- Расчет центрально нагруженных отдельных фундаментов под колонны.
- Особенности расчета внецентренно нагруженных отдельных фундаментов под колонны.
- buildingbook.ru
- Информационный блог о строительстве зданий
- Расчёт столбчатого фундамента под колонну при действии вертикальной нагрузки и момента в одном направлении
- Исходные данные
- Расчёт фундамента
- Глубина заложения фундамента
- Предварительные размеры фундамента
- Расчёт максимального и минимального краевого давления
- This article has 3 Comments
Расчет центрально нагруженных отдельных фундаментов под колонны.
Расчет фундамента состоит из двух частей: расчета основания (определяют форму и размеры подошвы) и тела фундамента (высоту фундамента, размеры его ступеней и сечения арматуры).
Расчет основания фундамента. Определение размеров подошвы фундамента производят при допущении, что реактивное давление на грунт по подошве фундамента распределяется по линейному закону, например при центральном нагружении по прямоугольной эпюре (рис. 10.3). В действительности распределение давления зависит от свойств грунта, жесткости фундамента и имеет более сложный характер. Однако, как показали исследования, принятое допущение упрощает расчет и не приводит к ошибкам.
Нагрузками, создающими давление на грунт, являются продольная сила N, передаваемая колонной, и собственный вес фундамента, включая вес грунта на его ступенях Gф. Площадь подошвы Аf должна быть подобрана так, чтобы среднее давление под подошвой не превышало расчетного давления на грунт R0:
Значение продольного усилия принимают с коэффициентом надежности по нагрузке Yf = 1поскольку расчет основания производят по деформациям. Обозначив глубину заложения подошвы фундамента Н получают:
По найденной площади устанавливают размеры сторон подошвы фундамента, округляя их в большую сторону до значения, кратного 30 см, если применяют металлическую инвентарную опалубку, и 10 см при использовании неинвентарной опалубки.
Далее переходят к расчету прочности тела фундамента.
Расчет тела фундамента. Высоту фундамента определяют из условия его прочности на продавливание в предположении, что продавливание происходит по поверхности пирамиды, боковые стороны которой начинаются у колонны и наклонены под углом 45 0 к вертикали.
Расчет на продавливание выполняют по периметру колонн и по пирамиде, наклоненной под углом 45 0 и 26,6 0 .
Расчет на продавливание по периметру колонны ведут исходя из условия:
где 
– касательные напряжения среза при продавливании, 
– сопротивление на срез при продавливании.
– периметр колонны
Расчет на продавливание по пирамиде ведут исходя из условия:
c – расстояние от грани колонны до рассматриваемого сечения
– периметр нижнего основания пирамиды продавливания
– коэффициент продольного армирования
Если 
– то высота ступеней достаточна, если 
– то недостаточна. Создаем фундамент в котором не будет происходить продавливания.
Расчет арматуры по подошве фундамента:
Особенности расчета внецентренно нагруженных отдельных фундаментов под колонны.
Фундаменты под внецентренно сжатые колонны испытывают воздействие нормальной силы N, изгибающего момента М и поперечной силы Q (рис. 10.4,а). При небольших моментах фундаменты проектируют квадратными в плане, при значительных — прямоугольными с большим размером в плоскости действия момента.
Требуемую площадь фундамента определяют предварительно по формуле с коэффициентом 1,2. 1,6, учитывающим влияние момента:
Вычислив площадь подошвы фундамента и задавшись соотношением сторон b/a= (0,65. 0,85), определяют a и b.
Затем находят максимальное и минимальное давление под краем подошвы в предположении линейного распределения напряжений в грунте (рис. 10.4, б,г):
— эксцентриситет продольной силы относительно центра тяжести подошвы фундамента.
При этом должны выполняться условия
Расчет на продавливание такой же как для центрально-нагруженных фундаментов (напряжение среза сравниваем с максимальным сопротивлением срезу).
Расчет армирования подошвы:
В направлении действия момента:
В направлении перпендикулярном плоскости действия момента:
После определения моментов подсчитывают требуемое количество арматуры в каждом направлении по формуле
Источник
buildingbook.ru
Информационный блог о строительстве зданий
- Home
- /
- Железобетонные конструкции
- /
- Конструкции зданий и сооружений
- /
- Расчёт столбчатого фундамента под колонну при действии вертикальной нагрузки и момента в одном направлении
Расчёт столбчатого фундамента под колонну при действии вертикальной нагрузки и момента в одном направлении
В этой статье рассмотрим расчёт фундамента под колонну по 1-му предельному состоянию при нагружении фундамента вертикальной нагрузкой и горизонтальной нагрузкой с изгибающим моментом, действующими в одной плоскости.
