Пример расчета железобетонного центрально-нагруженного фундамента под колонну

Расчетная нагрузка, передаваемая на фундамент, – 2257,9 кН (по I предельному состоянию); сечение колонны = 350 мм, продольная рабочая арматура 4 32 А-III; грунты основания – пески средней крупности, средней плотности, маловлажные, с удельным весом γ = 18 кН/ и расчетным сопротивлением = 400 кПа.

Предварительное назначение глубины заложения фундамента d и глубины заделки колонны принимаются из конструктивных соображений и условия обеспечения заделки колонны:

, ≥ 1,5 или

мм = 0,6 м, принимаем .

Минимальная высота фундамента:

, принимаем кратной 150 мм,

Глубина заложения фундамента

Предварительное определение размеров фундамента по расчетной нагрузке во II предельном состоянии

=1963,39 кН,

где 1,15 – осредненный коэффициент надежности по нагрузке.

Сторона квадратного фундамента:

м.

Уточняем расчетное сопротивление грунта:

кПа.

Уточняем размеры фундамента:

м.

Принимаем кратными 300 мм l = b = 2,7 м.

Проверяем условие :

2,7 м > 2 1,05 + 0,35 = 2,45 м, поэтому принимаем .

Глубина заложения фундамента

Сторона квадратного фундамента:

м.

Уточняем расчетное сопротивление грунта:

кПа.

Уточняем размеры фундамента:

м.

Принимаем кратными 300 мм l = b = 2,7 м.

Проверяем условие ; 2,7 м < 2 1,2 + 0,35 = 2,75 м, поэтому принимаем .

Фундамент жесткий, увеличение высоты не требуется. Принимаем монолитный, так как масса меньше 5 т.

Размеры стакана по верху: 500х500 мм (350 + 2х75); по низу – 450х450 мм (), (350 + 2х50). Сечение подколонника мм, принимаем кратным 300 мм – 900 мм.

Общий вылет ступеней в одну сторону составляет м, принимаем 2 ступени: нижняя м, вылет = 0,45 м, верхняя = 0,3 м, = 0,45 м.

Расчет фундамента на продавливание проводим исходя из класса бетона по прочности В12,5 и высоты .

Фундамент принят низким, так как

;

(1,20 - 2 0,3) – 0,5 < 0,5(0,9 – 0,35);

0,1 < 0,275.

Проверку на продавливание проверяем по условию:

; ;

;

МПа; .

Принимаем ; кН;

= 1,05 м;

м;

.

Условие 2036,63< кН выполняется, прочность фундамента на продавливание обеспечена.

Расчет плиты на изгиб и подбор площади арматуры проводим в трех сечениях.

В сечении I-I по грани нижней ступени:

.

Требуемая площадь арматуры:

= 10,3 .

В сечении II-II сопряжения плиты с подколонником:

.

0,00187 = 18,7 .

В сечении III-III на грани колонны:

.

0,00146 = 14,6 .

Принимаем сетку с рабочей арматурой в двух направлениях с шагом 200 мм. Количество стержней принимаем по формуле () = 14; диаметр арматуры 14 мм. Площадь арматуры составит 14 , что больше требуемой – 18,7 .

Приложение 1

ЗАДАНИЕ К КУРСОВОМУ ПРОЕКТУ

«ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫЕ КОНСТРУКЦИИ»

Запроектировать многоэтажное промышленное здание в сборных железо­бетонных конструкциях рамно-связевого каркаса для специальности 270102 и неполного каркаса для специальностей 270114, 270106. Исходные данные на проектирование принять по шифру из табл. 1, 2.

Содержание проекта:

1. Расчет и конструирование элементов каркаса:

а) разработать фрагменты схем расположения элементов каркаса: колонн, ригелей, связей, плит перекрытия;

6) выполнить статический расчет неразрезного ригеля на вертикальные на­грузки в стадии эксплуатации при неполном каркасе или поперечной рамы при полном каркасе;

в) рассчитать и законструировать рядовую плиту перекрытия, ригель, ко­лонну и фундамент;

г) состав кровли принять из варианта «Монолитные железобетонные кон­струкции».

