Главная » Книжные издания

1 ... 9 10 11 12 13 14 15 ... 48

еттельного объема подколонника на высоте 0,9- -0,75=0,15 м

= 3,3-2,7 + 2,4-1,8-0,45 -f 0,9-0,9-0,15 =

= 4,74 м-ч > 4,37 м .

Итак, принимаем трехступенчатый фундамент с высотой плитной части 0,9 и.

Проверим прочность нижней ступени при заданном ее выносе 450 мм и Aoi=0,25 м;

Ло = 0,5-2,7 (3,3 - 2,4 - 2-0,25) -

- 0,25 (2,7 - 1,8 - 2-0,25)2 = 0,5

Р = 0,5-0,339 = 169 кН;

6. = 1,8 + 0,25 = 2,05 м. 1р

Несущая способность ступени F = l 0,436-2,05Х Х0,25=223 кН> 169,5 кН.

Размеры лежащих выше ступеней назначаются пересечением линии .АВ с линиями, ограничивающими высоты ступеней (рнс. 6.13).


Ш

165L

Рис. 6.13. К определению размеров ступеней

Определение площади сечений арматуры плитной части фундамента проведем на примере нижней арматуры (направленной вдоль большей стороны подошвы фундамента) класса А-П.

Расчетные усилия на уровне подошвы принимаем по сочетанию 3 без учета веса фундамента:

iV = 2100KH; Af = 336 + 72-2,4 = 509 кН-м;

е = 509/2100 = 0,242 м.

Рис. 6.14. Наружные стены подвала

о; массивняя; б - гибкая, опертая на перекрытие; . в - гибкая, опертая на колонны

Определим давление на грунт в расчетных сеченяях (см. рис. 8.12)..

Ртах = + f/W = 2100/8.92 +

f 509/4,9 = 370 кН/м^;

По формуле (6.38) Aj =1-2-0,45/3.3=0,73, тогда

PJ = N/A 4- Aj MJW = 236 + 0.73-135 = 345 кН/м^ Аналогично получаем:

fe = 1 - 2-0.9/3.3 =0,45;

= 236 4- 0,45 -135 = 297 кН/м^;

А^ = 1 --2-1,2/3,3 = 0,28; р^ = 236 + 0,28-135 = 274 кН/м=.

Изгибающие моменты: 0,45,2,7

Mj =

М

0,9-2,7 6

1,2=-2,7

(2-370 -}- 345) = 97 кН-м; (2-370 4-297) =375 кН-м; , (2-370 + 274) =665 кН-м.

Принимаед{ арматуру класса А-П с 7?=285 МПа;

97-10 375-№ ,

Pj = - - 15 см; Fjj =

0,9-25-285

= 26,2 см; 665-103 О,9-85-285

0,9-55-285 = 30,2 см.

6.2. РАСЧЕТ ЛЕНТОЧНЫХ ФУНДАМЕНТОВ И СТЕН ПОДВАЛОВ 6.2.1. Общие положения

Ленточные фундаменты под стены выполняются в монолитном или сборном варианте (см. гл. 4). При наличии подвала, фундаментная стена является одновременно стеной подвала, которая работает совместно с элементами соорулсения.

По конструктивному решению стены подвалов зданий и сооружений подразделяются иа массивные (рнс. 6.14, а) и гибкие (рис. 6.14,6,6). Массивные стены применяются в подвалах зданий и сооружений и выполняются из кирпича, крупных бетонных блоков, па-

Пр. wjfcf i


у



нелей и т. д. Гибкие стены вьшсслн}потся, как Иравило, в виде железобетонных навесных панелей, работающих на изгиб в вертикальной плоскости. Стены подвалов опираются на перекрытия, располагаемые выше или ниже поверхности грунта.

Стены подвала, опертые на колонны, рассчитываются по схеме разрезной балки с расчетным пролетом, равным расстоянию между осями колонн, на равномерно распределенную нагрузку от давления грунта, равного среднему давлению в пределах условно принятой расчетной ширины панели.

Наружные стены подвалов, опертые на не. рекрытия, рассчитываются: по первой группе предельных состояний - на устойчивость положения стен подвалов против сдвига на подошве фундамента (при отсутствии специальных конструктивных мероприятий, удерживающих стену от сдвига); на устойчивость основания фундамента стены (для нескальных грунтов); на прочность скального основания (для скальных грунтов); на прочность элемен. тов конструкций и узлов соединений; по второй группе предельных состояний - на деформации оснований фундаментов стен, на образование трещин в элементах конструкций.

Все эти расчеты, за исключением расчетов на устойчивость основания, в которых следует использовать метод круглоцилиндрических поверхностей скольжения, выполняются так же, как и для свободно стоящих подпорных стен (см. далее гл. 7). Расчеты на устойчивость с использованием метода круглоцилиндрических поверхностей скольжения производятся при фиксированном центре этих поверхностей. За центр поверхности скольжения в этих случаях принимается нижняя точка опирания стены на перекрытие.

