Расчет фундаментной плиты на продавливание – условия и процесс выполнения

Расчет фундаментной плиты на продавливание

На фундаментную плиту на естественном основании опирается колонна, передающая нагрузку от здания. Требуется выполнить расчет фундаментной плиты на продавливание согласно п. 3.96 Пособия по проектированию бетонных и железобетонных конструкций из тяжелого бетона без предварительного напряжения арматуры к СНиП 2.03.01-84.

Толщина плиты 500 мм, расстояние от грани бетона до оси рабочей арматуры 45 мм, класс бетона В20 (Rbt = 8,16 кг/см² при коэффициенте условий работы 0,9), вертикальное усилие в основании колонны N = 360 т, сечение колонны 400х400 мм, расчетное сопротивление грунта основания R = 34 т/м².

Определим h₀ = 500 – 45 = 455 мм.

Площадь верхнего основания пирамиды продавливания равна площади колонны 0,4х0,4 м.

Определим размеры граней нижнего основания пирамиды продавливания (они одинаковые): 0,4 + 2∙0,455 = 1,31 м, площадь нижнего основания пирамиды равна 1,31∙1,31 = 1,72 м².

Согласно пособию, продавливающая сила равна силе N = 360 т за вычетом силы, приложенной к нижнему основанию пирамиды продавливания и сопротивляющейся продавливанию. В нашем случае такой силой служит расчетное сопротивление основания, равное R = 34 т/м². Зная площадь основания пирамиды, переведем расчетное сопротивление в сосредоточенную нагрузку: 34∙1,72 = 58 т. В итоге, мы можем определить продавливающую силу: F = 360 – 58 = 302 т.

Определим периметры оснований пирамиды:

4∙0,4 = 1,6 м – периметр меньшего основания;

4∙1,31 = 5,24 м – периметр большего основания.

Найдем среднеарифметическое значение периметров:

(1,6 + 5,24)/2 = 3,42 м.

Определим, чему равна правая часть уравнения (200):

1,0∙8,16∙10∙3,42∙0,455 = 126 т.

Проверим, выполняется ли условие (200):

F = 302 т > 126 т – условие не выполняется, фундаментная плита не проходит на продавливание.

Проверим, поможет ли нам установка поперечной арматуры в зоне продавливания. Зададимся поперечной арматурой диаметром 10 мм с шагом 150х150 мм и определим количество стержней, попадающих в зону продавливания (т.е. пересекающих грани пирамиды продавливания).

У нас получилось 72 стержня, суммарной площадью Аsw = 72∙0,785 = 56,52 см².

Поперечная арматура на продавливание должна быть либо в виде замкнутых вязаных хомутов, либо в виде каркасов, сваренных контактной сваркой (ручная дуговая не допускается).

Теперь мы можем проверить условие (201), учитывающее поперечную арматуру при продавливании.

Найдем Fsw (здесь 175 МПа = 1750 кг/см² — предельное напряжение в поперечных стержнях):

Fsw = 1750∙56,52 = 98910 кг = 98,91 т.

При этом должно удовлетворяться условие Fsw = 98.91 т > 0.5Fb = 0.5∙126 = 63 т (условие выполняется).

Найдем правую часть условия (201):

126 + 0,8∙98,91 = 205 т.

Проверим условие (201):

F = 302 т > 205 т – условие не выполняется, фундаментная плита с поперечной арматурой не выдерживает продавливание.

Проверим также условие F 2Fb = 2∙126 = 252 – условие не выполняется, в принципе, при таком соотношении сил армирование помочь не может.

В таком случае следует локально увеличить толщину плиты – сделать банкетку в районе колонны и пересчитать плиту с новой толщиной.

Принимаем толщину банкетки 300 мм, тогда общая толщина плиты в месте продавливания будет равна 800 мм, а h₀ = 755 мм. Важно определить размеры банкетки в плане так, чтобы пирамида продавливания находилась полностью внутри банкетки. Мы примем размеры банкетки 1,2х1,2 м, тогда она полностью покроет пирамиду продавливания.

Повторим расчет на продавливание без поперечной арматуры с новыми данными.

Площадь верхнего основания пирамиды продавливания равна площади колонны 0,4х0,4 м.

Определим размеры граней нижнего основания пирамиды продавливания (они одинаковые): 0,4 + 2∙0,755 = 1,91 м, площадь нижнего основания пирамиды равна 1,91∙1,91 = 3,65 м².

Согласно пособию, продавливающая сила равна силе N = 360 т за вычетом силы, приложенной к нижнему основанию пирамиды продавливания и сопротивляющейся продавливанию. В нашем случае такой силой служит расчетное сопротивление основания, равное R = 34 т/м². Зная площадь основания пирамиды, переведем расчетное сопротивление в сосредоточенную нагрузку: 34∙3,65 = 124 т. В итоге, мы можем определить продавливающую силу: F = 360 – 124 = 236 т.

Определим периметры оснований пирамиды:

4∙0,4 = 1,6 м – периметр меньшего основания;

4∙1,91 = 7,64 м – периметр большего основания.

Найдем среднеарифметическое значение периметров:

(1,6 + 7,64)/2 = 4,62 м.

Определим, чему равна правая часть уравнения (200):

Расчет продавливания фундаментной плиты

Расчет продавливания фундаментной плитыПроводя расчет плиты фундамента на продавливание, можно с точностью определить габариты монолитного блока и обеспечить нужный уровень прочности фундамента (с запасом). Основная цель проведения расчетов – добиться оптимальных прочностных показателей основания, определив минимально необходимое количество материалов, марку бетонной смеси, способ армирования. Это позволит быть уверенным в эксплуатационных показателях сооружения, потратив наименьшую сумму (насколько это возможно). Способ исчисления зависит от особенностей сооружения будущей конструкции, поэтому в каждом случае его следует проводить в соответствии с имеющимися показателями.

