Пирамида продавливания выходит за пределы фундамента

Обновлено: 18.05.2024

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. Пособие по проектированию железобетонных ростверков свайных фундаментов под колонны зданий и сооружений составлено к СНиП 2.03.01-84 „Бетонные и железобетонные конструкции” и распространяется на проектирование монолитных ростверков квадратной и прямоугольной формы в плане, с кустами из двух, четырех и более свай, под сборные и монолитные железобетонные колонны и под стальные колонны.

Примечание. Свайные фундаменты с кустами из двух свай рекомендуется применять только в каркасных бескрановых зданиях при условии расположения свай в створе пролета здания и величине эксцентриситета приложения нагрузки в перпендикулярном направлении не превышающей 5 см.

При проектировании ростверков, предназначенных для эксплуатации в сейсмических районах, а также в агрессивных средах должны соблюдаться дополнительные требования, регламентированные соответствующими нормативными документами.

1.2. Ростверк является элементом свайного фундамента, опирающимся на куст свай (черт. 1.). Проектировать куст свай следует в соответствии со СНиП II-17-77 „Свайные фундаменты”.

Сопряжение ростверков со сборными железобетонными колоннами предусматривается стаканным (с подколонником или без него) с монолитными железобетонными колоннами - монолитным, со стальными колоннами - с помощью анкерных болтов.

Черт. 1. Схема образования пирамиды продавливания под сборной железобетонной колонной прямоугольного сечения

1.3. Расчет ростверков производится по предельным состояниям первой группы (по прочности) и по предельным состояниям второй группы (по раскрытию трещин).

Величины нагрузок и воздействий, значения коэффициентов надежности по нагрузке и коэффициентов сочетаний, а также подразделения нагрузок на постоянные и временные - длительные, кратковременные, особые - должны приниматься в соответствии с требованиями СНиП 2.01.07-85 "Нагрузки и воздействия" и СНиП 2.03.01-84 "Бетонные и железобетонные конструкции", а значения коэффициентов надежности по назначению - согласно „Правилам учета степени ответственности зданий и сооружений при проектировании конструкций”.

При определении нагрузок от колонн на ростверки следует учитывать увеличение моментов в месте заделки колонн от действия вертикальных нагрузок при прогибе колонн.

При расчете ростверков расчетные сопротивления бетона следует умножать на коэффициент условий работы бетона g _b2, принимаемый равным 1,1 или 0,9 в зависимости от длительности действия нагрузок. Коэффициент условий работы бетона g _b2 принимается равным 1.

1.4. Расчет ростверков на сваях сплошного круглого сечения производится так же, как и на сваях квадратного сечения. При этом в расчете ростверка сечения круглых свай условно приводятся к сваям квадратного сечения, эквивалентного круглым сваям по площади, т.е. с размером стороны сечения, равным 0,89 d_sv, где d_sv - диаметр свай.

2. РАСЧЕТ РОСТВЕРКОВ ПО ПРОЧНОСТИ

А. РАСЧЕТ ПО ПРОЧНОСТИ РОСТВЕРКОВ ПОД СБОРНЫЕ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫЕ КОЛОННЫ

2.1. Расчет по прочности плитной части ростверков под сборные железобетонные колонны производится: на продавливание колонной; продавливание угловой сваей; по прочности наклонных сечений на действие поперечной силы; на изгиб по нормальному и наклонному сечениям; на местное сжатие (смятие) под торцами колонн. Помимо этого проверяется прочность стакана ростверка.

Расчет ростверков на продавливание колонной

2.2. Расчет на продавливание колонной центрально-нагруженных ростверков свайных фундаментов с кустами из четырех и более свай производится по формуле (1) из условия, что продавливание происходит по боковой поверхности пирамиды, высота которой равна расстоянию по вертикали от рабочей арматуры плиты до низа колонны, меньшим основанием служит площадь сечения колонны, а боковые грани, проходящие от наружных граней колонны до внутренних граней свай, наклонены к горизонтали под углом не менее 45° и не более угла, соответствующего пирамиде с c=0,4h₀ (см. черт. 1):

где F_per - расчетная продавливающая сила, равная сумме реакций всех свай, расположенных за пределами нижнего основания пирамиды продавливания, определяемая из условия

При этом реакции свай подсчитываются только от продольной силы N, действующей в сечении колонны у верхней горизонтальной грани ростверка;

здесь n - число свай в ростверке;

n₁ - число свай, расположенных за пределами нижнего основания пирамиды продавливания;

R_bt - расчетное сопротивление бетона растяжению для железобетонных конструкций с учетом коэффициента условий работы бетона;

h₀ - рабочая высота сечения ростверка на проверяемом участке, равная расстоянию от рабочей арматуры плиты до низа колонны, условно расположенного на 5 см выше дна стакана;

и_i - полусумма оснований i-й боковой грани фигуры продавливания с числом граней m;

с_i - расстояние от грани колонны до боковой грани сваи, расположенной за пределами фигуры продавливания;

a - коэффициент, учитывающий частичную передачу продольной силы на плитную часть через стенки стакана, определяемый по формуле

здесь A_f - площадь боковой поверхности колонны, заделанной в стакан фундамента, определяемая по формуле

здесь b_col, h_col - размеры сечения колонны;

h_апс - длина заделки колонны в стакан фундамента.