6.2.2. Расчет ленточных фундаментов

Ленточные фундаменты наружных стен зданий с подвалами рассчитываются на нагрузки, передаваемые стеной подвала, и на действующее на них давление грунта.

Расчет ленточных фундаментов производится по сечению /-/, проходящему по краю фундаментной стены (рис. 6.15), а при ступенчатой форме фундаментов - и по грани ступени. Расчетные усилия в сечении на 1 м длины фундамента при центральной нагрузке определяются по формулам:

М = 100ра?/2; Q= ЮОра,

(6.50) (6.51)

где р-среднее давление по подоште фундамента, передаваемое на грунт от расчетных нагрузйк; А-- вылет консоли фундамента.

Расчетные усилия в сеЧении на 1 м длины фундамента при внецентренной нагрузке


Рис. 6.15. К расчету ленточного фундамента

(см. рис. 6.15) вычисляются по формулам:

M = aH2pmax-i-Pi)/&; (6.52)

Q=aipmax + Pi)/2, (6.53)

где р и pi-соответственно давления от расчет-

ных нагрузок, передаваемые на грунт под краем фундамента и в расчетном сечен.и.

Расчет по прочности нормальных сечений производится на момент от расчетных нагрузок. Подбор площади сечения продольной арматуры производится по формуле

где R g - расчетное сопротивление арматуры растяжению; V - коэффициент, определяемый по табл. 6.2 в зависимости от параметра А^; Ал - рабочая высота

сечения, принимаемая равной расстоянию от верха фундамента до центра арматуры.

ТАБЛИЦА 6.2. ЗНАЧЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА

0,039

0,98

0,139

0,92

0,058

0,97

0,164

0,91

0,077

0,96

0,18

0,095

0,95

0,204

0,88

0,113

0,94

Параметр Aq определяется по формуле

М

Rb bhi

(6.55)

где R - расчетное сопротивление бёТйна для предельного состояний первой группы; b - ширина сечений фундамента.



: При. расчете наклонных сечений на действие поперечной силы должно соблюдаться условие

,: , О<.0,35/?ьй/1о- (6.56)

Расчет на действие поперечной силы не производится при

QkRbtbho, (6.57)

где ki - коэффициент, принимаемый для тяжелого бетона равным 0,75; R -расчетное сопротивление бетона осевому растяжению для предельного состояния первой группы.

Расчет элементов без поперечной арматуры производится из условия

Q<Qb, (6.58)

где Q - поперечная сила, действующая в наклонном сечении, т. е. равнодействующая всех поперечных сил от внешней нагрузки, расположенных по одну сторону от рассматриваемого наклонного сечения; Q - поперечное усилие, воспринимаемое бетоном

сжатой зоны в наклонном Сечении;

(6.59)

где /ез - коэффициент, принимаемый для тяжелого бетона равным 1,5; с - длина проекции наклонного сечения на продольную ось.

Железобетонные фундаменты рассчитываются по раскрытию трещин, при этом ширина раскрытия трещин, нормальных к. продольной оси элемента, определяется по формуле

Ос = 1,211- 20(3,5- 100ц) (6.60)

где Т| - коэффициент, принимаемый равным при стержневой арматуре периодического профиля 1,8, гладкой 1,3, при проволочной арматуре периодического профиля 1,2, гладкой 1,4; - напряжение в стержнях растянутой арматуры; ц - коэффициент армирования сечения, принимаемый равным отношению площади сечения арматуры к площади сечения bxho, но не более 0,02; d - средний диаметр растянутой арматуры:

(6.61)

где du d-диаметры стержней растянутой арматуры; Ль л число стержней соответствующей арматуры.

Напряжение в арматуре определяется по формуле

CT3 = /?gAf/Mi, (6.62)

где Mi - момент от действия расчетной нагрузки при коэффициенте надежности по нагрузке 7/ =1:

M = mXJA.[; (6,63)

М - момент от действия расчетной нагрузки при коэффициенте надежности по нагрузке 1;.>1; Л ~

фактическая площадь принятой арматуры; - площадь арматуры, требуемая по расчету прочности.

Пример 6.2. Рассчитать фундаментную плиту с угловыми вырезами (рис. 6.16). На I м длины фундамента передается нагрузка 450 кН. Бетон марки М150, имеющий ;?,=0,63 МПа и /?j,=7 МПа.

Решение^ Среднее давление по подошве фундамента

р = 450.240/(0,4.1,6 + 0,6.2,4) = 0,52 МПа, а с учетом коэффициента надежности по нагрузке р' =1,20,52 = 0,62 МПа.

