Расчёт тела фундамента (расчёт фундамента по материалу)

Расчёт плиты ленточного фундамента под внутреннюю стену.

Определение расчётной схемы

Сбор нагрузок на фундаментную плиту

Для расчёта ленточного фундамента условно вырезаю полосу в 1 м, т.е. расчёт веду на 1 м.п.

Определяю грузовую площадь:

Нормами также допускается для перекрытий принимать грузовую площадь равную в осях 6,0

А_гр.= 6,0х1=6 м²

Определяю полную нагрузку:

N_sd = N_перек.+ N_покр.+ N_стоки+ N_стены+N_сcтроп+N_лежень+ N_ф.бл + N_шт.,где

N_перек. -расчётная нагрузка от плит перекрытия;

N_стены-расчётная нагрузка от стены (кирпичной кладки);

N_ф.бл-расчётная нагрузка от фундаментных блоков;

N_шт. -расчётная нагрузка от штукатурки;

N _стоки расчетная нагрузка от стойки

N_cтроп -расчетная нагрузка от стропил

N_лежень -расчетная нагрузка от лежня

N_перек.= 6 х 6,686х6= 240,96 (кН)

N_{. покр.}= 6*2,5739=15,44 (кН)

N_стоки=6*3,5*0,1*0,15*1,35=0,42525(кН)

N_стены= 1 х 0,38 х 16,5 х 18 х 1,35 = 152,36 (кН),где

16,5- высота кирпичной кладки, м; 18- плотность кирпичной кладки, кН/ м³

1,35- частный коэффициент надёжности по нагрузке

N_ф.бл =0,4 х 1 х 1,9 х 22 х 1,35 = 22,572 (кН) где

0,4- толщина фундаментного блока. м.

1,9-высота до которой устанавливаются фундаментные блоки, м

22-плотность фундаментных блоков, кН/ м³

N_шт. = 1 х 0,02 х 2 х 15 х 16 х 1,35 = 12,96 (кН) где

0,02-толщина штукатурного слоя, м; 2-стена оштукатурена с 2-х сторон;

15-высота,на которую оштукатуривается стена за вычетом конструкции пола и плиты перекрытия(16,5-0,3*5=15), м.

16- плотность штукатурного слоя, кН/м³

N_cтроп=0.15*0.075*6*6*1.35=0.54675kH

N_лежень=6*0.2*0.25*1.35*1=0.405kH

N_sd=15.44+240,696+152,36+22,56+12,96+0,54675+0,42525+0,405=445,393 (кН);

Рис.9 Расчётная схема фундамента

Расчёт основания

Площадь подошвы фундамента определяю как площадь прямоугольника:

А = b х l;

L=1,0 м., т.к. для расчёта условно принята длина 1 м.

А = b х l = b х 1= b м², т.е. площадь подошвы фундамента численно равна его ширине.

Определение ширины подошвы фундамента

Расчёт виду по расчётным нагрузкам. Размеры подошвы фундамента определяю по формуле:

b = (м²), где

R₀ – условное расчётное сопротивление грунта, определяю по [8] табл. 3, приложение 3, зависит от вида грунтов.

R₀=287,5 (кПа).

N^н- нормативная нагрузка, определяю по формуле:

γ_ср=20 кН/м³ - усреднённый удельный вес фундамента и грунта.

γ_f =1,3 - частный коэффициент надёжности по нагрузке;

b -ширина подошвы фундамента.

Принимаю размер подушки 1,4 м в соответствии с унифицированными размерами.

Проверка условия эксплуатации

Необходимое условие эксплуатации фундамента:

Р_ср ≤R

Р_ср- среднее давление под подошвой фундамента.

R –величина расчётного сопротивления грунта (несущая способность фундамента), кПа.

Определение расчётного сопротивления грунта

Расчётное сопротивление под подошвой фундамента определяю по формуле:

Т.к. расчётное сопротивление для фундамента под внутреннюю стену определяю как для здания без подвала, то расчёт виду по формуле:

, где

γ_с1; γ_с2- коэффициенты условия работы, принимаю по [8] табл. 3.

γ_с1=1,25

γ_с2=1,1

k- коэффициент.

Примечание: k=1, если φ и С_н (прочностные характеристики грунта) определены непосредственными испытаниями и k=1,1, если они приняты на основе статистических данных.

k=1,1

k_z- коэффициент, принимаю равным 1, при b<10м.

k_z=1

φ- угол внутреннего трения, принимаемый по [8] табл.1

φ=29⁰

С_н- расчётное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента, кПа, по [8] табл. 1 прил.1 в зависимости от φ

С_н=17 кПа

M_y; M_q; M_с- коэффициенты, принимаю по [5] табл. В2 (приложение В).

