Методичка по расчету ленточных фундаментов и стен подвалов: общие положения (6.2.1.)

Ищете методичку по расчету ленточных фундаментов и стен подвалов? В этой статье вы найдете общие положения по расчету ленточного фундамента и подвальных стен. Узнайте, как правильно производить расчет ленточного фундамента и получите полезные советы по этой теме.

6.2.1. Общие положения

Ленточные фундаменты под стены выполняются в монолитном или сборном варианте (см. гл. 4). При наличии подвала фундаментная стена является одновременно стеной подвала, которая работает совместно с элементами сооружения.

По конструктивному решению стены подвалов зданий и сооружений подразделяются на массивные (рис. 6.14, а) и гибкие (рис. 6.14, б, в). Массивные стены применяются в подвалах зданий и сооружений и выполняются из кирпича, крупных бетонных блоков, панелей и т.д.

Рис. 6.14. Наружные стены подвала

а — массивная; б — гибкая, опертая на перекрытие; в — гибкая, опертая на колонны

Гибкие стены выполняются, как правило, в виде железобетонных навесных панелей, работающих на изгиб в вертикальной плоскости. Стены подвалов опираются на перекрытия, располагаемые выше или ниже поверхности грунта.

Стены подвала, опертые на колонны, рассчитываются по схеме разрезной балки с расчетным пролетом, равным расстоянию между осями колонн, на равномерно распределенную нагрузку от давления грунта, равного среднему давлению в пределах условно принятой расчетной ширины панели.

Наружные стены подвалов, опертые на перекрытия, рассчитываются: по первой группе предельных состояний — на устойчивость положения стен подвалов против сдвига на подошве фундамента (при отсутствии специальных конструктивных мероприятий, удерживающих стену от сдвига); на устойчивость основания фундамента стены (для нескальных грунтов); на прочность скального основания (для скальных грунтов); на прочность элементов конструкций и узлов соединений; по второй группе предельных состояний — на деформации оснований фундаментов стен, на образование трещин в элементах конструкций.

Все эти расчеты, за исключением расчетов на устойчивость основания, в которых следует использовать метод круглоцилиндрических поверхностей скольжения, выполняются так же, как и для свободно стоящих подпорных стен (см. далее гл. 7). Расчеты на устойчивость с использованием метода круглоцилиндрических поверхностей скольжения производятся при фиксированном центре этих поверхностей. За центр поверхности скольжения в этих случаях принимается нижняя точка опирания стены на перекрытие.

6.2.2. Расчет ленточных фундаментов

Ленточные фундаменты наружных стен зданий с подвалами рассчитываются на нагрузки, передаваемые стеной подвала, и на действующее на них давление грунта.

Расчет ленточных фундаментов производится по сечению I-I, проходящему по краю фундаментной стены (рис. 6.15), а при ступенчатой форме фундаментов — и по грани ступени. Расчетные усилия в сечении на 1 м длины фундамента при центральной нагрузке определяются по формулам:

M = 100pa2/2;

(6.50)

Q = 100pa,

(6.51)

где р — среднее давление по подошве фундамента, передаваемой на грунт от расчетных нагрузок; а — выступ консоли фундамента.

Расчетные усилия в сечении на 1 м длины фундамента при внецентренной нагрузке (см. рис. 6.15) вычисляются по формулам:

M = a2(2pmax + p1)/6;

(6.52)

Q = a(pmax + p1)/2,

(6.53)

где рmax и p1 — соответственно давления от расчетных нагрузок, передаваемые на грунт под краем фундамента в расчетном сечении.

Рис. 6.15. К расчету ленточного фундамента

Расчет по прочности нормальных сечений производится на момент от расчетных нагрузок. Подбор площади

сечения продольной арматуры производится по формуле

,

(6.54)

где Rs — расчетное сопротивление арматуры растяжению; v — коэффициент, определяемый по табл. 6.2 в зависимости от параметра А´0; h0 — рабочая высота сечения, принимаемая равной расстоянию от верха фундамента до центра арматуры.

ТАБЛИЦА 6.2. ЗНАЧЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА v

Параметр А´0 определяется по формуле

,

(6.55)

где Rb — расчетное сопротивление бетона для предельного состояния первой группы; b — ширина сечения фундамента.

При расчете наклонных сечений на действие поперечной силы должно соблюдаться условие

Q ≤ 0,35Rbbh0.

(6.56)

Расчет на действие поперечной силы не производится при

Q ≤ k1Rbtbh0,

(6.57)

где k1 — коэффициент, принимаемый для тяжелого бетона равным 0,75; Rbt —расчетное сопротивление бетона осевому растяжению для предельного состояния первой группы.