Нагрузка на 1 м ширины фундаментной плиты составит: . ,

9i = 0,62.1,6 = 995 кН/М; (72 =0,62-2,4 = 1490 кН/м.

Расчет проводим в трех сечениях: /-/ - по грани стеновой панели; - -по грани угловых вырезов

Щ

т вод

Рис. 6.16. к расчету фундаментной плиты с угловыми вырезами

а - план плиты; б - поперечное сечение плиты; в - схема реактивного давления грунта; I - стена подвала; 2-фундаментная плита; 4 - расчетные наклонные сечения

2UU.

ЮО

у

! ! ж ж

к

Г 2Ъ5

>

с учетом анкеровкп арматуры на величину 1, равную примерно 9 см; UI-III - то же, без учета ан-керовки. Расчетные усилия в этих сечениях будут;

Mj j = 995-0,42-/2 + (1490 - 995) 0,2352 =

= 101,3 кН-м; Q/ / = 995-0,185 + 1490-0,235 = 534 кН;

= 995-0,2752 + (1490 - 995) 0,0972 = = 39.6 кН-м; Q = 995.0,2 = 199 кН;

/Я- / =37,5 кН-м;

% - / = КН..

Определяем необходимую площадь сечення аррла-туры при /го=0,3-0,033=0,267 м: сечение /-/

10-130 ООО 700-240-26,7

= 0,0853;

по табл. 6.2 находим =0,955; площадь сеЧения ар матуры

10-130 ООО

34 000-26,7-0,955 сечение II-П

3-960 ООП

= 11,67 см;

= 0,033;

700-240-26,7 при v=0,9S3 площадь сечения арматуры 3-960 000

34 000-26,7-0,983 сечение III-III

= 0,0472; V = 0,976; Л =4,23см

Армируем двумя сетками - нижней, рабочая арматура которой принята диаметром 8 мм из стали класса А-П1 в количестве 16 стержней общей пло-



щадью 8,04 см и верхней из арматуры диаметром 5 мм класса Вр-1 в количестве 24 стержней общей площадью 4,73 см=. Общая площадь арматуры в сечении /-/ составляет 12,77 см.

; Рассматриваем наклонные сечения 3 и 4. Определяем по формуле (6.56):

Q=0,35/?*ftp = 0,35.0,7-26,7 = 1516 кН > 534 кН.

Находим по формуле (6.57): == ifej f,t 0 0,75-0,063-240.26,7 = 292,4 < 534 кН,

т. е. требуется расчет на действие поперечной силы.

В сечении 3 с=2б см. Тогда а'=а-с=42-26=16 см. Высота сечения для а':

h = 10 + 16 (30 - 10)/20 = 26 см;

= 26 ~ 4 = 22 см;

= (22 -f 26)/2 = 24 см.

. , Определяем усилие, воспринимаемое бетоном, н действующее усилие:

== Й„ i? bhbc = 1,5.0,063-238-242/26 = 498,3 кН; Q = Q; / - 17с = 534 ~ 1496-0,235 -

- 995 (0,26 - 0,235) = 159 кН < 498,3 кН.

В сечении 4 принимаем с=37 см. Тогда а'=42- -37=5 см и Лв=18,5 см, откуда:

= 1,5-0.063-160.18,5=/37 = 140 кН;

Q = 534 - 1490-0.235 - 995 {0,37 - 0,235) =

= 50 кН < 140 кН.

Расчет по трещиностойкости производим для сечения I-I по расчетным нагрузкам с коэффициентом надежности по нагрузке, равным /:

Л1== 7W/V = 101,3/1,2 = 84,4 кН-м;

Л^ /= 12,77 см=;

М.= Л/ (Ь/гр) = 12,77/(240-26,7) =0,002;

; . . Л? = МА/а = 101,3-12,77/11,68 = ПО кН-м;

RMfM =34.103.844.104/1Ы05 = 259 МПа;

d = (24-0,5= -f 16.0.82)/(24-0,5 + 16-0,8) = 6,6 мм;

259 Я

a,i== 1,2-1 - 20 (3,5 - 100-0,002) V 6,6 =

2-10

= 0,191 мм < 0,3 мм.

Изгибающие моменты и поперечные силы Б стенах подвалов определяются по формулам:

при перекрытии подвала, расположенном ниже уровня планировки (рис. 6.17)

Mint = Щ (ViOgup + vinf) (6.64)

/1 1 \ int Щ Qsap = { - Osup + -g- inf ----

Qinf = [~ sup + ~ inf 1 in-

1 3

Hm<i

(6.65)

Я

up 2

Mx = Qsup X 4-

sup +

(6.66)

(6.67)

расстояние от верхней опоры до максимального пролетного момента

V (tL +2Q (ст. -а )1{1Н)-а

? шр sup\ inf sup)

И

(6.68)

при перекрытии подвала, расположенном выше уровня планировки,

\ 6 8

Q-sup f-

(2сгз„р + Oinf)

IH\; (6.69)

6.2.3. Расчет стен подвалов

. ; Наружные стены подвалов рассчитываются на нагрузки, передаваемые наземными конструкциями, и на давление грунта, определяемое по рекомендациям гл. 7.

