоту фундаменту перевіряємо із умови продавлювання його по поверхні піраміди (грані піраміди продавлювання показані на рис. 5.1. пунктиром). Продавлююче зусилля від реактивного тиску грунту та опір бетону на зріз по поверхні піраміди продавлювання залежать від співвідношення сторін фундаменту і його висоти. Коли розміри нижньої основи піраміди продавлювання більші розмірів підошви, тобто

ан=hc+2h0>af; bн=hc+2h0>bf,

продавлююча сила відсутня Р=0 і перевірку висоти фундаменту із умови продавлювання не виконують.

Якщо розміри нижньої основи піраміди продавлювання менші розмірів підошви (ан<af; bн<bf), то продавлююча сила визначається за формулою

P=(af bf –aн bн)pmt,

а опір бетону зрізу по поверхні піраміди продавлювання обчислюють за виразом

F = k1 Rbt bm ho,

У тому випадку, коли ан<af, а bн>bf, продавлюючу силу визначають так

P=(af - ан) bf pmax,

а опір бетону зрізу – по формулі

F =0,5 k1 (bс+bf)Rbt ho.

Висота фундаменту буде достатня, коли F³P.

У наведених формулах:

h0 - робоча висота фундаменту, h0=h – a - 0,5d;

hc, - висота і ширина перерізу колони;

k1 - коефіцієнт роботи бетону, для важких бетонів його приймають рівним одиниці;

bm - середній периметр нижньої та верхньої основ піраміди продавлювання

bm= hc+ bс+ ан+ bн;

pmt - середній тиск грунту під підошвою фундаменту від розрахункових зусиль

pmt=0,5(pmax+pmin).

Для нашого випадку

h0=80-7-0,5×1,0=72,5 см;

ан=hc+2h0=40+2×72,5=185 см < af=200 см;

bн=bc+2h0=30+2×72,5=175 см > bf=150см;

Nf=N+rmH1afbf=434,3+20×1,5×2,0×1,5=524,3 кН;

Mf=M+Qhf=59,03+24,76× 0,8=78,84 кН×м;

pmax=0,254 МПа; pmin=0,0959 МПа.

Продавлююча сила

P=(af - ан) bf pmax=(200-185)150× 0,254×102=57150 Н=57,15 кН.

Опір бетону зрізу

F =0,5k1(bс+bf)Rbtho=0,5×1(30+150)72,5×0,75×102=489375 Н=489,38 кН.

Оскільки F =489,38 кн >P=57,15 кН висота фундаменту достатня.

5.3 Призначення розмірів уступів фундаменту

Розміри уступів призначаємо за умови, що зовнішні поверхні уступів не повинні перетинатись з поверхнею піраміди продавлювання (рис. 5.1).

Фундамент проектуємо з двома уступами висотою нижнього 400 мм і верхнього 400 мм. Висота нижнього уступу повинна бути такою, щоб виконувалась умова

pmax(af - ан) £ 0,9Rbth01,

0,254×102(200-185)=0,381 кН<0,9× 0,75×102(40-7-0,5)=2,194 кН.

Умова виконується. Міцність нижнього уступу забезпечена.

5.4 Розрахунок робочої арматури фундаменту

Фундамент, під дією реактивного тиску грунту, працює на згин. Визначимо згинаючі моменти в небезпечних перерізах у площині, перпендикулярній площині дії зовнішнього моменту. Небезпечні перерізи І–І, ІІ–ІІ (рис. 5.1):

; ,

де P1,m, P2,m, – середній тиск на підошву по довжині консолей а1, а2 від розрахункових зусиль (рис.5.1).

; ,

P1, P2 – реактивний тиск в перерізах І–І, ІІ–ІІ.

МПа; МПа.

Згинаючі моменти

;

Необхідна площа перерізу робочої арматури

см2;

см2.

Фундаменти армуються сітками з кроком не більше 200 мм, тоді мінімальна кількість стержнів довгого напрямку

штук.

Приймаємо 9 Æ 7 А-ІІІ, As = 3,46 см2.

Визначаємо згинаючі моменти у небезпечних перерізах фундаменту в площині, паралельній площині дії зовнішнього моменту. Небезпечні перерізи ІІІ–ІІІ, ІV–IV. (рис.5.1)

; ,