Расчет элементов без поперечной арматуры производится из условия

Q ≤ Qb,

(6.58)

где Q — поперечная сила, действующая в наклонном сечении, т.е. равнодействующая всех поперечных сил от внешней нагрузки, расположенных по одну сторону от рассматриваемого наклонного сечения; Qb — поперечное усилие, воспринимаемое бетоном сжатой зоны в наклонном сечении:

Qb = k2Rbtbh20/c,

(6.59)

где k2 — коэффициент, принимаемый для тяжелого бетона равным 1,5; с — длина проекции наклонного сечения на продольную ось.

Железобетонные фундаменты рассчитываются по раскрытию трещин, при этом ширина раскрытия трещин, нормальных к продольной оси элемента, определяется по формуле

,

(6.60)

где η — коэффициент, принимаемый равным при стержневой арматуре периодического профиля 1,8, гладкой 1,3, при проволочной арматуре периодического профиля 1,2, гладкой 1,4; σs —напряжение в стержнях растянутой арматуры; μ — коэффициент армирования сечения, принимаемый равным отношению площади сечения арматуры к площади сечения b×h0, но не более 0,02; d — средний диаметр растянутой арматуры:

d = (n1d21 + … nkd2k)/(n1d1 + … nkdk),

(6.61)

где d1, …, dk — диаметры стержней растянутой арматуры; n1, …, nk — число стержней соответствующе арматуры.

Напряжение в арматуре определяется по формуле

σs = RsM/M1,

(6.62)

где M1 — момент от действия расчетной нагрузки при коэффициенте надежности по нагрузке γf = 1:

M1 = MA´s/A´´s;

(6.63)

М — момент от действия расчетной нагрузки при коэффициенте надежности по нагрузке γf > 1; А´s — фактическая площадь принятой арматуры; А´´s — площадь арматуры, требуемая по расчету прочности.

Пример 6.2. Рассчитать фундаментную плиту с угловыми вырезами (рис. 6.16). На 1 м длины фундамента передается нагрузка 450 кН. Бетон класса В10, имеющий Rbt = 0,63 МПа и Rb = 7 МПа.

Решение. Среднее давление по подошве фундамента

р = 450 · 240/(0,4 · 1,6 + 0,6 · 2,4) = 0,52 МПа,

а с учетом коэффициента надежности по нагрузке

р´ = 1,2 · 0,52 = 0,62 МПа.

Нагрузка на 1 м ширины фундаментной плиты составит:

q1 =0,62 · 1,6 = 995 кН/м; q2 = 0,62 · 2,4 = 1490 кН/м.

Расчет проводим в трех сечениях: I–I — по грани стеновой панели; II–II — по грани угловых вырезов с учетом анкеровки арматуры на величину lа, равную примерно 9 см; III–III — то же, без учета анкеровки. Расчетные усилия в этих сечениях будут:

MI–I = 995 · 0,422/2 + (1490 – 995) 0,2852/2 = 101,3 кН·м

QI–I = 995 · 0,185 + 1490 · 0,235 = 534 кН;

MII–II = 995 · 0,2752/2 + (1490 – 995) 0,092/2 = 39,6 кН·м;

QII–II = 995 · 0,2 = 199 кН;

MIII–III = 37,5 кН·м;

QIII–III = 168 кН.

Рис. 6.16. К расчету фундаментной плиты с угловыми вырезами

а — план плиты; б — поперечное сечение плиты; в — схема реактивного давления грунта; 1 — стена подвала; 2 — фундаментная плита; 3, 4 — расчетные наклонные сечения

Определяем необходимую площадь сечения арматуры при h0 = 0,3 – 0,033 = 0,267 м:

сечение I–I

;

по табл. 6.2 находим v = 0,955; площадь сечения арматуры

 см2;

сечение II–II

;

при v = 0,983 площадь сечения арматуры

см2;

сечение III–III

A0 = 0,0472; v = 0,976; As = 4,23 см2.

Армируем двумя сетками — нижней, рабочая арматура которой принята диаметром 8 мм из стали класса А-III в количестве 16 стержней общей площадью 8,04 см2, и верхней из арматуры диаметром 5 мм класса Вр-I в количестве 24 стержней общей площадью 4,73 см2. Общая площадь арматуры в сечении I–I составляет 12,77 см2.

Рассматриваем наклонные сечения 3 и 4. Определяем по формуле (6.56):

Q = 0,35Rbbh0 = 0,35 · 0,7 · 26,7 = 1516 кН > 534 кН.