M_y=1,06

M_q=5,25

M_с=7,67

γ_II=19 кН/м³ – расчётное значение удельного грунта, расположенного ниже подошвы фундамента;

γ’_II=18 кН/м³ – расчётное значение удельного веса грунта, расположенного выше подошвы фундамента.

Определение среднего давления под подошвой фундамента

Среднее давление под подошвой фундамента определяю по формуле:

Р_ср=255,43 кПа<R=257,29 кПа

Определение процента недонапряжения в грунте

С целью экономичного проектирования фундамента, недонапряжение в грунте должно составлять не более 10%.

Процент недонапряжения составляет:

 

Расчёт тела фундамента (расчёт фундамента по материалу)

Расчёт веду из условия прочности, следовательно, по расчётным нагрузкам

Определение высоты подушки

Рис.10. Схематический разрез фундамента

Расчётную высоту подушки d определяю по формуле:

Давление под подошвой фундамента P_гр определяю по формуле:

b * d * γ_cр * γ_f – давление грунта от расчётных нагрузок.

Принимаю класс бетона С16/20 по [6] табл. 2.

По [6] табл. 6.1 принимаю f_{ctk. 0,05}=1,3 Н/мм², f_ck=16 Н/мм²

f_ctd = f_{ctk. 0,05} /γ_c

f_ctd = 1,3/1,5 = 0,866 Н/мм²=866 кПа

l_к =(1400-400)/2=500 мм

Минимальную геометрическую высоту подушки определяю по формуле:

h = d + с_сov+ (d'/2), где

d- рабочая высота подушки;

с_сov - минимальное значение защитного слоя;

d'-диаметр рабочей арматуры;

h = 217,4 + 45+ (10/2)=267,4 мм

Принимаю высоту подушки h =300мм (согласно унифицированным размерам). Марка фундамента: ФЛ14.24-1В

Определение требуемой площади поперечного сечения рабочей арматуры.

Определение максимального изгибающего момента

Момент определяю по грани фундаментного блока. Расчётная схема в этом случае имеет вид:

Рис.11. Расчётная схема консоли фундаментной подушки.

Максимальный изгибающий момент определяю по формуле:

M_sd= q× l² / 2

Т.к. равномерно распределённой нагрузкой является P_гр, а плечом - l_к, то формула будет иметь вид:

Определение площади поперечного сечения рабочей арматуры

Принимаю класс рабочей арматуры: S400 СТБ 1704

f_yd=367 МПа - расчётное сопротивление арматуры (по [8] табл. 6.5).

Определяю требуемую площадь поперечного сечения арматуры:

A_st= M_Sd/f_yd*η*d

d=b-с=300-50=250 мм

A_st = 41390000/365*0,9*250 = 503,98 мм²

Принимаю шаг 150 мм, тогда количество арматурных стержней на 1 м будет равно: n = 1000/150=6,6 принимаю 6 стержней

 

Определяю площадь поперечного сечения 1-го стержня:

A_st =503,98/6=83,99 мм²

По сортаменту арматурной стали принимаю стержень диаметром 12 мм, A_St=113,1 мм²

Рабочие стержни объединяются в сетку: монтажные стержни принимаю конструктивно, их диаметр назначаю из условия сварки. Принимаю ø6 S240 СТБ 1704. Конструирование плиты ленточного фундамента ФЛ1 см. на листе 3, графической части.

Определение процента армирования

Процент армирования определяю по формуле:

ρ = A_st / d_s

ρ =(83,99 / (250х 150))х 100% = 0,223 %

Определяю минимальный процент армирования по [6] табл. 11.1приложение1 по формуле:

и не менее 0,13%.

ρ= 0,223 > ρ_min=0,135

 

Расчёт монтажных петель

Для монтажных петель арматура должна быть мягкая, пластичная.

Принимаю арматуру класса S240

По [6]табл. 6.5. определяю расчётное сопротивление арматуры:

f_yd=218 Н/мм²

Определяю площадь сечения монтажной петли:

, где

F - нагрузка от фундаментной подушки

F= V_c * ρ * γ_f * f_d

V_c - объём бетона;

ρ - плотность фундаментной подушки;

γ_f -коэффициент надёжности по нагрузке, принимаю 1,35 по [6];

f_d -коэффициент динамичности

F =0.854*25*1,35*1,4=40,351 кН

По сортаменту арматурной стали, принимаю монтажную петлю Ø10S240 СТБ 1704A_St=78,5 мм²