2.4 Сумарний збір навантажень на фундамент по зовнішній осі «в»

Визначаємо площу навантаження по осі «В»: S= 6 х 3= 9м²

Навантаження від покриття:

=0,55х9=4,95кН/м²

=0,65х9=5,85кН/м²

Навантаження від горищного перекриття:

=4,4х9=39,6кН/м²

=5,51х9=49,6кН/м²

Навантаження від міжповерхового перекриття:

=5,69х9=51,21кН/м²

=6,62х9=59,58кН/м²

Навантаження від стіни:

=0,51х18х7,7=70,7кН

=70,7х1,1=77,76кН

Навантаження від фундаментів:

=0,5х1,1х24=13,2кН

=13,2х1,1=18,48кН

Сумарне навантаження нормативне:

SN^н=4.95+39,6+51,81+70,7+13,2=180,26кН.

Сумарне навантаження розрахункове

SN^р=5,85+49,6+59,58+77,76+18,48=211,27кН.

2.5 Попередній підбір розмірів фундаменту

Згідно СНиП 2.02.01-83 „Основания зданий и сооружений” фундамент підбирається шляхом попередніх приближень, враховуючи умовний розрахунковий опір ґрунту.

R_о=200кПа(кН/м²)

Підбираємо попередню ширину підошву стрічкового фундаменту за формулою:

b=SN^р хg_n/( R_о-g_серхd)= =1,4м;

Приймаємо b=1,4м, де d – висота фундаменту від підошви до виступу.

2.6 Визначення розрахункового опору ґрунту

При розрахунку деформацій основи середній тиск під підошвою фундаменту (R_гр) не повинен перевищувати опру ґрунту (R).

Розрахунковий опір ґрунту визначають по формулі:

де g_С1 і g_С2 – коефіцієнти умов роботи, приймаємо по таблиці 3 СНиПу 2.02.01-83 g_С1 = 1,2, а g_С2 = 1,1;

k – коефіцієнт, що приймається: k=1, якщо характеристики ґрунту (ϕ _і С) визначені випробуванням ґрунтів, k=1,1, якщо вони прийняті по нормативним документам;

M_r, M_g, M_C – коефіцієнти, що приймаються по таблиці 4 СНиПу 2.02.01-85: M_g=0,47, M_g=2,89, M_C=5,48;

k_Z – коефіцієнт, що приймається: k_Z=1, при ширині фундаменту b<10м і визначається по формулі СНиПу при b>10м;

g_ІІ – питома вага ґрунтів, які залягають нижче підошви фундаменту: g_ІІ = 19,5кН/м³;

g_ІІ’ – те саме, для ґрунтів вище підошви фундаменту: g_ІІ’=22,0кН/м³;

C_II - питоме зчеплення ґрунту під підошвою фундаменту: C_II=23кПа.

d₁- 1,1м (підвал конструктивно не передбачено)

Тому розрахунковий опір ґрунту:

2.7 Остаточний підбір розмірів фундаменту

Отже, тиск на 1м погонний основи становить:

Оскільки, , то ширина підошви фундаменту та рівень їх закладання прийнято вірно, нерівність витримується із запасом.

Проводимо уточнюючі розрахунки:

Остаточно приймаємо ширину підошви фундаменту під зовнішню несучу стіну по осі «В» - 1,0 м.

2.8 Розрахунок монолітного фундаменту під колону

Розрахунок та конструювання монолітного фундаменту під колону починаємо із попереднього підбору марки бетону та класу арматури. Приймаємо бетон класу В15, арматуру нижньої сітки зі сталі класу А-ІІ, конструктивна арматура класу А-І. Умовний розрахунковий опір ґрунту основи R₀=0,3МПа. Глибина закладання фундаменту Н₀=1,7 м. Середня питома вага матеріалу фундаменту та ґрунту на його уступах _mf=20кН/м².

Розрахункові характеристики матеріалів: для класу бетону В15, R_b=8,5МПа, R_bt=0,75МПа, _b2=0,9; для арматури класу А-ІІ R_s=280МПа.

