Расчет железобетонных ленточных ростверков свайных фундаментов под кирпичные и крупноблочные стены

1. Ростверки под стенами кирпичных и крупноблочных зданий, опирающиеся на железобетонные сваи, расположенные в один или в два ряда, должны рассчитываться на эксплуатационные нагрузки и на нагрузки, возникающие в период строительства.

2. Расчет ростверка на эксплуатационные нагрузки следует вести из условия распределения нагрузки в виде треугольников с наибольшей ординатой р, тс/м, над осью сваи, которая определяется по формуле

, (1)

где L — расстояние между осями свай по линии ряда или рядов, м;

q_o — равномерно распределенная нагрузка от здания на уровне низа ростверка (вес стен, перекрытий, ростверка и полезная нагрузка), тс/м;

а — длина полуоснования эпюры нагрузки, м, определяемая по формуле

, (2)

где Е_р — модуль упругости бетона ростверка, кгс/см²;

I_р — момент инерции сечения ростверка, см⁴;

е_к — модуль упругости кладки стены над ростверком, кгс/см²;

b_к — ширина стены, опирающейся на ростверк (ширина цоколя), м.

3. Наибольшую ординату эпюры нагрузки над гранью сван ра, тс/м, можно определить по формуле

, (3)

где q_o, a — значения те же, что и в формуле (1):

L_p — расчетный пролет, м, принимаемый равным 1, 05 L _св, (где L _св — расстояние между сваями в свету, м.)

Для различных схем нагрузок расчетные изгибающие моменты М _оп и М _пр определяются по формулам, приведенным в табл. 1.

Таблица 1

№ п.п.	Область применения	Схема применения	Момент на опоре М оп	Момент в середине пролета М пр
	а < S
	a ³ Lсв
	а < S

4. Расчетные изгибающие моменты М _оп и М _пр могут быть определены также по графикам рис. 1 — 5, построенным применительно к наиболее часто встречающимся размерам ростверка и материалам кладки; высота ростверка h _p = 30, 40 и 50 см; марка бетона ростверка М 150 — 200; кирпичная кладка из кирпича марки 100 на растворе марки 50 и 75.

Рис. 1. График для определения опорного и пролетного моментов в свайном ростверке шириной 50 см при толщине стены и цоколя соответственно 55 и 51 см

Рис. 2. График для определения опорного и пролетного моментов в свайном ростверке шириной 50 см при толщине стены и цоколя соответственно 64 и 55 см

Рис. 3. График для определения опорного и пролетного моментов в свайном ростверке шириной 60 см при толщине стены и цоколя соответственно 68 и 64 см.

Рис. 4. График для определения опорного и пролетного моментов в свайном ростверке шириной 40 см при толщине стены и цоколя 51 см

Рис. 5. График для определения опорного и пролетного моментов в свайном ростверке шириной 40 см при толщине стены и цоколя 38 см

Рис. 6. Схема свайного ростверка

В зависимости от ширины ростверка и ширины цоколя графики следует принимать согласно табл. 2.

Таблица 2

5. Поперечную перерезывающую силу, тс, в ростверке на грани сваи можно определить по формуле

, (4)

где q_о и L_p — обозначения те же, что и в формулах (1) и (3).

6. Расчет ростверка в продольном направлении на нагрузки, возникающие в период строительства, производится из условия, что расчетные усилия в ростверке — опорный и пролетный моменты, тс× м, а также поперечная сила, тс, определяются по следующим формулам:

M _оп = -0, 083 q _к L ²_p; (5)

M _пp = 0, 042 q _к L ²_p (6)

, (7)

где q _k ¾ вес свежеуложенной кладки высотой 0, 5 L, но не мень­шей, чем высота одного ряда блоков, определенный с коэффициентом перегрузки n = 1, 1 тс/м;

L _p и L — обозначения те же, что и в формулах (1) и (3).

Расчет ростверка при двухрядном расположении свай в поперечном направлении, производится как однопролетной балки на двух опорах.

При наличии проемов, когда высота кладки от верха ростверка до низа проема менее 1/3 L, следует учитывать вес кладки стен до верхней грани железобетонных перемычек, а при каменных перемычках — вес кладки стен до отметки, превышающей отметку верха проема на 1/3 его ширины.

7. Проверка прочности кладки стены или цоколя над сваей на смятие производится в соответствии с главой СНиП по проектированию каменных и армокаменных конструкций.

Пример 1. Требуется определить расчетные усилия в монолитном железобетонном ростверке шириной b _p = 50 см, высотой h _p = 40 см, на который опирается стена из силикатного кирпича шириной b _с = 64 см при ширине цоколя b _к = 51 см. Марка бетона по прочности на сжатие М150, кирпича 100, раствора 75. Сваи сечением 30X30 см расположены в один ряд, расстояние между осями свай L = 2 м. Расчетная нагрузка на уровне низа ростверка q ₀ = 20 тс/м (рис. 6).