-П.олезная нагрузка на прилегающей к подвалу территории по возмолшости заменяется эквивалентной равномерно распределенной. При отсутствии данных об интенсивности полезной нагрузки она молсет быть принята равной 10 кПа.

Усилия в стенах подвала, опертых на перекрытие, определяются как для балочных плит с защемлением на уровне сопряжения с фундаментом, так и с шарнирной опорой в уровне опирания на перекрытие с учетом возможного перераспределения усилий от поворота (крена) фундамента или смея1ения стен при загруженни территории, прилегающей к подвалу.

Mini Щ

(6.70)

Qinf = пН

-\-ini

sup 1 2 1

n -f

n

= Q.SUV -

inf . H

<sup +

; (6.71)

, iOinf-(ysup){H, + X-H)

X ИЯ1 + Х-Я)2;

<p+Qsupiinf-<supV(l)-..

(6.72)

(inf

(6.73)

sup inf -горизонтальные давления на верхнюю и нижнюю части стены подвала от собст-






Рнс. 6.17. К определению расчетных усилий в стенах подвалов

а - при перекрытии выше уровня планировки-, б - при перекрытии ниже уровня планировки

венного веса грунта и от равномерно распределенной нагрузки на поверхности грунта:

sup hut

(6.74) (6.75)

и a - определяются no

(здесь cr-P . anf. a

указаниям гл. 7; индексы supy и .inf- относятся соответственно к верхней и нижней частям стены); Afj -изгибающий момент на уровне нижней опоры; JH jj.--изгибающий момент в сечении стены, расположенном на расстоянии X от верхней опоры; QcT. - поперечная сила на уровне верхней опоры; Q.j - поперечная сила на уровне нижней опоры (на

уровне сопряжения стены с фундаментом); / - размер сечения стены (в продольном направлении); Я -расстояние от низа перекрытия до верха фундамента; tfi - толщина слоя грунта, - вводимая в расчет при определении бокового давления грунта (см. рис. 6.17); mi - коэффициент, учитыБа 1рщий поворот фундамента; - коэффициент, учитывающий податливость верхней опоры; ki и - коэффициенты, учитывающие изменение жесткости стеновых панелей (для стен с переменной толщиной по высоте), принимаются по табл. 6.3 в зависимости от отношения толщины стеновой панели в верхней части gp к толщине ее в нижней части 6j на уровне сопряжения с фундаментом; n=HJH.

Коэффициент mi, учитывающий поворот ленточного фундамента, принимается при на-

ТАБЛИЦА 6.3. ЗНАЧЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ЖЕСТКОСТИ

0,0583

0,0667

0,0683

0,0747

0,0753

0,0787

0,0813

0,0837

0,0883

0,0907

0,0993

0,0977

личин конструкций, препятствующих повороту фундамента (перекрестных лент или сплошной фундаментной плиты), равным 0,8; в остальных случаях nil определяется по формуле

т, =--i- , (6.76)

где - модуль упругости материала стены; £ -

модуль деформации грунта основания; b - и1ир ina подошвы фундамента; - толщина стены в се-

чении по обрезу фундамента; - высота фундамента.

Если значение по формуле (6.76) окажется более 0,8, то принимается №1=0,8,

Коэффициент /П2 в случае, когда перекрытие подвала расположено ниже уровня планировки, принимается:

при невозможности горизонтального смещения верхней опоры стены (опирание перекрытия на массивные фундаменты, поперечные стены и т. п.) -

m3 = OTi4-0,2; .(6.77)

при возможности упругого смещения верхней опоры стены :

т,= 1,2 (mi+0,2). (6.78)

Если перекрытие подвала расположено выше уровня планировки,

l,4(mi + 0,2). (6.79)

пример 6.3. Требуется определить усилия в массивной стене подвала. Исходные данные:, стена::под-, вала - из бетонных блоков шириной 50 см; марка бетона М200; высота подвала Яо = 3,3 м (рис' 6.IS); ширина подошвы фундаментной плиты 1,4 м, высота-0,35 м; глубина заложения подошвы фундамента Ьт пола подвала 0,5 м; расчетная высота стены : Я= = 3,45 м; нормативная нагрузка от лежащих выше конструкций здания на 1 м стены подвала 200 КН; врймеиная нормативная равномерно распределенная -




Рис. 6,18. К примеру 6.3

нагрузка на поверхности грунта 9=10 кПа; грунт засыпки - суглинок с характеристиками: у = 19,5

кН/м^ 7 = 19,5 кН/м^ ФJ=22°, ф^=24; с^ = 5 кПа;

Cjj=7,5 кПа; £=14 000 кПа. Расчет производится на

1 м длины стены подвала. Принятая ширина подошвы фундаментной плиты проверена расчетом основания по первой и второй группам предельных состояний.