Размещение плит с колоннами внутри периметра

Проводя расчет основания на продавливание колонной (столбами), нужно учитывать вид его конструкции:

  • Плита расположена между столбами.
  • Столб установлен на основание.
  • Все элементы фундамента взаимно сопряжены.

Для всех перечисленных видов конструкции основания существует общее условие: показатель сосредоточенного усилия нагрузки должен быть меньше, чем уровень выдерживаемой силы используемого бетонного раствора (С Схема отдельного основания под колонну

Уровень разгружающей силы фундаментной конструкции плитного типа равен производимой нагрузке собственной массой, которую ограничивает контур площади. Как найти первую уже известно, поэтому ищем вторую:

Н см = (С сеч1 + В пл)(С сеч2 + В пл).

Продавливание фундаментного перекрытия колонной, расположенной над ним, находится по формуле:

С = С сеч – Д сила.

Если конструкция подразумевает сопряжение элементов (основание и колонну), следует применять формулу:

С = С сеч – Д сила – Р усил.

Р усил – уровень усиления разгружающего типа от давления на поверхность почвы.

Для значительного увеличения прочности перекрытий применяется поперечное армирование. Качественное восприятие нагрузок армопоясом практически равно этому показателю бетона. Проводить расчет на продавливание актуально только для плитного основания, так как применение ленточного подразумевает равномерное распределение нагрузок.

Плита с колоннами у края

Еще при проектировании фундамента определяется способ армирования. Арматура, расположенная вертикально, делает конструкции более прочной. Распространенная практика – создание пространственного каркаса, который состоит из 2 горизонтальных поясов арматуры, скрепленных вертикальными прутьями. Для скрепления элементов нужно использовать хомуты из пластика или специальную проволоку – это позволит избежать образования очагов коррозии, появление которых провоцирует внутреннее напряжение во время сварочных работ. Избежав коррозии, ресурс основания становиться значительно больше.

Уменьшить стоимость фундаментной перегородки можно за счет использования вертикального армирования исключительно в местах давления колонн.

Расчет продавливания плитного основания

Проводя расчет для колонн, расположенных у края основания, должен учитываться самый неблагоприятный показатель. Рассчитать продавливание в таком случае можно по формуле:

1 > М у / М макс + М х / М ульт + С / С макс.

М у / М макс – показатели сосредоточенных моментов, которые действуют в конкретных направлениях

М ульт – значение предельных моментов, которые способно выдерживать перекрытие в конкретных направлениях.

Проводя расчет площади, исчисляя придавливание, стоит учесть промежуток между гранями колонны, ширину монолитного основания (Ш осн), размер колонны (С сеч1 и С сеч2), расстояние между колонной и краем фундамента (Р):

П прод = 0.5 В пл (С сеч1 + С сеч1 (Ш осн / 0.5 В пл) + 2 С сеч2 + 2Р + В пл).

Рассчитывая продавливание, нужно взять во внимание отверстия в основании для коммуникационных узлов, ревизионных люков и т. п. Если такие элементы находятся от колонны на расстоянии, меньшем 6В пл – проводятся исчисления с учетом этих моментов. Пример формул в таком случае аналогичен предыдущим, но стоит учесть некоторые особенности:

  • К краям отверстия проводятся 2 прямые линии от центра колонны.
  • Фундаментную плиту рассчитывают без учета сектора, находящегося между этими линиями.

Пример расчета

Как пример, возьмем случай, когда на поверхность перекрытия действует установленная колонна – сосредоточенное давление (действует на определенный участок поверхности). В этом случае нужно определить силу продавливания.

  • Ширина основания (Ш осн): 220 см.
  • Класс бетона: В25 (Р бт = 9.7 кг/см2).
  • Нижняя грань перегородки от оси армопояса находится на расстоянии 0.25 мм.
  • Сила продавливания С прод = 3.5 Т.
  • Площадь продавливания (П род): 0.3 х 0.4 м.
  • Рабочая высота (Р выс): 2 м.

Линии пирамиды продавливания

С прод распределяется по площадке 0.3 х 0.4, на которою воздействует максимальное давление. Теперь нужно найти геометрию пирамиды продавливания. Для начала находятся параметры ее основания. Для этого нужно:

300 + 2 Р выс = 700 мм.

400 + 2 Р выс = 800 мм.

Теперь можно приступать к расчетам.

Для этого используем формулу:

С прод = К бет Х Р бт Х П пер Х Р выс

К бет Схема образования пирамиды продавливания

П пер – среднее значение периметров нижнего и верхнего оснований пирамиды давления (в пределах рабочей высоты). Это значение ищем таким образом:

2 (300 + 400) = 1400 мм = 1.2 м.

2 (700 + 800) = 3000 мм = 3 м.

Ищем среднее значение: (1.2 + 3) / 2 = 2.1 м.

Теперь можно совершать подсчет:

1 (для тяжелого бетона) х 9.7 х 2.1 х 0.2 = 4.074 Т.

Теперь посмотрим, выполнены ли все необходимые условия:

Подготовил
Самохин Олег Юрьевич

Пример 2. Расчет фундаментной плиты на продавливание.

На фундаментную плиту на естественном основании опирается колонна, передающая нагрузку от здания. Требуется выполнить расчет фундаментной плиты на продавливание согласно п. 3.96 Пособия по проектированию бетонных и железобетонных конструкций из тяжелого бетона без предварительного напряжения арматуры к СНиП 2.03.01-84.

