Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Методичка ЖБК.pdf
Скачиваний:
104
Добавлен:
04.06.2015
Размер:
2.03 Mб
Скачать

8. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ОТДЕЛЬНОГО ЦЕНТРАЛЬНО- НАГРУЖЕННОГО ФУНДАМЕНТА

8.1. Общие указания

Проектирование фундаментов производится в следующей последовательности:

- назначение глубины заложения фундамента @;

- определение размеров подошвы фундамента l и b; - расчет осадок;

- эскизное конструирование фундаментов, назначение размеров сечения подколонника '@ и '@, глубины стакана U" и разрезов его дна D и D, вылета и высоты ступеней Z! и !;

- расчет железобетонного фундамента.

Глубина заложения фундамента d назначается в зависимости от инженерно-геологических условий, глубины сезонного промерзания пучинистых грунтов и конструктивных требований к фундаменту. В данном курсовом проекте глубина заложения не зависит от инженерно-геологических условий и глубины промерзания, поэтому она принимается исходя из конструктивных требований. Отметка верха фундамента принимается – 0,15 м

для обеспечения условий выполнения работ нулевого цикла, поэтому она равна: U [ @ 0,15\м.

Высота фундамента @ назначается: @ + U" 0,2 м.

Глубина стакана U" для сборной железобетонной колонны принимается на 50 мм больше глубины заделки колонны Uс, которая назначается:

-для типовых колонн по данным рабочей документации;

-для индивидуальных центрально-нагруженных прямоугольных колонн равной U" 1,5 ', где ' - большая сторона сечения колонны, но не менее 18d

(d – диаметр рабочей арматуры колонны) для фундаментов из бетона класса В15 и не менее 15d – класса В20.

Высота монолитных фундаментов, изготавливаемых с применением инвентарной опалубки, принимается кратной 300 мм, сборных – 150 мм.

Далее принятая высота фундамента проверяется расчетом на продавливание.

Размеры подошвы фундамента определяются из условия P R.

Давление под подошвой фундамента Р, КПа, определяется:

]

+

2U,

 

 

 

 

I

 

 

+

 

откуда площадь подошвы фундамента А, м : А

 

,

 

 

 

 

 

 

? > D

 

где *C1, кН расчетная нагрузка по II группе предельных состояний (с

коэффициентом надежности

@ 1,0), действующая

на

верхнем обрезе

 

 

 

59

 

 

 

фундамента; R, КПа расчетное сопротивление грунта, определяется расчетом по [4] в зависимости от параметров фундамента, удельного веса, угла внутреннего трения " и сцепления С грунта; 2 - осредненный удельный вес фундамента и грунта на его обрезах, допускается принимать 2 20 кН/м ; d – глубина заложения фундамента, м.В целях упрощения расчетов в курсовом проекте допускается принимать условные расчетные сопротивления грунтов

с корректировкой их в зависимости от глубины заложения d и ширины фундамента b по формулам

при d 2 м

R =

· ^1 _ / ` · U U /2U ;

при d > 2 м

R =

· ^1 _ / ` _ · U U ,

где

_

- коэффициент,

принимаемый для оснований, сложенных

крупнообломочными

грунтами

и

песками,

кроме пылеватых, _ 0,125;

пылеватыми

песками,

супесями,

суглинками

и глинами - _ 0,05. _ -

коэффициент, принимаемый для оснований, сложенных крупнообломочными и

песчаными грунтами, _ 0,25, супесями и суглинками - _ 0,2 и глинами -

_ 0,15; 1,0 м; U 2,0 м.

Для центрально-нагруженных фундаментов подошва принимается квадратной, следовательно: А.

Порядок определения размеров подошвы фундамента рекомендуется следующий. Сначала определяется площадь подошвы А и размеры b и l при значении расчетного сопротивления , затем значение R корректируется в зависимости от принятой глубины заложения d и полученной ширины b и уточняются А, b и l, исходя из скорректированного R.

Размеры фундаментов в плане принимаются кратными 300 мм для монолитных, 100 мм для сборных.

