Визначення розмірів фундаменту

Фундамент складається із підколонника та фундаментної плити.

Для двогілкової колони з розмірами поперечного перерізу 50×130 см приймаємо підколонник з розмірами поперечного перерізу 210×120 см. Розміри стакана в плані зверху 145×65 см,знизу 140×60 см. Глибина стакану 125 см.

Розмір фундаментної плити визначаємо за номограмами.

Приймаємо: ФД13-2

Площа підошви фундаменту: А_f = а_f ·b_f = 4,2·3,6 = 15,12 м²;

Момент опору площі підошви фундаменту:

γ_m = 20 кН/м³ – зосереджене навантаження від одиниці об’єму фундаменту та грунту на його уступах. Н₁ = 1,95 м. – глибина закладання фундаменту.

Перевірку проводимо по двом найбільш невигідним комбінаціям зусиль.

— по першій комбінації: М_n,inf = 698,92 кН·м, N_n,inf = 1286,2 кН.

P_max = 0,008 + 0,008 + 0,04 = 0,056 МПа < 1,2·R₀ = 1,2·0,195 = 0,234 МПа;

P_min = 0,008 - 0,008 + 0,04 = 0,04 МПа > 0;

— по другій комбінації: М_n,inf = 529,2 кН·м, N_n,inf = 1820,1 кН.

P_max = 0,012 + 0,0058 + 0,04 = 0,058 МПа < 1,2·R₀ = 1,2·0,195 = 0,234 МПа;

P_min = 0,0096 - 0,0048 + 0,04 = 0,046 МПа > 0;

Так як від дії зусиль обох комбінацій умова виконується, то розміри фундаменту прийняті достатні.

Визначення тиску на основу

Значення тиску на основу під підошвою фундаменту, необхідні для виконання подальших розрахунків, визначаємо за розрахунковими зусиллями (γ_f >1) більш невигідною комбінацією без врахування ваги фундаменту та грунту на його уступах.

Розрахунок міцності фундаменту на продавлювання

Розрахунок проводимо по грані m-n та зводимо до перевірки наступної умови:

F ≤ γ_b2·R_bt·b_m·h₀₂ , де γ_b2 = 1,1 – коефіцієнт умов роботи.

- розрахункова продавлюючи сила.

A_f0 = 0,5·b_f ·(a_f – a₂ – 2·h₀₂) – 0,25·(b_f – b₂ – 2·h₀₂)²,

де: a_f = 4,2 м, b_f = 3,6 м, - розміри підошви фундаменту;

a₂ = 2,1 м, b₂ = 1,8 м, - розміри підколонника в плані;

h₀₂ - робоча висота фундаментної плити в даному випадку.

h₀₂ = (h₁ + h₂) – a = (0,3 + 0,3) – 0,05 = 0,55 м.

A_f0 = 0,5·b_f ·(a_f – a₂ – 2·h₀₂) – 0,25·(b_f – b₂ – 2·h₀₂)² =

= 0,5·3,6·(4,2 – 2,1 – 2·0,55) – 0,25·(3,6 – 1,8 – 2·0,55)² = 1,68 м²;

Середню лінію бічної грані піраміди продавлювання визначаємо за формулою:

b_m = b₂ + h₀₂ = 1,8 + 0,55 = 2,35 м.

F = 242,76 < 1,1·0,075·235·55 = 1066 кН,

Міцність фундаментної плити на продавлювання забезпечена.

Розрахунок арматури підошви фундаменту

— в поздовжньому напрямі

Для визначення площі арматури в поздовжньому напрямку обчислюємо значення згинальних моментів в перерізах 1-1 та 2-2.

Згинальний момент в перерізі 1-1.

Згинальний момент в перерізі 2-2.

Необхідна площа арматури:

h₀₁ = h₁ – а = 30 – 5 = 25 см. – робоча висота нижньої ступені фундаментної плити.

h₀₂ = (h₁+ h₂) – а = (30 + 30) – 5 = 55 см.

