Проектирование фундаментов сборочного цеха (стр. 3 из 5)

Условие выполняется, т.е. деформации основания меньше допустимых.

3.1.5 Расчёт фундаментов по несущей способности

Расчёт фундаментов по прочности производится на расчётные усилия: N=1115*1.35=1505.25 кН, M = 64.0*1.35=86.4 кНм, Q = 23.0*1.35 = 31.05 кН.

При расчёте тела фундамента по несущей способности вводим коэффициент условий работы g_с = 1.5.

Принимаем бетон класса С 30/37: f_cd= 30/1.5 =20 МПа; f_ck = 30 МПа;

f_cfd= 0.21*f_ck^2/3 / g_c= =0.21*30^2/3 / 1.5 =1.35 МПа.

Расчёт фундамента на продавливание производим из условия, чтобы действующие усилия были восприняты бетоном фундамента без установки поперечной арматуры.

Проверяем условие h_cf< (ℓ_cf - ℓ_c) / 2

0.25 м < (1.2 - 0.6) / 2=0.3 м

Продавливание фундамента может произойти от низа колонны. Проверяем прочность фундамента на продавливание.

F£f_cfd*d*b_m*k,

где F – расчётная продавливающая сила, кН;

k – коэффициент, принимаемый равным 1;

f_cfd– расчётное сопротивление бетона растяжению, кН/м³;

b_m – определяется по формуле:

b_m = b_uc + d;

b_uc– ширина подколонника, м;

d– рабочая высота плитной части, м.

b_m = 1 + 0.52 = 1.52м; d= 0.6 – 0.08=0.52 м.

Продавливающая сила

F = A₀ * P_max,

A₀ = 0.5b (ℓ - ℓ_uc -2d) – 0.25 (b – b_uc – 2d)²

A₀ = 0.5*2,5*(2.5 – 1.2 – 2*0.52) – 0.25*(2,5 – 1.0 – 2*0.52)² =0.27м²

P_max =N_i / A *(1±6*e/l)

P_max =

+ =274.0 кПа

P_min =

- =207.7 кПа

где е – эксцентриситет силы, определяемый по формуле:

е= М_|/N_|= 86.4 / 1505.25 = 0.06 м

F= 0.27* 274.0= 74.56 кН

74.56 кН < 1.35*10³*0.52*1*1.52 =1067 кН

Условие выполняется.

Принятая высота плитной части фундамента достаточна.

Аналогично проверяем прочность нижней ступени на продавливание.

F £ f_cfd*d₁*b_m,

A₀ = 0.5*2,5*(2.5 – 1.8– 2*0.22) – 0.25*(2,5 – 1.7 – 2*0.22)² =0.29 м²

F= 0.29* 274.0= 80.18 кН

80.18 кН < 1.35*10³*0.22*1*1.22 =362.34 кН

Условие выполняется. Прочность нижней ступени на продавливание обеспечена.

По прочности на раскалывание фундаменты проверяются от действия нормальной силы в сечении у обреза фундамента. Выбор расчётной формулы осуществляется по условию:

b_c / h_c<A_fb / A_fl,

где b_c, h_c– размеры сечения колонны, м;

A_fb, A_fl – площади вертикальных сечений фундамента в плоскостях, проходящих по осям колонны параллельно сторонам l и b подошвы фундамента, за вычетом площади сечения стакана, м².

A_fb = 0.9*1.0 + 0.3*1.7+ 0.3*2,5 – 0.5*0.45*(0.5+0.55) = 1.9 м²

A_fl = 0.9*1.2 + 0.3*1.8+ 0.3*2.5 – 0.5*0.65*(0.7+0.75) = 1.9 м²

0.4 / 0.6 = 0.67< 1.9/1.9 =1

Расчёт ведём по формуле:

N £ (1+b_c / l_c)*m’*g_c*A_fl*f_cfd,

где m’ – коэффициент трения бетона по бетону, принимаемый равным 0.7;

g_c – коэффициент условий работы фундамента в грунте, принимаемый равным 1.3.

