Расчет фундамент стаканного типа под колонны.

РАСЧЁТ ФУНДАМЕНТОВ

Расчёт ленточного фундамента

Рассчитать сборный ленточный фундамент под наружные кирпичные стены производственного здания без подвала. Стены кирпичные толщиной 680мм со штукатуркой с внутренней стороны. Грунты оснований - супеси с коэффициентом пористости е=0,7. Подошвы фундамента заложена от природного рельефа на глубину d=1,8м. Район строительства III по весу снегового покрова

Сбор нагрузок на 1 м² плиты покрытия:

Виды нагрузки	Норма- тивная нагрузка Н/м2	Коэффи-циент на- дежности по на-грузке Ɣf	Расчетная (округленно) нагрузки, Н/м2
Постоянная, от покрытия: от метал черепицы МЧ – 43,t= 70мм, р = 3325 кг/м3 от обрешетки 50х50 мм t= 50 мм, р = 800 кг/м3 от рул.ковра из руб. в 1 слой от стропильной ноги t = 170 мм, р= 800 кг/м3 от утеплителя (керамзит) t= 200 мм, р = 60 кг/м2 от пароизол. из руб. в 1 слой 50 Н/м2 от цем. песчан стяжкиМ 100,t = 20 мм, р =2100кг/м2 от Ж/Б плиты покрытия h = 220 мм, р =2500 кг/м2	2327,5	1,05 1,1 1,2 1,1 1,2 1,2 1,1 1,1	2443,8
Итого постоянная:	7477,5		8130,8
Временная - снеговая для г.Актобе: -1000 Н/м2
длительная 30%		1,3
кратковременная 70%		1,3
Итого временная:
Всего от покрытия:	8477,5		9430,8
Сбор нагрузок на 1 м2 плиты перекрытия:
Постоянная от перекрытия: от линолеума t = 7 мм, р = 1800 кг/м3 от стяжки t = 30 мм, р = 2100 кг/м3 от теплоизоляции в 2 слоя руб. 50 мм от Ж/Б плиты покрытия h = 220 мм, 110х р =2500		1,1 1,1 1,2 1,1	138,6
Итого постоянная:			3976,6
Временная:
длительная 30%		1,3
Кратковременная 70%		1,3
Итого временная:
Всего от перекрытия:			6576,6

Определение нагрузок и усилий

За расчетный участок принимаем стену длиной L=6м, равную расстоянию между прогонами перекрытий. Нагрузку на 1 м длины стены от междуэтажных перекрытий собираем с площади

А= 1* L/2=1*5,8/2=2,9 м² .

Нагрузка от покрытия (согласно таблице):

постоянная – нормативная g₁ⁿ= 8557 Н/м² ,

расчетная g₁ = 9426 Н/м² ;

временная (снеговая) – кратковременная нормативная pⁿ_1cd = 300Н/м², длительная нормативная pⁿ_1ld = 700 Н/м² ;

расчетная кратковременная p_1cd = 390 Н/м²

длительная p_1ld = 910 Н/м² .

Нагрузка от междуэтажных перекрытий (согласно таблице):

постоянная – нормативная g₂ⁿ= 3606 Н/м² ,

расчетная g₂= 3976 Н/м²;

временная-длительная нормативная pⁿ_2ld = 1400 Н/м² ,

кратковременная нормативная pⁿ_2сd = 600 Н/м² ,

расчетная длительная p_2ld = 1820 Н/м²

кратковременная p_2сd = 780 Н/м² .

Согласно расчету принимаем конструкцию стены:

кладка из силикатного кирпича толщиной 640 мм и штукатурка из цементно- песчаного раствора толщиной 20 мм(640+20+20)=680 мм = 0,68 м

1. Нагрузка от колонны:

N₁ⁿ= N₁+N₂= 10,8+13,6=24,4 кН/м.