Расчет осадок фундаментов в данном курсовом проекте не производится.

8.2. Эскизное конструирование фундаментов

Размеры стакана в плане следует назначать из условия обеспечения зазоров между гранями колонны и стенками, равными 75 мм по верху и 50 мм по низу. Толщина стенок стакана для центрально нагруженных колонн принимается не менее 150 мм; размеры подколонника для монолитных фундаментов кратными 300 мм, для сборных – 50 мм.

Количество ступеней принимается от 1 до 3, высота 300, реже 450 и 600 мм; вылет С от 1 до 2 высот ступеней, а если ступеней несколько, их высоты считают одинаковыми; в случае необходимости применения ступеней с разными высотами более высокой проектируют нижнюю ступень. При разных вылетах ступеней больший назначают для нижней ступени.

Фундаменты проектируют жесткими или условно жесткими. Жесткие имеют подошву внутри усеченной пирамиды, образованной гранями,

60

проведенными под углом 45° от сопряжения верхнего обреза фундамента с гранями колонны, т.е. при 2@ '. Условно жесткие фундаменты имеют выход ступени за контур с вылетом не более , т.е. при 2@ ' 2 , где- высота нижней ступени. Если указанные условия не удовлетворяются, следует увеличить высоту фундамента @ и, следовательно, глубину заложения.

При массе до 5-6 т применяются сборные фундаменты, а больше 6 т монолитные. Сборные фундаменты имеют наклонные грани.

Класс бетона по прочности для сборных фундаментов В15, В20, В25, для монолитных В12,5, В15, при соответствующем обосновании В20.

Номенклатуру типовых сборных фундаментов под колонны многоэтажных зданий см. в прил. 5.

8.3. Расчет железобетонного фундамента

Расчет железобетонного центрально-нагруженного фундамента производится следующим образом: плиты на продавливание; на поперечную силу; на изгиб. Расчет низкого фундамента при стаканном сопряжении с

колонной делают на продавливание колонной, а высокого

подколонником. К

высоким относятся фундаменты, которые удовлетворяют условию

'@

U"

+ 0,5 · '@

' ,

 

 

 

где

'@ - высота подколонника; U" - глубина стакана; '@ и ' - размеры

сторон сечения подколонника и колонны.

 

 

Низкие фундаменты при расчете на продавливание должны

удовлетворять условию: ' 45 2 "/ ,

 

 

где

' - продавливающая сила, ' #; (α принимается равным (1 –

0,4 45 '/), но не

более

0,85);

' 2' 'U'

-

площадь боковой

поверхности колонны в стакане; N

расчетная нагрузка в уровне верхнего

обреза фундамента;

45

-

расчетное сопротивление

бетона растяжению;

2 ",

"

 

 

 

 

 

- рабочая высота пирамиды продавливания, равная

расстояния от дна стакана до центра рабочей арматуры плиты, " " 50

мм, ( "

толщина

дна

стакана);

0,5 [ 2

"\ 0,25

2 " .

 

 

 

 

 

 

 

 

Высокие фундаменты на продавливание подколонником проверяются по условию 45c2 ", где c2 2'@ '@ 2 " , " - рабочая высота

сечения, равна расстоянию от низа подколонника до центра рабочей арматуры. При необходимости производится проверка на продавливание нижней ступени.

Расчет плиты на поперечную силу производится при соотношении сторон подошвы b/l 0,5; для квадратного фундамента такой расчет не производится.

61

Расчет плиты на изгиб состоит из определения площади продольной арматуры в сечениях фундамента по граням ступеней и грани колонны по

формуле *! M ,

? N&

где

*,

КПа

расчетное сопротивление рабочей арматуры класса А-III,

* 365000

КПа;

ζ коэффициент, определяемый по [1],

при выполнении

курсового проекта допускается ζ = 0,9; ! -

рабочая высота сечения

 

 

.

Момент в сечении определяется: 0!

+'4 ,

 

Где N –

расчетная нагрузка в уровне верхнего обреза фундамента; с!

вылет консоли для каждого сечения.