Толщина плиты 500 мм, расстояние от грани бетона до оси рабочей арматуры 45 мм, класс бетона В20 (Rbt = 8,16 кг/см² при коэффициенте условий работы 0,9), вертикальное усилие в основании колонны N = 360 т, сечение колонны 400х400 мм, расчетное сопротивление грунта основания R = 34 т/м².

Читайте также:  Как построить летнюю беседку самому на своем участке

Определим h₀ = 500 – 45 = 455 мм.

Площадь верхнего основания пирамиды продавливания равна площади колонны 0,4х0,4 м.

Определим размеры граней нижнего основания пирамиды продавливания (они одинаковые): 0,4 + 2∙0,455 = 1,31 м, площадь нижнего основания пирамиды равна 1,31∙1,31 = 1,72 м².

Согласно пособию, продавливающая сила равна силе N = 360 т за вычетом силы, приложенной к нижнему основанию пирамиды продавливания и сопротивляющейся продавливанию. В нашем случае такой силой служит расчетное сопротивление основания, равное R = 34 т/м². Зная площадь основания пирамиды, переведем расчетное сопротивление в сосредоточенную нагрузку: 34∙1,72 = 58 т. В итоге, мы можем определить продавливающую силу: F = 360 – 58 = 302 т.

Определим периметры оснований пирамиды:

4∙0,4 = 1,6 м – периметр меньшего основания;

4∙1,31 = 5,24 м – периметр большего основания.

Найдем среднеарифметическое значение периметров:

(1,6 + 5,24)/2 = 3,42 м.

Определим, чему равна правая часть уравнения (200):

1,0∙8,16∙10∙3,42∙0,455 = 126 т.

Проверим, выполняется ли условие (200):

F = 302 т > 126 т – условие не выполняется, фундаментная плита не проходит на продавливание.

Проверим, поможет ли нам установка поперечной арматуры в зоне продавливания. Зададимся поперечной арматурой диаметром 10 мм с шагом 150х150 мм и определим количество стержней, попадающих в зону продавливания (т.е. пересекающих грани пирамиды продавливания).

У нас получилось 72 стержня, суммарной площадью Аsw = 72∙0,785 = 56,52 см².

Поперечная арматура на продавливание должна быть либо в виде замкнутых вязаных хомутов, либо в виде каркасов, сваренных контактной сваркой (ручная дуговая не допускается).

Теперь мы можем проверить условие (201), учитывающее поперечную арматуру при продавливании.

Найдем Fsw (здесь 175 МПа = 1750 кг/см² – предельное напряжение в поперечных стержнях):

Fsw = 1750∙56,52 = 98910 кг = 98,91 т.

При этом должно удовлетворяться условие Fsw = 98.91 т > 0.5Fb = 0.5∙126 = 63 т (условие выполняется).

Найдем правую часть условия (201):

126 + 0,8∙98,91 = 205 т.

Проверим условие (201):

F = 302 т > 205 т – условие не выполняется, фундаментная плита с поперечной арматурой не выдерживает продавливание.

Проверим также условие F 2Fb = 2∙126 = 252 – условие не выполняется, в принципе, при таком соотношении сил армирование помочь не может.

В таком случае следует локально увеличить толщину плиты – сделать банкетку в районе колонны и пересчитать плиту с новой толщиной.

Принимаем толщину банкетки 300 мм, тогда общая толщина плиты в месте продавливания будет равна 800 мм, а h₀ = 755 мм. Важно определить размеры банкетки в плане так, чтобы пирамида продавливания находилась полностью внутри банкетки. Мы примем размеры банкетки 1,2х1,2 м, тогда она полностью покроет пирамиду продавливания.

Повторим расчет на продавливание без поперечной арматуры с новыми данными.

Площадь верхнего основания пирамиды продавливания равна площади колонны 0,4х0,4 м.

Определим размеры граней нижнего основания пирамиды продавливания (они одинаковые): 0,4 + 2∙0,755 = 1,91 м, площадь нижнего основания пирамиды равна 1,91∙1,91 = 3,65 м².

Согласно пособию, продавливающая сила равна силе N = 360 т за вычетом силы, приложенной к нижнему основанию пирамиды продавливания и сопротивляющейся продавливанию. В нашем случае такой силой служит расчетное сопротивление основания, равное R = 34 т/м². Зная площадь основания пирамиды, переведем расчетное сопротивление в сосредоточенную нагрузку: 34∙3,65 = 124 т. В итоге, мы можем определить продавливающую силу: F = 360 – 124 = 236 т.

Определим периметры оснований пирамиды:

4∙0,4 = 1,6 м – периметр меньшего основания;

4∙1,91 = 7,64 м – периметр большего основания.

Найдем среднеарифметическое значение периметров:

(1,6 + 7,64)/2 = 4,62 м.

Определим, чему равна правая часть уравнения (200):

1,0∙8,16∙10∙4,62∙0,755 = 284 т.

Проверим, выполняется ли условие (200):

О чем? О банкетке, выпирающей вниз вы не почитаете нигде, т.к. если достаточно такой банкетки, то зачем плита вокруг?

О расчете столбчатого фундамента – в пособии по расчету столбчатых фундаментах есть примеры расчета.

Сваи по тому же принципу считаются – по площади опирания. Но в сваях есть еще боковое трение, добавляющее несущую способность.

Пол и фундаментная плита – слишком разные вещи. По стоимости в том числе.

Да, не имеет смысла.

Добрый день, Ирина.

Необходимо собрать нагрузки на перекрытие и основание лифтовой шахты для обустройства помещения под шахтой.

