Расчет фундаментной плиты

При компьютерном расчете фундаментной плиты коэффициенты постели С1и С2 вычисляются после введения сведений:

вертикальная нагрузка в уровне низа фундаментной плиты (собственный вес фундаментной плиты и нагрузка на плиту, нагрузка от несущих вертикальных конструкций здания, от наружных и внутренних стен подвала, наружных стен надземной части здания - 20582,9+64825+62513+2895,7+138+3580,5+554,1+12294+8456+5871,6=181710,8 кН; Р_ср.= 181710,8/1069,24=169,94 кН/м²=0,17 МПа).

Среднее давление Р_ср.=0,17 МПа не должно превышать расчетного сопротивления грунта несущего слоя R.

Табличное (справочное) значение расчетного сопротивления основания, сложенного песками средней крупности средней плотности, составляет R₀=0,40 МПа > Р_ср.=0,17 МПа. Справочное значение расчетного сопротивления основанияR₀имеет место при ширине фундаментаb₀=1м и глубине заложения фундаментаd₀=2 м. С увеличением ширины фундамента и глубины его заложения расчетное сопротивление основания возрастает.

На рисунке 23 представлена расчетная схема фундаментной плиты как регулярного фрагмента с последующей корректировкой очертания плана. Регулярный фрагмент построен со следующей разбивкой на элементы:

по оси Х: 0,4+ 0,6×2; 1,354; 0,6×2; 1,35×4; 0,6×2; 1,35×4; 0,6×2+0,4+1+1,35×2; 1,3+0,62+0,4; 0,852+0,62+0,4+ 0,85×2; 0,62+0,4;

по оси Y: 0,4+0,6×2; 1,25×4+0,4; 0,6×2; 1,25×4+0,4; 0,6×2; 1,25×4+0,4; 0,6×2; 1,35×4; 0,6×2; 0,9×6; 0,6×2+0,4.

На рисунке 24 приведена пространственная модель рассчитываемой фундаментной плиты.

Рис.23. Расчетная схема фундаментной плиты как регулярного фрагмента с последующей корректировкой очертания плана.

Рис.24. Пространственная модель фундаментной плиты

На рисунке 25 представлена деформированная схема фундаментной плиты и изополя перемещений (мм) по оси Х. Максимальные перемещения составляют 11,7 см.

Рис.25. Деформированная схема фундаментной плиты и изополя перемещений (мм) по оси Х.

Фундаментная плита относится к гибким фундаментам, деформации которой приводят к перераспределению реактивного давления грунта по подошве фундамента. На рисунке 26 приведены изополя реактивных напряжений R_z (кН/м²). Реактивные напряжения равномерно распределены в центральной части площади фундаментной плиты, увеличиваются к серединам сторон плиты и достигают максимальных значений в угловых зонах плиты. R_z =397 кН/м²<400 кН/м². Реактивные напряжения имеют минимальные значения там, где здание имеет только подземную часть и соответственно фундаментная плита мало нагружена.

Рис.26. Изополя реактивных напряжений R_z (кН/м²)

На рисунках 27 и 28 показаны изополя напряжений в фундаментной плите соответственно по М_хи М_у.

После выполнения статического расчета из окна Результаты расчетапереходим в окноЖелезобетонные конструкциии затем выполняем следующие действия:редактирование жесткости и материалы (тип - плита, бетон - В30, арматура - А500) при этом можно изменять параметры жесткости, заданные при выполнении статического расчета плиты.

Результаты подбора арматуры представлены на рисунках 29 - 32.