Исходные данные
Исходными данными для расчёта фундамента будут нагрузки, приходящие на фундамент от колонны и инженерно-геологические изыскания.
В результате расчёта рамы в расчётной программе получили следующие нагрузки на фундамент:
N=21.3 т (вертикальная нагрузка)
Mx=14.8 т*м (изгибающий момент)
My=0, Qy=0 (Расчёт при действии моментов в 2-х плоскостях рассмотрю отдельно в следующих статьях)
Qx=2.8 т (поперечная нагрузка)
Хочу отметить, что лучше всего проверить 2-а расчётных сочетания:
- Полная ветровая, снеговая, вес конструкций, равномерно-распределённая
- Полная ветровая и вес конструкций
Дело в том, что одно из условий расчёта является недопущение отрыва края фундамента от земли и при отсутствии снеговой нагрузки вертикальная нагрузка будет меньше и соответственно меньше сопортивления изгибающему моменту.
Глубина сезонного промерзания – 1,79 м;
Уровень грунтовых вод 1,6 м;
Прочностные свойства грунтов определяются по инженерно-геологическим изысканиям. Для этого ищем инженерно-геологический разрез под нужный фундамент и таблицу с нормативными и расчётными характеристиками грунтов. Для расчёта по 1-му предельному состоянию (расчёту на прочность) необходимы расчётные характеристики при α=0.95 (доверительная вероятность расчётных значений), согласно п.5.3.17 СП 22.13330.2016.
ИГЭ-1 — насыпной грунт — песок разной крупности c вкл. строительного мусора до 15-20%, комки суглика, обломки ж.д. плит (в расчёте не участвует т.к. отметка низа фундамента находится ниже этого слоя грунта);
ИГЭ-2 — песок средней крупности, средней плотности, водонасыщенный: (e=0.65, ρ=1,8 т/м³, Е=30 МПа, ϕ=35°, С=1 кПа).
ИГЭ-3 — песок средней крупности, с редкими прослоями текучей супеси, суглинка, глиниcтый средней плотности, водонасыщенный: (e=0.6, ρ=1,82 т/м³, Е=35 МПа, ϕ=36°, С=1,5 кПа).
Уровень грунтовых вод 1,8 м от уровня земли.
Расчёт фундамента
Схема приложения нагрузок на фундамент выглядит следующим образом:
Глубина заложения фундамента
Глубину заложения фундамента определяем в зависимости от максимальной глубины сезонного промерзания, которая дана в отчёте по инженерно-геологическим изысканиям. В моём случае нормативная глубина сезонного промерзания равна dfn=1,79м.
Расчётная глубина сезонного промерзания вычисляется по формуле 5.4 СП 22.13330.2016
где kh — коэффициент, учитывающий влияние теплового режима сооружения, принимаемый для наружных фундаментов отапливаемых сооружений — по таблице 5.2 СП 22.13330.2016; для наружных и внутренних фундаментов неотапливаемых сооружений kh=1,1, кроме районов с отрицательной среднегодовой температурой;
В нашем случае здание неотапливаемое, поэтому
Глубина заложения фундамента должна быть не выше расчётной глубины промерзания (согласно таблице 5.3 СП 22.13330.2016). Для отапливаемых зданий допускается устраивать фундаменты внутри здания (не под наружными стенами) выше глубины промерзания, но должно быть гарантировано, что в холодное время года будет отопление здания. Если же допускается, что здание могут подвергнуть консервации или отключить отопление, тогда и внутренние фундаменты также должны быть заложены на расчётную глубину промерзания.
Предварительные размеры фундамента
Определяем предварительно площадь основания фундамента.