Кількість стержнів та їх діаметр приймаємо по найбільшому значенню необхідної площі арматури. При кроці стержнів 200 мм. приймаємо 2110А400с A_S= 16,48 см²;

— в поперечному напрямку

Для визначення площі арматури в поперечному напрямку обчислюємо значення згинальних моментів в перерізах 3-3 та 4-4.

Згинальний момент в перерізі 3-3.

Згинальний момент в перерізі 4-4.

Необхідна площа арматури:

При кроці стержнів 200 мм. приймаємо 1810А400с A_S= 14,13 см²;

Розрахунок підколонника та стаканної частини

— визначення площі поздовжньої арматури

Обчислюємо зусилля в нормальному перерізі який проходить по основі колони:

M = 450 кН·м; N = 2085 кН; Q = 56,9 кН; G_w = 118,1 кН;

M_g = γ_n·(M + Q·h_g + G_w·e_w) = 0,95·(450 + 56,9·1,25 + 88,58) = 579,22 кН·м;

N_g = γ_n·(N + G_w) = 0,95·(2085 + 118,1) = 2093 кН;

Ексцентриситет зовнішніх сил:

e₀ = M_g/N_g = 579,22/2093 = 0,28 м;

При e₀ < 0,3·h_од = 0,46 < 0,3·2,04 = 0,612 — площа перерізу поздовжньої арматури підколонника визначаємо за формулою:

h_од = а₃ – а = 2,1 – 0,06 = 2,04 м. – робоча висота поперечного перерізу підколонника;

h_S = а₃ – 2·а = 2,1 – 2·0,06 = 1,98 м. – відстань в осях між розтягнутої та стиснутою поздовжньою арматурою підколонника;

а = 0,06 м – відстань від вісі поздовжньої арматури до грані підколонника.

e = e₀ + 0,5·h_S = 0,28 + 0,5·1,98 = 1,27 м. – ексцентриситет поздовжньої сили N відносно розтягнутої арматури.

Визначаємо статичний момент площі поперечного перерізу стакана підколонника:

S₀ = 0,5·(b₃·h²_од – b_д·a_д·h_S) = 0,5·(1,8·2,04² – 1,4·0,6·1,98) = 2,91 м³;

b_д= 1,4м. a_д = 0,6 м. – розміри дна стакана;

Оскільки А_S = А’_S < 0 – площу перерізу поздовжньої арматури підколонника назначаємо конструктивно з врахуванням мінімального коефіцієнта армування μ = 0,0005;

А_S = А’_S = μ·а₃·b₃ = 0,0005·210·120 = 12,6см²;

Приймаємо 518А400с, A_S= 12,72 см².

— визначення площі поперечної арматури

Поперечне армування підколонника в похилому перерізі А-А визначаємо за розрахунком на дію зусилля відносно умовної вісі, яка проходить через точку К – точка повороту колони.

При h_c/5 < e₀ < h_c/2 = 130/5 = 26 < е₀ =28<130/2 = 65;

приймаємо y = 0,7·е₀;

Відповідно y = 0,7·28 = 19,6 см; – площа перерізу поперечної арматури стінок визначається за формулою:

Σz_w = 450 см;

Приймаємо: 48А400с, A_S = 2,01 см².

Література:

1. Методичні вказівки „Статический расчет рам одноэтажного промышленного здания в сборном железобетоне на ЭВМ” В.А.Семенюта. Днепропетровск 1985 г.

2. Розрахунок колон та фундаментів із застосуванням ЕОМ ”одноэтажное промышленное здание в сборном железобетоне” В.А.Семенюта. Днепропетровск 1986

3. Улицкий. « Железобетонные конструкции (расчет и конструирование)»

4. Я.И. Дрозд «Предварительно напряженные железобетонные конструции»

5. Г.И Бердичевский «Справочник пооеектировщика»

6. ДБН В.1.2-2-2006 «Навантаження і впливи».

34