Пример 4. Расчет сборно-монолитного железобетонного фундамента стальной колонны

Дано: фундамент с монолитной плитной частью и сборно-монолитным подколонником высотой h_cf = 6,0 м, размерами в плане b_cf = 1,5 м, l_cf = 3,0 м. Сборные элементы подколонника в виде плоских плит t = 0,2 м (черт. 39).

Черт. 39. Сборно-монолитный железобетонный фундамент

Расчетные нагрузки на уровне верха подколонника с учетом ветровых и крановых нагрузок: N = 6 МН (600 тс), М = 8 МН×м (800 тс×м), Q = 0,42 МН (42 тс). С учетом коэффициента надежности по назначению для сооружений II класса g_n = 0,95:

N = 6 × 0,95 = 5,7 МН (570 тс); M = 8 × 0,95 = 7,6 МН×м (760 тc×м);

Q = 0,42 • 0,95 = 0,4 МН (40 тс).

Расчетные усилия по низу подколонника:

N + G = 5,7 +1,1 × 0,022 × 3 × 1,5 × 6 = 6,35 МН (635 тc);

М = 7,6 + 0,4 × 6 = 10,0 МН×м (1000 тс×м).

Материалы: бетон монолитной части класса В12,5, R_b = 7,5 МПа (76,5 кгс/см²), R_bt = 0,66 МПа (6,75 кгс/см²), бетон сборных плит класса B25, R_b = 14,5 МПа (148 кгс/см²).

При учете в данном сочетании кратковременных нагрузок (ветровых и крановых) принимаем g_b2 = 1,1 (см. табл. 15 СНиП 2.03.01-84).

Для бетона монолитной части также учитываем коэффициенты g_b3 = 0,85 и g_b5 = 0,9.

Тогда:

R_b = 7,5 × 1,1 × 0,85 × 0,9 = 6,32 МПа (64,3 кгс/см²); R_bt = 0,66 × 0,85 ´ 0,9 = 0,505 МПа (5,1 кгс/см²); R_b=14,5•1,1=15,95 МПа (162,8 кгс/см²).

Продольная арматура сборных плит класса A-III

R_s = 365 МПа (3750 кгс/см²);

арматурные петлевые выпуски из плит класса A-I

R_sw = 147 МПа (1500 кгс/см²) - см. п. 3.31.

ПРОВЕРКА ПРОЧНОСТИ ВНЕЦЕНТРЕННО СЖАТОГО ЖЕЛЕЗОБЕТОННОГО ПОДКОЛОННИКА

e₀ = 1,58 м; e_a = e₀ + 0,5 (l_cf - t) = 1,58 + 0,5 (3 - 0,2) = 2,98 м;

DR_b = R_b - R_bm = 15,95 - 6,32 = 9,63 МПа (98,5 кгс/см²),

h₀ = 3 - 2,9 м.

По формулам (97) - (99):

х = 2,9 - 0,42 м;

A_s = 14,3 см².

Принимаем 16Æ12 A-III; A_s = 18,1 см².

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПЛОЩАДИ СЕЧЕНИЯ ПЕТЛЕВЫХ АРМАТУРНЫХ ВЫПУСКОВ

Петлевые арматурные выпуски установим с шагом s = 1,2 м по высоте плит.

По формуле (101)

A_sw ³ 23 × 10^-4 м² = 23 см².

Принимаем в каждом ряду 7 петлевых выпусков Æ 16А-I, А_sw = 28,2 см², при этом процент армирования составит по формуле (102)

m = = 0,157 % > 0,15 %.

Условия (101) и (102) удовлетворены.

ПРОВЕРКА ПРОЧНОСТИ ЗАДЕЛКИ СБОРНЫХ ПЛИТ В СТАКАНАХ ПОДКОЛОННИКА

Глубина заделки плит в стакан принимается 700 мм, глубина стакана 750 мм, размеры в плане понизу 300´1600 мм, поверху 350´1650 мм.

Бетон замоноличивания стаканов класса В25

R_bt = 1,05 × 1,1 = 1,155 МПа (11,77кгс/см²).

Сила, выдергивающая плиту из стакана:

N = А_s R_s = 0,00143 × 365 = 0,522 МН (53,6 тc).

По формулам (103) и (105): R_an¢ = 0,18 R_bt,

N_p = 2 × 0,75 (0,325 + 1,625) × 0,18 × 1,155 = 0,54 MН (55 тс) > N = 0,522 МН (53,6 тс).

По формулам (104) и (106): R_an¢¢ = 0,2 R_bt;

N_p = 2 × 0,7 (0,2 + 1,5) × 0,2 × 1,155 = 0,55 > N = 0, 522 MH (53, 6 тc).

Условия (103) сцепления бетона замоноличивания с бетоном стенок стакана и (104) - с бетоном сборных плит без учета шпонок в плитах - удовлетворены.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАБОЧЕЙ ВЫСОТЫ h_0,pl ФУНДАМЕНТА

Для центрально-нагруженного фундамента

р = N / lb - кгс/см²;

для внецентренно нагруженного фундамента

р = N / lb + 6М / l² b - кгс/см²;

A₃ = b (l - 0,5b + b_c - l_c) - м².

Порядок определения высоты фундамента Н₀ показан стрелками на графике: по найденным значениям А₃=11 м и g_b2 R_bt / p = 3,0,

здесь R_bt - расчетное сопротивление бетона растяжению, кгс/см²;

g_bt - коэффициент условий работы бетона согласно табл. 15 СНиП 2.03.01-84.

По заданному значению b_c = 100 см находят рабочую высоту фундамента h_0,pl = 98,5 см.

Примечание. В случае, когда проверка на продавливание производится от нижнего обреза подколонника, величина b_с заменяется величиной b_cf, l_c - величиной l_cf .

ПРИЛОЖЕНИЕ 2