Расчетно-конструктивная часть. 
Проектирование 36-квартирного жилого дома в городе Светлогорске

Расчет и конструирование ленточного фундамента

Требуется запроектировать фундамент под стену 36-квартирного жилого дома в Светлогорске Гомельской области с учетом расчетных нагрузок. При расчетах фундаментов на естественных основаниях значения расчетных нагрузок и воздействий принимаются равными нормативным (_f = 1,0). Расчетное значение нагрузки для фундамента N_OII = 420 кН/м².

За относительную отметку 0.000 принят уровень пола 1 этажа, которая соответствует абсолютной отметке 138,600 м на местности. Нормативная глубина сезонного промерзания грунта в районе строительства составляет 120 см (СНБ 2.04.02−2000Таблица 3.6 — Глубина промерзания грунта) Грунтовые воды обнаружены на отметках133,650. Как показали химические анализы, грунтовые воды являются слабоагрессивными по отношению к бетону любой марки по водонепроницаемости. Основанием фундаментов является песок пылеватый средней прочности со следующими расчетными характеристиками: ^II = 15,2 кН/м³; c_n = 5 кПа; = 29; Е = 14,8 кПа; е = 0,67.

Тип фундамента выбирается в зависимости от характера передачи нагрузки на фундамент. Под стены 36-квартирного жилого дома устраивают ленточные фундаменты.

Глубина заложения фундамента зависит от нескольких факторов:

• а) инженерно-геологических и гидрогеологических условий площадки и отметки несущего слоя грунта;
• б) глубины промерзания грунта (если в основании площадки залегают пучинистые грунты);
• в) конструктивных особенностей подземной части здания (наличия подвала, коммуникаций, примыкания к соседнему зданию и т. д.).

За окончательную глубину заложения фундамента принимается большая из перечисленных.

Расчетная глубина сезонного промерзания грунта определяется по формуле:

d_f = k_h d_fn,

где k_h — коэффициент, учитывающий влияние теплового режима здания на глубину промерзания грунта у фундамента стен и колонн; k_h = 0,6 (табл. 1 СНБ);

d_fn — нормативная глубина сезонного промерзания грунта; d_fn = 1,2 м;

d_f = 0,6 1,2 = 0,72 м.

Исходя из конструктивных соображений (наличие подвала высотой — 2,180 м) принимаем глубину заложения фундамента d = 3,300 м.

Сбор нагрузки на фундамент.

Нагрузка от массы 1 метра погонного стены от отметки 0,000 м. до отметки 27,36 м. составляет:

Н_ст=0,000 + 27,36=27,36 м.

• 1,35 = 77,56.

3•1 = 3 .

Нагрузка от массы 4-х стеновых фундаментных блоков.

36,0 • 1,35 = 48,6 кН/м Полная нагрузка на 1 метр погонный фундамента по обрезу фундаментной плиты:

кН/м.

/м.

Где М, М₁ — масса фундаментной плиты и блока соответственно;

L, L₁ - длина фундаментной плиты и блока соответственно;

Определение ширины подошвы фундамента Для предварительного определения фундаментной плиты пользуемся табличными значениями сопротивления грунта (таб. 5.4 ТКП) Для песка мелкого R₀=300 кПа.

Предварительно принимаем ширину фундаментной плиты b=1,2 м.

Определяем ширину подошвы фундамента:

Где =20 кН/м — средний удельный вес материала фундамента и грунта на его уступах;

d = -м — глубина заложения фундамента;

N= — полная расчетная нагрузка на 1 метр погонный фундамента;

q — усредненная нагрузка от пола (для расчетов гражданских зданий принята 10 кН/м²);

б = 0,199 — коэффициент затухания напряжения (по таб. 10 ТКП);

n = 1 — принимается по ТКП стр. 22;

Q — нагрузка от веса фундамента и грунта на нем;

Принимаем b = 1,2 м.

Определяем расчетное сопротивление грунта с учетом поправки на ширину фундамента и глубину заложения фундамента.

Где k₁ = 1,1 для песка мелкого.

b₀=1 м.

d₀ — отметка глубины заложения.

d — глубина заложения.

b — ширина фундамента.

Определяем ширину фундамента при R=352,27 кПа.

Принимаем b =1,2 м. массой m=1,96 т., длиной 2980 мм.

Определяем расчетное сопротивление грунта основания по формуле.

где =1,3; =1,2; (при соотношении L/H =1,1 < 1,5);

k = 1,1, т. к. характеристики грунта не определены испытаниями;

M_y=2,11кПа; M_q=9,44кПа; M_c=10,8 кПа; для =38 (по таб. 5.3 ТКП).

k_z = 1 при b = 1,4<10 м.

d₁ - приведенная глубина заложения фундамента от пола подвала.