1505.25 кН < (1+0.4 / 0.6)*0.7*1.3*1.9*1.35*10³ =3888 кН

Условие выполняется. Принятая высота плитной части фундамента достаточна. Рассчитываем рабочую арматуру плитной части фундамента.

Расчётный изгибающий момент в сечении 1-1

М₁ =(b*(l-l_uc)²*(P₁ + 2P_max)) / 24,

P₁ = 264.7 кПа – давление грунта в сечении 1-1

М = (2,5*(2.5 – 1.2)²*(264.7 + 2*274.0)) / 24 = 143.1 кНм

Расчётный изгибающий момент в сечении 2-2.

М₂ = (2,5*(2.5 – 1.8)²*(256.8+ 2*274.0)) / 24 =41.08 кНм

Расчётный изгибающий момент в сечении 3-3

М₃ =(P*l*(b – b_uc)²) / 8,

М₃ = (240.85* 2.5* (2,5 – 1.0)²) / 8 = 169.35 кНм

Расчётный изгибающий момент в сечении 4-4

М₄ = (240.85* 2.5* (2,5– 1.7)²) / 8 = 48.2кНм

Определяем площадь сечения арматуры

A_sf = M / a*f_yd*J

J = 0.5 + Ö (0.25 - a_m/c₀)

a_m= M / a*f_cd*b*d²

a, c₀ – принимаем по таблице 6.6 [ 9 ]: a = 0.85, с₀ = 1.947

f_yd– расчётное сопротивление арматуры при растяжении, МПа (принимаем арматуру класса S 400 f_yd =365 МПа)

- в сечении 1-1

a_m= 143.08/ 0.85*13.3*10³*2.5*0.52² = 0.021

J = 0.5 + Ö (0.25 – 0.021 / 1.947) =0.989

A_sf = 143.08/ 0.85*365*10³*0.989 = 4.66 см²

- в сечении 2-2

a_m= 41.08/ 0.85*13.3*10³*2.5*0.22² = 0.034

J = 0.5 + Ö (0.25 – 0.034 / 1.947) =0.982

A_sf = 41.08 / 0.85*365*10³*0.982= 1,35 см²

- в сечении 3-3

a_m= 169.35 / 0.85*13.3*10³*2.5*0.52² =0.025

J = 0.5 + Ö (0.25 – 0.025/ 1.947) =0.987

A_sf = 169.35/ 0.85*365*10³*0.987= 5.53 см²

- в сечении 4-4

a_m= 48.17/ 0.85*13.3*10³*2.5*0.22² = 0.040

J = 0.5 + Ö (0.25 – 0.040/ 1.947) =0.979

A_sf = 48.17/ 0.85*365*10³*0.979= 1.59 см²

По максимальным значениям площади арматуры в каждом из направлений принимаем Ш10 S 400 с шагом 200 мм

A_s = 0.785*13=10.21 см²³ 5.53 см².

Продольную арматуру подколонника назначают в соответствии с конструктивными требованиями в количестве не менее 0.05% от площади поперечного сечения подколонника или из условия сжатия бетона подколонника. Площадь продольной арматуры определяем в сечениях 1-1, 2-2 (рис. 14). Коробчатое сечение 1-1 приводим к двутавровому. Определяем в сечении изгибающий момент и продольную силу.

М = М₁ + Q₁*h₁,

N = N₁ + G_f

где G_f – нагрузка от веса подколонника на уровне торца колонны

G_f = h*b_f*h₁*g*g₁*g_n,

g - удельный вес тяжелого бетона,g =25 кН/м³; g_n – коэффициент надёжности по назначению, g_n =0.95; g₁ – коэффициент надёжности по нагрузке, g₁ = 1.1

М = 86.4+ 31.05* 0.65 =106.58 кНм

Gf =1.2*1.2*0.65*25*0.95*1.1 = 24.45 кН

N = 1505.25+ 24.45 = 1529.7 кН

Определяем эксцентриситет е₀ = М / N =106.58 / 1529.7 =0.07 м

е₀ =0.07 м <h_c / 2 = 0.6 / 2 =0.3 м

Проверяем условие: N<f_cd *b_f *h_f,

где f_cd– расчётное сопротивление бетона на растяжение, МПа.