Дано: Пятиэтажный дом с подвальным помещением 50х годов постройки. В проеме между лестничными маршами (тип Л-2) встроена сетчатая шахта лифта. Лифт имеет кирпичный приямок (190х140 см) с установленными пружинными амортизаторами, приямок опирается на прямоугольное основание из пустотелого двойного кирпича (толщина стенок 25 см). Основание связано по периметру стальным 65 уголком, внутри засыпка из грунта и строительного мусора. По грунту отлита бетонная плита (дно приямка).

Задача: усилить основание приямка и сделать в нем подсобное помещение.

Мои рассуждения по этому вопросу:
Из того что нашел по нормативной документации, это ГОСТ Р 53780-2010:

“5.2.5.6 При наличии под приямком лифта пространства (помещения), доступного для людей, основание приямка должно быть рассчитано на восприятие нагрузки не менее 5000 Н/м2”

“б) под буфером противовеса или под зоной движения уравновешивающе го устройства должна быть установлена опора, которая доходит до монолитного основания и способна выдержать удар противовеса или уравновешивающе го устройства, падающего с наибольшей возможной высоты.”

Предположим вес лифта 1000 кг, плюс противовес 1500 кг, плюс направляющие и сам приямок пусть 500 кг. На случай аварийного обрыва противовеса с максимальной высоты (15 метров) имеем воздействие на опору 220500 Дж. Возможно в лифте есть ловители, но вопрос в их работоспособнос ти, поэтому считаю по максимуму.

Достаточно ли будет усилить дно приямка двумя двутавровыми балками 16М, плюс усилить периметр 100 уголком?

Расчёт плитной части фундамента на продавливание

При расчётах на продавливание и на прочность реактивное давление грунта по подошве фундамента определяют от расчётных нагрузок без учёта собственного веса фундамента и грунта на его уступах, так как обусловленные этими нагрузками давления на грунт уравновешиваются соответствующим реактивным давлением грунта и не вызывают усилий изгиба в теле фундамента. При центральном и внецентренном нагружении соответствующие зависимости будут иметь следующий вид:

,

,

.

Опыты показывают, что продавливание железобетонных фундаментов от вертикальной нагрузки происходит по поверхностям с углом 45° к горизонтальной плоскости. Различают две схемы работы и соответственно расчёта отдельных фундаментов на продавливание в зависимости от вида сопряжения фундамента с колонной.

Работа по первой схеме происходит при монолитном сопряжении колонны с плитной частью фундамента или её подколонника с плитной частью фундамента, а также при стаканном сопряжении сборной колонны с высоким подколонником, когда выполняется условие . В этом случае продавливание плитной части рассматривается от низа монолитной колонны или подколонника на действие продольной силы N и изгибающего момента M (рис. 7, а, б).

Работа по второй схеме происходит при стаканном сопряжении сборной колонны с низким подколонником, когда выполняется условие . В этом случае фундамент рассчитывается на продавливание плитной части от дна стакана (рис. 8), а так же на раскалывание от продольной силы Nс , действующей в уровне торца колонны (рис. 9).

Продавливание отдельного фундамента происходит при образовании наклонных трещин, по границам которых бетон испытывает разрыв. При угле наклона такой трещины, равном 45°, на её границе действуют главные растягивающие напряжения σmt (касательные напряжения отсутствуют), и при достижении σmt предела прочности бетона на растяжение (при расчётах по несущей способности используют расчётное сопротивление бетона растяжению) возникают трещины.

Рис. 7. Схемы образования пирамиды продавливания при стаканном сопряжении сборной железобетонной колонны с высоким подколонником: а – центрально нагруженный фундамент, б – внецентренно нагруженный фундамент

При продавливании плитной части центрально нагруженного фундамента по первой схеме расчёт производят из условия равенства суммы всех сил на вертикальную ось:

,

ui — полусумма оснований i-ой боковой грани пирамиды продавливания;

— размер грани пирамиды продавливания;

Rbt — расчётное сопротивление бетона осевому растяжению с учётом коэффициента условия работы γb1 , учитывающего длительность действия нагрузки;

as расстояние от подошвы фундамента до оси рабочей арматуры сетки С-1.

При наличии подготовки под подошвой фундамента первоначально принимают as = 40 мм, а при её отсутствии — as = 75 мм. В результате условие прочности может быть записано в следующем виде:

,

где um — среднее арифметическое значение периметров верхнего и нижнего оснований пирамиды продавливания, образующейся в пределах высоты h0,pl ,

Как видно из вышеприведенной формулы, продавливающая сила Fpr принимается равной разности значений продольной силы N, действующей на пирамиду продавливания, и произведения величины реактивного давления грунта на площадь большего основания этой пирамиды, расположенного в уровне арматурной сетки С-1. Из рис. 7, а следует, что продавливающая сила численно равна величине отпора грунта, умноженного на разность площадей подошвы фундамента и нижнего основания пирамиды продавливания, так как

Если продавливание происходит от низа монолитной колонны, то в указанных выше формулах вместо размеров подколонника lcf и bcf принимают соответствующие размеры поперечного сечения колонны lc и bc.