2. Рабочие чертежи, на бумаге формата А-1:

а) план и поперечный разрез здания;

б) фрагмент схемы расположения элементов каркаса;

в) два узла соединения элементов каркаса (колонн и ригеля с колонной);

г) рабочий чертеж плиты междуэтажного перекрытия;

д) рабочий чертеж ригеля;

е) рабочий чертеж сборной колонны и фундамента.

Таблица 1

Исходные данные

Последняя цифра шрифта

Длина здания, м

Временная нагрузка на перекрытие, кН/

Ширина здания, м

Количество этажей

Высота этажа, м

Тип пола

Снеговая расчетная нагрузка, кН/

Условное расчетное давление на грунт, МПа

Предпоследняя цифра шрифта

2; 8

3; 6

4; 9

5; 0

1; 7

30,0 30,0 24,0 24,0 30,0 18,0 30,0 30,0 24,0 24,0

4,0 22,5 5,0 12,8 20,0 14,1 13,6 16,5 22,0 17,5

10,0 5,5 15,5 13,0 19,5 13,5 21,0 19,0 9,5 5,7

8,5 8,0 9,0 4,5 3,0 14,0 18,5 5,9 6,3 12,5

7,5 17,5 17,0 11,0 5,0 12,0 6,0 7,0 7,8 20,0

15,0 18,0 14,5 7,5 8,5 9,2 14,6 9,5 8,3 13,0

18,0 18,0 15,0 18,0 15,0 15,0 15,0 18,0 15,0 18,0

4,8 3,6 4,2 6,0 4,8 3,6 5,4 6,0 4,2 3,6

9; 1 4; 2

1,2 1,8 0,8 2,4 0,8 2,4 0,8 2,4 1,2 0,8

0,40 0,15 0,25 0,15 0,20 0,30 0,25 0,20 0,30 0,40

Таблица 2

Типы полов

Тип пола	Вид слоя	δ, мм	γ, кН/	Тип пола	Вид слоя	δ, мм	γ, кН/
	Бетон				Асфальтобетон
	Керамическая плитка Цементно-песчаная прослойка				Линолеум Холодная мастика Легкий бетон
	Керамическая плитка Цементно-песчаная прослойка Керамзитобетон				Линолеум Битумная мастика Керамзитобетон
	Паркет Холодная мастика				Дощатое покрытие Лаги 40х100, а = 100 см ДВП
	Линолеум Холодная мастика Цементно-песчаная стяжка ДВП Пергамин				Бетонная плитка Цементно-песчаная прослойка Цементная стяжка
Примечание. При нагрузке ≤ 10 кН/м2 применять паркетные и дощатые полы, при нагрузке > 10 кН/м2 – бетонные и асфальтобетонные.

Приложение 2

Нормативные и расчетные сопротивления арматуры, модуль упругости, МПа
Класс арматуры	Диаметр, мм	Нормативные Rsn и расчетные Rs,ser сопротивления растяжению для предельных состояний второй группы	Расчетные сопротивления для предельных состояний первой группы	Модуль упругости Es
растяжению	сжатию Rsc
Продольной и поперечной при расчете наклонных сечений на действие M,Rs	Поперечной при расчете наклонных сечений на действие поперечной силы Q, Rsw
Стержневая
А-I	6…22					2,1 ·105
А-II	10…32					2,1 ·105
А-III	6…8			285*		2 ·105
А-III	10…40			290*		2 ·105
А-IIIв
с контролем:
удлинения	20…40					1,8 ·105
напряжения и удлинения	20…40					1,8 ·105
А-IV	10…32					1,9 ·105
А-V	10…32					1,9 ·105
А-VI	10…32					1,9 ·105
Проволочная
Вр-I				270(300**)		1,7 ·105
				265(296**)		1,7 ·105
				260(290**)		1,7 ·105
В-II						2 ·105
						2 ·105
						2 ·105
						2 ·105
						2 ·105
						2 ·105
Вр-II						2 ·105
						2 ·105
						2 ·105
						2 ·105
						2 ·105
						2 ·105
Канатная
К-7						1,8 ·105
						1,5 ·105
						1,5 ·105
						1,5 ·105
К-19						1,5 ·105

Примечание.