При расчете на продавливание центрально-нагруженных ростверков колонной прямоугольного сечения формула (1) приобретает следующий вид:

c₁ - расстояние от грани колонны с размером b_col до параллельной ей плоскости, проходящей по внутренней грани ближайшего ряда свай, расположенных за пределами нижнего основания пирамиды продавливания;

c₂ - расстояние от грани колонны с размером h_col до параллельной ей плоскости, проходящей по внутренней грани ближайшего ряда свай, расположенных за пределами нижнего основания пирамиды продавливания.

Отношение принимается не менее 1 и не более 2,5.

При с_i>h₀ c_i принимается равным h₀; при с_i<0,4h₀ с_i принимается равным 0,4h₀.

При расчете на продавливание колонной квадратного сечения центрально нагруженных ростверков при c₁=с₂=с формула (4) будет иметь следующий вид:

При установке в пределах пирамиды продавливания поперечной арматуры расчет должен производиться из условия

(6)

но не более 2F_b. Сила F_b принимается равной правой части условия (1).

Сила F_sw определяется как сумма всех поперечных усилий, воспринимаемых хомутами, пересекающими боковые грани пирамиды продавливания, по формуле

(7)

где R_sw - расчетное сопротивление поперечной арматуры растяжению при расчете наклонных сечений на действие поперечной силы;

A_sw - суммарная площадь сечения поперечной арматуры, пересекающей боковые грани пирамиды продавливания.

2.3. Расчет на продавливание колонной внецентренно нагруженных ростверков производится по тем же формулам, что и на продавливание центрально-нагруженных ростверков, но при этом расчетная величина продавливающей силы принимается равной где - сумма реакций всех свай, расположенных с одной стороны от оси колонны в наиболее нагруженной части ростверка за вычетом реакций свай, расположенных в зоне пирамиды продавливания с этой же стороны от оси колонны.

В этом случае реакции свай подсчитываются от продольной силы и момента, действующих в сечении колонны у верхней горизонтальной грани ростверка.

При моментах, действующих в поперечном и продольном направлениях, величина , определяется в каждом направлении отдельно; в расчет принимается большая из этих величин.

Примечание. При стаканном сопряжении колонны с ростверком и эксцентриситете продольной силы в колонне величину , допускается определять, принимая величину момента, передающегося на ростверк от колонны, равной Если при этом дно стакана располагается выше плитной части ростверка, должна быть дополнительно выполнена проверка ростверка на продавливание при полном моменте и соответствующей ему сумме реакций свай из условия, что меньшим основанием пирамиды продавливания служит площадь подколонника.

2.4. При сборных железобетонных двухветвевых колоннах, имеющих общий стакан, расчет ростверка на продавливание выполняется как при колонне со сплошным прямоугольным сечением, соответствующим внешним габаритам двухветвевой колонны (черт. 2).

Черт. 2. Схема образования пирамиды продавливания под сборной железобетонной двухветвевой колонной

2.5. При многорядном расположении свай (черт. 3) помимо расчета на продавливание колонной по пирамиде продавливания, боковые стороны которой проходят от наружной грани колонны до ближайших граней свай, должна быть проведена проверка на продавливание ростверка колонной в предположении, что продавливание происходит по поверхности пирамиды, две или все четыре боковые стороны которой наклонены под углом 45°; при этом реакции свай, находящихся в пределах площади нижнего основания пирамиды продавливания, не учитываются.

Черт. 3. Схема образования пирамид продавливания под сборной железобетонной колонной при многорядном расположении свай за наружными гранями колонны

2.6. Расчет на продавливание колонной центрально-нагруженных ростверков свайных фундаментов с кустами из двух свай (черт. 4) производится из условия

где F_per - расчетная продавливающая сила, равная сумме реакций обеих свай от продольной силы N, действующей в колонне;

R_bt, h₀; c₁; b_col, h_col, a - обозначения те же, что в формулах (1) и (3);

с₂ - расстояние от плоскости грани колонны с размером h_col до наружной грани штатной части ростверка.

Черт. 4. Схема образования пирамиды продавливания под сборной железобетонной колонной в двухсвайном фундаменте

2.7. Расчет на продавливание колонной внецентренно нагруженных ростверков свайных фундаментов с кустами из двух свай также производится по формуле (8), но при этом расчетная величина продавливающей силы принимается равной F_per=2F_i, где F_i - реакция наиболее нагруженной сваи от продольной силы N и момента М, действующих в колонне.

2.8. При стаканном сопряжении колонны с ростверком, когда стенки стакана подколонника имеют большую толщину (d_s>0,75h_p), или в штатных ростверках (черт. 5) при заглублении колонны в штатную часть ростверка не менее чем на 1/3 ее высоты, помимо расчета ростверка на продавливание в соответствии с пп. 2.2 - 2.7 следует производить расчет ростверка на раскалывание колонной от силы N по формуле

где N - продольная сила, действующая в сечении колонны у верхней горизонтальной грани ростверка;

m - коэффициент, вычисляемый по формуле

здесь s _sid - напряжение бокового обжатия, МПа, определяемое по формуле

(11)

здесь A_b - наименьшая площадь вертикального сечения ростверка по оси колонны за вычетом вертикальной площади сечения стакана и площади трапеции, расположенной под колонной, с наклоненными под углом 45° сторонами (на черт. 5 площадь трапеции показана пунктирными линиями);

R_bt, a - обозначения те же, что в формуле (1);

а - условное обозначение вводимой в расчет стороны сечения колонны (b_col или h_col);

Допускается принимать m =0,75.