При расчёте на продавливание внецентренно нагруженного фундамента по первой схеме проверку прочности упрощают и выполняют для одной наиболее нагруженной грани пирамиды продавливания по формуле

,

bm — средний размер проверяемой грани пирамиды продавливания,

;

F’pr — часть продавливающей силы, приходящаяся на проверяемую грань пирамиды продавливания,

А — часть площади основания фундамента, ограниченная нижним основанием рассматриваемой грани пирамиды продавливания и продолжением в плане её соответствующих рёбер,

Как уже отмечалось, при расчёте внецентренно нагруженного фундамента в плоскости действия изгибающего момента значение pmax вычисляют от расчётных нагрузок, действующих в уровне обреза фундамента. При действии на фундамент изгибающих моментов в двух взаимно перпендикулярных плоскостях расчёт на продавливание выполняют раздельно для каждого из этих направлений. Если продавливание происходит от низа монолитной колонны, то в расчётных формулах вместо размеров подколонника lcf и bcf принимают соответствующие размеры поперечного сечения колонны lc и bc .

Читайте также:  Конструкция окон для мансарды – общие сведения, особенности и виды

При стаканном сопряжении сборной железобетонной колонны с низким подколонником расчёт выполняют по второй схеме (рис. 8) и продольную силу Nc, действующую в уровне торца колонны, определяют из условия

− коэффициент, учитывающий частичную передачу продольной силы N на плитную часть фундамента через стенки стакана;

Ас — площадь боковой поверхности колонны, заделанной в стакан фундамента,

lc , bc — размеры поперечного сечения колонны;

N — продольная сила в уровне обреза фундамента;

R′bt расчётное сопротивление растяжению бетона замоноличивания стакана, принимаемое с учётом коэффициента условия работы γb1 , учитывающего длительность действия нагрузки. Для замоноличивания используют бетон класса не менее В15.

Рис. 8. Схема образования пирамиды продавливания при стаканном сопряжении сборной железобетонной колонны с низким подколонником

Проверку прочности на продавливание производят для одной наиболее нагруженной грани пирамиды продавливания по формуле

,

— часть силы продавливания, приходящаяся на проверяемую грань;

h,st — рабочая высота пирамиды продавливания от дна стакана до плоскости расположения растянутой арматуры сетки С-1;

lst , bst — больший и меньший размеры дна стакана;

bm — средний размер проверяемой грани,

;

При невыполнении проверок на продавливание обычно увеличивают размеры плитной части фундамента и прежде всего её высоту h0,pl . Возможен также вариант установки вертикальных каркасов, что повышает прочность на продавливание, однако плитную часть отдельных фундаментов стремятся армировать только сеткой в уровне их подошвы.

При работе фундамента на продавливание по второй схеме требуется выполнить расчёт его прочности на раскалывание.Если колонна менее развита в поперечном направлении, чем фундамент, т.е. при выполнении условия bc / lc ≤ Аb / Аl , проверку прочности производят по формуле

.

Если колонна более развита в поперечном направлении, чем фундамент, т.е. при выполнении условия bc / lc > Аb / Аl , проверку прочности производят по формуле

,

μb — коэффициент трения бетона по бетону, принимаемый равным 0,75;

kgr — коэффициент, учитывающий совместную работу фундамента с грунтом (kgr = 1,3 при наличии засыпки фундамента грунтом; kgr = 1 при отсутствия засыпки фундамента грунтом в подвалах);

Аl , Аb — площади вертикальных сечений фундамента в плоскостях, проходящих по осям сечения колонны параллельно соответственно сторонам lf и bf подошвы фундамента, за вычетом площади сечения стакана (рис. 9).

Рис. 9. Площади вертикальных сечений фундамента Аl (а) и Аb (б) при его расчёте на раскалывание

Если соотношение размеров поперечного сечения колонны таково, что bc / lc 2,5), то в приведенных выше расчётных формулах принимают bc / lc = 0,4 (lc / bc = 2,5). Во всех остальных случаях используют фактические соотношения размеров.

Расчет фундаментной плиты на продавливание

Произведем проверочный расчет фундаментной плиты на продавливание с учетом усилий, возникающих расчетной схеме в наиболее нагруженной колонне подвального этажа. Помимо продольной силы N в колонных подвального этажа получены изгибающие усилия My и Mz. В этом случае условие прочности при расчете на продавливание будет иметь вид:

,

где F=N=3630 кН – сосредоточенная продавливающая сила;

Mx=Mz/2=5,62/2=2,81 кНм – изгибающий момент в направлении оси OX при расчете на продавливание;

My=My/2=1,6/2=0,8 кНм – изгибающий момент в направлении оси OY при расчете на продавливание;

u – периметр расчетного контура продавливания;

,

где a, b – размеры поперечного сечения колонны. a=b=hcol=400 мм.

,

мм 2

,

,

,

условие выполняется, следовательно, момент не корректируем.

,

условие прочности НЕ выполнено. Необходима установка поперечного армирования.

По конструктивным требованиям принимаем шаг поперечных стержней Sw=100 мм h /3=213,3 мм; 300 мм 2 ).

,

условие прочности выполняется, следовательно, несущая способность обеспечена.

Рисунок 4.16 – Схема расстановки поперечного армирования фундаментной плиты

Зону расстановки поперечного армирования принимаем от грани колонны не менее, чем на 1,5h =1,5∙640=960 мм.

Коэффициент запаса при расчете фундаментной плиты на продавливание составляет:

Окончательно принимаем толщину фундаментной плиты h=700 мм.