Армирование подошвы выполняется по наибольшему значению *! сварными сетками С-1 с шагом рабочей арматуры 200 мм (рис. 14).

62

Рис. 14. Монолитный фундамент под колонну

При размерах фундамента b 3 м применяется одна сетка с рабочей арматурой в двух направлениях, при b > 3 м - четыре сетки, уложенные в два ряда. Минимальный диаметр рабочей арматуры принимается 10 мм вдоль стороны l 3 м и 12 мм при l > 3 м. Подколонник армируется конструктивно плоскими сетками или пространственным каркасом, диаметр вертикальной рабочей арматуры в сетке С-2 класса А-III d 12 мм. Стакан армируется горизонтальными плоскими сетками С-3 со стержнями у наружных и внутренних поверхностей, диаметр арматуры не менее 8 мм.

63

Толщина защитного слоя бетона для рабочей арматуры подколонника должна быть не менее 30 мм; в подошве, при устройстве под ней бетонной подготовки а = 35 мм, при отсутствии а = 70 мм.

Бетонная подготовка толщиной 100 мм из бетона класса В10 устанавливается под монолитные фундаменты, под сборные из песка или гравия.

8.4. Пример расчета железобетонного центрально-нагруженного фундамента под колонну

Расчетная нагрузка, передаваемая на фундамент, –

2257,9 кН (по I

предельному состоянию); сечение колонны ' ' = 350

мм, продольная

рабочая арматура 4d32 А-III; грунты основания пески средней крупности,

средней плотности, маловлажные, с удельным весом γ = 18 кН/м и расчетным

сопротивлением = 400 кПа.

 

Предварительное назначение глубины заложения фундамента d и

глубины заделки колонны U' принимаются из конструктивных соображений и

условия обеспечения заделки колонны:

 

 

U2!3

0,15 1,5 ' 0,05 0,20м,

U' 1,5 ' 0,6 м или

 

U' 18 · 32 576

мм = 0,6 м, принимаем U' 0,6 м.

 

 

Минимальная высота фундамента:

 

1,05 м.

@ 0,6 0,05 0,2 0,85 м, принимаем кратной 150 мм, @

 

Глубина заложения фундамента U @

0,15 1,2 м.

 

 

Предварительное определение размеров фундамента по расчетной

нагрузке во II предельном состоянии

 

 

 

 

OO

+

 

 

,

=1963,39 кН,

 

 

 

 

 

 

,

,

 

 

 

 

 

 

где 1,15 –

 

осредненный коэффициент надежности по нагрузке.

 

 

Сторона квадратного фундамента:

 

 

 

 

ср

 

 

 

 

 

3,5 м.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+

 

 

 

 

 

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

? > D

 

 

 

· ,

 

 

 

 

 

 

Уточняем расчетное сопротивление грунта:

 

 

? P J

 

 

!

QRDJD S P J

 

 

QR , J S

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

, ,

!

350,0 кПа.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

D

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Уточняем размеры фундамента:

 

 

 

 

 

 

2,45 м.

 

 

 

 

 

 

,

 

· ,

 

 

 

 

 

 

 

 

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Принимаем кратными 300 мм l = b = 2,7 м. Проверяем условие 2 @ ':

2,7 м > 2· 1,05 + 0,35 = 2,45 м, поэтому принимаем @ 1,2 м.

64

 

 

Глубина заложения фундамента U @ 0,15 1,35 м.

 

 

 

 

 

Сторона квадратного фундамента:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ср

 

 

 

 

 

2,29 м.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+

 

 

 

 

 

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

? > D

 

 

· ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Уточняем расчетное сопротивление грунта:

 

 

 

 

 

 

? P J

 

 

 

 

QRDJD S

 

 

 

P J

 

 

!

QR , J S

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

!

 

 

 

 

 

 

, , #

 

 

341,1 кПа.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

D

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Уточняем размеры фундамента:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2,5 м.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

, · ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Принимаем кратными 300 мм l = b = 2,7 м.