Найденная по формуле (9) несущая способность ростверка по раскалыванию сравнивается с его несущей способностью на продавливание () и принимается большая из этих величин.

Черт. 5. Схема свайного фундамента с плитным ростверком

При этом несущая способность ростверка, определенная по формуле (9), должна приниматься не более его несущей способности на продавливание колонной от верха ростверка от продольной силы и момента, действующих в этом сечении. Расчет на продавливание от верха ростверка производится по пп. 2.2 - 2.7 с введением в правую часть формул (1); (4); (5); (8) коэффициента 0,75 и принимая h₀ равным расстоянию от рабочей арматуры плиты до верхней горизонтальной грани ростверка.

Расчет ростверков на продавливание угловой сваей

где F_ai - расчетная нагрузка на угловую сваю с учетом моментов в двух направлениях, включая влияние местной нагрузки (например, от стенового заполнения);

h₀₁ - рабочая высота сечения на проверяемом участке, равная расстоянию от верха свай до верхней горизонтальной грани плиты ростверка или его нижней ступени.

и_i - полусумма оснований i-й боковой грани фигуры продавливания высотой h₀₁, образующейся при продавливании плиты-ростверка угловой сваей;

b _i - коэффициент, определяемый по формуле

(13)

здесь k - коэффициент, учитывающий снижение несущей способности плиты ростверка в угловой зоне.

В преобразованном виде формула (12) будет иметь вид

где

b₀₁; b₀₂ - расстояния от внутренних граней угловых свай до наружных граней плиты ростверка (черт. 6);

c₀₁; c₀₂ - расстояния от внутренних граней угловых свай до ближайших граней подколонника ростверка или до ближайших граней ступени при ступенчатом ростверке;

b ₁ и b ₂ - значения этих коэффициентов принимаются по табл. 1.

Расчет ростверка на продавливание

nickneck
При случае сбросте эскиз, и страницу, если получите, что бы знать, какой случай не перекрывает пособие к СНиПу 2.03.01-84 по ростверкам.

wjea
У меня под рукой сейчас нет пособия к сожалению, есть записи из этого справочника поэтому и спрашиваю его. Если есть в пособии буду рад хотя бы выдержке из него. Интересует только ограничение пирамиды продавливания. Точной формулировки не помню но там есть что-то про несущую способность пирамиды не более то ли 0,4h0 то ли 0,6h0 или в Сорочане введены коэффициенты h0/c и ограничения распростаняются на них.

nickneck
Зайдите в нормативы на данном сайте, скачайте себе это пособие и разберитесь. Ведь, ни кто не знает Вашей картинки.

К сожалению его нет в нормативах на этом сайте, но я его уже нашел в другом месте. Мне нужно было то всего несколько строк из этого пособия.
Благодарю за помощь.

Добрый день.
Подскажите, правильно ли взял величины для определения контура продавливания ростверка угловой сваей (цвет на рис. сиреневый). с01=300мм, b01=450мм, с02=0, b02=450мм

Щелково МО

у Вас в призму продавливания попадает оголовок сваи. это как Вы себе представляете процесс продавливания? так что размеры призмы взяты неверно.

На картинке угловые сваи (все 4) вообще ничего не продавливают, т.к. каждая из них одной гранью заходит за грань колонны. Считать на продавливание угловой сваей при таком расположении не нужно.

Почему все 4 сваи ничего не продавливают? Там только две сваи боковой гранью попадают в колонну.

Вот именно! Ведь согласно норм не нужно считать на продавливание угловой сваей ростверк только в том случае, когда угловая свая заходит в плане за обе грани подколонника или тела колонны на 50мм и более. Вот поэтому та грань которая не заходит имеет 2 характеристики с01 и b01, а другая заходящая с02=0

т.к. каждая из них одной гранью заходит за грань колонны

з.ы. посмотрел сейчас в пособие - да, действительно, там присутствует фраза про обе грани, но на мой взгляд это они от перестраховки. Сам контур продавливания для такой сваи уже не актуален. Если даже и посчитаете, запас будет диким.
з.ы.2. Однако, не такой уж и дикий если тупо считать по ф-ле пособия Fai=51.3 т.
(Бетон принял В20, hо=53 см, Со2=30 см-посередине между сваями-от лукавого), а В15 вообще не проходит. Вообще сюда можно присовокупить расчет на продавливание по СП 52-101-2003 - если по нему пытаться определить контур продавливания, то в данном случае он будет другим.

Последний раз редактировалось AK-47, 08.06.2009 в 11:09 .

Вообще сюда можно присовокупить расчет на продавливание по СП 52-101-2003 - если по нему пытаться определить контур продавливания, то в данном случае он никак не будет как от одной угловой сваи.

Я кстати думал над этим, но потом решил всё таки делать по методике, указанной в руководстве по ростверкам. На правом рисунке поста 6 наш вариант контура, ещё у кого-нибудь какие-то варианты есть?

Так уж и совсем неверный: точно такой же как в посте 11 только весь вопрос в том где действительно пройдёт горизонтальная линия? Почему её я так провёл, помятуя о том что если свая заходит за грань подколонника на 50мм . тобишь как бы контур ограничивается горизонтальной линий проходящей в створе грани подколонника.

Все это от лукавого.

тобишь как бы контур ограничивается горизонтальной линий проходящей в створе грани подколонника

а с чего это Вы взяли? Может тогда и продавливающее усилие уменьшить пропорционально занижению контура продавливания?

