Расчёт фундамента под колонну
3.1. Исходные данные
Рассчитать и законструировать столбчатый сборный фундамент под колонну среднего ряда. Бетон класса С 20 /25, рабочая арматура класса S400.
Таблица 8. Исходные данные
3.2. Расчет фундамента под колонну
3.2.1. Определяем глубину заложения фундамента из условия длины колонны:
Определяем глубину заложения фундамента из условий заложения грунта:
Рис. 15. Определение глубины заложения фундамента
По схематической карте нормативной глубины промерзания грунтов для г. Гродно определяем глубину промерзания – 1,0 м.
Dф2 =150+1000+100=1250 мм 16 /20 при сжатии:
– Расчетное сопротивление бетона класса С 16 /20 при растяжении:
– Расчетное сопротивление арматуры класса S500 fyd = 450 МПа.
Определяем предварительные размеры подошвы фундамента:
Тогда размер стороны квадратной подошвы фундамента:
Вносим поправку на ширину подошвы и на глубину заложения фундамента.
Тогда размер стороны квадратной подошвы фундамента:
b = √A = √2,87 = 1,69 м.
Окончательно принимаем: b = 1,8 м (кратно 0,3 м).
Определяем среднее давление под подошвой фундамента от действующей нагрузки:
Определяем расчётное сопротивление грунта:
k – коэффициент, принимаемый равным: k = 1, если прочностные характеристики грунта (φ и с) определены непосредственными испытаниями, и k = 1.1, если они приняты по таблицам, k = 1,1,
kz = 1 при b ’ II = γII = 18 кН/м 3 – удельный вес грунта соответственно ниже и выше подошвы фундамента.
R = 1,3 ⋅ 1,2/ 1,1 [1,81⋅1⋅1,8⋅18+8,24⋅1,4⋅18+9,97⋅4]= 434,75 МПа> 285,94 кПа
Следовательно, расчёт по II группе предельных состояний можно не производить.
3.2.3. Расчёт тела фундамента
Определяем реактивное давление грунта:
Определяем размеры фундамента.
Рабочая высота фундамента из условия продавливания колонны через тело фундамента:
+ 0,5⋅ √( 1128,23 / 1,0⋅1,47⋅10 3 + 348,22) = 267 мм
c = a + 0.5⋅∅ , где: a = 45 мм – толщина защитного слоя бетона для арматуры (для сборных фундаментов).
с = 50 мм – расстояние от центра тяжести арматуры до подошвы фундамента.
Полная высота фундамента:
Для обеспечения жесткого защемления колонны в фундаменте и достаточной анкеровки ее рабочей арматуры высота фундамента принимается:
∅ = 18 мм – диаметр рабочей арматуры колонны,
fbd = 2,0 МПа – предельное напряженное сцепление для бетона класса С 20 /25,
Принимаем окончательно высоту фундамента:
Hf = max(Hf1, Hf2) = 1013 мм. Принимаем Hf = 1050 мм – кратно 150 мм.
Рабочая высота фундамента:
d = H − c = 1050−50 =1000 мм.
Принимаем первую ступень высотой: h1 = 300 мм.
Принимаем остальные размеры фундамента.
Рис.16. Определение размеров фундамента
Высота верхней ступени фундамента:
Глубина стакана hcf = 1,5 ⋅ hc + 50 = 1,5 ⋅ 300 + 50 = 500 мм, принимаем hcf = 650 мм. Так как h2 = 750 мм bc = 225 мм.
Следовательно, требуется армирование стенки стакана.
Т. к. bc+75=225+75=300 мм = 348,22⋅0,1/1,0⋅1,27⋅10 3 = 27 мм.,
что не превышает принятую d1 = 250 мм.
3.2.4. Расчет армирования подошвы фундамента
Площадь сечения рабочей арматуры сетки, укладываемой по подошве фундамента, определяется из расчета на изгиб консольного выступа ступеней, заделанных в массив фундамента, в сечениях по грани колонны и по граням ступеней.
Значения изгибающих моментов в этих сечениях:
Требуемое сечение арматуры:
As1 = MI-I / 0,9⋅ d ⋅ α ⋅ fyd = 176,29⋅10 6 / 0,9⋅1000⋅1,0⋅365 = 435,28 мм 2 ,
As2 = MII-II / 0,9⋅ d1 ⋅ α ⋅ fyd = 63,46⋅10 6 / 0,9⋅250⋅1,0⋅365 = 626,77 мм 2 ,
Арматуру подбираем по максимальной площади:
Принимаем шаг стержней S = 200 мм.