Решение

а) Определение усилий в ростверке от эксплуатационных нагрузок

Для упрощения определения расчетного пролетного M _пp и опорного М _оп моментов можно воспользоваться графиком рис. 1.

На оси абсцисс в правой части графика откладываем расчетный пролет L _p, равный

L _p = 1, 05 l _cв = 1, 05× 1, 7 = 1, 78 м,

где l _cв = L - d = 2 - 0, 3 = 1, 7 м.

Из полученной при этом точки восстанавливаем перпендикуляр до пересечения его с кривой A = f (L _p, a)для опорного момента М _оп при высоте ростверка 40 см, марке бетона М150 и раствора 75. Из точки пересечения б проводим горизонтальную прямую бв параллельно оси абсцисс.

На оси абсцисса левой части графика откладываем величину, соответствующую погонной нагрузке на уровне низа ростверка, q _о=20 тс/м. Из полученной при этом точки восстанавливаем перпендикуляр до пересечения с горизонтальной прямой бв. Точка в пересечения этого перпендикуляра с горизонтальной прямой определяет расчетный опорный момент М _оп = 4, 95 тс× м.

Для определения пролетного момента М _пр из точки на оси абсцисс, определяющей расчетный пролет L _p, восстанавливаем перпендикуляр до пересечения с кривой A = f (L _p, а) для пролетного момента М _прпри марках бетона и раствора кладки, соответствующих условию задачи, т.е. 150 и 75. Далее поступаем аналогично тому, как указано выше. В результате получаем расчетный пролетный момент, равный М _пр = 2, 42 тс× м.

б) Определение усилий в ростверке от нагрузок в период строительства

Вес кладки q _к определяем исходя из ее высоты, равной 0, 5 L:

q_к = n× 0, 5 Lb_cg_к,

где п — коэффициент перегрузки п = 1, 1;

b_с — ширина стены (b_с = 0, 64 м);

g_к — объемный вес кирпичной кладки (g_к = 1, 9 тс/м³);

q_к = 1, 1× 0, 5× 1, 77× 0, 64× 1, 9 = 1, 18 тс/м.

Опорный момент определяем по формуле (5):

M _оп = ‑ 0, 083 q _к L ²_p = ‑ 0, 083× 1, 18× 1, 54² = ‑ 0, 232 тс× м.

Пролетный момент определяем по формуле (6):

M _пp = 0, 042 q _к L ²_p = 0, 042× 1, 18× 1, 54² = 0, 118 тс× м.

Поперечную силу определяем по формуле (7):

тс.

По полученным расчетным усилиям в соответствии с требованиями главы СНиП II-21-75 «Бетонные и железобетонные конструкции» и СНиП II-В.2-71 «Каменные и армокаменные конструкции» определяется продольное и поперечное армирование ростверка и проверяется прочность кирпичной кладки на местное сжатие (смятие) над сваей.

Пример 2. Требуется определить расчетное усилие от эксплуатационных нагрузок в монолитном железобетонном ростверке шириной b_р = 100 см, высотой h_p = 50 см, на который опирается стена из силикатного кирпича шириной b_c = 64 см при ширине цоколя b _к = 64 см. Марки бетона, кирпича, раствора и сечение свай такие же, как и в примере 1. Сваи расположены в два ряда в шахматном порядке. Расстояние между осями свай в ряду 1, 6 м, а между смежными сваями в разных рядах вдоль оси стены L =0, 8 м. Расчетная нагрузка на уровне низа ростверка q_о = 60 тс/м.

Решение. Расчет начинаем с определения основных расчетных характеристик материала и сечения ростверка.

Модуль упругости бетона ростверка Е_б принимаем по табл. 18 главы СНиП II-21-75: Е_р = 2, 1× 10⁵ кгс/см².

Момент инерции сечения ростверка равен:

м⁴.

Модуль упругости кирпичной кладки принимаем

Е_к = 12750 кгс/см².

По формуле (2) вычисляем длину полуоснования эпюры нагрузки:

м.

Расстояние между сваями в свету L _cв и расчетный пролет ростверка равны:

L _cв = 0, 8 — 0, 3 = 0, 5 м; L _p = 1, 05 L _cв = 1, 05× 0, 5 = 0, 525 м.

Так как а = 2, 08 м > L _cв = 0, 5 м, опорный и пролетный моменты следует определять по формулам, приведенным в табл. 1 данного приложения для схемы 4.

тс× м;

тс× м.

Поперечную силу определяем по формуле

тс.

ПРИЛОЖЕНИЕ 10