Проектирование и расчет каркаса одноэтажного однопролетного промышленного здания, страница 15

Расчетные значения усилий для расчета фундамента принимаются из статического расчета рамы в сечении защемления колонны в фундаменте, т. е. в сечении 1 – 1                   (см. Таблица 6).

Первая комбинация усилий:

Мmax = 728,89 кНмNсоот= -1751,22 кНQсоот= 9,48 кН,  (нагрузки 1,2,3*,4,5*).

Вторая комбинация усилий:

M = 612,34 кНNmax = -2084,31 кНмQсоот= 9,48 кН,  (нагрузки 1,2,3,4,5*).

Дополнительно учитывается нагрузка от стеновых панелей, передающихся на фундамент через фундаментную балку и вес самой фундаментной балки с эксцентриситетом   е = 800 мм:

F = FС.П. + Fф.б. = 330,372 + 18,375 · 1,1 · 0,95 = 349,574 кН

Сечение нижней части колонны b´h = 500 ´ 1300 мм. Глубина заложения фундамента принята d= 2,4 м, высота фундамента h= 2,25 м. Грунт основания с расчетным сопротивлением Ro= 380 кН/м2. Бетонтяжелый, класса В12,5 с: Rb = 7,5 МПа; Rbt = 0,66 МПа [1, табл. 13]; gb2 = 1,1 и 0,9 – коэффициент условий работы бетона при ветровой и крановой нагрузке и если их нет [1, табл. 15]. Рабочая арматура сеток из стали класса AIIIс Rs = Rsс = 365 МПа.

5.2.  Предварительное определение размеров подошвы фундаментов.

Определение усилий по подошве фундамента относительно оси симметрии, без учета собственного веса фундамента и грунта на его уступах: Minf = M + Qh + Fe; Ninf = N + F.

Для первой комбинации:

Minf= 728,89 + 9,48 · 2,25 + 349,574 · 0,8 = 1029,879 кНм;

Mninf  = Minf /gf= 1029,879 / 1,15 = 895,547 кНм;

Ninf  = 1757,22 + 349,574 = 2106,794 кН;

Nninf  = Ninf /gf= 2106,794 / 1,15 = 1831,995 кН.

Рис. 25. Расчётная схема фундамента.

Для второй комбинации:

Minf  = 612,34 + 9,48 · 2,25 + 349,574 · 0,8 = 913,329 кНм;

Mninf  = Minf /gf= 913,329 / 1,15 = 794,199 кНм;

Ninf  = 2084,31 + 349,574 = 2433,884 кН;

Nninf  = Ninf /gf= 2433,884 / 1,15 = 2116,421 кН.

gf= 1,15 – коэффициент надежности по нагрузке по [2, табл. 1].

Ориентировочно площадь подошвы фундамента определяется как для центрально нагруженного по усилию Nninf= 2116,421 кН:     

grn= 20 кН/м3 – средний объемный вес фундамента и грунта на его уступах.

Принимая соотношение сторон фундамента b/l= 0,8, находим  b = 0,8l= 0,8 · 2,961 = 2,368 м. Учитывая укрупненный модуль 3М и опуская промежуточные стержни, принимаем:   l =3,3 м, b = 2,7 м.

Площадь подошвы фундамента: A = lb = 3,3 · 2,7 = 8,91 м2. Момент сопротивления подошвы фундамента в плоскости изгиба: W = bl2/6 = 2,7 · 3,32 / 6 = 4,901 м3.

Определение краевых давлений на грунт:

Для первой комбинации:

;

.

Для второй комбинации:

;

.

5.3.  Назначение геометрических размеров фундамента.

Фундамент проектируем с подколонником стаканного типа. Определение глубины заделки колонны с высотой сечения  ld = h =1,3 м:

lc = ld [1 – 0,8(ld– 0,9)] = 1,3 [1 – 0,8(1,3 – 0,9)] = 0,88 м.

Эксцентриситет продольной силы (при первой комбинации усилий):

Принимаем глубину заделки колонны: dc = lc = 0,88 м » 0,9 м, что удовлетворяет условию анкеровки рабочей арматуры колонны (35d). Глубина стакана: dp = dc+ 50 = 0,9 + 0,05 = 0,95 м. Остальные размеры фундамента показаны на Рис. 26.

5.4.  Расчет плитной части фундамента.

Определение давления в грунте под подошвой фундамента при второй комбинации усилий (более опасной) без учета собственного веса фундамента и грунта на его уступах:

Определение рабочей высоты нижней ступени (плиты) расчетом на продавливание:

bcf = 1,2 м и lcf= 1,8 м – расстояния между крайними гранями подколонника.

Расчет на продавливание по одной, наиболее нагруженной грани пирамиды продавливания.

Дополнительное выполнение расчета на продавливание по одной наиболее нагруженной грани пирамиды продавливания.

Определение силы продавливания:  F = Ao· Pmax = 0,477 · 455,538 = 217,246 кН

Площадь продавливания:

Ao(abcd) = 0,5b(llcf  - 2ho,pl) – 0,25(bbcf  - 2ho,pl)2 = 0,5 · 2,7 · (3,3 – 1,8 – 2 · 0,56) – 0,25 · (2,7 – 1,2 – 2 · 0,56)2 = 0,477 м2.

Размер нижней стороны грани пирамиды продавливания на уровне рабочей арматуры подошвы:  bn = bcf + 2ho,pl = 1,2 + 2 · 0,56 = 2,32 м.

Средний размер грани пирамиды продавливания: