Расчет и конструирование фундамента под колонну

5. Расчет и конструирование фундамента под колонну

Принимаем класс бетона фундамента В15, продольной рабочей арматуры А300.

По таблице 3.4 [6] определяем расчетное сопротивление бетона осевому растяжению, R_bt = 0.75 МПа.

По таблице 5.8 [5] находим расчетное сопротивление продольной арматуры осевому растяжению, R_s = 270 МПа.

Определение размеров подошвы фундамента

Изгибающий момент, передаваемый колонной на фундамент, относительно мал, его можно не учитывать, фундамент условно считать центрально нагруженным, принять квадратным в плане с требуемым размером подошвы

где N - полная расчетная продольная сила, передаваемая колонной

на фундамент, N = 1216,72 ;

R₀ - условное расчетное давление на грунт , R₀ = 220 кН;

g_m - средняя объемная масса фундамента и грунта на его

уступах, g_m = 2 т/м³ = 20 кН/м³;

H₁- глубина заложения фундамента от пола подвала, которая

предварительно может быть принята равной 1,0-1,5 м, H₁ = 1,5 м.

Размер стороны квадратной подошвы фундамента а принимаем кратной 5 см, а = 3,0 м Фактическая площадь подошвы А = а² = (3,0)² = 9,0 м².

Общую высоту фундамента определяем из условий:

- надежного защемления колонны в фундаменте:

 

- достаточной анкеровки продольных стержней колонны:

где d - диаметр продольных стержней колонны, d = 22 мм;

- предотвращения продавливания: ,

где а_s — величина защитного слоя бетона для фундаментов без

подготовки (а_s = 7 см);

Н₀- требуемая высота фундамента из условия сопротивления продавливанию

,

где р – фактическое давление на грунт под фундаментом,

р = N/A = 1216,72/9,0 = 171,25 кПа.

Высоту фундамента принимаем по большему из полученных значений, кратной 15 см, H = 1050 см.

Рис. 12. Стакан фундамента

Затем задаем размеры стакана. Его дно (толщина бетона от низа стакана до подошвы фундамента) должно быть не менее 20 см, толщина неармированной стенки - 20 см, глубина стакана H_ст - не менее b_k = 30 см и 20d плюс 5 см

H_ст= 20*2,2+ 5 = 49 см, принимаем H_ст= 50 см. Ширину стакана назначаем из условия, чтобы зазор между его внутренней стенкой и поверхностью колонны был равен 75 мм вверху и 50 мм внизу. Между дном стакана и нижним торцом колонны должна быть подливка из цементного раствора толщиной 50 мм (рис. 12).

При известных ширине подошвы фундамента, его высоте и ширине стакана число ступеней фундамента и их размеры устанавливаем из условия, чтобы высота каждой из них была равной 30 или 45 см, а соотношение ширины ступени к ее высоте в пределах 1 - 1,5. Можно приближать сопряжение ступеней к граням пирамиды продавливания, которая начинается у основания колонны и проходит до уровня арматурной сетки под углом 45° (рис. 13) N = 1216,72 кН

Рис. 13. К расчету фундамента под колонну

Проверяем прочность на продавливание нижней ступени

,

где Р – расчетная продавливающая сила,

;

А₁ – площадь основания пирамиды продавливания,

b’ – средний периметр пирамиды продавливания,

Т. к. условие выполняется, прочность на продавливание нижней ступени обеспечена.

Расчет фундамента на изгиб производим как консольной системы, опирающейся на колонну и загруженной реактивным давлением грунта. Растягивающие напряжения в этой системе воспринимает нижняя арматурная сетка, площадь сечения которой определяем расчетом на прочность нормальных сечений 1-1, 2-2 и 3-3 (рис. 13).

Рис. 14. К расчету фундамента под колонну

Изгибающие моменты в этих сечениях

 

Требуемое сечение рабочей арматуры

Необходимое армирование подбираем по большему значению А_s. Принимаем шаг стержней сетки S = 150 мм, по сортаменту (таблица 3.13 [6]) подбираем диаметр стержней 14 мм.

6. Расчет армокирпичного столба

 

В курсовой работе армокирпичный столб проектируем, как вариант колонны и рассчитываем в условном предположении его центрального сжатия, когда нагрузка с перекрытия передается через железобетонную подушку с центрирующей прокладкой. Сопряжения столба с перекрытием и фундаментом считаются шарнирными.

Для столба используем следующие материалы: силикатный кирпич марки M150, цементный раствор марки М100 и арматурную проволоку класса В500.

Вначале определяем размеры поперечного (квадратного) сечения столба

 

где N - расчетная продольная сила (из расчета колонны), N = 1216,72 кН; R_sk - предварительное расчетное сопротивление сжатию армированной кладки, R_sk = 1.5*R;

R — расчетное сопротивление сжатию неармированной кладки, которое в зависимости от марки кирпича и раствора принимаем по табл. 2[7], R = 2,2 МПа.

R_sk = 1,5*2,2 = 3,3 МПа.

Размер поперечного сечения столба h принимаем кратным размерам кирпича: h = 77 см и определяем площадь

Определяем гибкость

где l₀ - расчетная длина столба, равная высоте подвала за вычетом толщины перекрытия, l₀ = 2,8 - 0.22 = 2,58 м

Коэффициент продольного изгиба j в зависимости от гибкости столба из силикатного кирпича определяем по табл. 3 [7], j = 1.

Требуемое расчетное сопротивление армированной кладки

Необходимый процент армирования кладки

где R_s - расчетное сопротивление растяжению арматуры класса

В500 (R_s = 415 МПа).

Принимаем m, исходя из минимального процента армирования m = 0,1% Назначаем диаметр стержней сетки 3 мм и шаг сеток по высоте S через 2 ряда ( 20 см). По сортаменту (таблица 3.13 [6] ) определяем площадь одного стержня A_sl = 0,071 см². Требуемый размер квадратных ячеек сетки

Значение С принимаем 8 см.

Библиографический список

1.  Боровских А. В. Расчеты железобетонных конструкций по предельным состояниям и предельному равновесию: Учеб. Пособие – М.: ИАСВ, 2002. – 320 с.

2.  Железобетонные и каменные конструкции: Учеб. для строит. спец. ВУЗов/В. М. Бондаренко, Р.О. Бакиров, В.Г. Назаренко, В.И. Римшин; Под редакцией В.М. Бондаренко. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Высш. шк., 2002. – 876 с.: ил.

3.  Проектирование каменных и армокаменных конструкций. Учебное пособие / А.И. Бедов, Т.А. Щепетьева – М.:АСВ, 2002. – 240с.

4.  Свод правил по проектированию и строительству. СП 52 – 101 – 2003. Бетонные и железобетонные конструкции без предварительного напряжения арматуры.

5.  Свод правил по проектированию и строительству. СП 52 – 102 – 2003. Предварительно напряженные железобетонные конструкции.

6.  Фролов А.К., Бедов А.И., Шпанова В.Н., Родина А.Ю., Фролова Т.В. Проектирование железобетонных, каменных и армокаменных конструкций. Учебное пособие: - М.: Издательство АСВ, 2002. – 170 стр.

7. Проектирование железобетонных конструкций многоэтажного здания: Методические указания к выполнению курсового проекта по дисциплине «Железобетонные и каменные конструкции» для студентов специальности 290500 – Городское строительство и хозяйство. – Белгород: Изд-во БелГТАСМ, 2002. – 46 с.

8. СНиП 2.03.01-84 – «Бетонные и железобетонные конструкции». – М.:ГЦ

ЦПП, 1985. – 79 с.

9. СНиП 2.01.07-85.\ - «Нагрузки и воздействия. Нормы проектирования».. –

М.: ГП ЦПП, 1986. – 36 с.