2. Нагрузка от стены: стена от отметки ±0,0 до отметки 6,36 за вычетом оконных проемов

N₂ⁿ = h*ρ*H*(1-k₀) = 0,68*18000*6,36* 0,32= 24910Н/м

где, коэффициент k₀ учитывает количество оконных проемов в пределах этажа:

k₀ = А_0w / А_w = 2,16*5,14/ (2,7*6) =11,1/16,2 =0,68

здесь А_0w - площадь оконного проема:

А_0w=h_эт*в_проем=(2,7-0,9+0,36)*(6,0-0,86)=2,16*5,14 (м²)

А_w - площадь простенка:

А_w= h_эт*L=2,7*6,0 (м²)

3. Вес оконного остекления на ℓ =1м, считая вес его около 500 Н/м² ,

N₃ⁿ = ℓ*H *k₀ *500 = 1*6,36*0,68*500 = 2162 Н/м;

4.Вес подземной части стены из крупных бетонных блоков

N₄ⁿ = hHρ = 0,6*2,7*24000 = 38880 Н/м,

где в формулах плотность ρ- бетонных блоков дана в Н/ м³

h- высота блока (ФБС 24. 6. 6т).

5.Подсчет суммарной нагрузки на 1 м стены:

нормативная

Nⁿ = (q₁ⁿ+q₂ⁿn_p+p₁ⁿ+p₂n_p)A+ N₁ⁿ+N₂ⁿ+N₃ⁿ+N₄ⁿ= =(8,557+3,606*1+0,64+1,87*1) *2,9+24,4+24,910+2,162+38,880=132,9 кН/м,

где n_p = 1 -число междуэтажных перекрытий:

p₁ⁿ = pⁿ_cd φ₂ + p_1cd φ₁ = 0,3*0,9+ 0,39*0,95=0,64 кН/м² ;

p ₂ⁿ = p ⁿ _2сd φ₂ + p ⁿ _2ld φ₁ = 0,6*0,9+1,4*0,95= 1,87 кН/м² ;

здесь φ₁ = 0,95 - для длительной нагрузки и φ₂ = 0,9 – для кратковременной нагрузки, так как учитываются две кратковременные нагрузки(согласно n.112. СНиП).

6. Расчетная

N=(9,426+3,976*1+1,21+2,43*1)*2,9+24,4*1,1+24,910*1,1+2,162*1,1+38,88*1,1=145,3 кН/м

где

p₁ = 390*0,9+910*0,95=1215,5 Н/м² = 1,21 кН/м² ;

p₂ = 780*0,9+1820*0,95 = 2431 Н/м² = 2,43 кН/м² ;

Определения ширины подошвы фундаментных блоков

Принимаем расположение блоков в плане вплотную один к другому. Расчетное сопротивление грунта принимаем R₀ = 0,25 МПа.

При длине блока-L=1м, требуемая ширина – b с учетом γ_n = 0,95

b = Nⁿ * γ_n / (100*(R₀ - γ_mf*d)) = 132900*0,95/(100*(25-0,02*270))= 64,41см, где

R₀ =25 Н/см² ;

γ_mf = 20 кН/м³ = 0,02 Н/см³ ;

d=2,7м=270 см глубина заложения фундамента

принимаем b=100 см, кратно 200 мм,

Расчет площади сечения арматуры ленточного фундамента

Прочность фундамента рассчитывают только в поперечном направлении. Изгибающий момент в консоли у грани стены от расчетных нагрузок

N = 160,7 кН/м; При осевом нагружении, площадь сечения арматуры определяют по изгибающему моменту в сечении у грани стены по формуле:

М= р*с²/2=138*0,2²/2 =2,765кН/м,

где с– вылет консоли, с= (b-0,6)/2=(1 -0,6)/2=0,2м=200см

с

p -давление грунта на единицу площади подошвы фундамента:

р= N γ_n / (L*b) = 145,3*0,95 / (1*1) =138кН/м²= 0,138мПа<R_o=0,25мПа

Минимальная рабочая высота фундаментного блока

h = с*р/(φ_b2*R_bt* γ_b2* L)= 0,2(100) *2300/ (0,6*0,85*(100) *0,9*100)= 18400/ 3780 = 10,02 см,

10 АII

где p= 2300Н/см² ;φ_b2 =0,6 коэффицент учета всех нагрузок (для тяж. бетона=0,6). R_bt = 0,85МПа,назначаем окончательно h =10 см и h₀ =10-3,5=6,5 см.

Площадь сечения арматуры

As= M/ (0,9 h₀ Rs) = 2,76*10⁵ / (0,9*6,5*280*100) = 1,82см² .

Принимаем рекомендуемый минимальный шаг стержней 200 мм, тогда по длине блока в 1 м укладывают 4 Ø 10 АII, As=3,14см².