ну хотя бы потому что за этой линией начинаются сечения ростверка, в которых продавливание не происходит, ибо усилие приходящее с колонны, направленное вниз, частично нейтрализуется реакцией сваи, направленной вверх.

город на Иртыше

__________________
". с людями теперь надо мяхше, а на вопросы смотреть ширше"

Чтобы не создавать новую тему - спрошу здесь. Есть ростверк с 2 сваями. Колонна металлическая. На рисунке показана металлическая опорная плита. Как правильно выполнить расчет на продавливание сваей? Насколько я понимаю граница продавливания будет одна (между сваей и колонной). и вместо 2 сторон по ф.14 пособия по проектированию ростверков принимать одну? и как правильно рассчитать продавливание колонной ростверка?

Последний раз редактировалось puma, 12.08.2010 в 16:31 .

У вас не зря возникают вопросы. На самом деле расчет на продавливание в пособии выполняется только для угловой сваи. В данном случае более актуальным является расчет на действие поперечной силы, если он пройдет, то поверьте, на продавливание все будет прекрасно.

Пирамида продавливания выходит за пределы фундамента

141. Как рассчитывают прочность растянутых элементов?

Здесь также различают два случая: первый (рис. 72,а) - растягивающая сила N расположена между крайними рядами арматуры, внутри сечения (тогда все сечение растянуто); второй (рис. 72,б) - сила N расположена за пределами сечения (тогда часть сечения сжата). Понять разницу между случаями легко, представив себе однопролетную балку: если сосредоточенная сила приложена между опорами, то опорные реакции направлены в одну сторону (1-й случай), если к консоли, то в противоположные (2-й случай, рис. 72,в).

142. Какой смысл применять растянутые элементы из железобетона?

Конечно, смысла нет - ведь в таких сечениях работает почти одна арматура. Поэтому их стараются делать преднапряженными (стенки цилиндрических резервуаров, напорные трубы, нижние пояса ферм и т.п.) с целью, если не полностью, то хотя бы частично погасить растягивающую силу N силой обжатия Р. Однако есть элементы, где преднапряжение (а оно связано с существенными технологическими затратами) не всегда оправдано: например, раскосы и стойки ферм. Но в таких элементах расход растянутой арматуры определяет, как правило, не расчет по прочности, а расчет по раскрытию трещин (см. главу 5).

143. Нужно ли ставить поперечную арматуру в растянутых элементах?

Обязательно нужно, хотя ее роль здесь совсем не та, что в изгибаемых или во внецентренно сжатых элементах. Во-первых, вдоль растянутой арматуры могут появиться усадочные трещины, иногда и не очень заметные для глаза. Во-вторых, продольные трещины могут появиться в результате обжатия бетона, если арматура преднапряженная. Поэтому роль поперечной арматуры - сдержать развитие продольных трещин. Ставят ее снаружи продольной арматуры, а шаг хомутов назначают не более 600 мм и не более удвоенного наименьшего размера сечения элемента.

144. Как рассчитывают на продавливание?

Продавливание бетона может возникнуть в плитных конструкциях, когда к ним приложена нагрузка F1 на ограниченной площади (местная нагрузка). Продавливание происходит по поверхности пирамиды, грани которой наклонены под углом 45о (рис. 73,а). Продавливанию сопротивляется бетон, работающий на срез с расчетным сопротивлением, равным Rbt. Очевидно, что чем выше класс бетона и чем больше площадь боковой поверхности пирамиды, тем выше сопротивление продавливанию.

145. Влияет ли схема опирания на величину продавливающей силы?

Для уяснения сути вопроса рассмотрим два крайних примера (рис.73,б,в).

1. Если плиту перекрытия загрузить местной нагрузкой F1, то к ее нижней поверхности будут приложены только опорные реакции, расположенные за пределами основания пирамиды продавливания, т.е. F2 = 0. Поэтому продавливающая сила F = F1.

2. Если подошва фундамента не выходит за пределы нижнего основания пирамиды продавливания, то F2 = F1, а F = 0, т.е. продавливания не будет. Очевидно, что при расчете на продавливание всегда следует учитывать особенности опирания конструкции.

6.1. РАСЧЕТ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ФУНДАМЕНТОВ НА ЕСТЕСТВЕННОМ ОСНОВАНИИ ПОД КОЛОННЫ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ

Размеры подошвы и глубина заложения фундаментов определяются расчетом основания, приведенным в гл. 5. Расчет конструкции фундамента (плитной части и подколонника) производится по прочности и раскрытию трещин и включает: проверку на продавливание и на «обратный» момент, определение сечений арматуры и ширины раскрытия трещин, а также расчет прочности поперечного сечения подколонника.

Исходными данными для расчета являются: размеры подошвы плитной части; глубина заложения и высота фундамента; площадь сечения подколонника; сочетания расчетных и нормативных нагрузок от колонны на уровне обреза фундамента.

Расчет фундаментов по прочности и раскрытию трещин производится на основное и особое сочетания нагрузок. При расчете фундамента по прочности расчетные усилия и моменты принимаются с коэффициентом надежности по нагрузке по указаниям действующих СНиП, а при расчете по раскрытию трещин — с коэффициентом надежности по нагрузке, равным единице.

При проверке прочности плитной части фундамента на обратный момент необходимо учитывать нагрузки от складируемого на полу материала и оборудования.

