Основания и фундаменты (стр. 8 )

Если нижняя граница сжимаемой толщи находится в слое грунта с модулем деформации Е£5МПа, или такой слой залегает непосредственно ниже этой границы, то этот слой должен быть включен в состав сжимаемой толщи.

В этом случае нижнюю границу сжимаемой толщи определяют из условия:

7. Определяют среднее дополнительное напряжение в i-м слое грунта:

где szp, i, szp, i+1 – дополнительные напряжения на верхней и нижней границах i-го слоя.

8. Определяют осадку i-го слоя:

где b = 0,8 – безразмерный коэффициент;

Еi – модуль деформации i-го слоя грунта, кН/м2.

9. Осадки основания (si) суммируются в пределах сжимаемой толщи и сравниваются с предельно допустимой для данного сооружения.

где su – предельное значение совместной деформации основания и сооружения, допускается принимать по приложению 4 СНиП 2.02.01-83.

9.2 Расчет осадки свайного фундамента

Свайный фундамент приводится к условному фундаменту на естественном основании (см. рисунок 11), и в дальнейшем осадка свайного фундамента сводится к определению осадки условного фундамента на естественном основании. Разбивается на слои грунт под подошвой условного фундамента.

Рисунок 11 - Расчетная схема к определению осадки свайного фундамента

10 Конструирование принятого варианта фундамента

В этом разделе курсовой работы необходимо выполнить расчеты по прочности тела фундамента или ростверка и определить сечения арматуры по подошве фундамента или ростверка.

Расчет прочности материала фундамента включает:

- расчет фундамента на срез от поперечной силы;

- расчет фундамента на изгиб. Расчетом определяется площадь арматуры по подошве фундамента.

10.1 Расчет фундамента на срез от поперечной силы

Расчетными сечениями являются сечения I-I по грани колонны (в случае ленточного фундамента по грани стены) и II-II по грани верхней ступени (см. рисунок 12).

Поперечная сила в сечениях I-I и II-II равна:

,

где Рср – фактическое давление на грунт под подошвой фундамента кН/м2;

b – ширина фундамента, м.

Расчет на действие поперечной силы производится исходя из условий:

, (5)

где φb3 – коэффициент, принимаемый для тяжелого и ячеистого бетона

равным 0,6;

Rbt – расчетное сопротивление бетона растяжению, кН/м2;

h0=h-a - рабочая высота фундамента, м;

а – высота защитного слоя бетона, м.

Если условия (5) не выполняются, то необходимо либо устанавливать поперечную арматура, либо увеличивать высоту поперечного сечения уступов фундамента; в практике проектирования чаще всего прибегают к последнему способу.

10.2 Расчет фундамента на изгиб

Сечение рабочей арматуры в нижней ступени фундамента определяется из расчета на изгиб консольного выступа фундамента в сечениях по грани колонны и по граням ступеней фундамента. Изгибающий момент возникает от реактивного давления грунта под подошвой фундамента.

Площадь рабочей арматуры, параллельной длине фундамента l, на всю ширину фундамента в i-том сечении, м2:

где Rs – расчетное сопротивление арматуры растяжению, кН/м2. Определяется по СНиП2.03.01-84 «Бетонные и железобетонные конструкции».

Mi – изгибающий момент в i-том сечении фундамента в направлении l, кНм:

Рисунок 12 – Схема к расчету фундамента

по прочности

где Рср – напряжение в основании под подошвой фундамента, кН/м2

Изгибающий момент определяют на всю ширину фундамента от среднего по консоли реактивного давления грунта по всей площади консольного свеса, отсекаемого рассматриваемым сечением.

Процент армирования в расчетном сечении фундамента должен быть не ниже минимально допустимого процента армирования для изгибаемых элементов:

При прямоугольной подошве сечение арматуры фундамента определяют расчетом в обоих направлениях.