Решение. Определяем момент М f и поперечную силу Qjyj на уровне верха фундаментной плиты. Находим:

у у Н =19.5.1.2.2,6 f~HHi-l-] = / f 1 а V 1 -f sin 22° ]

= 25,5 кПа;

10.1,2 r-~2SHL \? = 5,5 КПа, \ 1 + sin 22° }

где f у ~ коэффициент надежности по нагрузке, равный 1,2;

сг = с' 2-./ хТ = 5.1,35 = 6,75 кПа. ch Ira

Вычисляем Cf g jj и G if по формулам (6.74) и (6.7S):

.пт, = О -f 5,5 - 6,75 =- 1,25 кПа;

3,45

о.у = 25,5 -f 5,5 - 6,75 = 24,35 кПа;

Н' = Нч

24,35

1,25 + 24,35

= 2,47 м.

Находим коэффициенты т, и по формулам (6.76) и (6.78), принимая £ =8,4.10* кПа:

lUt. =---------- =

1 -f 8,4.10-0,57[14 000.1,4- (3,45 + 0,35)]

= 0,091;

= 1,2 (0,091 + 0,2) = = 0,35.

Коэффициент п = Я7 =2,47/3,45=0,71.

Определяем расчетные усилия в стене по формулам (6.69)-(6.72):

Л1. у=0,35

0-f 24.35 (i. -L 0,71 +~ 0,7Р 6 8 40

X 1.2,47= = 4,7 кН-м;

4,7-0,091

О 71-1. 47

3,45.0,35

==6,9 кН;

: 6.9-1,13 -

24,35 (2,47 + 1,13 - 3.45)

3-2,47

X 1 (2,47-f 1,13 -3,45)2 = 7,8 кН.м;

l/О + 2-6,9 (24,35 - 0)/(1-2,47) - о]2,47 24,35 - О . = 1,13 м.

В этом случае взамен фактического значения ffi принимаем расчетное значение Н'.

6.3. РАСЧЕТ БУРОБЕТОННЫХ

6.3.1. Общие положения

Буробетонные фундаментьг применяются в твердых, полутвердых, и тугопластичных пылевато-глинистых грунтах при отсутствии подземных вод.

Устройство таких фундаментов целесообразно при значительных внецентренных и горизонтальных нагрузках, когда в работу включается боковая поверхность, за счет чего происходит перераспределение контактных давлений по подошве.

Размеры подошвы фундамента, определяют по сочетанию нагрузок, при котором действует максимальная вертикальная нагрузка, и проверяют на максимальное краевое давление. При наличии у фундамента: пяты, расположенной ниже уширения, глубина заложения,фундамента, учитываемая при назначении расчетного сопротивления, принимается до середины пяты.

Для характеристики лсесткости основания используется коэффициент равномерного сжатия

Co = pJs, (6.80)

где ро - дополнительное к природному давление на грунт по подошве фундамента; 5 - осадка условного фундамента, границы, которого определяются согласно схеме, приведенной на рис. 6,19.



6.3. Расчет буробетонных фундаментов

Рис. 6.19. К опреде- шю осадки фундамента

Коэффициент неравномерного сжатия определяется по формуле

i c=kCo, (6.81)

где k -= коэффициент, принимаемый равным 2,68.

Возникновение сил трения по подошве учитывается коэффициентом

с^==0,7с^. (6.82)

Рассматриваются следующие расчетные сочетания нагрузок на фундамент:

а) Nmax, Ma, Qa,

б) м Na. Qa,

в) Nmin, Ma. Q

где Nmax, Nmin и Жо - максимзльная, минимальная и соответствующая вертикальная си* ла; Мтах п Ма - максимальный и соответст^ вующий момент, включающий момент от гори* зонтальной силы Qa.

При проектировании используются характеристики грунта, полученные на основе материалов инл^енерно-геологических изысканий [10]. Расчетная схема буробетонного фунда- мента представлена на рнс. 6.20.


<4

Рве, 6.20. Расчетная схема фурдамента

Расстояние от поверхности до места приложения равнодействующей сил трения принимается по формуле

h = (Ah + Ah)f{A-{- А,), (6.83)

где А и - площадн уширения и пяты.