Рис.27. Изополя напряжений в фундаментной плите по М_х(кНм/м)

Рис.28. Изополя напряжений в фундаментной плите по М_у(кНм/м)

Рис.29. Площадь арматуры фундаментной плиты в см²/м по оси Х у нижней грани

Рис.30. Площадь арматуры фундаментной плиты в см²/м по осиYу нижней грани

Рис.31. Площадь арматуры фундаментной плиты в см²/м по оси Х у верхней грани

Рис.32. Площадь арматуры фундаментной плиты в см²/м по осиYу верхней грани

Для сокращения расхода арматуры при армировании фундаментной плиты рекомендуется сначала установить рабочую арматуру, исходя из минимального процента армирования, а на участках, где действующие усилия превышают усилия, воспринимаемые этой арматурой, установить дополнительную арматуру.

Минимальный процент армирования составляет 0,3%. А_s=0,00310065=19,5см²-25А500 с шагом 200.

Фундаментная плита армируется отдельными стержнями, объединенными вязальной проволокой в сетки. Вязальная проволока должна быть диаметром d=1 мм. Концы арматурных стержней закрепляются не менее чем в двух-трех пересечениях арматурных стержней подряд. В средних полях - в шахматном порядке через два-три пересечения. Сетки располагаются у нижней и верхней поверхностей плиты.

В арматурные сетки, состоящие из стержней 25А500 с шагом 200, в соответствии с требуемой по результатам компьютерного расчета площадью арматуры могут быть добавлены дополнительные стержни, например:

требуемая А_s==62,8см², уже установлена А_s==24,54см²(525А500), дополнительная А_s==62,8-24,5=38,3см²(дополнительно устанавливаются стержни32А500 с шагом 200);

требуемая А_s==73,6см², уже установлена А_s==24,54см²(525А500), дополнительная А_s==73,6-24,5=49,1см²(дополнительно устанавливаются стержни36А500 с шагом 200);

требуемая А_s==50,9см², уже установлена А_s==24,54см²(525А500), дополнительная А_s==50,9-24,5=26,4см²(дополнительно устанавливаются стержни28А500 с шагом 200).

При определении длины стержней дополнительного армирования принимается во внимание требование анкеровки дополнительных стержней в бетоне зоны плиты, окружающей зону усиления плиты дополнительной арматурой. Длина анкеровки арматурных стержней определяется по формуле:

, где коэффициент=1,запас по арматуреA_s,cal/A_s,ef=1,

- базовая длина анкеровки.

При определении базовой длины анкеровки принимаются:

для класса бетона В30 R_bt=1,15 МПа;

для класса арматуры А500 R_s=435 МПа;

коэффициент ₁=2,5;

коэффициент ₂=0,9 при диаметрах стержнейd_s=36 мм иd_s=40 мм, при меньших диаметрах₂=1.

Длина анкеровки для стержней дополнительного армирования: d_s=28 мм, l_an=1059 мм,

d_s=32 мм, l_an=1210 мм, d_s=36 мм, l_an=1513 мм.

Нижние сетки армирования плиты устанавливаются в проектное положение с применением пластмассовых (растворных) фиксаторов. Для обеспечения проектного положения верхних сеток используются стальные фиксаторы (поддерживающие каркасы). Длина каркасов - 6 м. Стальные фиксаторы выполнены из арматурных стержней Æ16А500. Поперечные стержни соединяются в каркасах под углом 60°и установлены с шагом 400 мм. По длине фундаментной плиты устанавливается пять поддерживающих каркасов в ряд с небольшими разрывами. Шаг каркасов по ширине фундаментной плиты - 2 м.

На концевых участках фундаментной плиты устанавливается поперечная арматура в виде П-образных хомутов. Поперечные хомуты обеспечивают восприятие крутящих моментов у края плиты и необходимую анкеровку концевых участков продольной арматуры (рис.33). Зона сопряжения фундаментной плиты с колоннами должна бать усилена установкой поперечной арматуры (рис.34)

Рис.33. Схема армирования по периметру фундаментной плиты

Рис.34. Схема установки (план)поперечных стержней в зоне продавливания фундаментной плиты (h0–рабочая высота фундаментной плиты)

Другие узлы армирования фундаментной плиты смотри в [7,8].