Предварительные размеры фундамента определяем по формуле:
N — вертикальная нагрузка от колонны, которую мы получили при расчёте каркаса здания (N=21,3 т=213 кН);
R0 – расчётное сопротивление грунта, предназначенное для предварительного расчёта приведены в Приложении Б СП 22.13330.2016 (в нашем случае Таблица Б.2 для песка средней крупности и средней плотности R0 = 400кПа, для глины и других грунтов см. другие таблицы в приложении Б);
Таблица Б.2 — Расчетные сопротивления R0 песков
| Пески | Значения R0, кПа, в зависимости от плотности сложения песков | |
| плотные | средней плотности | |
| Крупные | 600 | 500 |
| Средней крупности | 500 | 400 |
| Мелкие: | ||
| маловлажные | 400 | 300 |
| влажные и насыщенные водой | 300 | 200 |
| Пылеватые: | ||
| маловлажные | 300 | 250 |
| влажные | 200 | 150 |
| насыщенные водой | 150 | 100 |
ȳ — среднее значение удельного веса фундамента и грунта на его обрезах, предварительно принимаемое ȳ=20 кН/м³;
d – глубина заложения фундамента (в нашем случае d=2 м)
+20% т.к. фундамент внецентренно сжатый 0,72 м²
Размеры подошвы фундамента назначаются с шагом 0,3 м, размером не менее 1,5х1,5м (Таблица 4 Пособия по проектированию фундаментов на естественном основании)
Таблица 4 Пособия по проектированию фундаментов на естественном основании
| Эскиз фундамента | Модульные размеры фундамента, м, при модуле, равном 0,3 | ||||||||
| h | hpl | соответственно hpl | подошвы | подколонника | |||||
| h1 | h2 | h3 | квадратной b ´ l | прямоугольной b ´ l | под рядовые колонны bcf ´ lcf | под колонны в температурных швах bcf ´lcf | |||
| 1,5 | 0,3 | 0,3 | — | — | 1,5´1,5 | 1,5´1,8 | 0,6´0,6 | 0,6´1,8 | |
| 1,8 | 0,6 | 0,3 | 0,3 | — | 1,8´1,8 | 1,8´2,1 | 0,6´0,9 | 0,9´2,1 | |
| 2,1 | 0,9 | 0,3 | 0,3 | 0,3 | 2,1´2,1 | 1,8´2,4 | 0,9´0,9 | 1,2´2,1 | |
| 2,4 | 1,2 | 0,3 | 0,3 | 0,6 | 2,4´2,4 | 2,1´2,7 | 0,9´1,2 | 1,5´2,1 | |
| 2,7 | 1,5 | 0,3 | 0,6 | 0,6 | 2,7´2,7 | 2,4´3,0 | 0,9´1,5 | 1,8´2,1 | |
| 3,0 | 1,8 | 0,6 | 0,6 | 0,6 | 3,0´3,0 | 2,7´3,3 | 1,2´1,2 | 2,1´2,1 | |
| 3,6 | — | — | — | — | 3,6´3,6 | 3,0´3,6 | 1,2´1,5 | 2,1´2,4 | |
| 4,2 | — | — | — | — | 4,2´4,2 | 3,3´3,9 | 1,2´1,8 | 2,1´2,7 | |
| Далее с шагом | — | — | — | — | 4,8´4,8 | 3,6´4,2 | 1,2´2,1 | — | |
| 5,4´5,4 | 3,9´4,5 | 1,2´2,4 | — | ||||||
| 0,3 м | — | — | — | — | — | 4,2´4,8 | 1,2´2,7 | — | |
| или | — | — | — | — | — | 4,5´5,1 | — | — | |
| 0,6 | — | — | — | — | — | 4,8´5,4 | — | — | |
| — | — | — | — | — | 5,1´5,7 | — | — | ||
| — | — | — | — | — | 5,4´6,0 | — | — | ||
Предварительно назначаем фундамент 1,5х1,5=2,25 м², что больше предварительного минимума 0,72 м².
Расчёт максимального и минимального краевого давления
Максимальное и минимальное краевое давление находим по формуле 5.11 СП 22.13330.2016
Где N=21,3т=213 кН вертикальная нагрузка от колонны в кН;
Аф=2,25 м² – площадь фундамента, м²;
γmt – средневзвешенное значение удельных весов тела фундамента, грунтов и полов, принимаемое 20 кН/м³;
d=2 – глубина заложения фундамента, м;
M-момент от равнодействующей всех нагрузок, действующий по подошве фундамента в кН*м, находим по формуле:
W – момент сопротивления подошвы фундамента, м³. Для прямоугольного сечения находится по формуле W=bl²/6 где в нашем случае b – это сторона подошвы фундамента вдоль буквенной оси, l – длина стороны подошвы фундамента вдоль цифровой оси (см. картинку ниже).
Т.к. предварительно мы приняли фундамент с размерами 1,5х1,5 м, то
W= bl²/6=1.5*1.5²/6=0.5625 м³
При действии вертикальной нагрузки на фундамент совместно с изгибающим моментом у нас может быть 3 варианта эпюр давления на грунты:
- Треугольная с отрывом края фундамента
Нельзя допускать, чтобы происходил отрыв фундамента, т.е. Pmin всегда должен быть ≥0.
В нашем случае Pmin 0,5
1 К сооружениям с жесткой конструктивной схемой относят сооружения, конструкции которых специально приспособлены к восприятию усилий от деформации оснований, в том числе за счет мероприятий, указанных в 5.9.
2 Для зданий с гибкой конструктивной схемой значение коэффициента γс2 принимают равным единице.
