Сборный консольный железобетонный перепад. Задание по дисциплине инженерные конструкции к расчетно графическим работам 1 и 2

• Название: Задание по дисциплине инженерные конструкции к расчетно графическим работам 1 и 2
• Анкор: Сборный консольный железобетонный перепад
• Дата: 04.10.2022
• Размер: 0.53 Mb.
• Имя файла: RGR-2 (7).docx
• Тип: Документы; #712951
• страница: 6 из 6

3. РАСЧЕТ И КОНСТРУИРОВАНИЕ ФУНДАМЕНТА

Фундамент рамной опоры работает как внецентренно загруженный, под действием изгибающего момента, осевой сжимающей силы и поперечной cилы. Усилия определяют из статического расчета, принимают М_max и соответствующие ему N и Q.

Расчет фундамента заключается в определении его размеров (высоты фундамента и ступеней, размеров в плане) и подборе необходимого количества арматуры (см. приложение 6)

Высоту фундамента первоначально определяют из условия сопряжения со стойкой. Для обеспечения жесткого соединения стойки с фундаментом должно соблюдаться условие:

ℎ_f = ℎ_an+ 25 см

ℎ_f = 137+ 25 =162

Принимаем ℎ_f = 170 см

Глубину заделки стойки в фундамент h_an определяют из двух условий:

ℎ_an≥ ℎ_c ;

ℎ_an = 𝑙_an + 1 см

ℎ_an = 136+ 1 = 137> 40 - условие выполняется

где l_an - длина зоны анкеровки растянутой арматуры стойки в фундаменте, вычисляется по формуле:
𝑙_an= 𝑎 ∗ 𝑙_0an∗
𝑙_an= 1,0 ∗155∗ см
где l_o,an - базовая длина анкеровки;

A_s,cal, A_s,ef - площади поперечного сечения арматуры соответственно, требуемая по расчету с полным расчетным сопротивлением и фактически установленная;

а - коэффициент, учитывающий влияние на длину анкеровки напряженного состояния бетона и арматуры, и конструктивного решения элемента в зоне анкеровки.

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, а = 1,0, а для сжатых - а = 0,75.
𝑙_0,an =

𝑙_0,an = см
где A_s и u_s- соответственно площадь поперечного сечения анкеруемого стержня арматуры и периметр его сечения, определяемые по номинальному диаметру стержня;

R_bond - расчетное сопротивление сцепления арматуры с бетоном, принимаемое равномерно распределенным по длине анкеровки и определяемое по формуле

Rbond = η1*η2*Rbt

Rbond = 2,5*1*0,09 = 0,23

здесь η₁- коэффициент, учитывающий влияние вида поверхности

арматуры, принимаемый равным:

1,5 - для гладкой арматуры (класса А240);

2,0 - холоднодеформируемой арматуры периодического профиля (класса В500)

2,5 - для горячекатаной и термомеханически упрочненной арматуры периодического профиля (классов A300, А400 и А500);

η₂ - коэффициент, учитывающий влияние размера диаметра арматуры,

принимаемый равным:

1,0 - при диаметре арматуры d_s ≤ 32мм;

0,9 - при диаметре арматуры 36 и 40 мм.

По максимальному размеру h_an принимают высоту фундамента с округлением в большую сторону до размера кратного 5 см.

При высоте фундамента более 60 cм целесообразно устраивать ступени. Высоту каждой ступени принимают не менее 30 см.

Размеры ступеней в плане принимают так, чтобы их обрезы не пересекали граней призмы продавливания и отстояли от них не менее чем на 10 см.

Соединение стойки с фундаментом осуществляют посредством ее заделки в специальном гнезде, предусмотренном в фундаменте и называемом стаканом. Размеры стакана назначают из условия жесткого соединения стойки с фундаментом и компенсации возможных отклонений в размерах конструкций (см. рис. 4.9). Зазоры между стойкой и стенками принимают по низу не менее 50 мм, а по верху не менее 75 мм. Глубину стакана принимают не менее h_an + 50 мм. Стенки стакана принимают толщиной не менее 200 мм и не менее 0,75h₂ где h₂ — высота верхней ступени. При этом стенки стакана можно не армировать. Высоту ступеней назначают от 300 до 450 мм. В фундаменте входящие углы ступеней не должны пересекать наклонные грани пирамиды продавливания (см. пунктир на рис. 7).

Фундамент армируют сеткой с рабочими стержнями, уложенными в двух направлениях. Защитный слой принимают в монолитных фундаментах не менее 35 мм, при устройстве под подошвой бетонной подготовки и не менее 70 мм, при ее отсутствии.

Размеры фундамента в плане определяют из условия восприятия основанием нагрузок, определенных с коэффициентом надежности по нагрузке 𝛾 = 1,0.

Максимальное давление на грунт под подошвой фундамента не должно превышать расчетного сопротивления грунта R, увеличенного на 20%/ Среднее давление на грунт должно быть не более R.

Рекомендуется следующий порядок подбора размеров фундамента в плане. Усилия для расчета основания определяют делением принятых из статического расчета М_max, N и 𝑄на средний коэффициент надежности по нагрузке 𝛾 = 1,15;

𝑀 ⁿ_max= ;

𝑀 ⁿ_max=
𝑁ⁿ= ;

𝑁ⁿ=

𝑄ⁿ=

𝑄ⁿ=

Определяют момент, действующий по подошве фундамента:

𝑀ⁿ _f = 𝑀ⁿ_max+ 𝑄ⁿ∗ ℎ_f

𝑀ⁿ _f=30,1+ 13,2∗1,7=52,4 кНм
Так как фундамент является внецентренно загруженным, то его принимают в плане прямоугольным и задаются соотношением сторон

𝑚 = = (0,6 ÷ 0,8)

𝑚 = =0,76 – условие выполняется

Вычисляют параметр

K=6*

K=6*
где R₀– расчетное сопротивление грунта, по заданию 200 кНм²

𝛾_m =0,0002 гН = 20кН/м³ – средний удельный вес фундамента и грунта на его обрезах;

𝐻_f – глубина заложения фундамента, см.