Количество стержней в сетке в одном направлении:
n = b / S +1 = 1800 / 200 + 1 = 10 шт. Принимаем 10 шт.
Требуемая площадь сечения одного стержня:
Принимаем один стержень ∅8 S400, Ast = 50,3 мм 2 .
Такое же количество стержней укладывается в сетке в противоположном направлении.
3.2.5. Расчет монтажных петель
Вес фундамента определяем по его объему и объемному весу бетона, из которого он изготовлен.
Объем бетона на 1 стакан фундамента:
Вес стакана с учетом коэффициента динамичности kд = 1,4:
Усилие, приходящиеся на одну монтажную петлю:
N = 43942,8 / 2 = 21971,4 Н.
Определяем площадь поперечного сечения одной петли из арматуры класса S240, fyd = 218 МПа.
Принимаем петлю 1∅14 S240 As1 = 113,1 мм 2 .
Литература
1. СНБ 5.03.01–02. «Конструкции бетонные и железобетонные». – Мн.: Стройтехнорм, 2002 г. – 274с.
2. Нагрузки и воздействия: СНиП 2.01.07-85.–М.:1987.–36c.
3. Байков В.Н., Сигалов Э.Е. Железобетонные конструкции:
Общий курс.– М.: Стройиздат , 1991.–767с.
4. Железобетонные конструкции. Основы теории расчета и конструирования // Учебное пособие для студентов строительной специальности. Под редакцией профессора Т.М. Петцольда и профессора В.В. Тура. – Брест, БГТУ, 2003.– 380с.
5. Строительные конструкции. Методические указания по выполнению курсового проекта специальность 2-70 02 01 «Промышленные и гражданские здания». Брест 2007 г.
Расчёт фундамента под колонну
Расчёт фундамента под колонну 3.1. Исходные данные Рассчитать и законструировать столбчатый сборный фундамент под колонну среднего ряда. Бетон класса С 20 / 25 , рабочая арматура класса
Источник: mydocx.ru
Расчет фундамента под колонну,
1. Данные для проектирования фундамента.
Усилия колонны у заделки в фундаменте:
Ввиду относительно малых значений эксцентриситета, фундамент колонны рассчитываем как центрально загруженный.
Усредненное значение коэффициента надежности по нагрузке ,
Нормативное значение нагрузки
Расчётное сопротивление грунта
Бетон тяжелый класса ,
Арматура класса A-II
Вес единицы объема бетона фундамента и грунта на его срезах
Высоту фундамента предварительно принимаем равной .
2. Определение размера сторон подошвы фундамента.
Площадь подошвы фундамента определяем предварительно без поправок на её ширину и заложение
Размер стороны квадратной подошвы
Принимаем (кратно 0,3м)
Давление на грунт от расчетной нагрузки
Рабочая высота фундамента из условий продавливания:
Полную высоту фундамента устанавливаем из условий:
2) заделки колонны в фундаменте:
3) анкеровки растянутой арматуры колонны Æ32 А III (d = 3,2 см)
Принимаем окончательно фундамент высотой (кратно 30 см), трёхступенчатый (2 верхних ступени по 30 см нижняя ступень 60 см). Глубина стакана толщина дна фундамента (120 – 85) = 35см ³ 20см. Для неармированного подколонника толщина стенки
Принимаем по конструктивным требованиям, с учётом призмы продавливания t = 22,5см.
Проверим, отвечает ли рабочая высота нижней ступени фундамента
условию прочности по поперечной силе без поперечного армирования в наклонном сечении, находящемся в сечении III–III. Для единицы длины этого сечения b = 100cм:
– условие прочности удовлетворяется.
3. Определение площади рабочей арматуры фундамента.
Расчетные изгибающие моменты колонны в сечениях I-I и II-II:
Площадь сечения арматуры:
Т.к. стороны фундамента больше 3 м, половину стержней принимаем длиной , где – размер длинных стержней.
В соответствии с конструктивными требованиями диаметр стержней принимаем не менее 12мм, шаг стержней S не менее 100мм и не более 200мм
Для удобства армирования принимаем две сетки с общей площадью стержней:
Расчет фундамента под колонну
Расчет фундамента под колонну, 1. Данные для проектирования фундамента . Усилия колонны у заделки в фундаменте: Ввиду относительно малых значений эксцентриситета, фундамент колонны
Источник: studopedia.su
Расчет фундамента под колонну
Сбор нагрузок под колонну
Делаем сбор нагрузок на фундамент под колонну в табличной форме.