РАСЧЕТ ДЛИН НАХЛЕСТА И АНКЕРОВКИ

Максимальная длина арматурных стержней, выпускаемых для массового строительства, составляет 11,7 м. Так как габариты фундаментной плиты превышают это значение, то необходима стыковка стержней фонового армирования. Стыковку стержней будем производить внахлестку. Длинна нахлестки принимается не менее значения ll, определяемого по формуле:

,

где l – базовая длина анкеровки;

As , cal – площадь поперечного арматуры, требуемая по расчету;

As , ef – площадь поперечного фактически установленного армирования;

α – коэффициент, учитывающий влияние напряженного состояния арматуры, конструктивного решения элемента в зоне соединения стержней, количества стыкуемой арматуры в одном сечении по отношению к общему количеству арматуры в этом сечении, расстояния между стыкуемыми стержнями. При соединении арматуры периодического профиля с прямыми концами, а также гладких стержней с крюками или петлями без дополнительных анкерующих устройств коэффициент α для растянутой арматуры принимают равным 1,2, а для сжатой арматуры – 0,9. При этом должны быть соблюдены следующие условия:

· относительное количество стыкуемой в одном расчетном сечении элемента рабочей растянутой арматуры периодического профиля должно быть не более 50 %, гладкой арматуры (с крюками или петлями) – не более 25 %;

· усилие, воспринимаемое всей поперечной арматурой, поставленной в пределах стыка, должно быть не менее половины усилия, воспринимаемого стыкуемой в одном расчетном сечении элемента растянутой рабочей арматурой;

· расстояние между стыкуемыми рабочими стержнями арматуры не должно превышать 4ds;

· расстояние между соседними стыками внахлестку (по ширине железобетонного элемента) должно быть не менее 2ds и не менее 30 мм.

В любом случае фактическая длина перепуска должна быть не менее 0,4α⋅l0,an, не менее 20ds и не менее 250 мм.

В качестве одного расчетного сечения элемента, рассматриваемого для определения относительного количества стыкуемой арматуры в одном сечении, принимают участок элемента вдоль стыкуемой арматуры длиной 1,3ll. Считается, что стыки арматуры расположены в одном расчетном сечении, если центры этих стыков находятся в пределах длины этого участка.

Базовая длина анкеровки l вычисляется по формуле:

,

где As – площадь поперечного сечения одного стержня, определяемая по номинальному диаметру;

us – периметр сечения одного стержня, определяемый по номинальному диаметру;

Rbond – расчетное сопротивление сцепления арматуры с бетоном.

,

где η1 – коэффициент, учитывающий влияние вида поверхности арматуры, принимаемый для ненапрягаемой горячекатаной и термомеханически обработанной арматуры класса А равным 2,5;

η2 – коэффициент, учитывающий влияние размера диаметра арматуры, принимаемый равным:

для ненапрягаемой арматуры:

η2 = 1,0 – при диаметре арматуры ds ≤ 32 мм;

η2 = 0,9 – при диаметре арматуры 36 и 40 мм;

Чтобы обеспечить включение в работу дополнительного армирования необходимо укладывать арматурные стержни таким образом, чтобы они перекрывали зону, в которой возникают пиковые значения изгибающих моментов и заходили за ее границы не менее, чем на длину анкеровки. Требуемая расчетная длина анкеровки вычисляется по формуле:

,

α – коэффициент, учитывающий влияние на длину анкеровки напряженного состояния бетона и арматуры и конструктивного решения элемента в зоне анкеровки. Для ненапрягаемой арматуры при анкеровке стержней периодического профиля с прямыми концами (прямая анкеровка) или гладкой арматуры с крюками или петлями без дополнительных анкерующих устройств для растянутых стержней принимают α = 1,0, а для сжатых – α = 0,75.

Так как все подобранные арматурные стержни имеют диаметр менее 36 мм, то для принятого класса арматуры А500С в бетоне класса B25:

,

Вычислим базовую длину анкеровки для принятых диаметров арматуры:

ø14А500С:

ø18А500С:

ø20А500С:

В запас несущей способности принимаем . Тогда необходимые по расчету длина анкеровки, длина нахлестки и разбежка стыкуемых стержней представлены в таблице 5.1.

Базовая длина анкеровки,

Расчетная длина анкеровки, lan , ммРасчетная длина нахлестки, ll , ммДлина разбежки стыкуемых стержней, 1,3 ll , ммα = 1 ,0α =1,2α =1,2·1,3 =1,56ø14А500С580580700910ø18А500С750750Ø20А500С830830

Арматурные стержни для массового строительства поставляются длиной 11,7 м. Ввиду этого для удобства укладки и минимизации числа арматурных обрезков длина стержней дополнительного армирования принимается делением исходного стержня на равные части (1/2; 1/3; 1/4; 1/5; 1/6). С учетом полученной в проектно-вычислительном комплексе и требуемой длиной анкеровки длина стержней дополнительного армирования под колоннами необходима не менее 3760 мм в направлении оси OX (рисунок 5.1) и не менее 3260 мм в направлении оси OY (рисунок 5.2). Подбираем длину стержней дополнительного армирования 11700/3=3900 мм (3900 > 3760; 3900 > 3260).

Рисунок 5.1 – Подбор длины дополнительного нижнего армирования под колонной в направлении оси OX

Рисунок 5.2 – Подбор длины дополнительного нижнего армирования под колонной в направлении оси OY

В других зонах, требующих установки дополнительного армирования, длину арматурных стержней подбираем аналогичным образом.

Дата добавления: 2019-07-17 ; просмотров: 15 ;

Тонкости расчета фундаментной плиты

Современные дома возводят на разных фундаментах. Выбор напрямую зависит от нагрузок, рельефа подобранной местности, структуры и состава самого грунта и, конечно же, климатических условий. Эта статья раскрывает полную информацию о плитном фундаменте, доходчиво отвечает на вопрос, как правильно делать полный расчет, который поможет построить нужное основание.

Особенности

Плиточный тип фундамента состоит из основания постройки, представляющей собой плоскую либо же с ребрами жесткости железобетонную плиту. Конструкция данного фундамента бывает нескольких типов: сборная или монолитная.