©.3.2. Метод расчета

По первому сочетанию нагрузок определяются размеры подошвы фундамента и по другим сочетаниям они проверяются. По пер вому сочетанию нагрузок проверяется проч* ность опорного уширения.

Размеры подошвы проверяются исходя из условия непревышения краевого давления, определяемого по формуле

Prnax = NU + c4d/2, (6.84)

где N - вертикальная нагрузка на фундамент, включая его вес; I - крен фундамента:

i = (MB + QA)/(BD-Ai); (6.85)

здесь by hi

(6.86)

В = --г- {d + hT - /1/2) + AO,; ЪУ hi

(6.87)

(6.88) (6.89)

(И? ~ момент сопротивления подощвы фунда.мента относительно центральной оси).

Прочность опорного уширения определяется по формулам с использованием расчетных схем, приведенных на рис. 6.21.

Высота опорного уширения

(6,90)


где Af~ момент в рассматриваемом сечении; R i,f ~ расчетное сопротивление бетона при растяжении; b - ширина рассматриваемого сечения:

(6.91)

здесь г - радиус верхней цилиндрической части.

Момент М в расчетном сечении от действия реактивного давления, действующего на площади Ам, определяем по формуле

M = Piv+M%%+M. (6.92)

где

M=f{r-)l (8.93)

- среднее давление по подошве уширения в пределах площади ; у дг -расстояние от боковой грани цилиндрической части до центра тяжести эпюры давления:

Ум+м = {Pn Vn + Рм Ум)Ры+м > (6-94) lfO,&{r-rl)l{Prl)rti (6.95)




каныое, бетон фундамента - марки М200, арматура--?; горячекатаная сталь класса A-II. Нагрузки, передаваемые на фундамент, приведены в табл. 6.4.

ТАБЛИЦА 6.4, К ПРИМЕРУ 6.4 .


Рис. 6.21. К определению прочности опорного уширения фундамента

p=NIA, (6.96)

здесь л/- расчетная, нагрузка на фундамент;

==0.75(/-.g/(. r?) .; (6.97)

Ртах Pmin f з а\ .г. qq\

При . центральной нагрузке в формулу (6,92) вместо уя+м следует подставлять г/я-

пример 6.4. Рассчитать буроб^тониый фундамент (рис. 6.22), предназначенный под колонну сечением 80x60 см. Сопряжение колонны с фундаментом ста-

Нор.мальная сила и момент

При пос-

Прн кратковременной нагрузке

тоянной нагрузке

снеговой

от мостового крана

Нормативные:

N. кН

М, кН-м Расчетнь[е (для расчета оснований по деформацитм с V-/~ = 1).

N, кН

М, кН м Расчет-1ые (для расчета конструкций на прочность с по СНиП П-6-74):

N. кН

М. кН-м

1727 -f 100

200 +285

683 ±583

1727 -flOO

1900 +110

200 +285

280 +400

683 ±583

820 ±700

Основанием фундаментов служит супясь, имеющая следующие характеристики: плотность р=1,68 т/м'; угол внутреннего трения ф=24°, удельное сцепление с = 18 кПа, модуль деформации £=44,3 МПа.

Решение. На первом этапе расчет выполняем как при центральном загружении, Определяем предварительную площадь подошвы буробетонного фундамента

А = N/{R - Vftj) = 2610/(350 -~ 20.3) = 8,69 м' и диаметр опорного уширения

£/ = -р/ 4Л/Я = У4-8,69/3,14 =3,3 м.

Расчетное сопротивление грунта основания R~ = 602 кПа.

Проверяем полученные размеры подошвы. Определяем расчетную нагрузку на уровне подошвы фундамента. Для этого сначала находим предваритель-нь[й вес фундамента. Условно задаемся, что буро-бетонный фундамент имеет цилиндрическую форму (без опорного уширения) с условным диаметром подошвы, равным половине диаметра уширения. Принимаем d=l,6 м, откуда условная площадь подошвы л =2,01 м^. Высоту фундамента принимаем с учетом пяты ft = 3-t-l=4 м. Суммарная нагрузка, включая вес фундамента,

/V = Л/ + Ahy= 2610 + 2,01.4-24 = 2798 кН. Среднее давление

p = iV7A = 2798/8,69 =321 кПа < /? = 602 кПа.

Производим вторую подстановку. Определяем предварительную площадь подошвы

d = N/{R - yhj) = 2798/(602 - 20.3) = 5 и диаметр опорного уширения

d = У^А/п = 4.5/3,14 = 2,62 м.

Принимаем предварительно rf=2.5 м, л =4,91 м.. Расчетное сопротивление основания 7 = 596 кПа,

Проверяем принятые размерь[ лодошвы, прини- мая прежнюю нагрузку на уровне подошвы. ушире-. ния. Тогда среднее давление

Ро = N/A = 2798/4,91 = 552 кПа < R = 586 кПа, -

что удовлетворяет данному условию. Таким образо.м, диаметр опорного уширения принимаем 2,5 м.