При расчете фундаментов по прочности и по раскрытию трещин возникающие в них усилия от температурных и им подобных деформаций принимаются изменяющимися по вертикали от полного их значения на уровне обреза фундамента до половинного значения на уровне подошвы фундамента.

Расчетные характеристики бетона и стали приведены в гл. 4 и принимаются с учетом соответствующих коэффициентов условий работы [5, 9].

6.1.2. Расчет фундаментов на продавливание

Расчет на продавливание производится из условия, чтобы действующие усилия были восприняты бетонным сечением фундамента без установки поперечной арматуры: при монолитном сопряжении колонны с плитной частью — от верха последней (рис. 6.1, а), при монолитном сопряжении подколонника с плитной частью независимо от вида соединения колонны с подколонником (монолитные или стаканные) при расстоянии от верха плитной части до низа колонны H₁ ≥ (b_uc – b_c)/2 — от верха плитной части (рис. 6.1, б), а при меньшем H₁ — от низа колонны (рис. 6.1, в).

Рис. 6.1. Схема образования пирамиды продавливания а — монолитное сопряжение плитной части с колонной; б — то же с высоким подколонником; в — то же, с низким подколонником; 1 — колонна; 2 — плитная часть; 3 — подколонник

Проверка выполнения этого условия производится в обоих направлениях [8].

Руководство по проектированию бетонных и железобетонных конструкций из тяжелого бетона (без предварительного напряжения) Руководство по проектированию фундаментов на естественном основании под колонны зданий и сооружений промышленных предприятий СНиП 52-01-2003 Бетонные и железобетонные конструкции

При расчете фундамента на продавливание определяется минимальная высота плитной части h и назначаются число и размеры ее ступеней или проверяется несущая способность плитной части при заданной ее конфигурации. При расчете на продавливание от верха плитной части принимается, что продавливание фундамента при центральном нагружении происходит по боковым поверхностям пирамиды, стороны которой наклонены под углом 45° к горизонтали (см. рис. 6.1).

Квадратный фундамент рассчитывается на продавливание из условия

F ≤ kR_btb_ah₀

(6.1)

где F — расчетная продавливающая сила; k — коэффициент, принимаемый равным 1; R_bt — расчетное сопротивление бетона на растяжение; b_a — среднее арифметическое значение периметров верхнего и нижнего оснований пирамиды продавливания, образующейся в пределах рабочей высоты сечения h₀ , (расстояния от верха плитной части до середины арматуры).

Черт. 9. Схема образования пирамиды продавливания в центрально-нагруженных квадратных железобетонных фундаментах

В формуле (2) и последующих формулах раздела величины b_c, l_c заменяются размерами в плане сечения подколонника b_cf, l_cf, если продавливание происходит из нижнего обреза подколонника.

Величина продавливающей силы F принимается равной величине продольной силы N, действующей на пирамиду продавливания, за вычетом величины реактивного давления грунта, приложенного к большему основанию пирамиды продавливания (считая до плоскости расположения растянутой арматуры).

2.9. Расчет на продавливание центрально-нагруженных прямоугольных, внецентренно нагруженных квадратных и прямоугольных фундаментов (черт. 10) также производится в соответствии с п. 2.8 и условием (1). При этом рассматривается условие прочности на продавливание только одной наиболее нагруженной грани пирамиды продавливания.

Величина продавливающей силы F в формуле (1) принимается равной

где A_o — часть площади основания фундамента, ограниченная нижним основанием рассматриваемой грани пирамиды продавливания и продолжением в плане соответствующих ребер (многоугольник abcdeg, см. черт. 10).

Черт. 10. Схема образования пирамиды продавливания
в центрально-нагруженных прямоугольных, а также
внецентренно нагруженных квадратных к прямоугольных фундаментах

при b - b_c - 2h_0,_pl £ 0 (черт. 11) последний член в формуле (4) не учитывается;

Черт. 11. Схема образования пирамиды продавливания во внецентренно нагруженных прямоугольных фундаментах при 0,5 (b - b_c) < h_0,_pl

р_max — максимальное краевое давление на грунт от расчетной нагрузки, приложенной на уровне верхнего обреза фундамента (без учета веса фундамента и грунта на его уступах);

при расчете внецентренно нагруженного фундамента в плоскости эксцентриситета

при расчете в перпендикулярной плоскости, а также для центрально-нагруженного фундамента

Средний периметр пирамиды продавливания u_m в формуле (1) заменяется средним размером проверяемой грани b_m и вычисляется по формулам:

где b_c — размер сечения колонны или подколонника, являющийся верхней стороной рассматриваемой грани пирамиды продавливания.

2.10. При действии на фундамент изгибающих моментов в двух направлениях расчет на продавливание выполняется раздельно для каждого направления.

2.11. Рабочую высоту h_0,_pl центрально-нагруженных, внецентренно нагруженных квадратных и прямоугольных фундаментов можно определить по графику прил. 1, составленному на основании условия 1.

2.12. Рабочую высоту h_0,_pl внецентренно нагруженных фундаментов можно определить также по формулам:

где безразмерная величина r = R_bt / p_max ;

2.13. Высота ступеней назначается в зависимости от полной высоты плитной части фундамента, которую можно получить добавлением толщины защитного слоя к рабочей высоте плитной части фундамента h_0,_pl и приведением полной высоты h к модульному размеру.

Высоту ступеней рекомендуется назначать в соответствии с табл. 4 (см. п. 4.7).