Коэффициент надежности по нагрузке,
на единицу площади,
от грузовой площади, кН
От бетонного пола по перекрытию
Кратковременная на 1 м2 перекрытия (табл.3 /7/)
Расчет отдельно стоящего фундамента
Вертикальная нагрузка на уровне спланированной отметки земли N=251,58 кН, Nn=211,37 кН,
Условное расчетное сопротивление основания, сложенного гравийно-галечниковым грунтом, определяем по табл. 45/16/ кПа.
Вес единицы объема фундамента на его обрезах гmt=18 кН/м 3 .
Бетон тяжелый класса В 20, Rbt=0,9МП, Rb=11,5 МПа, гb2=1,
Арматура класса А-II, Rs=280 МПа.
Рис. 3.3. Заложение отдельно стоящего фундамента
Грунт под подошвой фундамента – песчано-гравийная смесь. Т.о., в соответствии с табл.2. СНиП 2.02.01-83, глубина заложения фундамента не зависит от .
Учитывая наличие подвала, принимаем глубину заложения фундамента, равную 3,3м.
Предварительные размеры фундамента
Предварительная площадь фундамента:
– суммарная расчетная нагрузка по обрезу фундамента, кН,
– расчетное сопротивление грунта основания, кПа,
– средний удельный вес грунта и материала фундамента, кН/м 3 ,
– глубина заложения фундамента, м.
Предварительная ширина фундамента:
где и -коэффициенты условий работы.
k-коэффициент, принимаемый равным 1,
-коэффициенты, принимаемые по табл. 4,
-коэффициент, принимаемый равным 1, т.к. b 10 м,
b-ширина подошвы фундамента, м,
-осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента кН/м 3 (тс/м 3 ),
-то же, залегающих выше подошвы,
-расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента, кПа (тс/м 2 ),
d1-глубина заложения фундаментов бесподвальных сооружений от уровня планировки или приведенная глубина заложения наружных и внутренних фундаментов от пола подвала
Размеры фундамента при R=608,02 кПа
Принимаем , исходя из конструктивных соображений.
Рис. 3.4. Конструирование отдельно стоящего фундамента
Вес грунта на обрезах фундамента
Среднее напряжение по подошве
Условия выполняются, размеры фундамента принимаются.
Расчет свайного фундамента
– глубина заложения ростверка
– принимаем глубину заложения 3,4 м, исходя из конструктивных соображений.
– за несущий слой принимаем песчано-гравийную смесь.
– длина сваи 3 м, сечение 30Ч30
Рис.3.5. Заложение свайного фундамента
Определение несущей способности сваи:
где – коэффициент условий работы сваи в грунте, принимаемый = 1,
R= 9295 кПа- расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи (Н =6,1 м), принимаемое по табл.1 СНиП 2.02.03-85,
при Н=5м, R=8800 кПа,
при Н=7м, R=9700 кПа,
– площадь опирания сваи на грунт, м 2 ,
– наружный периметр поперечного сечения сваи, м,
– расчетные сопротивления слоев грунта основания по боковой поверхности сваи, принимаемые по табл.2 СНиП 2.02.03-85,
hi – толщина i-го слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью сваи, м,
и – коэффициенты условий работы.
Допустимая нагрузка на сваю
где =1,4 – коэффициент надежности.
Несущая способность сваи по материалу:
Расчет продолжаем по наименьшей несущей способности
Среднее условное давление под подошвой:
Вес ростверка и грунта:
Требуемое количество свай:
Рис. 3.6. Конструирование ростверка
Вес грунта на обрезах
Нагрузка на сваю в ростверке
Следовательно, использование свайного фундамента является нецелесообразным, т. к даже при использовании минимального количества свай возникает значительное недонапряжение.
Исходя из этого, принимаем отдельно стоящий монолитный фундамент под колонну.
Расчет фундаментов под колонну
Расчет фундамента под колонну Сбор нагрузок под колонну Делаем сбор нагрузок на фундамент под колонну в табличной форме. Коэффициент надежности по нагрузке, на единицу площади, от
Источник: vuzlit.ru
Расчет столбчатого фундамента под колонну
Расчет фундамента выполняем под колонну среднего ряда, которая работает как центрально сжатый элемент. Фундамент под колонну среднего ряда считается как центрально-загруженный.