3 При промежуточных значениях L/H коэффициент γс2 определяют интерполяцией.
4 Для рыхлых песков γс1 и γс2 , принимают равными единице.
k=1 (п.5.6.7 СП 22.13330.2016 коэффициент, принимаемый равным единице, если прочностные характеристики грунта (φII и СII ) определены непосредственными испытаниями, и k=1,1, если они приняты по таблицам приложения А).
My=1,68 (таблица 5.5 СП 22.13330.2016)
Mq=7,71 (таблица 5.5 СП 22.13330.2016)
Mc=9,58 (таблица 5.5 СП 22.13330.2016)
Тут хочу обратить внимание, несмотря на то, что мы опираемся на грунт ИГЭ-3, грунт ИГЭ-2 имеет более низкие прочностные характеристики и он заложен ниже грунта ИГЭ-3, поэтому мы принимаем считаем несущую способность основания по ИГЭ-2.
Таблица 5.5 СП 22.13330.2016
| Угол внутреннего трения φII, град. | Коэффициенты | ||
| My | Mq | Mc | |
| 0 | 0 | 1,00 | 3,14 |
| 1 | 0,01 | 1,06 | 3,23 |
| 2 | 0,03 | 1,12 | 3,32 |
| 3 | 0,04 | 1,18 | 3,41 |
| 4 | 0,06 | 1,25 | 3,51 |
| 5 | 0,08 | 1,32 | 3,61 |
| 6 | 0,10 | 1,39 | 3,71 |
| 7 | 0,12 | 1,47 | 3,82 |
| 8 | 0,14 | 1,55 | 3,93 |
| 9 | 0,16 | 1,64 | 4,05 |
| 10 | 0,18 | 1,73 | 4,17 |
| 11 | 0,21 | 1,83 | 4,29 |
| 12 | 0,23 | 1,94 | 4,42 |
| 13 | 0,26 | 2,05 | 4,55 |
| 14 | 0,29 | 2,17 | 4,69 |
| 15 | 0,32 | 2,30 | 4,84 |
| 16 | 0,36 | 2,43 | 4,99 |
| 17 | 0,39 | 2,57 | 5,15 |
| 18 | 0,43 | 2,73 | 5,31 |
| 19 | 0,47 | 2,89 | 5,48 |
| 20 | 0,51 | 3,06 | 5,66 |
| 21 | 0,56 | 3,24 | 5,84 |
| 22 | 0,61 | 3,44 | 6,04 |
| 23 | 0,66 | 3,65 | 6,24 |
| 24 | 0,72 | 3,87 | 6,45 |
| 25 | 0,78 | 4,11 | 6,67 |
| 26 | 0,84 | 4,37 | 6,90 |
| 27 | 0,91 | 4,64 | 7,14 |
| 28 | 0,98 | 4,93 | 7,40 |
| 29 | 1,06 | 5,25 | 7,67 |
| 30 | 1,15 | 5,59 | 7,95 |
| 31 | 1,24 | 5,95 | 8,24 |
| 32 | 1,34 | 6,34 | 8,55 |
| 33 | 1,44 | 6,76 | 8,88 |
| 34 | 1,55 | 7,22 | 9,22 |
| 35 | 1,68 | 7,71 | 9,58 |
| 36 | 1,81 | 8,24 | 9,97 |
| 37 | 1,95 | 8,81 | 10,37 |
| 38 | 2,11 | 9,44 | 10,80 |
| 39 | 2,28 | 10,11 | 11,25 |
| 40 | 2,46 | 10,85 | 11,73 |
| 41 | 2,66 | 11,64 | 12,24 |
| 42 | 2,88 | 12,51 | 12,79 |
| 43 | 3,12 | 13,46 | 13,37 |
| 44 | 3,38 | 14,50 | 13,98 |
| 45 | 3,66 | 15,64 | 14,64 |
kz=1 (п.5.6.7 СП 22.13330.2016 коэффициент, принимаемый равным единице при b 150 кПа, поэтому увеличивать размеры фундамента нет необходимости.
Следовательно, фундамент удовлетворяет требованиям по несущей способности основания.
После этого нужно сконструировать фундамент, назначить размеры, арматуру, бетон, что обязательно рассмотрю в следующих статьях.
Расчётную программу в Excel можно скачать по ссылке 
This article has 3 Comments
Для всех типов фундаментов для ввода нагрузок на основания применяются результаты статического расчета от действия какого-либо загружения или комбинации загружений. В качестве альтернативы возможен и «ручной» ввод в соответствии с расчетной схемой.
Большое спасибо за программку! Очень сократили время расчетов!
Источник