Сборным фундаментом называют уложенные готовые плиты, изготовленные на заводе. Плиты укладывают стройтехникой на предварительно подготовленное, то есть выровненное и уплотненное, основание. Здесь могут использоваться аэродромные плиты (ПАГ) либо же дорожные плиты (ПДН, ПД). У такой технологии имеется большой недостаток. Связан он с отсутствующей цельностью, а, как следствие, и с соответствующей невозможностью сопротивления даже самым небольшим передвижениям грунта. Именно по этой причине сборный тип плитного фундамента в основном применяют лишь на поверхностях из скального грунта либо на непучинистых крупнообломочных грунтах для сооружения маленьких построек из дерева в районах, где минимальная глубина промерзания.

Читайте также:  Материалы для стропил

А вот монолитный плитный фундамент – это одна целая жесткая железобетонная конструкция, что возводится под площадью самого строения.

По геометрической форме данный тип фундамента бывает нескольких видов.

  • Простой. Когда нижняя сторона фундаментной плитки плоская и ровная.
  • Усиленный. Когда нижняя сторона имеет ребра жесткости, которые расположены в вычисленном особыми расчетами порядке.
  • УШП. Так называют утепленный тип шведских плит, которые относятся к разновидности фундаментных плит усиленного вида. При строительстве применяют уникальную технологию: бетонную смесь заливают в отдельно разработанный заводской тип несъемной опалубки, который и позволяет в дальнейшем формировать на упругом основании, вернее, в нижней ее части и на поверхности сетку заармированных и малых по размеру ребер жесткости. Также у УШП есть система подогрева.

Данная статья рассказывает о простейшем монолитном плитном фундаменте.

Достоинства и минусы, критерии выбора

Первое достоинство – практически совершенная универсальность. Иногда в сети можно повстречать статьи, в которых говорится, что фундаментную плитку строить можно везде.

Даже если строительные работы ведутся на болотистой местности, с плиткой ничего страшного не произойдет: в период сильных холодов она поднимется, а в жаркий период, наоборот, будет опускаться, так сказать, плавать.

Получается своеобразный «бетонный корабль», у которого сверху надстройка из целого дома.

И все же здесь будет справедливым следующее замечание: единственный фундамент, позволяющий производить довольно надежное возведение на посадочных и сильнопучинистых грунтах, включая заболоченный тип почвы, – свайный фундамент. Такой тип фундамента используется, когда у свай вполне хватает собственной длины для закрепления в самых нижних несущих грунтовых слоях.

Морозный тип пучения, включая просадку, во время оттаивания либо проседания фундамента вследствие увлажнения грунтовой поверхности (к примеру, во время подъема грунтовых вод) происходить под поверхностью всей плитки одинаково не могут. В любом случае только одна из сторон сместится больше. Простым примером может стать весеннее оттаивание грунтовой поверхности. Процесс оттаивания будет протекать намного быстрее и с большей интенсивностью на южной стороне дома, нежели на северной. Тем временем плитка будет подвержена огромным нагрузкам, которые, кстати, она не всегда выдерживает. Все это скажется на строении: дом просто может накрениться. Будет не так страшно, если это строение деревянное. А если оно возводилось из кирпича либо блоков, могут появиться трещинки на стенках.

Плитный фундамент позволяет возводить дома даже на самых сложных грунтах, куда относят и среднепучинистый вид почвы, который обладает наименьшей несущей способностью, нежели, к примеру, ленточный грунт. Вот только переоценивать данную возможность не нужно.

Используют ли плитный фундамент во время возведения больших строений? Некоторые утверждают, что на монолитной плите можно выстраивать только самые легкие и вместе с этим недостаточно долговечные строения. Данное утверждение не совсем верное, поскольку при выборе благоприятных условий и верно спроектированном фундаменте с грамотным проведением строительной работы, плитный фундамент способен выдержать даже столичный ЦУМ. Кстати, здание это как раз и строилось на плите.

Слишком высокая цена. Такое мнение почему-то распространено. Практически все уверены, что плитный тип фундамента очень дорогой, дороже существующих видов основания. Также почему-то большинство считает, что стоимость составит около половины от имеющихся затрат на все последующие строительные работы.

При этом никто и никогда никакого сравнительного анализа не проводил. Также почему-то многие не учитывают, что во время строительства дома, например, делать полы не придется. Конечно, здесь говорится о черновой напольной поверхности.

Сложность самой работы. Часто слышится такое утверждение: «Для строительства фундамента плитного типа понадобится опыт квалифицированных работников». И все же, если прикинуть, станет понятным, что такие «мастера» сильно завышают расценки за свою работу. На самом деле только незнание технологии обычно приводит к ошибкам, а наворотить можно и с любым другим фундаментом.

Так с какими именно сложностями можно столкнуться во время работы с плитным фундаментом? При выравнивании площадки? Нет, здесь все также и ничуть не сложнее, нежели при разравнивании заглубленного ленточного фундаментного основания. Может, сложность с гидроизоляцией или с утеплением? Здесь, скорее, лучше совершать данные операции на ровной горизонтальной поверхности, нежели на вертикальных плоскостях.

Может, дело в вязке арматурного каркаса? Опять же нужно сравнить и понять, что проще, к примеру, можно взять арматуру, разложенную на площадке ровной, либо залезть руками в сам ленточный фундамент с его опалубкой. Может, дело в заливке самой бетонной смеси? В данном варианте все зависит не от выбранного фундамента, а, скорее, от особенностей отдельного участка, от того, сможет ли миксер подъехать к строительной площадке или придется мешать бетон вручную.