7.1.Расчет подошвы столбчатого фундамента.
Усилия от нормативной нагрузки определяются приблизительно, путём деления расчётных нагрузок на средний коэффициент надежности по нагрузке:
γн=1.15 – средний коэффициент надежности по нагрузке,
7.2.Глубина заложения фундамента
Глубина заложения фундамента d определяется с учетом:
– конструктивных особенностей сооружения,
– глубины заложения соседних фундаментов и прокладки коммуникаций,
– рельефа, характера напластования и свойств грунтов,
– глубины сезонного промерзания грунтов.
7.3.Определение глубины сезонного промерзания:
dfn=1,2 – нормативная глубина сезонного промерзания, м, кn=0,6 – коэффициент характеризующий параметры эксплуатации здания.
Глубина фундамента должна быть больше 0.9м. Принимаю глубину заложения фундамента 1,5 м. Защитный слой бетона принимаю равным a=3,5 см, так как будет производиться подготовка по грунту, толщиной слоя 10 см
7.4.Определение ширины подошвы фундамента.
расчётное сопротивление грунта (принимается по СНиП МПа – пески пылеватые маловлажные плотные).
глубина заложения фундамента. м.
удельный вес грунта на обрезок фундамента. кН/м 3 .
7.5.Длина стороны фундамента
При центрально-загруженном фундаменте принимаем квадратную форму основания фундамента. Длина стороны фундамента:
Принимаем фундамент: 1,6´1,6 м и Аф = 2,6 м 2
7.6.Давление на подошву грунта
Принимаем бетон В15 с прочностью на одноосное сжатие Rb = 8.7 МПа, нормативным сопротивление бетона при растяжении Rbt = 0.75 МПа и рабочую арматуру А-II с расчетным сопротивлением растяжению RS = 280 МПа.
7.7.Полезная минимальная высота фундамента определяется из условия продавливания его колонной при действии расчётной нагрузки:
7.8.Высота фундамента с учетом конструктивных требований
Конструктивно принимаю высоту ступенькиh1 = 20 см, h2 = 20 см
Конструктивно принимаю высоту ступенькиh1 = 20 см, h2 = 20 см.
Расчет столбчатого фундамента под колонну
Расчет столбчатого фундамента под колонну Расчет фундамента выполняем под колонну среднего ряда, которая работает как центрально сжатый элемент. Фундамент под колонну среднего ряда считается как
Источник: helpiks.org
6.1.5 Пример расчета фундаментов на естественном основании под колонны зданий и сооружений
Пример 6.1. Определить размеры и площадь сеченая арматуры внецентренно нагруженного фундамента со ступенчатой плитной частью и стаканным сопряжением с колонной размером сечения lс × bс = 400 × 400 мм. Глубина заделки колонны 0,75 м. Отметки: низа колонны — 0,90 м, обреза фундамента — 0,15 м, низа подошвы — 2,65 м. Размер подошвы 3,3 × 2,7 м.
Расчетные нагрузки на уровне обреза фундамента приведены в табл. 6.1.
ТАБЛИЦА 6.1. К ПРИМЕРУ 6.1
Примечание. Индексы обозначают, х — направление вдоль большого размера подошвы, у — то же, вдоль меньшего.
Материалы: сталь класса А-III, Rs = 360 МПа ( ø 6-8 мм), Rs = 375 МПа ( ø 10 мм), бетон тяжелый класса В10 (В15).
Расчетные сопротивления приняты со следующими коэффициентами условий работы: γb1 = 1, γb2 = 0,9, γb4 = 0,85.
Решение. 1. Назначение предварительных геометрических размеров фундамента (рис. 6.12). Определим необходимую толщину стенок стакана по сочетанию 3:
е = Mx/ N = 336/2100 = 0,16 м, т.е. е 0,2 lс = 0,2 · 0,4 = 0,08 м, но не менее 0,15 м. Тогда размеры подколонника luc = buc = 2 · 0,15 + 2 ·0,075 + 0,4 = 0,85 м. Принимаем с учетом рекомендуемого модуля 0,3 м.
Высоты ступеней плитной части hi = 0,3 м. Площадь подошвы фундамента A = 3,3 · 2,7 = 8,92 м 2 . Момент сопротивления в направлении большего размера
Wx = l 2 b /6 = 3,3 2 · 2,7/6 = 4,9 м 2 .