Розрахункове навантаження на фундамент від конструкцій з урахуванням _n=0,95, N^P=1349кН.

Визначаємо нормативне навантаження на фундамент за формулою:

N^н= N^P/ _f=1349/1,15=1173кН,

де _f – середній коефіцієнт надійності по навантаженню.

Визначаємо необхідну форму фундаменту

А= N^н /( R₀ - _mf H₁)=117 3000/(0,3х10⁶-20Х1,7х10³)=4,41 М²

Розміри сторони квадратного у плані фундаменту

,приймаємо розмір підошви фундаменту 2,1х2,1м кратно 300 мм. A_f=4,41 м².

Знаходимо висоту фундаменту. Вираховуємо найменшу висоту фундаменту з умовою продавлення його колоною по поверхні піраміди при дії розрахункового навантаження, використовуючи формулу:

де - напруження від основи фундаментів від розрахункового навантаження; .

Повна мінімальна висота фундаменту

де - товщина захисного шару бетону.

Висота фундаментів з умов закладки колон в залежності від розмірів її розрізу

З конструкційних поглядів, враховуючи необхідність надійно заанкерувати стержні повздовжньої арматури при жорсткій закладці колони в фундаменті, висоту фундаменту рекомендується також приймати рівної не менше

Де - глибина стакану фундаменту, рівна - діаметр продольних стержнів колони; - зазор між торцем колони і дном стакана.

Приймаємо висоту фундаменту число сходів три. Висоту сходів назначаємо з умов забезпечення бетоном достатньою міцністю по поперечній силі без поперечного армування в на колонному розрізі. Розрахункові розрізи: 3 – 3 по граням колони, 2 – 2 по грані верхньої сходинці і 1 – 1 по нижній границі піраміди продавлення.

Мінімальну робочу висоту першої (знизу) сходинки визначаємо за формулою:

Конструктивно приймаємо

Перевіряємо співвідношення робочої висоти нижньої сходинки фундаменту вимогам міцності по поперечній силі без поперечного армування в нахиленому січені, яке розпочинається в січені 1-1. На 1 м ширини цього січення

Мінімальне поперечне зусилля , що сприймається бетоном (по п. 3.31 СНиП 2.03.01-84):

,

де - для важкого бетону; = 0 – для плит суцільного січення; = 0 в знак відсутності повздовжніх сил.

Так як ,значить умова міцності виконується.

Розміри другої та третьої сходинки фундаменту приймають так, щоб внутрішні грані сходинки не перетинали пряму, проведену під кутом 45⁰ до грані колони на відмітці поверхні фундаменту.

Перевіряємо міцність фундаменту на продавлювання по поверхні піраміди, обмежену товщина ми, які проведені під кутом 45⁰ до бокових граней колони, по формулі:

,

де

площина основи піраміди продавлювання при квадратних в плані колони та фундаменту;

- cсереднє арифметичне між параметрами верхньої і нижньої піраміди продавлення в межах корисної висоти фундаменту , рівне: або при ,

Підставляємо в (4.7) підраховані значення, тоді ; умова проти продавлювання виконується.

При підрахунку арматури для фундаменту за розрахунок приймаємо моменти по січенню в які прогинаються, відповідно розміщенню уступів фундаменту, як для консолі з затиснутим кінцем:

де =247 кH/м².

Підрахунок необхідної кількості арматури в різних січеннях фундаменту в одному напрямку:

Приймаємо нестандартну сітку з арматури діаметром 14 мм класу А-ІІ по січенню 3-3 з ячейками 16X16 см, =27,7 в одному напрямку.

Відсоток армування:

що більше встановленого нормами. В випадку необхідності в подальшому перевіряти січення фундаменту по другій групі прокольних станів по розкриттю тріщин, виконуючому аналогічно балочним згинальним елементам прямокутного січення.

Верхню сходинку армують конструктивно горизонтальними сітками С-2 з арматури діаметром 8 класу А-1 , встановленими через 150 мм по висоті; розташування сіток фіксують вертикальними стержнями діаметром 8 класу А-1.