Далее определяем размеры фундамента (рис. 6.22) и фактический вес фундамента:

G = Vy.

Общий объем фундамента V находим как сумму объемов верхней цилиндрической части, сферической., части уширения, конической части уширения и нижней цилиндрической части:

v=v + v + v + v.



6.3. Расчет, буробетонных-фундаментов

где объем верхней цилиндрической части

V = яг- ft =3,14.0,652.-2,3 =3,05 мз; tit

объем сферической части уширенчя

У =ysft (3/-2 + Зг2 4./г2уб = 3,14.0,7 (3.1,25= +

+ З.О.бб + 0,72)/6 = 2,36 м^-

Рис. 6.22. Размеры буробетоннго фундамента

2500

объем конической части уширения

V =7ih ff? + rr +г2\.3=3,14.0,2 (1,252 + с с \ I и

+ 1,25-0,5 +0,52)/3= 0,51 мз; объем нижней цилиндрической части

да ft =3.14.0.52.1,3 = 1,02 мз.

Тогда общий объем фундамента

V =3,05+ 2,36 +0,51 + 1,02 = 6,9 мз

и фактический вес

0 = 6,9-2,4= 166 КН.

Фактический вес фундамента отличается от ранее определенного ориентировочного веса незначительно.

Осадку фундамента находим как для условного фундамента на естественном основании методом послойного суммирования. Диаметр условного фундамента определяем из выражения

= d + 2 (Л^ + Л') tg ф/4 = 2,5 + + 2 (0,2 + 1.3) 0.0778 = 2.74 м.

Задаемся толщиной г-го слоя грунта ft=0,4d=

=0,4-2,74= 1,1 м. Коэффициент а для круглых в плане фундаментов при относительной глубине яг=г/г' = =0,3; 1,6; 2,4; 3,2; 4 равен соответственно 0,756; 0,390; 0,214; 0,130; 0,087.

Дополнительное (к природному) давление на

грунт по подошве условного фундамента р^=р'-

-zeo 460-16,8-4,5 = 383 кПа. Дополнительное напряжение в грунте на относятельной глубине т=4 определяется по формуле

а =ар,

О

0,087-384 = 33.4 кПа

Природное напряжение в грунте на этой глубине = у (тй!72+ ftj)= 16.8 (.4.2.74/2+ 4,5) = 168 кПа

Проверяем соблюдение глубины сжимаемой толщи-основания;

0,2о^ = 0,2.1б8 = 33,6 КПа в. р^ = 33,4 кПа, что удовлетворяе!: данному услошю.

Осадка фундамента

0,8-1,1 / 384

+ 82 + 50 +

44 300 33 \

+ 290 + 150 +

= 0,0155 м< 8 = 0,15 и.

На втором этапе расчета проверяем заданные размеры буробетонного фундамента с учегом действующего момента. Из вырансений (6.80)-(6.81) определяем коэффициенты равномерного и неравномерного сжатия: . . ,

Са = (552 - 16,8.3)/0,0155 = 32 400 кН/ы ;

с' = 2,68.32 400 = 86 800 кН/м^.

Коэффициент постели, учитывающий возникновение сил трения по подошве, принимается равным 0,7со=0,7.32 400=22 700 кН/м^ Место приложения этих сил определяем из выражения (6,83)

йт; = (4.91-3 + 0,79.4.5)/(4,91 + 0.79) = 3,24 ы.

Момент инерции подошвы фундамента относительно центральной оси

/ = 3.14.2,5764 = 1,92 м .

Полученные данные подставляем в уравнениа (6.86)-(6.88):

А

2-86 800

(1,3.2,з5/2 + 1.4.55/2 1.36/2)

5/4,5

+ 3,24.4,91-22 700 = 980 ООО кН; 2-86 800

(1.3.2,33/2+1-4.53/2+ 1,зЗ/2) +

3]/4.5

+ 4,91.22 700 = 354 ООО кН/м;

(1.3.2.37/2 + ь4,57/2 + 1.37/2) 7/4.5

+ 3.242.4,91.22 700 + 86 800.1,92 = 3 330 ООО кН-м.

Полученные значения подставляем в выражение (6.85):

i = 875-354 000/(354 000-3 330 ООО - 9Ю 000) =

. = 1,42.10-.......

Положение оси вращения фундамента будет; Zo = 980 000/354 ООО = 2,77 м.

Краевые давления по подошве фундамента определяем по формуле (6.84):

р = 2798/4,91 + 86 800.1,42.10~.2,5/2 = 706 кПа,

что составляет примерно 1,2/?= 1,2.586 =703 кПа;

Р^- = 2798/4,91 - 86 800-1.42.10-.2,5/2 =

= 397 кПа. что > 0.

