Проектирование конструкций фундаментов

Расчёт центрально нагружённых фундаментов.

Расчёт конструкций центрально нагружённых фундаментов ведут в такой последовательности:

1) проводят проверку несущей способности фундамента на расчётные нагрузки по первой группе предельных состояний:

2) осуществляемой проверку фундамента на образования в нём трещин при нормативных нагрузках в соответствии со второй группой предельных состояний. Оба этих расчёта аналогичны расчёту ж/б конструкций.

Расчёт начинают с определения напряжений под подошвой фундамента от расчётных нагрузок.

Р_ср^р = (N_р + G_гр^р + G_ф^р)/А_ф (1), где N^р – расчётная нагрузка на уровне отметки земли.

G_p и G_ф^р– расчётные нагрузки от веса соответственно грунта на обрезах фундамента и самого фундамента.

В основу расчёта фундамента положена предпосылка, что внешние части фундамента под действием давления гр-ба работают подобно консолям, заделанным в массиве ор-ба, и их рассчитываемый по этой схеме в …. I – I – по грани колонны; II-II- по грани верхней …….

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

Q_I = P^р_ср*b* ℓ - ℓ _к/ 2 (2)

Q_II⁼ P^p_cp *b* ℓ - ℓ ₁ /2 (3)

Расчёт на действие поперечной силы не производят, если выполняются условия:

Q_I ≤ Y_b3 * R_bt * b * h_o (4)

Q_II ≤ Y_b3 * R_bt * b * h_o^« (5)

Где У_b3 - коэффициент, принимаемый для тяжёлого бетона, равным 0, 6;

R_bt - расчетное. сопротивление бетона растяжению;

ho = h-a - рабочая высота фундамента.

а = 35É 70мм – защитный слой бетона;

70мм -для монолитных фундаментов и не < 30мм для сборных

фундаментов.

Если условия (4) и (5) не выполняются, то необходимо устанавливать поперечную арматуру, либо увеличивать высоту поперечного сечения уступов фундамента; в практике проектирования чаще всего прибегают к последнему способу.

Кроме условий (4) и (5) должно выполняться условие, обеспечивающее прочность по наклонному сечению нижней ступени фундамента из условия восприятия поперечной силы Q бетоном:

Q = Р^р_ср [0, 5(ℓ -ℓ _k)-с] * b ≤ 1.5 * R_bt * b * h_o^{׀ 2}/c(6), где правую часть неравенства принимают равной не менее 0, 6*R_bt*b*h_o и не более

2, 5 R_bt*b*h_o; c = 0.5(ℓ -ℓ _k-2h_o) – длина проекции рассматриваемого наклонного сечения. Если с < 0, то в нижней ступени ф-та наклонная трещина не образуется.

Высоту фундамента и его отдельных ступеней определяют. расчётом на продавливание. При расчёте принимают, что продавливание фундамента происходит по боковым граням, пирамиды, стороны которой образуют с горизонтальной плоскостью угол равный 45^о. При этом низ пирамиды

располагается на уровне рабочей продольной арматуры, а верх - от места заделки колонны.

Расчёт фундамента на продавливание выполняется по формуле:

F ≤ Y_b * R_bt * U_m * h_o (7), где

F – расчетная продавливающая сила;

Y_b – коэффициент принимаемый равным 1 для тяжёлых бетонов;

R_bt – расчетное сопротивление. бетона растяжению;

Um – среднее арифметическое между периметрами верхнего и нижнего основания пирамиды продавливания в пределах полезной высоты фундамента h_o.

Для фундаментов с квадратной подошвой:

Um = 2 (b_k + ℓ _k + 2h_o) (8)

F = N – P^p_cp * A (9)

Где A = (ℓ _k + 2h_o) (b_k + 2h_o) (10)– площадь основания пирамиды продавливания

Если продольная сила < 0, значит прочность фундамента на продавливание обеспечена.

Армирование фундамента осуществляют по результатом расчёта нормальных сечений на действие изгибающих моментов в сечениях I – I и II и II, определяемых по следующим формулам:

M_I = 0.125 P^p_cp (ℓ - ℓ _k)²* b (11)

M_II = 0.125 P^p_cp (ℓ - ℓ ₁)² * b (12)

Сечения рабочей арматуры на всю ширину фундамента вычисляют по формулам:

A_sI = M_I (13)

0.9 * h_o* R_s

A_sII = M_II (14)

0.9 * h_o^׀ * R_s где

Rs – расчетное сопротивление арматуры растяжению.

Процент армирования в расчетном сечении фундамента должен быть не неже минимально допустимого процента армирования в изгибаемых элементах:

µ = (As/b*h) * 100% ≥ 0.5%

Шаг рабочей арматуры принимают равным 100 – 200мм. Нерабочие (конструктивные) стержни поперечной арматуры берут сечением не менее 10% сечения рабочей арматуры и устанавливают их с шагом 250…300мм. Диаметр рабочей арматуры должен быть не < 10мм., класс А-III

Далее проверяют фундамент по второй группе предельных состояний – по трещиностойкости. Ширина раскрытия трещин, а _сrс, определённая по формулам, сравниваются с максимально допустимой по нормам, в которых величина a _сrcu принимается равной 0, 2мм для фундаментов, находящихся ниже уровня грунтовых вод и 0.3мм выше уровня грунтовых вод.

Если условие a _сrc ≤ a _сrcu выполняется, то расчёт заканчивается. При невыполнении этого условия необходимо либо изменить конструкцию фундамента, либо увеличить проектный класс бетона и усилить армирование фундамента с последующей корректировкой всех расчётов.

Вопросы для самопроверки.

1. Назовите основные виды фундаментов.

2. Из каких частей состоит расчет фундамента?

3. Из какого условия определяют форму и размеры подошвы отдельного фундамента?

4. Какие нагрузки учитывают при определении площади подошвы фундамента?

5. Из каких условий определяется высота фундамента?

6. Как находят необходимое количество нижней арматуры фундамента?

7. Как армируют ленточные и сплошные фундаменты?