Предварительно определяют размеры фундамента в плане:

𝑙 =
𝑙 = м– принимаем 1,9
b=m*l

b= 0,76*1,9 =1,45 м- принимаем 1,5 м

Принимаем l = 1,9 м; b = 1,5 м
Полученные размеры округляют кратно 10 см.

Для проверки принятых размеров определяют давление на грунт от всех нормативных усилий

𝑝ⁿ = + 𝛾 _m * H_f ±

𝑝ⁿ = + 20 * 3 ±

И проверяют условие:

𝑝ⁿ _max≤ 1,2𝑅₀;

𝑝ⁿ _min> 0;

0,5(𝑝_max+ 𝑝_min) ≤ 𝑅₀

𝑝ⁿ _max = 210 < 240 – условие выполняется

𝑝ⁿ _min = 94>0 – условие выполняется

0,5*(210+94) = 152<200 – условие выполняется

Если эти условия соблюдаются, то размеры фундамента в плане достаточны.

После назначения размеров фундамента проверяют его прочность на продавливание. Предполагается, что продавливание может происходить по поверхности пирамиды, боковые грани которой начинаются в месте сопряжения колонны с фундаментом или от низа верхней ступени, если он отстоит от грани пирамиды продавливания менее чем на 10 см. Боковые грани пирамиды продавливания наклонены под углом 45° (см. рис. 7).

Реактивное давление грунта по подошве фундамента вычисляют от действия расчетных нагрузок, определенных с коэффициентом надежности по нагрузке 𝛾_f> 1,0.

При этом собственный вес фундамента и грунта на его обрезах не учитывают.

𝑝_g =

и определяют 𝑝_{g max} и 𝑝_{g min} (см. рис. 7)

𝑝_{g max} =

𝑝_{g min} =
Задаются рабочей высотой фундамента

h₀ = h_f – a

h₀ = 170-5=165

и нижней ступени

h₀₁ = h₁ – a

h₀₁ = 85 – 5 = 80 см

где a назначают в зависимости от принятой толщины защитного слоя. Вычисляют размеры верхней ступени:
𝑙₁= 2 ∗ ℎ₂ + ℎ_c + 20 см 𝑏₁= 2 ∗ ℎ₂+ 𝑏_c + 20 см

𝑙₁= 2 ∗ 85+ 150 + 20 = 230 см 𝑏₁= 2 ∗ 85+ 150 + 20 = 215 см
и нижнего основания пирамиды продавливания

𝑙₀= 2 ∗ ℎ₀+ ℎ_с 𝑏₀ = 2 ∗ ℎ₀+ 𝑏_с

𝑙₀= 2 ∗ 165 +40 = 370 см 𝑏₀ = 2 ∗ 165+25 = 355 см

Так как 𝑏₀ > 𝑏, то в расчетах принимаем 𝑏₀ = 125 см =130 см

Прочность фундамента на продавливание проверяют по условию:
𝐹 ≤ 𝑅_bt∗ 𝑏_m∗ ℎ₀

𝐹 ≤ 0,09∗ 192,5*165= 2858,63 кН

𝐹 = 0,5 ∗ 𝑝_{g max} ∗ (𝑙 – 𝑙₀) ∗ 𝑏

𝐹 = 0,5 ∗172,2∗ (1,9 – 370) ∗ 1,5 = -232,52 кН

232,52<2858,63 – условие выполняется

𝑏_m = 0,5(𝑏_с + 𝑏₀)

𝑏_m = 0,5(25 + 360) = 192,5 см
Проверим на продавливание прочность нижней ступени.

Проверка производится аналогично, только в приведенных формулах вместо h₀, h_c и b_c подставляют соответственно значения h₀₁, l₁ и b₁.

𝑙_1н= 2 ∗ ℎ₂ + l₁ + 20 см 𝑏_1н= 2 ∗ h₂+ 𝑏₁ + 20 см

𝑙_1н= 2 ∗ 85 + 230 + 20 = 420 см 𝑏_1н= 2 ∗ 85+ 215 + 20 = 405 см
и нижнего основания пирамиды продавливания

𝑙_0н= 2 ∗ ℎ₀₁+ l₁ 𝑏_0н = 2 ∗ ℎ₀₁+ 𝑏₁

𝑙_0н= 2 ∗ 80+ 230 = 390 см 𝑏₀ н = 2*80+215=375 см
Прочность фундамента на продавливание проверяют по условию:
𝐹 ≤ 𝑅_bt∗ 𝑏_m∗ ℎ₀

𝐹 ≤ 0,09∗ 382,5 ∗ 165 = 5680,13 кН

𝐹_н = 0,5 ∗ 𝑝_{g max} ∗ (𝑙_1н – 𝑙_0н) ∗ 𝑏

𝐹_н = 0,5 ∗ 172,2 ∗ (4,2 – 3,9) ∗ 1,5 = 38,75

36,2<1397,8 – условие выполняется

𝑏_m = 0,5(𝑏_1н + 𝑏₀)

𝑏_m = 0,5(405 + 360) = 382,5
Принятую высоту нижней ступени проверяют на действие поперечной силы. Так как фундаменты проектируют без поперечной арматуры, то для сечения I-I должно соблюдаться условие:

𝑄 ≤ 0,6 ∗ 𝑅_bt∗ 𝑏 ∗ ℎ₀₁

𝑄 ≤ 0,6 ∗ 0,09 ∗ 150 ∗ 80 = 648 кН