Разработка архитектурно-конструктивного проекта станции нейтрализации промышленных стоков (стр. 11 из 16)

Требуемое количество симметричной арматуры определяется в зависимости от относительной величины продольной силы:

К = (α_s + ψ_c ∙ α_s – α_n) / 2 = (0,369 + 3,68 ∙ 0,369 – 0,807) / 2 = 0,460

ξ =

δ = a’ / h_o = 40 / 260 = 0,154;

Площадь сечения симметричной арматуры:

Коэффициент армирования

Поскольку полученный коэффициент армирования µ = 0,0023 меньше первоначально принятого µ = 0,020, поэтому сечение A_s и A_s^’ принимаем конструктивно: 2ф16-А-III с каждой стороны сечения с A_s= A_s^’ = 402 мм².

Рис. п.2.13. Схема армирования верхнего пояса фермы.

П.2.4 Расчет внецентренно нагруженного фундамента под крайнюю колонну

П.2.4.1 Исходные данные, нагрузки и усилия

Принят тяжелый бетон класса В 12,5 с R_в = 7,5 МПа и R_вf = 0,66 МПа. Бетон замоноличивания стакана фундамента класса В15 с R_в = 8,5 МПа и R_вf = =0,75 МПа. К расчетному сопротивлению бетона класса В12,5 вводятся α_в2 = =1,1; α_в3 = 1,0; α_в9 = 0,9, соответствующие расчету.

В плитной части у подошвы фундамента принята арматура класса А-IIIcR_s = 365 МПа; подколонные: продольная класса А-IIIcR_s = 365 МПа, поперечная: сетки и хомуты класса А-IcR_s = 225 МПа.

Глубина заложения фундамента от уровня пола – 1,65 м. Расчетное сопротивление грунта основания R = 206 кПа.

Из таблицы «Расчетные сочетания усилий в крайней колонне» выбираем наиболее невыгодное сочетание:

N₁ = 757,24 кН; М = 63,69 кН∙м; Q = 10,27 кН.

Расчетная нагрузка от массы стены передающаяся на фундамент:

N_wae = 310,6 кН,

эксцентриситет ее приложения - е_wae = h_wae / 2 + e_c = 0,3 / 2 + 0,6 / 2 =

= 0,45 м.

П.2.4.2 Определение подошвы

Величины нормативных усилий:

кН∙м;

кН.

кН.

Нормативные усилия от массы стены при α_f = 1,2:

N_n,ст = N_ст / α_f =310,6 /1,2 = 258,8 кН;

М_n,ст = М_ст / α_f =139,77 /1,2 = 116,5 кН∙м.

Предварительные размеры подошвы фундамента:

где α_n,m = 20 кН/м³ – удельный вес материала фундамента и грунта на его уступах.

Принимаем предварительно размеры подошвы основания е = в = 2,4 м. Тогда А = 5,76 м².

Проверим приемлемость этих размеров:

N_n,ф = N_n,^’ _ф + N_n,ст + α_n,m ∙ H ∙ A =

= 641,73 + 258,8 + 20 ∙ 1,65 ∙ 5,76 = 1090,61 кН;

М_n,ф = М_n,^’ _ф + Q_n,^’ _ф ∙ h+ М_n,ст =

= 53,98 + 8,63 ∙ 1,5 + 116,5 = 183,43 кН∙м

е_ф^’ = M_{n, ф} / N_{n, ф} 183,43 / 1090,61 = 0,168 м.

Из неравенства видно, что необходимо увеличить размеры подошвы фундамента:

е = 2,7 м; в = 2,4 м с А =2,7 ∙ 2,4 = 6,48 м².

Р_{n, max} =

Р_{n, min} =

Р_{n, cp} =

Окончательно принимаем размеры подошвы фундамента

е ∙ в = 2,7 ∙ 2,4 м.

Рис. П.2.13 Эпюра напряжений от нормативных нагрузок.

П.2.4.3 Расчет на продавливание нижней ступени

Определим напряжение под подошвой фундамента от расчетных нагрузок, предварительно вычислив нормальную силу и момент, действующие на обрезы подошвы фундамента:

кН;

кН∙м;

е_ф = М_ф / N_ф = 218,87 / 1067,84 = 0,205 м.

кПа.

кПа.

Расчет на продавливание нижней ступени:

,

где

- продавливающая сила с участка подошвы фундамента А_о;

в_m – среднее значение сторон верхнего и нижнего оснований границ пирамиды продавливания в пределах α_о = 250 мм.

Рис. П.2.14. Схема образования пирамиды продавливания и эпюра напряжений под подошвой фундамента от расчетных нагрузок, и расчетные сечения при подборе арматуры плитной части.

1) Сторона в = 2,4 м.

в_м1 =

м.

А_о1 =

м².

F₁ = 0,44 ∙ 239,9 = 105,6 кН < 1,1 ∙ 0,66 ∙ 10⁶ ∙ 1,75 ∙ 0,25 =

= 317625 Н = 317,63 кН – прочность плитной части фундамента на продавливание по стороне в = 2,4 м обеспечена.

2) Сторона е = 2,7 м.

F₁ = 0,5 ∙ 164,8 = 82,4 кН < 1,1 ∙ 0,66 ∙10⁶ ∙ 2,05 ∙ 0,25 = 372075 Н =

= 372,1 кН – прочность плитной части фундамента на продавливание по стороне е = 2,7 м обеспечена.

П.2.4.4 Расчет на продавливание от дна стакана. Расчет на раскалывание тела фундамента

1) Расчет на продавливание фундамента от дна стакана.

Площадь боковой поверхности колонны, заделанной в стакан фундамента:

А_с = 2 ∙ (в_с + е_с) ∙ d_c = 2 ∙ (0,4 + 0,6) ∙ 0,9 = 1,8 м².

Коэффициент α, учитывающий частичную передачу силы N_ф на плитную часть фундамента через стенки стакана:

Принимаем α = 0,85.

А₀₂ =

N₂ = αN = 0,85 ∙ 757,24 = 643,65 кН.

Проверка:

N_c =643,65 кН < 1,1 ∙ 0,75 ∙ 10⁶ ∙

прочность обеспечена.

2. Расчет фундамента на раскалывание.

Площади вертикальных сечений фундаментов:

А_в / А_е = 1,48 / 1,74 = 0,85 > в_с / е_с = 0,4 / 0,6 = 0,67,

N_c = 643,65 кН < (1 + в_с / е_с) µα_g ∙ A_c ∙ R_вf =

= (1 + 0,67) ∙ 0,75 ∙ 1,3 ∙ 1,74 ∙ 1,1 ∙ 0,66 ∙ 10⁶ = 2,05 ∙ 10⁶Н = 2050 кН,

где µ = 0,75 – коэффициент трения бетона по бетону,

α_g = 1,3 – коэффициент, учитывающий совместную работу фундамента с грунтом.

Из выражения видно, что прочность фундамента на раскалывание обеспечена.

П.2.4.5 Расчет арматуры плитной части фундамента

1) Арматура в направлении «е».

а) В сечении 1-1 (у грани подколонника).

Q =0,979.

б) В сечении 2-2 (у грани второй ступени).

Q = 0,977.

Принимаем 13ф10 А-III с А_s = 1020,5 мм².

2) Арматура в направлении «в».

а) В сечении 3-3 (у грани подколонника).

Q =0,986.

A_s3 =

мм².

б) В сечении 4-4 (у грани второй ступени).

Q = 0,982.