Прочность опорного уширения проверяем согласно методике, изложенной в п. 6.3.2. Для расчета выбираем основное сочетание расчетных нагрузок (по-стояннаяЧ-снеговая-Ьот мостового крана): 1900-Ь280-Ь 4-820=3000 кН (см. табл. 6.4).

Ширину рассматриваемого сечения определяем по формуле (6.91)

6 = М1.о.65 = 1.02 м. 2

Площадь наиболее нагруженной часта подошвы уширения, от которой определяем момент в рассматриваемом сечении, находим из выражения (6.93);

3,14 4

(1.252 - 0,65*) 0,9

Расстояние от боковой грани цилиндрической части фундамента до центра тяжести эпюры давления под подошвой уширения в пределах площади Aj от

действия только вертикальной силы и среднее давление в пределах указанной площади, вычисляем соответственно по формулам (6.95) и (6.96):

0,6 (1.253 -0,653)/(1,252 - 0,652) о,65 = 0,23 м;



= 3000/4,91 = 611 кПа;

от действия только внешнего момента -> по формулам (6.97) и (6.98):

: 0,75 (1,25* - 0,65)/(1,25 - 0,65) -0,65 =

м

0,36 м;

3,14 706 - 397

6-0,9 2-1,25

(1,253-0,65) == 121 кПа,

Эти же параметры, но от совместного действия вертикальной силы и момента [формула (6.94)] будут:

,0. = 611 + 121 = 732 кПа;

N+m (611-0,23 + 121.0,36)/732 = 0,25 м.

Момент в рассматриваемом сечении от действия реактивного давления на плонцади А определяется

по формуле (6.92):

Л1 = 732-0,9-0,25 = 166 кН-м.

Высоту опорного уширения находим из выражения (6.90):

3,5-166 650.1,02

: 0,92 м,

что практически не отличается от фактической высоты уширения, равной 0,7-1-0,2=0,9 м.

Таким образом, определенные размеры буробетонного фундамента удовлетворяют заданным условиям.

6а расчет с

0.4.1. Общие положения

Фундаменты с анкерами в нескальных грунтах применяются при действии значительных моментных нагрузок (крановых, ветровых и т. п.) в том случае, если эксцентриситет приложения нагрузки, вычисленный на уровне подошвы фундамента, превышает 0,2 размера подошвы в плоскости действия моментной нагрузки. Необходимость применения таких фундаментов в каждом конкретном случае обосновывается технико-экономическим сравнением с другими фундаментами: на естественном основании, свайными и др.

В качестве анкеров используются сваи трения, жестко связанные с телом фундамента. Воспринимая выдергивающие, а при знакопеременных моментных нагрузках и вдавливающие усилия, они трансформируют эпюру контактных напряжений, распределяя их более равномерно в плоскости действия моментной нагрузки, чем идентичные фундаменты без анкеров; кроме того, они уменьшают крен и отрыв подошвы. Применение таких фундаментов целесообразно в твердых, полутвердых, тугопластичных связных грунтах и в плотных, средней плотности несвязных грунтах с модулем деформации, превышающим 10 МПа.

Размеры подошвы фундаментов с анкерами определяются по сочетанию нагрузок, в ко-

тором действует максимальное вертикальное усилие. Параметры анкеров назначаются исходя из расчета по сочетанию усилий, в.котором действует максимальный момент или минимальная вертикальная сила. Анкеры следует располагать симметрично в плоскости действия моментной нагрузки на расстоянии от наружной грани фундамента, равном размеру поперечного сечения анкера d; в один или два ряда у каждой грани. Расстояние между отдельными анкерами в ряду должно быть не менее (4-5) d. Глубина заложения подошвы фундамента с анкерами принимается такая же, как и для обычного фундамента мелкого за-лозкения на естественном основании. Тем самым удается избежать повышения массы фундамента за счет увеличения глубины его заложения при значительных моментных нагрузках.

В соответствии с принятой моделью основания для характеристики его жесткости при повороте фундамента в расчет вводится коэффициент неравномерного сжатия с, имеющий размерность Н/м^ и вычисляемый по формуле

cOiazE, (6,99)

коэффициенты, определяемые

где а аз 6,23 н 6.24.

по рис.


1 1,5 Z 2,5 J 7?759

Рис. 6.23. К определению коэффициента: г


Рис. 6.24. К определению коэффициента аз

Расчетные сочетания нагрузок на фунда^ мент рассматриваются те же, что ив п. 6 ЗД.

Для характеристики работы анкеров й фундаментах используются параметры подат-



1 ... 9 10 11 12 13 14 15 ... 48