 

 

 

 

 

 

Проверяем условие

2 @ '; 2,7 м < 2· 1,2 + 0,35 = 2,75 м, поэтому

принимаем

@

1,2 м.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Фундамент жесткий, увеличение высоты не требуется. Принимаем

монолитный, так как масса меньше 5 т.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Размеры стакана по верху: 500х500 мм (350 + 2х75); по низу – 450 х450

мм ( х ), (350 + 2х50). Сечение подколонника

'@ '@ 500 2 · 150

800

мм, принимаем кратным 300 мм – 900

мм.

 

 

, ,

0,9 м,

 

 

Общий

вылет

ступеней

в одну

сторону

составляет

 

 

 

 

принимаем 2 ступени: нижняя 0,3 м, вылет с = 0,45 м, верхняя

= 0,3 м,

с = 0,45 м.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Расчет фундамента на продавливание проводим исходя из класса бетона

по прочности В12,5 и высоты @.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Фундамент принят низким, так как

 

 

 

 

 

 

'@ U"

 

X 0,5 '@

' ;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(1,20 - 2·0,3) – 0,5 < 0,5(0,9 – 0,35);

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,1 < 0,275.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Проверку на продавливание проверяем по условию:

 

 

 

'

 

45 2

"/ ;

'

#с ;

 

0,902;

 

 

 

 

 

#с 1

 

 

 

+

 

 

1

 

 

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

, ? I

 

 

 

 

, · , · · ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

45 0,66 МПа; ' 2 ' ' · U'

2 0,35 0,35 · 0,6 0,84 м .

 

 

 

Принимаем #с 0,902; '

0,902 · 2257,9 2036,63 кН;

 

 

2

"

0,45 0,65= 1,05 м;

 

 

 

 

 

 

 

 

"@ U" 0,05 1,2 0,5 0,05 0,65 м;

0,5 [ 2 "\ 0,25[ 2 "\

0,5 · 2,7 · 2,7 0,45 2 · 0,65 0,25 · 2,7 0,45 2 · 0,65 1,51 м .

Условие 2036,63<

, · , · , · · , · ,

2174,7 кН выполняется,

,

прочность фундамента на продавливание обеспечена.

65

Расчет плиты на изгиб и подбор площади арматуры проводим в трех сечениях.

В сечении I-I по грани нижней ступени:

 

0O O 4

 

 

 

 

 

· ,

 

 

84,67 кН · м.

 

+'

 

 

 

, ·

 

,

 

 

 

Требуемая площадь арматуры:

см .

*O O

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,00103 м = 10,3

 

 

M

 

 

 

 

 

 

 

,

 

 

 

? N&

 

 

 

 

· ·

, · ,

 

 

В сечении II-II сопряжения плиты с подколонником:

0OO OO

 

 

 

 

· ,

,

338,69 кН · м.

 

 

 

, ·

 

 

 

 

 

 

 

 

*OO OO

 

 

 

 

,

 

 

 

 

0,00187 м = 18,7 см .

 

· · , ·

,

 

В сечении III-III на грани колонны:

 

0OOO OOO

 

 

 

 

· ,

 

 

552,98 кН · м.

 

 

 

 

 

, · ,

 

 

 

 

 

 

*OOO OOO

 

 

 

,

 

 

 

 

0,00146 м = 14,6 см .

 

·

 

· , · ,

 

Принимаем сетку с рабочей арматурой в двух направлениях с шагом 200

мм. Количество стержней принимаем по формуле ( · 1) = 14; диаметр арматуры 14 мм. Площадь арматуры составит 14· 1,539 21,5 см , что больше

требуемой – 18,7 см .

66

Приложение 1

ЗАДАНИЕ К КУРСОВОМУ ПРОЕКТУ «ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫЕ КОНСТРУКЦИИ»

Запроектировать многоэтажное промышленное здание в сборных железо- бетонных конструкциях рамно-связевого каркаса для специальности 270102 и неполного каркаса для специальностей 270114, 270106. Исходные данные на проектирование принять по шифру из табл. 1, 2.