Армирование подошвы отдельных фундаментов рекомендуется осуществлять сварными сетками из арматуры класса A-II, A-III. Расстояние между осями стержней должно приниматься равным 200 мм. Диаметр рабочих стержней, укладываемых вдоль сторон фундамента до 3 м, должен быть не менее 10мм, а при размере фундамента более 3 м – не менее 12 мм. Подошвы фундаментов армируются узкими сетками, укладываемыми в двух плоскостях.

Армирование стенок стакана производят поперечной и продольной арматурой. Поперечное армирование выполняют в виде сварных плоских сеток с расположением стержней у наружных и внутренних поверхностей стенок. Диаметр стержней принимают по расчету, но не менее 8 мм и не менее четверти диаметра продольных стержней подколонника. Расстояние между сетками назначается не более четверти глубины стакана и не более 200 мм.

Стенки стакана допускается не армировать если:

- глубина стакана больше, чем высота подколонника, и одновременно толщина стенки стакана поверху более 200 мм и более 0,75 высоты подколонника;

- глубина стакана меньше, чем высота подколонника, и одновременно толщина стенки поверху более 200 мм и более 0,75 высоты стакана.

При несоблюдении этих условий стенки стакана нужно армировать поперечной арматурой в соответствии с расчетом.

При расчетном или конструктивном армировании подколонника диаметр продольных стержней вертикальной арматуры принимается не менее 12 мм. Арматура в виде плоских или пространственных каркасов.

10.3 Расчет ростверка на продавливание угловой сваей

Расчет плиты нижней ступени ростверка на продавливание угловой сваей производится исходя из условия:

,

где Nсвmax – усилие, приходящееся на максимально нагруженную сваю. Определяется по формуле:

,

где NI, MI – суммарная вертикальная сила и момент от расчетных нагрузок на

уровне подошвы ростверка;

u – периметр сваи, м;

Rbt – расчетное сопротивление бетона растяжению, кН/м2;

h0 – рабочая высота нижней плиты ростверка, м.

10.4 Расчет ростверка на изгиб

Рисунок 13 – Схема к расчету ростверка по прочности

Расчет прочности ростверков на изгиб производится в сечениях по граням колонны, а также по наружным граням подколонника ростверка или по граням ступеней ростверка.

Реакции свай определяются без учета собственного веса ростверка и грунта.

Изгибающий момент в i-ом расчетном сечении ростверка определяется как сумма реакций всех свай по одну сторону расчетного сечения.

Площадь сечения арматуры в i-м сечении ростверка определяется по формуле:

где h0i – рабочая высота в i-м сечении ростверка, м.

Ростверки армируются аналогично фундаментам на естественном основании.

11 Расчет фундамента по второму, менее нагруженному, сечению

1. Определяем в первом приближении ширину подошвы:

N0II - нагрузка в плоскости обреза фундамента на 1 м длины стены, кН;

R0 – условное расчетное сопротивление грунта под подошвой фундамента, кПа;

d – глубина заложения фундамента, м;

gIIср – осредненный удельный вес фундамента и грунта на его уступах (принимается равным 22 кН/м3

для бесподвальных зданий и

16 – 19 кН/м3 для зданий с

Рисунок 14 - Расчетная схема ленточного подвалом).

фундамента под стену при

наличии подвала

2. Подбираем ближайшее большее значение b для типовых сборных блоков.

3. Определяем расчетное сопротивление грунта R

где - коэффициенты условий работы, принимаемые по таблице 3 СНиП 2.02.01-83;

k - коэффициент, принимаемый равным: k = 1, если прочностные характеристики грунта (с и w) определены непосредственно испытаниями, и k = 1,1, если они приняты по таблце 1 – 3 рекомендуемого приложения 1 СНиП 2.02.01-83;

Mg, Мq, Мс – коэффициенты, принимаемые по таблице 4 СНиП 2.02.01-83

kz – коэффициент, принимаемый равным: при b ¢ 10 м - kz =1,

при b/10 м - kz =z 0/b + 0,2 (здесь z 0 = 8 м);

b – ширина подошвы фундамента, м;

gII – осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента в пределах слоя 0,5b (при наличии подземных вод определяется с учетом взвешивающего действия воды), кН/м3;