Рабочая высота плитной части h = 0,3 · 2 – 0,05 = 0,55 м. Глубина стакана hg = 0,75 + 0,05 = 0,8 м.
2. Расчет фундамента на продавливание. Расстояние от верха плитной части до низа колонны 1,05 м, в то время как huc = (luc – 1c) /2 = 0,25 м, следовательно, проверка на продавливание плитной части производится от низа подколонника.
Максимальное краевое давление на грунт (6.9):
pmax = 2100/8,92 + (336 + 72 · 2,4)/4,9 = 0,339 МПа.
Принимаем наибольшее значение pmax = 0,339 МПа. Продавливающая сила F = Аpmax .
Тогда F = 1,64 · 0,339 = 556 кН.
Задаемся классом бетона В10 с Rbt = 0,57 МПа. С учетом γb2 = 0,9 и γb4 = 0,85 Rbt = 0,57 · 0,9 · 0,85 = 0,436 МПа.
kRbtbph = 1 · 0,436 · 1,45 · 0,55 = 305 2 = 0,5 · 2,7(3,3 – 0,9 – 2 · 0,85) – 0,25[2,7 – 0,9 – 2(0,85 – 0,3)] 2 = 0,85 м 2 ,
Несущая способность фундаментов по формуле (6.26)
F = 0,436 [(0,85 – 0,3)1,45 + 0,3 · 0,9] = 465 кН > 288 кН.
Принятый фундамент удовлетворяет условию прочности на продавливание
Рассмотрим дополнительно вариант при двухступенчатом фундаменте с высотой верхней ступени 0,45 м. Тогда (при h = 0,7 м):
A = 0,5 · 2,7(3,3 – 0,9 – 2 · 0,7) – 0,25(2,7 – 0,9 – 2 · 0,7)2 = 1,31 м 2 ,
F´ = 1,31 · 0,339 = 444,1 кН,
Несущая способность фундамента по формуле (6.1)
F = 1 · 0,436 · 1,6 · 0,7 = 488,3 кН > 444 кН,
т.е. и такой фундамент удовлетворяет прочности на продавливание.
Покажем, однако, что последний вариант менее экономичен. Действительно, объем плитной части высотой 0,9 м при трехступенчатом фундаменте
V3 = 3,3 · 2,7 · 0,3 + 2,4 · 1,8 · 0,3 + 1,5 · 0,9 · 0,3 = 4,37 м 3 , а при двухступенчатом фундаменте с учетом дополнительного объема подколонника на высоте 0,9 – 0,75 = 0,15 м
V2 = 3,3 · 2,7 · 0,3 + 2,4 · 1,8 · 0,45 + 0,9 · 0,9 · 0,15 = 4,74 м 3 > 4,37 м 3 .
Итак, принимаем трехступенчатый фундамент с высотой плитной части 0,9 м.
Проверим прочность нижней ступени при заданном ее выносе 450 мм и h01 = 0,25 м:
A = 0,5 · 2,7(3,3 – 2,4 – 2 · 0,25) – 0,25(2,7 – 1,8 – 2 · 0,25) 2 = 0,5 м 2 ,
P = 0,5 · 0,339 = 169 кН:
Несущая способность ступени F = 1 · 0,436 · 2,05 · 0,25 = 223 кН > 169,5 кН.
Размеры лежащих выше ступеней назначаются пересечением линии AB с линиями, ограничивающими высоты ступеней (рис. 6.13).
Определение площади сечений арматуры плитной части фундамента проведем на примере нижней арматуры (направленной вдоль большей стороны подошвы фундамента) класса А-II.
Расчетные усилия на уровне подошвы принимаем по сочетанию 3 без учета веса фундамента:
N = 2100 кН, M = 336 + 72 · 2,4 = 509 кН·м, еx = 509/2100 = 0,242 м.
Определим давление на грунт в расчетных сечениях (см. рис. 8.12)
Pmax = N/ A + M/ W = 2100/8,92 + 509/4,9 = 370 кН/м 2 ,
pII = 236 + 0,45 · 135 = 297 кН/м 2 .
pIII = 236 + 0,28 · 135 = 274 кН/м 2 .
Принимаем арматуру класса А-II с Rs = 285 МПа:
Сорочан Е.А. Основания, фундаменты и подземные сооружения
Расчет фундамента под колонну
6.1.5 Пример расчета фундаментов на естественном основании под колонны зданий и сооружений
Источник: xn--h2aleim.xn--p1ai
Станьте первым!