Содержание проекта:

1. Расчет и конструирование элементов каркаса:

а) разработать фрагменты схем расположения элементов каркаса: колонн, ригелей, связей, плит перекрытия; 6) выполнить статический расчет неразрезного ригеля на вертикальные на-

грузки в стадии эксплуатации при неполном каркасе или поперечной рамы при полном каркасе; в) рассчитать и законструировать рядовую плиту перекрытия, ригель, ко- лонну и фундамент;

г) состав кровли принять из варианта «Монолитные железобетонные кон- струкции».

2. Рабочие чертежи, на бумаге формата А-1: а) план и поперечный разрез здания;

б) фрагмент схемы расположения элементов каркаса; в) два узла соединения элементов каркаса (колонн и ригеля с колонной); г) рабочий чертеж плиты междуэтажного перекрытия; д) рабочий чертеж ригеля; е) рабочий чертеж сборной колонны и фундамента.

67

Таблица 1

Исходные данные

шрифтацифраПоследняя

,мзданияДлина

Временная нагрузка на перекрытие,

,мзданияШирина

этажейКоличество

,мэтажаВысота

полаТип

расчетнаяСнеговая /,кНнагрузкам

расчетноеУсловное ,МПагрунтнадавление

 

 

 

кН/м

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Предпоследняя цифра шрифта

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2; 8

 

3; 6

4; 9

5; 0

 

1; 7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

30,0

4,0

 

10,0

8,5

7,5

 

15,0

18,0

3

4,8

2

1,2

0,40

2

30,0

22,5

 

5,5

8,0

17,5

 

18,0

18,0

4

3,6

1

1,8

0,15

3

24,0

5,0

 

15,5

9,0

17,0

 

14,5

15,0

5

4,2

8

0,8

0,25

4

24,0

12,8

 

13,0

4,5

11,0

 

7,5

18,0

3

6,0

6

2,4

0,15

5

30,0

20,0

 

19,5

3,0

5,0

 

8,5

15,0

3

4,8

9; 1

0,8

0,20

6

18,0

14,1

 

13,5

14,0

12,0

 

9,2

15,0

5

3,6

4; 2

2,4

0,30

7

30,0

13,6

 

21,0

18,5

6,0

 

14,6

15,0

4

5,4

6

0,8

0,25

8

30,0

16,5

 

19,0

5,9

7,0

 

9,5

18,0

3

6,0

10

2,4

0,20

9

24,0

22,0

 

9,5

6,3

7,8

 

8,3

15,0

4

4,2

7

1,2

0,30

0

24,0

17,5

 

5,7

12,5

20,0

 

13,0

18,0

5

3,6

3

0,8

0,40

Таблица 2

Типы полов

Тип

Вид слоя

δ,

γ,

Тип

Вид слоя

δ,

γ,

пола

 

мм

кН/м

пола

 

мм

кН/м

1

Бетон

30

24

6

Асфальтобетон

40

21

2

Керамическая плитка

10

18

7

Линолеум

5

17

 

Цементно-песчаная

 

 

 

Холодная мастика

2

13

 

прослойка

15

18

 

Легкий бетон

40

15

3

Керамическая плитка

10

18

8

Линолеум

5

17

 

Цементно-песчаная

 

 

 

Битумная мастика

2

13

 

прослойка

10

18

 

Керамзитобетон

73

15

 

Керамзитобетон

50

15

 

 

 

 

4

Паркет

19

7

9

Дощатое покрытие

29

7

 

Холодная мастика

1

13

 

Лаги 40х100, а = 100 см

40

7

 

 

 

 

 

ДВП

12

10

5

Линолеум

5

17

10

Бетонная плитка

30

24

 

Холодная мастика

2

13

 

Цементно-песчаная прослойка

 

 

 

Цементно-песчаная стяжка

 

 

 

Цементная стяжка

15

18

 

ДВП

20

18

 

 

30

16

 

Пергамин

30

10

 

 

 

 

 

 

1

6

 

 

 

 

Примечание. При нагрузке 10 кН/м2 применять паркетные и дощатые полы, при нагрузке > 10 кН/м2 бетонные и асфальтобетонные.

68