*в сварных каркасах для хомутов из арматуры класса А-III, диаметр которых меньше 1/3 диаметра

продольных стержней, принимают R_sw =225 МПа.

**при применении в вязаных каркасах.

Приложение 3

Значения ξ, ζ, αm
ξ	ζ	αm	ξ	ζ	αm	ξ	ζ	αm
0,01	0,995	0,01	0,25	0,875	0,219	0,49	0,755	0,370
0,02	0,99	0,02	0,26	0,87	0,226	0,50	0,75	0,375
0,03	0,985	0,03	0,27	0,865	0,235	0,51	0,745	0,380
0,04	0,98	0,039	0,28	0,86	0,241	0,52	0,74	0,385
0,05	0,975	0,048	0,29	0,855	0,248	0,53	0,735	0,390
0,06	0,97	0,058	0,30	0,85	0,255	0,54	0,73	0,394
0,07	0,965	0,068	0,31	0,845	0,262	0,55	0,725	0,399
0,08	0,96	0,077	0,32	0,84	0,269	0,56	0,72	0,403
0,09	0,955	0,085	0,33	0,835	0,275	0,57	0,715	0,408
0,10	0,95	0,095	0,34	0,83	0,282	0,58	0,71	0,412
0,11	0,945	0,104	0,35	0,825	0,289	0,59	0,705	0,416
0,12	0,94	0,113	0,36	0,82	0,295	0,60	0,7	0,420
0,13	0,935	0,122	0,37	0,815	0,301	0,61	0,695	0,424
0,14	0,93	0,13	0,38	0,81	0,309	0,62	0,69	0,428
0,15	0,925	0,139	0,39	0,805	0,314	0,63	0,685	0,432
0,16	0,92	0,147	0,40	0,8	0,320	0,64	0,68	0,435
0,17	0,915	0,156	0,41	0,795	0,326	0,65	0,675	0,439
0,18	0,91	0,164	0,42	0,79	0,332	0,66	0,67	0,442
0,19	0,905	0,172	0,43	0,785	0,337	0,67	0,665	0,446
0,20	0,9	0,18	0,44	0,78	0,343	0,68	0,66	0,449
0,21	0,895	0,188	0,45	0,775	0,349	0,69	0,655	0,452
0,22	0,89	0,196	0,46	0,77	0,354	0,70	0,65	0,455
0,23	0,885	0,204	0,47	0,765	0,359	0,71	0,645	0,458
0,24	0,88	0,211	0,48	0,76	0,365	0,72	0,64	0,461

Приложение 4

Коэффициенты φ_b и φ_r для элементов из тяжелого бетона

1-1 –рассматриваемая плоскость

2-промежуточные стержни

l0 /h
Ni/N
Коэффициент φb
	0,93	0,92	0,91	0,9	0,89	0,86	0,83	0,80
0.5	0,92	0,91	0,9	0,88	0,85	0,81	0,78	0,65
1,0	0,92	0,91	0,89	0,86	0,81	0,74	0,63	0,55

Коэффициент φ_r

А. При площади сечения промежуточных стержней, расположенных у граней, параллельных рассматриваемой плоскости, менее 1/3(As + )

	0,93	0,92	0,91	0,9	0,89	0,87	0,84	0,81
0,5	0,92	0,91	0,91	0,9	0,87	0,84	0,80	0,75
1,0	0,92	0,91	0,9	0,88	0,86	0,82	0,77	0,70
Б. При площади сечении промежуточных стержней, расположенных у огранен, параллельных Оассмвтрнваеной плоскости, не менее 1/3(А,+А'.)