2.14. Вылеты ступеней фундамента определяются расчетом но продавливание в соответствии с положениями п. 2.9. Вылет нижней ступени c₁ (черт. 12) можно определить, предварительно задавшись шириной второй ступени b₁ из условия

Расчёт на продавливание.

Проверяем нижнюю ступень фундамента на прочность против продавливания.

Расчёт элементов без поперечной арматуры на продавливание производится из условия:

, (*)

где - продавливающая сила, принимаемая равной продольной силе в колонне подвального этажа на уровне обреза фундамента за вычетом нагрузки, создаваемой реактивным отпором грунта, приложенным к подошве фундамента в пределах площади основания пирамиды продавливания с размерами, превышающими размер площадки опирания (в данном случае третьей ступени фундамента ) на величину h₀ во всех направлениях; A_b – площадь боковой поверхности пирамиды продавливания. В нашем случае h₀= h₀₃=0,35м.

ПлощадьA_bопределяется по формуле:

где U – среднее арифметическое между периметрами верхнего и нижнего оснований пирамиды продавливания

Площадь боковой поверхности пирамиды .

Продавливающая сила равна:

здесь р – реактивный отпор грунта, А₁ – площадь основания пирамиды равная:

м 2 .

Проверка условия (*) даёт:

кН< ,

т.е. прочность нижней ступени фундамента против продавливания обеспечена.

Пример 2. Расчет фундаментной плиты на продавливание.

На фундаментную плиту на естественном основании опирается колонна, передающая нагрузку от здания. Требуется выполнить расчет фундаментной плиты на продавливание согласно п. 3.96 Пособия по проектированию бетонных и железобетонных конструкций из тяжелого бетона без предварительного напряжения арматуры к СНиП 2.03.01-84.

Толщина плиты 500 мм, расстояние от грани бетона до оси рабочей арматуры 45 мм, класс бетона В20 (Rbt = 8,16 кг/см² при коэффициенте условий работы 0,9), вертикальное усилие в основании колонны N = 360 т, сечение колонны 400х400 мм, расчетное сопротивление грунта основания R = 34 т/м².

Определим h₀ = 500 – 45 = 455 мм.

Площадь верхнего основания пирамиды продавливания равна площади колонны 0,4х0,4 м.

Определим размеры граней нижнего основания пирамиды продавливания (они одинаковые): 0,4 + 2∙0,455 = 1,31 м, площадь нижнего основания пирамиды равна 1,31∙1,31 = 1,72 м².

Согласно пособию, продавливающая сила равна силе N = 360 т за вычетом силы, приложенной к нижнему основанию пирамиды продавливания и сопротивляющейся продавливанию. В нашем случае такой силой служит расчетное сопротивление основания, равное R = 34 т/м². Зная площадь основания пирамиды, переведем расчетное сопротивление в сосредоточенную нагрузку: 34∙1,72 = 58 т. В итоге, мы можем определить продавливающую силу: F = 360 – 58 = 302 т.

Определим периметры оснований пирамиды:

4∙0,4 = 1,6 м – периметр меньшего основания;

4∙1,31 = 5,24 м – периметр большего основания.

Найдем среднеарифметическое значение периметров:

(1,6 + 5,24)/2 = 3,42 м.

Определим, чему равна правая часть уравнения (200):

1,0∙8,16∙10∙3,42∙0,455 = 126 т.

Проверим, выполняется ли условие (200):

F = 302 т > 126 т – условие не выполняется, фундаментная плита не проходит на продавливание.

Проверим, поможет ли нам установка поперечной арматуры в зоне продавливания. Зададимся поперечной арматурой диаметром 10 мм с шагом 150х150 мм и определим количество стержней, попадающих в зону продавливания (т.е. пересекающих грани пирамиды продавливания).

У нас получилось 72 стержня, суммарной площадью Аsw = 72∙0,785 = 56,52 см².

Поперечная арматура на продавливание должна быть либо в виде замкнутых вязаных хомутов, либо в виде каркасов, сваренных контактной сваркой (ручная дуговая не допускается).

Теперь мы можем проверить условие (201), учитывающее поперечную арматуру при продавливании.

Найдем Fsw (здесь 175 МПа = 1750 кг/см² - предельное напряжение в поперечных стержнях):

Fsw = 1750∙56,52 = 98910 кг = 98,91 т.

При этом должно удовлетворяться условие Fsw = 98.91 т > 0.5Fb = 0.5∙126 = 63 т (условие выполняется).

Найдем правую часть условия (201):

126 + 0,8∙98,91 = 205 т.

Проверим условие (201):

F = 302 т > 205 т – условие не выполняется, фундаментная плита с поперечной арматурой не выдерживает продавливание.

Проверим также условие F < 2Fb: F = 302 т > 2Fb = 2∙126 = 252 – условие не выполняется, в принципе, при таком соотношении сил армирование помочь не может.

В таком случае следует локально увеличить толщину плиты – сделать банкетку в районе колонны и пересчитать плиту с новой толщиной.

Принимаем толщину банкетки 300 мм, тогда общая толщина плиты в месте продавливания будет равна 800 мм, а h₀ = 755 мм. Важно определить размеры банкетки в плане так, чтобы пирамида продавливания находилась полностью внутри банкетки. Мы примем размеры банкетки 1,2х1,2 м, тогда она полностью покроет пирамиду продавливания.

Повторим расчет на продавливание без поперечной арматуры с новыми данными.

Площадь верхнего основания пирамиды продавливания равна площади колонны 0,4х0,4 м.