Определяем нормативную нагрузку по подошве фундамента с учетом собственной массы фундаментной плиты P_ф и массы грунта P_гр

Проверяем условие P_ср = кПа < R = кПа Условие выполняется. Окончательно принимаем ширину фундаментной плиты b=1 м. (от массы блока 1,75 т.; длина блока 2380мм).

Расчёт тела плитной части фундамента.

Рассчитываем конструкцию фундамента по первой и второй группе предельных состояний. В качестве материала плиты фундамента назначаем бетон класса С¹⁶/₂₀. Толщину защитного слоя бетона фундаментной плиты принимаем. Тогда рабочая высота сечения:

.

Расчёт производим на расчётные нагрузки, в т. ч. от веса фундамента и грунта на его обрезах, принимая коэффициенты надёжности по нагрузке согласно таб.1 СНиП 2.01.07.

кН.

кН Давление под подошвой фундамента от действия расчётных нагрузок:

кПа Поперечная сила и изгибающий момент в сечении фундамента у грани стены от отпора грунта:

кН.

кН Определяем площадь продольной арматуры плитной части фундамента и её прочность на продавливание от стены подвала.

Расчёт площади продольной арматуры плиты фундамента.

Дано: прямоугольное сечение размерами мм; h = 300 мм; мм. Бетон тяжёлый класса С¹⁶/₂₀ (f_ck = 16 МПа, г_с = 1,5, f_cd = f_ck/г_c = 16/1,5 = 10,66 МПа). Арматура класса S400 (f_yk = 400 МПа, f_yd = 367 МПа, E_s=20· 10⁴ МПа).

Определяем коэффициент б_m и его граничное значение б_{m, lim}:

где, по таб. 6.1 СНБ 5.03.01, для бетона С¹⁶/₂₀ е_cu= - 3,5^о/_оо, а по таб. Д. 1 щ_с=0,81, K₂=0,416.

Для арматуры S400 при E_s=20· 10⁴ МПа:

т.к. условие выполняется, находим з:

где.

Тогда требуемая площадь растянутой продольной арматуры составит:

2,16 см²

Для армирования фундаментной плиты принимаем стержни O10 мм. класса S400.

Расчет на продавливание (местный срез) Принимаем защитный слой арматуры согласно 11.2.12 СНБ 5.03.01 равным 45 мм. (как для сборной конструкции).

Определяем расстояние от низа плиты, до центров тяжести арматуры для каждого направления:

Определяем рабочую высоту фундаментной плиты в каждом направлении:

Определяем среднюю рабочую высоту сечения:

Определяем коэффициенты армирования в обоих направлениях для арматуры O10 мм. класса S400 (A_s = 2,36 см²).

.

что меньше 0,02 (минимальное значение коэффициента армирования).

Тогда расчетный коэффициент армирования:

Определяем значение критического периметра исходя из длины закругленных секторов:

0,6.

Определяем погонную поперечную силу, вызванную местной сосредоточенной нагрузкой, принимая, т.к. эксцентриситет приложения нагрузки отсутствует.

кН/м.

где — местная поперечная сила с вычетом силы отпора грунта в пределах расчётной критической площади.

кН Для бетона класса С¹⁶/₂₀ нормальное сопротивление бетона сжатию f_ck=16 МПа и расчётное сопротивление бетона растяжению (с учётом коэффициента надёжности по материалу г_с=1,5) f_ctd=1,3/1,5=0,87 МПа.

Определяем коэффициент, учитывающий влияние масштабного фактора.

Определяем погонное усилие, которое может воспринять сечение при продавливании:

143,92 кН/м где.

Определяем минимальное погонное усилие, которое может воспринять сечение при продавливании:

Окончательно погонное усилие, которое может воспринять сечение при продавливании, составляет:

кН/м Поскольку значение поперечной силы, вызванной местной сосредоточенной нагрузкой, меньше погонного усилия, которое может воспринять сечение при продавливании, прочность на продавливание по критическому периметру обеспечена и поперечная арматура не требуется.

Конструирование ленточного фундамента В соответствии с заданием на проектирование запроектирован ленточный фундамент ФЛ12.24−2-0 изготовленный из бетона марки С16/20 и арматуры класса S400. Армирование фундаментных плит следует производить в двух зонах: нижней (подошвы) и верхней. Каждая зона имеет рабочую арматуру в двух направлениях не более чем в 4-х уровнях с шагом 200 мм.

Фундамент армируется сеткой расположенной в нижней части плиты. Сетка состоит из продольной рабочей арматуры класса S400 O10 мм. расположенной с шагом 200 мм, (6.4.12 ТКП 45−5.01−67−2007) и поперечной арматуры класса S400 O6 мм. с шагом 430 мм принятым конструктивно.

Для поднятия плиты устраиваются 4 монтажные петли из арматуры класса S240 O8 мм. Петли располагаются на расстоянии 200 мм от торцов плиты, и 350 мм от боковых граней.