1529.7 кН < 13.3*10³*1.2*0.25 =3990 кН

Условие соблюдается, следовательно, нейтральная ось проходит в пределах полки, т.е. арматуру рассчитываем как для прямоугольного сечения шириной 1200 мм.

Высота сжатой зоны: x = N / f_cd*h_f,

x = 1529.7 / 13300*0.25 = 460 мм > 2a_s’ = 2*35 = 70 мм

Площадь сечения арматуры при d = 1200 – 35 =1165 мм

A_s= N(e – (d – 0.5x)) / (f_yd(d + a_s’)),

A_s= 1529.7 *(0,63 – (1.165 – 0.5*0.46)) / (365000*(1.165 - 0.035)) < 0

е = е₀ + h/2 – а = 0.07+ 1.2 / 2 – 0.035 =0,63 м

Минимальная площадь арматуры по формуле: A_s = 0.0005*b_f*h,

A_s = 0.0005* 1.2*1.2= 7,2 см²

Принимаем по 4Ш16 с каждой стороны стакана A_s = 8.04 см²

Поперечное армирование осуществляется в виде сеток, расстояние между которыми не более четверти глубины стакана (0.25d = 0.25*0.65 =0.175 мм) и не более 200 мм. Принимаем шаг сеток 150 мм и количество 5 шт. Диаметр арматуры сеток должен быть не менее 8 мм и 0.25d продольной арматуры.

Принимаем 4Ш8 S400(A_S=2.01 см²)

Проверяем условие:

N£f_cdl* A_l * y,

где f_cdl – расчётное сопротивление бетона смятию: f_cdl = a *j_b* f_cd, для бетона класса С16/20 y =1;

j_b= ³ÖA_L2 /A_L=³Ö 1.2*1.2 / 0.4*0.6 =1.82 < 2.5, т.е. принимаем j = 1.82 где A_L2 - рабочая площадь бетона, м²:A_L2 = h*b_f;

A_L – площадь смятия, м²: A_L = h_c*b_c

f_cdl = 1* 1.82* 13300 = 24,2МПа

N₁ =1529.7 кН < 24200*0.4*0.6*1 = 5809кН

Т.е. прочность дна стакана на смятие обеспечена.

3.2 Расчёт фундамента свайного

Расчёт свайных фундаментов и их оснований выполняется по предельным состояниям:

1) первой группы: по прочности материала свай и ростверков; по несущей способности грунта основания свай; по несущей способности оснований свайных фундаментов, если на них передаются значительные горизонтальные нагрузки;

2)второй группы: по осадкам оснований свай и свайных фундаментов от вертикальных нагрузок; по перемещениям свай совместно с грунтом оснований от действия горизонтальных нагрузок и моментов; по образованию или раскрытию трещин в элементах железобетонных конструкций фундаментов.

Подошву ростверка заглубляют ниже расчётной глубины промерзания пучинистого грунта. Между подошвой ростверка и пучинистым грунтом делается шлаковая, гравийная или щебёночная прослойка толщиной 250–300 мм, а непучинистым – не менее 100 мм. Свес ростверка относительно крайних свай – не менее 0.5d+ 50 мм, расстояние между осями свай во всех направлениях не должны быть менее 3d. Размеры ростверка в плане предварительно принимают по размерам здания и в процессе конструирования уточняют. Класс бетона назначают не менее С12 /15.

Сваи по характеру работы подразделяются на сваи-стойки и сваи, защемленные в грунте, на жесткие и гибкие. Тип сваи выбирают в зависимости от характеристик слоя грунта, который находится под острием сваи, защемлённые в грунте. К жёстким сваям, защемленным в грунте, относятся сваи с глубиной заложения нижнего конца сваи равной восьми размерам её поперечного сечения. Сваи-стойки принимают, когда под острием находятся скальные или малосжимаемые грунты (Е>50 МПа). Во всех остальных случаях принимают сваи, защемленные в грунте.