Находим по формуле (6.57):

Q1 = k1Rbtbh0 = 0,75 · 0,063 · 240 · 26,7 = 292,4 < 534 кН,

т.е. требуется расчет на действие поперечной силы. В сечении 3 с = 26 см. Тогда а´ = а – с = 42 – 26 = 16 см. Высота сечения для а´:

h´ = 10 + 16 (30 – 10)/20 = 26 см;

h01 = 26 – 4 = 22 см;

h0 = (22 + 26) /2 = 24 см.

Определяем усилие, воспринимаемое бетоном, и действующее усилие:

Qb = k2Rbtbh20/c = 1,5 · 0,063 · 238 · 242/26 = 108,3 кН;

Q = QI–I – qc = 534 – 1496 · 0,235 – 995 (0,26 – 0,235) = 159 кН < 408,3 кН.

В сечении 4 принимаем с = 37 см. Тогда а´ = 42 – 37 = 5 см и h0 = 18,6 см, откуда:

Qb = 1,5 · 0,053 · 160 · 18,5/37 = 140 кН;

Q = 534 – 1490 · 0,235 – 995 (0,37 – 0,235) = 50 кН < 140 кН.

Расчет по трещиностойкости производим для сечения I–I по расчетным нагрузкам с коэффициентом надежности по нагрузке, равным 1:

M´1 = M/ γf = 101,3/1,2 = 84,4 кН·м;

AI–I = 12,77 см2;

μ = AI–I /(bh0) = 12,77 /(240 · 26,7) = 0,002;

M1 = MA´s/A´´s = 101,3 · 12,77/11,68 = 110 кН·м;

σs = RsM´1/M1 = 34 · 103 · 844 · 104/11 · 105 = 259 МПа;

d = (24 · 0,52 + 16 · 0,8) = 6,6 мм;

ас = 1,2 · 120 (3,5 – 100 · 0,002)  = 0,191 мм < 0,3 мм.

Как рассчитать ленточный фундамент под дом из газобетона?

Расчет ленточного фундамента под дом из газобетона может быть выполнен следующим образом:

1. Определение необходимой глубины заложения фундамента. Это зависит от местных климатических условий, грунтовых и гидрологических условий, а также от конструктивных особенностей дома. Обычно глубина заложения ленточного фундамента составляет от 60 до 120 см.

2. Определение ширины ленты фундамента. Ширина ленты фундамента должна быть достаточной для того, чтобы обеспечить необходимую несущую способность и устойчивость дома. Обычно ширина ленты фундамента составляет от 30 до 50 см.

3. Определение длины ленты фундамента. Длина ленты фундамента зависит от планируемых размеров дома и его конструктивных особенностей. Обычно длина ленты фундамента равна периметру дома плюс дополнительные 10-20%.

4. Определение объема бетона и арматуры. Для расчета объема бетона и арматуры необходимо знать глубину, ширину и длину ленты фундамента. Расход бетона и арматуры зависит от грунтовых и гидрологических условий, а также от конструктивных особенностей дома.

5. Подготовка основания для фундамента. Для установки ленточного фундамента необходимо обеспечить ровную и устойчивую подготовленную поверхность. Подготовка основания может включать в себя очистку, разравнивание, уплотнение и геотекстильное устройство.

6. Установка опалубки. Для того чтобы получить форму ленточного фундамента, необходимо установить опалубку из деревянных брусков или металлических профилей. Опалубка должна быть установлена на расстоянии от грунта, чтобы установить арматуру и заливку бетоном.

7. Установка арматуры. Арматуру необходимо устанавливать в соответствии с проектом. Обычно используют стержни диаметром 10-12 мм. Арматура должна быть установлена таким образом, чтобы обеспечить необходимую ж

Коэффициент несущей способности грунта. Он зависит от типа грунта и его плотности. Для расчета фундамента из газобетона используются общепринятые коэффициенты несущей способности грунта, которые можно найти в специализированных справочниках или узнать у специалистов.

Если вы хотите самостоятельно рассчитать ленточный фундамент для дома из газобетона, вам нужно выполнить следующие шаги:

1. Определить нагрузки, которые будет нести фундамент. Это вес дома и все, что в нем находится, а также вес снега, который может лечь на крышу, и другие возможные нагрузки.

2. Рассчитать необходимое количество арматуры и ее диаметр. Расчет производится в зависимости от нагрузок, которые будет нести фундамент.

3. Определить ширину и высоту ленты. Ширина должна быть достаточной для того, чтобы обеспечить стабильность и надежность фундамента, а высота — для того, чтобы предотвратить деформации стен.

4. Рассчитать количество бетона, необходимое для заливки ленты.

Для точного расчета лучше обратиться к специалистам.