Расчёт конструкции ленточного сборного фундамента.

Расчёт фундамента под наружную стену в бесподвальной          части здания (сеч. II-II).

В соответствии с нормами проектирования каменных конструкций в здании данного типа все нагрузки считаются приложенными в центре тяжести подошвы фундамента.

В данном случае основным методом расчёта будет являться расчёт по деформациям, т.е. по второй группе предельных состояний, для которых коэффициенты надежности по нагрузке равны 1 и расчётные нагрузки равны нормативным – N^P = N = 0,176 МН.

Расчётное сопротивление грунта основания под фундаментной плитой марки ФЛ 12.12 R = 0,237 МПа.

Определим вес 1 м фундаментной плиты марки ФЛ 12.12:

        G_ф = 10*(870 / 1,18) = 0,007 МН.

Вес 1 м стенового фундаментного блока марки ФБС 12.6.6-Т:

         G_с = 10*(960 / 1,18) = 0,008 МН.

Вес грунта на двух обрезах фундамента

         G_гр = 2*0,3*0,4*0,0186 = 0,004 МН.

Среднее фактическое давление под фундаментной плитой марки   ФЛ 12.12 от действия вертикальных нагрузок, включая вес фундамента и грунта на его обрезах:

 p_ср = (0,176 + 0,007 + 0,008 + 0,004) / (1,2*1) = 0,163 МПа.

Согласно строительным нормам, условием применения расчёта по деформации является требование р_ср  R. Условие выполняется: 0,163<0,237. Но в основании фундамента имеется значительное недонапряжение, поэтому выбираем плиту меньших размеров ФЛ 10.12 шириной b=1 м, высотой h=0,3 м и длиной l = 1,18 м и определим расчётное сопротивление грунта основания под её подошвой:

R= [ 1,68 * 1 * 1 * 0,0186 + 7,71 * 0,518 * 0,0186 + 9,58 * 0,001]= = 0,215 МПа.

Вес 1 м фундаментной плиты марки ФЛ 10.12:

        G_ф = 10*(750 / 1,18) = 0,006 МН.

Вес 1 м стенового фундаментного блока марки ФБС 12.6.6-Т:

         G_с = 10*(960 / 1,18) = 0,008 МН.

Вес грунта на двух обрезах фундамента

         G_гр = 2*0,2*0,4*0,0186 = 0,003 МН.

Среднее фактическое давление под фундаментной плитой марки   ФЛ 12.12 p_ср = (0,176 + 0,006 + 0,008 + 0,003) / (1*1) = 0,193 МПа.

 Условие выполняется: 0,193<0,215, недонапряжение составляет  8,8 % < 10 %, что допустимо.

Расчитаем конструкцию фундамента по первой и второй группам предельных состояний.

В качестве материала фундамента – бетон класса В15. Под подошвой фундамента предусмотрена песчано-гравийная подготовка, поэтому принимаем высоту защитного слоя бетона а = 3,5 см, тогда рабочая высота сечения h₀ = 0,3 – 0,035 = 0,265 м.

Определим расчётные нагрузки от веса фундамента и грунта на его обрезах, принимая соответствующие коэффициенты надёжности по нагрузке:

G_ф^р = 1,1(0,006 + 0,008) = 0,0154 МН;

G_гр^р = 1,2*0,003 = 0,0036 МН.

Давление под подошвой фундамента от действия расчётных нагрузок:

р_ср^р = (0,201+0,0154+0,0036) / 1*1 = 0,22 МПа.

Поперечная сила в сечении фундамента у грани стены:

Q = [0,22*1*(1-0,6)] / 2 = 0,044 МН.

Проверяем выполнение условия  Q_I j_b3R_btbh₀;R_bt = 0,75 МПа,j_b3=0,6;

0,044 < 0,6 * 0,75 * 1 * 0,265 = 0,12 МН. Следовательно, установка поперечной арматуры не требуется и расчёт на действие поперечной силы не производится.

При проверке выполнение условия, обеспечивающего прочность по наклонному сечению нижней ступени фундамента выясняем, что длина проекции наклонного сечения с < 0. Следовательно в нижней ступени фундамента наклонная трещина не образуется.

 Определяем расчётную продавливающую силу

F=[0,22*(1-0,6-2*0,265)] /2 < 0, следовательно, размер основания пирамиды продавливания больше размеров подошвы фундамента, в результате чего продавливание в данном случае не происходит, т.е. прочность фундамента на продавливание обеспечена.

Рассчитаем прочность нормального сечения фундамента, определив предварительно изгибающий момент, возникающий в сечении плиты у грани стены: М=0,125*0,22(1-0,6)² 1 = 0,0044 МН м.

В качестве рабочих стержней примем арматуру класса А-III с расчётным сопротивлением R_s = 355 МПа.