Определим размеры граней нижнего основания пирамиды продавливания (они одинаковые): 0,4 + 2∙0,755 = 1,91 м, площадь нижнего основания пирамиды равна 1,91∙1,91 = 3,65 м².

Согласно пособию, продавливающая сила равна силе N = 360 т за вычетом силы, приложенной к нижнему основанию пирамиды продавливания и сопротивляющейся продавливанию. В нашем случае такой силой служит расчетное сопротивление основания, равное R = 34 т/м². Зная площадь основания пирамиды, переведем расчетное сопротивление в сосредоточенную нагрузку: 34∙3,65 = 124 т. В итоге, мы можем определить продавливающую силу: F = 360 – 124 = 236 т.

Определим периметры оснований пирамиды:

4∙0,4 = 1,6 м – периметр меньшего основания;

4∙1,91 = 7,64 м – периметр большего основания.

Найдем среднеарифметическое значение периметров:

(1,6 + 7,64)/2 = 4,62 м.

Определим, чему равна правая часть уравнения (200):

1,0∙8,16∙10∙4,62∙0,755 = 284 т.

Проверим, выполняется ли условие (200):

F = 236 т < 284 т – условие выполняется, фундаментная плита с банкеткой выдерживает продавливающую силу без дополнительного армирования.

Комментарии Цитирую Кирилл: Здравствуйте, подскажите если при продавливании арматура по расчету не требуется нужно ли в этой зоне ставить какую-нибудь конструктивную?
Если и по расчету на поперечную силу не требуется, то в плитах не надо. Цитирую Дмитрий: А возможно делать банкетку вниз?. Если возможно то какие плюсы и минусы, и какие нюансы в расчете? Спасибо!
Банкетка вниз ограничивает площадь подошвы площадью банкетки. Если эта площадь меньше, чем допустимая по расчету площадь фундамента, давление под банкеткой на грунт будет больше допустимого, грунт будет разрушаться, фундамент садиться и т.д. Цитирую Иринa: Цитирую Дмитрий: А возможно делать банкетку вниз?. Если возможно то какие плюсы и минусы, и какие нюансы в расчете? Спасибо!
Банкетка вниз ограничивает площадь подошвы площадью банкетки. Если эта площадь меньше, чем допустимая по расчету площадь фундамента, давление под банкеткой на грунт будет больше допустимого, грунт будет разрушаться, фундамент садиться и т.д.
Т.е. необходимо рассматривать банкетку как столбчатый фундамент и проверить расчетное сопротивление грунта? подскажите пожалуйста где можно про это почитать?

О чем? О банкетке, выпирающей вниз вы не почитаете нигде, т.к. если достаточно такой банкетки, то зачем плита вокруг?

О расчете столбчатого фундамента - в пособии по расчету столбчатых фундаментах есть примеры расчета.

Сваи по тому же принципу считаются - по площади опирания. Но в сваях есть еще боковое трение, добавляющее несущую способность.

Тогда получается плитный фундамент с банкетками "вниз" вообще не имеет смысла делать? если площадь банкетки принимается по расчетному сопротивлению грунта. (я так понимаю)
Иногда в здании бывает высокий подвал и чтобы избежать бокового смещения столбчатых фундаментов их объединяют плитой, потом эта плита может служить полом, поэтому вопрос про банкетки "вниз" у меня и возник.

Пол и фундаментная плита - слишком разные вещи. По стоимости в том числе.

Да, не имеет смысла.

Расскажите пожалуйста - Ваше мнение о коэффициентах пастели? и объемной модели грунта из упругих КЭ. Что чаще используете на практике ? какой метод расчета в Лира-грунт используете?

Добрый день, Ирина.

Необходимо собрать нагрузки на перекрытие и основание лифтовой шахты для обустройства помещения под шахтой.

Дано: Пятиэтажный дом с подвальным помещением 50х годов постройки. В проеме между лестничными маршами (тип Л-2) встроена сетчатая шахта лифта. Лифт имеет кирпичный приямок (190х140 см) с установленными пружинными амортизаторами, приямок опирается на прямоугольное основание из пустотелого двойного кирпича (толщина стенок 25 см). Основание связано по периметру стальным 65 уголком, внутри засыпка из грунта и строительного мусора. По грунту отлита бетонная плита (дно приямка).

Задача: усилить основание приямка и сделать в нем подсобное помещение.

Мои рассуждения по этому вопросу:
Из того что нашел по нормативной документации, это ГОСТ Р 53780-2010:

"5.2.5.6 При наличии под приямком лифта пространства (помещения), доступного для людей, основание приямка должно быть рассчитано на восприятие нагрузки не менее 5000 Н/м2"

"б) под буфером противовеса или под зоной движения уравновешивающе го устройства должна быть установлена опора, которая доходит до монолитного основания и способна выдержать удар противовеса или уравновешивающе го устройства, падающего с наибольшей возможной высоты."

Предположим вес лифта 1000 кг, плюс противовес 1500 кг, плюс направляющие и сам приямок пусть 500 кг. На случай аварийного обрыва противовеса с максимальной высоты (15 метров) имеем воздействие на опору 220500 Дж. Возможно в лифте есть ловители, но вопрос в их работоспособнос ти, поэтому считаю по максимуму.

Достаточно ли будет усилить дно приямка двумя двутавровыми балками 16М, плюс усилить периметр 100 уголком?