На самом деле возводить фундаментные плиты – физически непростая задача. Из-за достаточно большой площади возведения данную работу можно назвать нудной, но здесь не говорится, что потребуется помощь квалифицированных строителей. Поэтому с делом таким смогут справиться обычные «рукастые» мужчины. К тому же, если правильно следовать технологии строительства и СНиП столбчатого, плитного и другого фундамента – обязательно все получится.

Вычисления

Каждый нулевой цикл потребует провести расчет, который заключается, прежде всего, в определении толщины самой плиты. Данный выбор нельзя делать приблизительно, поскольку такое непрофессиональное решение вопроса приведет к получению слабенького основания, которое может растрескаться в морозы. Слишком массивное основание глубокого заложения не делают, чтобы не тратить неоправданно лишних денег.

Для самостоятельного строения домов можно использовать расчет, приведенный ниже. И пусть данные расчеты не сравнятся с инженерными, которые проводят в проектных организациях, все же именно эти расчеты помогут в осуществлении качественного заложения фундамента.

Изучить грунт

Следует изучить грунт, находящийся на выбранном участке под застройку.

Для проведения дальнейших расчетов потребуется выбрать определенную толщину для фундаментной плиты с соответствующей массой. Это поможет получить наилучшее удельное давление на имеющийся вид грунта. При превышающихся нагрузках строение обычно начинает «утопать», при минимальных – легкое морозное пучение грунтовой поверхности накренит фундамент. Все это вызовет соответствующие не слишком приятные последствия.

Оптимальное удельное давление для грунтовой поверхности, на которой обычно начинают строительство:

  • мелкий песок либо пылеватый тип песка высокой плотности – 0,35 кг/см³;
  • мелкий песок со средней плотностью – 0,25 кг/см³;
  • супеси в твердом и пластичном виде – 0,5 кг/см³;
  • суглинки пластичные и твердые – 0,35 кг/см³;
  • пластичный сорт глины – 0,25 кг/см³;
  • глина твердая – 0,5 кг/см³.

Общая масса/вес дома

Основываясь на разработанном проекте будущего строения, можно определить, какой у дома будет общая масса/вес.

Приближенное значение удельной массы каждого конструктивного элемента:

  • кирпичная стена со 120-миллиметровой толщиной, то есть в полкирпича, – до 250 кг/м²;
  • стена из газобетона либо 300-миллиметровых пенобетонных блоков марки D600 – 180 кг/м²;
  • стена из бревен (диаметр 240 мм) – 135 кг/м²;
  • 150-миллиметровая стена из бруса – 120 кг/м²;
  • 150-миллиметровая каркасная стена (утеплитель обязателен) – 50 кг/м²;
  • чердачная из деревянных балок с обязательным утеплением, плотностью достигающей 200 кг/м³, – 150 кг/м²;
  • пустотная плита из бетона – 350 кг/м²;
  • межэтажная либо цокольная из деревянных балок, утепленная, плотность достигает 200 кг/м³ – 100 кг/м²;

  • монолитное перекрытие из железобетона – 500 кг/м²;
  • эксплуатационная нагрузка для перекрытия межэтажного и цокольного – 210 кг/м²;
  • с кровлей, изготовленной из стали листовой, профнастила или металлочерепицы, – 30 кг/м²;
  • эксплуатационная нагрузка для перекрытия чердачного – 105 кг/м²;
  • с кровлей двухслойной из рубероида – 40 кг/м²;
  • с кровлей керамической черепицы – 80 кг/м²;
  • с шиферной – 50 кг/м²;
  • снеговой тип нагрузки, применяемый к средней полосе российской территории, – 100 кг/м²;
  • снеговой тип нагрузки для северных регионов – 190 кг/м²;
  • снеговой тип нагрузки для южной части – 50 кг/м².

Рассчет площади плиты

Площадь всей плиты рассчитывать нужно, опираясь на инженерный проект. Вес строения следует поделить на площадь, чтобы получить показатель удельной нагрузки, воздействующий на грунтовую поверхность. Кстати, полученный результат не учитывает фундаментную массу. Дальше предстоит сравнить получившуюся цифру с оптимальной сосредоточенной нагрузкой, далее можно подсчитать разницу, то есть узнать, сколько всего не достает до получения оптимального значения удельного давления. Полученную разницу нужно умножить на площадь самой плиты, чтобы получить в итоге необходимую массу фундамента.

Дальше получившийся результат массы фундаментной плиты делят на плотность железобетона 2500 кг/м³. Таким образом получат необходимый объем фундаментной плиты. Данный объем нужно поделить на значение площади этой плиты, чтобы получить ее толщину.

Получившуюся толщину нужно округлить до ближайшего самого большого или, наоборот, самого меньшего значения, которое кратно 5 сантиметрам. По уже округленным значениям нужно вновь пересчитать вес фундамента, складывая число с массой здания, чтобы определить расчетное удельное давление, действующее на грунтовую поверхность. Далее следует сопоставить полученный результат с оптимальным. При этом важно помнить, что эта разница не может превышать ±25%.

Удельный тип нагрузки от общего веса постройки воздействует на бетон внизу. Отталкиваясь от этого, нужно определить оптимальную марку бетона, что будет использоваться для заливания, с условием, что прочность бетонного покрытия сохранится на сжатии, то есть рассчитать на продавливание. В основном выбор стоит между марками М300, М200 и М250.

На самом деле такие расчеты считают простыми. Здесь понадобятся только знания, приобретенные в школе на уроках математики.

О том, как построить и рассчитать монолитный фундамент, смотрите в следующем видео.


Ссылка на основную публикацию