Б. При площади сечения промежуточных стержней, расположенных у граней, параллельных рассматриваемой плоскости, не менее1/3(As + )

	0,93	0,92	0,91	0,89	0,87	0,84	0,80	0,75
0,5	0,92	0,91	0,9	0,87	0,83	0,79	0,72	0,65
1,0	0,92	0,91	0,89	0,86	0,8	0,74	0,66	0,758

Приложение 5

Номенклатура сборных железобетонных фундаментов

Эскиз фундамента	Типо-размер фунда-мента	Размеры фундамента, мм	Масса фунда-мента, т
b		A	B	C
	1 Ф 13 1 Ф 17 1 Ф 21						3,19 4,17 5,49
2 Ф 13 2 Ф 17 2 Ф 21						3,05 4,04 5,35
1 ФС 13 2 ФС 13						3,19 3,05

Приложение 6

Расчетные площади поперечных сечений и масса арматуры. Сортамент горячекатаной стержневой арматуры периодического профиля, обыкновенной и высокопрочной арматурной проволоки

Диаметр, мм	Расчетные площади поперечного сечения, см2, при числе стержней	Масса, кг/м	Сортамент арматуры периодического профиля из стали классов	Сортамент арматурной проволоки
										A-II	A-III	A-IV	Aт-IVC	A-V	Aт-V	A-VI	Aт-VI	Вр-I	В-II Вр-II
	0,071	0,14	0,21	0,28	0,35	0,42	0,49	0,57	0,64	0,71	0,052	-	-	-	-	-	-	-	-	×	×
	0,126	0,25	0,38	0,5	0,63	0,76	0,88	1,01	1,13	1,26	0,092	-	-	-	-	-	-	-	-	×	×
	0,196	0,39	0,59	0,79	0,98	1,18	1,37	1,57	1,77	1,96	0,144	-	-	-	-	-	-	-	-	×	×
	0,283	0,57	0,85	1,13	1,42	1,7	1,98	2,26	2,55	2,83	0,222	-	×	-	-	-	-	-	-	-	×
	0,385	0,77	1,15	1,54	1,92	2,31	2,69	3,08	3,46	3,85	0,302	-	-	-	-	-	-	-	-	-	×
	0,503	1,01	1,51	2,01	2,51	3,02	3,52	4,02	4,53	5,03	0,395	-	×	-	-	-	-	-	-	-	×
	0,636	1,27	1,91	2,54	3,18	3,82	4,45	5,09	5,72	6,36	0,499	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-
	0,785	1,57	2,36	3,14	3,93	4,74	5,5	9,28	7,07	7,85	0,617	×	×	×	×	×	×	×	×	-	-
	1,313	2,26	3,39	4,52	5,65	6,79	7,92	9,05	10,18	11,31	0,888	×	×	×	×	×	×	×	×	-	-
	1,539	3,08	4,62	6,16	7,69	9,23	10,77	12,31	13,85	15,39	1,208	×	×	×	×	×	×	×	×	-	-
	2,011	4,02	6,03	8,04	10,05	12,06	14,07	16,08	18,1	20,11	1,578	×	×	×	×	×	×	×	×	-	-
	2,545	5,09	7,63	10,18	12,72	15,27	17,81	20,36	22,90	25,45	1,998	×	×	×	×	×	×	×	×	-	-
	3,142	6,28	9,41	12,56	15,71	18,85	21,99	25,14	28,28	31,42	2,466	×	×	×	×	×	×	×	×	-	-
	3,801	7,6	11,4	15,2	19,0	22,81	26,61	30,41	34,21	38,01	2,984	×	×	×	×	×	×	×	×	-	-
	4,909	9,82	14,73	19,63	24,54	29,45	34,36	39,27	44,13	49,09	3,853	×	×	-	×	×	×	-	×	-	-
	6,158	12,32	18,47	24,63	30,79	36,95	43,1	49,26	55,42	61,58	4,834	×	×	-	×	×	×	-	×	-	-
	8,042	16,08	24,13	32,17	40,21	48,25	56,3	64,34	72,38	80,42	6,313	×	×	-	-	×	-	-	-	-	-
	10,18	20,36	30,54	40,72	50,9	61,08	71,26	81,44	91,62	101,8	7,99	×	×	-	-	-	-	-	-	-	-
	12,56	25,12	37,68	50,24	62,8	75,36	87,92	100,48	113,04	125,6	9,87	×	×	-	-	-	-	-	-	-	-
Примечание. Знаком «×» отмечены прокладываемые диаметры арматуры.

Приложение 7

Соотношения между диаметрами свариваемых стержней и минимальные расстояния между стержнями в сварных сетках и каркасах, изготовляемых с помощью контактной точечной сварки