Процент армирования

μ= (As / L*h₀ )*100 = 3,14*100/ 100*6,5 = 0,48% > μ _min = 0,1%.

Условия соблюдается.

Расчет фундамент стаканного типа под колонны.

Сечение колонн предварительно принимаем b_c * h_c = 400 * 400 мм.

Расчетная длина колоны в первом-втором этаже равна высоте этажа Ɩ₀ = H_f = 2,7 м, а для первого этажа с учетом некоторого защемления, колонны в фундаменте Ɩ₀ = 0,7 Н₁ =0,7 *2,7 = 1,89 м.

Собственный расчетный вес колонн на один этаж:

во 2-ом этаже:

G_c2 = b_c * h_c *H_f * ρ * γ_f = 0,4*0,4*2,7*25*1,1 = 11,8 кН.

в 1-ом этаже:

G_c1 = b_c * h_c(H_f + b) ρ * γ_f = 0,4*0,4(2,7+1,89)25*1,1 =20,2 кН.

Собственный вес 2-х этажей = 11,8+20,2= 32 кН.

Рассчитать и спроектировать фундамент колонны среднего ряда сечением 40х40 см. Бетон фундамента - класса B15, с R_b = 8,5 МПа, R_bt = 0,75 МПа,

γ_b2 =0,9. Рабочая арматура - класса A-III с R_s = 280 МПа; конструктивное армирование - арматура класса А-1.

Расчетные комбинации усилий в колонне у заделки в фундамент следующие:

1) N₁ = G_c1 =20,2 кН, М₁ = 577 кН*м, эксцентриситет е = М/N = 28,6 см;

2) N₂ = G_c2 =11,8 кН, М₂ = 210 кН*м, эксцентриситет е = М/N = 17,8 см;

Нормативная нагрузка N_n = N_l/γ_f^m = 787/1,15 = 684 кН, где γ_f^m = 1,15 - усредненный коэффициент надежности по нагрузке.

Площадь сечения арматуры подошвы квадратного фундамента находят из расчета фундамента на изгиб:

М₁ = 0,125*R_s (a - h_c)² *b= 0,125 * 280*100 (150 - 40) *150 = 577 кН*м.

М₂ = 0,125*R_s (a - a₁)² *b = 0,125 * 280*100 (150 - 110) *150 = 210 кН*м.

Грунт основания - маловлажные пески плотности с R₀ = 0,3 МПа. Глубина заложения фундамента 2,86; масса единицы объема бетона фундамента и грунта на его обрезах - γ_mt = 20 кН/м³.

Требуемая площадь подошвы фундамента

A_{f cal} = N_n/(R₀ - γ_mt*H₁) = 684000/(0,3*10⁶ - (20*2,86)*10³)= 2,8 м².

Размер стороны квадратной подошвы а =√ A_{f cal} = √2,8 = 1,67м. Принимаем размер а = 1,5 м (кратный 0,3 м).

Давление на грунт

ρ`_s = N/A = 787/1,5*1,5 = 350 кН/м² = 35Н/см²;

Рабочая высота фундамента из условия продавливания

h₀ = (0,4 + 0,4) /4+0,5 √684/0,9*0,75*10³+350 = 0,61м.

Полная высота фундамента устанавливается из условий: продавливания Н = 61+4 = 65 см; заделки колонный в фундаменте

Н = 1,5h_cal +25 = 1,5*40+25= 85 см; анкеровки продольной арматуры колонны Ø 28 А-III в бетоне колонны класса В20.

Н= 30d +25 = 30 * 2,8 + 25 = 109 см.

Принимаем трехступенчатый фундамент высотой 110 см, h₀ = 110 - 4 =106 см; высоту каждой ступени принимаем по 30 см; толщину дна стакана 20+5=25см; высоту первой и второй ступеней по 35 см, третьей - 40 см.

Проверяем рабочую высоту нижней ступени фундамента h₀₁ = 30-4 = 26 см по условию прочности на поперечную силу без поперечного армирования в наклонном сечении:

h₀₁ = 35 > 0,5(а - h_c - 2h₀) ρ`_s/ (k₁*γ_b2*R_bt) = 0,5 (300-30-2*106) * 35/(0,6 * 0,9 * 0,75*10²) = 25,06 см

Условия прочности удовлетворяются.