Определим требуемую площадь сечения арматуры на 1 м длины плиты

А_s = 0,0044 / 0,9*0,265*355 = 0,0000519 м² = 0,52 см²

Принимаем пять стержней диаметром 6 мм из стали класса А-III с А_s = 1,42 см² (т.к. максимальный шаг – 200 мм). Шаг стержней u = 20 см.

Площадь сечения распределительной арматуры А_sp= 0,1* 1,42 = 0,142 см² на 1 м ширины фундамента.. увеличим вдвое площадь сечения распределительной арматуры, т.к. в фундаменте работают на изгиб две консольные части: А_sp= 2*0,142=0,284 см².

Окончательно по конструктивным соображениям принимаем три стержня диаметром 6 мм из стали класса А-I, А_sp = 0,85 см² на 1 м ширины плиты фундамента. Шаг стержней u = 35 см.

Определим изгибающий момент у грани стены от нормативных нагрузок М=0,125*0,193*(1-0,6)² 1 = 0,0039 МН м.

Найдём значения модулей упругости арматуры и бетона:

Е_s = 200000 МПа, Е_b = 20500 МПа и определим соотношение

n = 200000 / 20500 = 9,76.

Коэффициент армирования сечения:

m₁ = 1,42 / 30*100 = 0,0005 = 0,05 %.

Упругопластический момент сопротивления

W_pl = [0,292 + 1,5*9,76*0,0005]*1*0,3² = 0,027 м³.

Находим расчётное сопротивление бетона растяжению для второй группы предельных состояний R_btn = 1,15 МПа.

Момент трещинообразования М_crc = 1,15 *  0,027 = 0,031 МН м.

Проверяем выполнение условия М  М_crc: 0,0044 < 0,031, следовательно трещины в теле фундамента не возникают.

 

 

Расчёт фундамента под наружную стену в части здания

с подвалом (сеч. I-I).

Горизонтальную силу от давления грунта на стену подвала не учитываем, полагая, что она воспринимается конструкцией перекрытия и полом подвала. Нормативная вертикальная нагрузка N = 0,2 МН/м, расчётная N_р = 0,252 МН/м. Расчётные характеристики g_II=g_II^'=0,0186 МН/м³; С_II = 0,001 МПа; М_g = 1,68, М_q= 7,71, М_c = 9,58.

Расчётное сопротивление грунта основания под фундаментной плитой марки ФЛ 12.12: R = 0,703 МПа.

Вес 1 м фундаментной плиты марки ФЛ 12.12:

        G_ф = 10*(870 / 1,18) = 0,007 МН.

Вес 1 м стены подвала, состоящей из четырёх фундаментных блоков марки ФБС 12.6.6-Т:

         G_с = 4*10*(960 / 1,18) = 0,032 МН.

Вес грунта на одном обрезе фундамента

         G_гр = 0,3*2,1*0,0186 = 0,012 МН.

Среднее фактическое давление под фундаментной плитой марки   ФЛ 12.12 от действия вертикальных нагрузок, включая вес фундамента и грунта на его обрезах:

 p_ср = (0,2 + 0,007 + 0,032 + 0,012) / (1,2*1) = 0,209 МПа.

Согласно строительным нормам, условием применения расчёта по деформации является требование р_ср  R. Условие выполняется: 0,209<0,703. И хотя в основании фундамента имеется значительное недонапряжение оставляем плиту ФЛ 12.12, т.к. в пределах сжимаемой толщи основания находится грунт меньшей прочности (торф) и при уменьшении подошвы фундамента не будет выполняться условие       s_zp + s_zg  R_z.

Расчитаем конструкцию фундамента по первой и второй группам предельных состояний.

В качестве материала фундамента – бетон класса В12,5. Под подошвой фундамента предусмотрена песчано-гравийная подготовка, поэтому принимаем высоту защитного слоя бетона а = 3,5 см, тогда рабочая высота сечения h₀ = 0,3 – 0,035 = 0,265 м.

Определим расчётные нагрузки от веса фундамента и грунта на его обрезах, принимая соответствующие коэффициенты надёжности по нагрузке:

G_ф^р = 1,1(0,007 + 0,032) = 0,0429 МН;

G_гр^р = 1,2*0,012 = 0,0144 МН.

Давление под подошвой фундамента от действия расчётных нагрузок:

р_ср^р = (0,252+0,0429+0,0144) / 1*1 = 0,31 МПа.

Поперечная сила в сечении фундамента у грани стены:

Q = [0,31*1*(1,2-0,6)] / 2 = 0,093 МН.

Проверяем выполнение условия  Q_I j_b3R_btbh₀;R_bt = 0,66 МПа,j_b3=0,6;

0,093 < 0,6 * 0,66 * 1 * 0,265 = 0,105 МН. Следовательно, установка поперечной арматуры не требуется и расчёт на действие поперечной силы не производится.