Пример 4. Расчет плитного ростверка на продавливание в месте опирания на сваю

Плита ростверка опирается на сваи. Сваи собраны в кусты в месте опирания колонн, сама же колонна опирается в пролете между сваями. Требуется выполнить расчет плиты ростверка на продавливание в месте опирания на сваю согласно п. 3.96 Пособия по проектированию бетонных и железобетонных конструкций из тяжелого бетона без предварительного напряжения арматуры к СНиП 2.03.01-84.

Дан ростверк на сваях, шаг колонн 5х5 м, в районе каждой колонны куст из четырех свай, расстояние между сваями 1 м (по оси У) и 1,6 м (по оси Х), колонна – посередине. Требуется выполнить расчет ростверка на продавливание в районе заштрихованной сваи. Толщина плиты ростверка 500 мм, расстояние от нижней грани плиты до оси рабочей арматуры 50 мм, бетон класса В25 (Rbt = 9.7 кг/см² при коэффициенте условий работы 0,9), площадь сбора нагрузки от ростверка, приходящаяся на колонну – 2,5х2,5 м², временная нагрузка от пола 1-го этажа 400 кг/м², постоянная нагрузка (без учета собственного веса плиты) 300 кг/м²; сечение колонны 300х300 мм; нагрузки от колонны на ростверк N=400 т, Мх = 50 т∙м, Му = 36 т∙м; диаметр сваи 400 мм.

Оптимально для расчета на продавливание брать наибольшую нагрузку на сваю, полученную в результате расчета ростверка или всего здания в целом. Но предположим, что у нас нет таких результатов, и соберем нагрузку на сваю для имеющихся исходных данных.

Какие вертикальные нагрузки придутся на сваю? Все равномерно-распределенные нагрузки (вес ростверка, временная и постоянная нагрузка на ростверк), взятые с расчетной площади. Расчетную площадь (показана на рисунке синим пунктиром) определить легко: между нашей сваей и всеми соседними проводим осевые линии (ровно посредине между сваями) – нагрузка от половины пролета придется на нашу сваю, от другой половины – на соседнюю. В итоге, мы получаем квадрат сбора нагрузки 2,5х2,5 м.

Найдем вертикальную нагрузку, действующую на сваю от ростверка:

2185∙2,5∙2,5 = 13656 кг = 14 т.

Еще у нас есть колонна, которая стоит на пересечении двух осей. Вертикальная нагрузка от этой колонны N поровну делится между четырьмя сваями.

Вертикальная нагрузка на сваю от колонны будет равна:

Также у нас есть два момента от колонны, каждый из которых раскладывается на пару сил: М = N∙L. От каждого из моментов на сваю может приходиться вертикальная сила, которую нужно вычислить.

В нашем случае нагрузка на одну сваю равна N/2, т.к. свай всего четыре. Значит, нагрузку на сваю можно найти по формуле N/2 = 0.5(M/L)

В направлении действия момента Мх = 50 т∙м расстояние между сваями L=1,6 м. Найдем нагрузку на нашу сваю от момента, направленную вниз и равную:

Nх/2 = 0.5(50/1,6) = 16 т.

В направлении действия момента Му = 36 т∙м расстояние между сваями L=1,0 м. Найдем нагрузку на нашу сваю от момента, направленную вниз и равную:

Nу/2 = 0.5(36/1,0) = 18 т.

Найдем суммарную вертикальную нагрузку на сваю:

F = 14 + 100 + 16 + 18 = 148 т.

Реакция сваи, направленная вверх, на которую мы будем проверять наш ростверк на продавливание, равна нагрузке F = 148 т, только направлена она вверх.

Так как свая круглая, пирамида продавливания у нас представляет собой усеченный конус с двумя круглыми основаниями. Определяем рабочую высоту сечения плиты h₀ = 500 – 50 = 450 мм. Прорисовываем «пирамиду» и видим, что колонна не попала в площадь большего круга. Если бы колонна оказалась в пределах «пирамиды» продавливания, то размеры конуса пришлось бы уменьшить до грани колонны (как на рис. 65б пособия – только на рисунке конус разрастается сверху вниз и ограничен внизу, а у нас наоборот).

Определим периметры оснований пирамиды:

3,14∙0,4 = 1,3 м – периметр меньшего основания;

3,14∙1,3 = 4,1 м – периметр большего основания.

Найдем среднеарифметическое значение периметров:

Определим, чему равна правая часть уравнения (200):

1,0∙9,7∙10∙2,7∙0,450 = 118 т.

Проверим, выполняется ли условие (200):

F = 148 т > 118 т – условие не выполняется, необходимо делать проверку ростверка с дополнительным армированием.

Зададимся поперечной арматурой в ростверке, работающем на продавливание: d10 мм с шагом 100х100 мм.

В пределах конуса продавливния разместилось 124 стержня Asw = 124∙0,785 = 97,34 см².

Вычислим Fsw (здесь 175 МПа = 1750 кг/см² - предельное напряжение в поперечных стержнях):

Fsw = 1750∙97,34 = 170345 кг = 170,3 т < 2Fb = 2∙118 = 236 т.

Проверим, выполняется ли условие Fsw > 0,5Fb:

170,3 т < 0,5∙118 т = 59 т - условие выполняется.

Найдем, чему равна правая часть условия (201):

118 + 0,8∙170,3 = 254 т.

Проверим условие (201):

F = 148 т < 254 т – условие выполняется, ростверк с дополнительным армированием выдерживает продавливающую силу.

Читайте также: