dsw ≥ 6 мм,

dsw ≥ 0.25 * 16 = 4 мм.

dsw ≥ 6 мм.

Шаг поперечных стержней примем конструктивно из условий:

S ≤ 15 * ds max,

S ≤ 300 мм

S ≤ 15 * 16 = 240 мм,

S ≤ 300 мм.

Принимаем поперечную арматуру каркаса из арматуры класса A400 диметром dsw = 6 мм, с шагом S = 200 мм.

Длина плоского каркаса КР2:

l = Н - 30,

l = 15450 - 30 = 15420 мм.

В подкрановой части колонны устанавливается плоский каркас КР3. Поперечная арматура каркаса класса A400 диметром dsw = 6 мм, с шагом S = 200 мм.

Длина плоского каркаса КР3:

l = Н - Нв - 110,

l = 15450 - 3500 - 110 = 11840 мм.

В подкрановой части колонны устанавливается также плоский каркас КР4. Продольная и поперечная арматура каркаса принимается по конструктивным требованиям: ds = 12 мм, dsw = 6 мм, S = 200 мм.

Диаметр продольных и поперечных стержней горизонтальной сетки С2 и наклонной сетки С3 принимается по конструктивным требованиям Æ8 A400.

Диаметр поперечных стержней, объединяющих плоские каркасы в пространственный, назначается из условия свариваемости: dw = 0.25 * 20 = 5 мм, dw ≥ 6 мм, принимаю dw = 6 мм.

Объем бетона колонны:

V = (hв * Hв + hн * Hн + 0.5 * Lкон * (hкmax + hкmin) * b,

где Lкон – вылет консоли от подкрановой части колонны,

hкmax – высота консоли у подкрановой части колонны,

hкmin – минимальная высота консоли.

V = (0.38 * 3.5 + 0.8 * 11.95 + 0.5 * 0.67 * (0.7 + 0.45)) * 0.4 = 4.51 м3.

7 ПРОЕКТИРОВАНИЕ ФУНДАМЕНТА

7.1 Исходные данные для расчета

Для проектируемого здания применены отдельные железобетонные фундаменты ступенчатого типа под колонны из бетона класса В20 армированные арматурой класса А400.

Характеристики арматуры класса А400:

Rs = 355 МПа; Rsc = 355 МПа; Rsw = 285 МПа; Es = 200000 МПа.

Характеристики бетона класса В20:

Rbt.ser = 1.35 МПа; Rb.ser = 15 МПа; Rbt = 0.9 МПа; Rb = 11.5 МПа; γb2 = 0.9; Eb = 27500 МПа.

Расчетное сопротивление грунта – R0 = 0.2 МПа.

Расчетные и нормативные усилия на уровне обреза фундамента (сечение 4-4):

Мmax = 322.5 кН*м;

Nсоот = 734.7 кН;

Qсоот = 38.9 кН;

Мser = Мmax / 1.15 = 322.5 / 1.15 = 280.4 кН*м;

Nо ser = Nсоот / 1.15 = 734.7 / 1.15 = 638.9 кН;

Qser = Qсоот / 1.15 = 38.9 / 1.15 = 33.8 кН.

7.2 Предварительный выбор основных размеров фундамента

7.2.1 Глубина заложения фундамента

Нормативная глубина сезонного промерзания грунтов:

dfn = d0 * Мt0.5,

где d0 = 0.23 – для суглинков и глин;

Mt = 18.5 + 22.3 + 17.2 = 58 – коэффициент, численно равный сумме абсолютных значений среднемесячных отрицательных температур за зиму в данном районе.

dfn = 0.23 * 580.5 = 1.75 м.

Расчетная глубина сезонного промерзания грунта:

df = kh * dfn,

где kh = 0.5 – коэффициент, учитывающий влияние теплового режима здания без подвалов при температуре внутреннего воздуха +20оС.

df = 0.5 *·1.75 = 0.875 м.

Предварительно принимаем минимальную глубину заложения фундаментов: d = 1.65 м.

7.2.2 Размеры стаканной части фундамента

Величина заделки сплошной колонны в фундамент:

hз = hкол = 0.8 м.

Глубина стакана:

hс = hз + 0.05,

hс = 0.8 + 0.05 = 0.85 м.

Принимаем hс = 0.95 м, тогда hз = 0.9 м.

Минимальная высота фундамента:

Hf min = hс + 0.2,

Hf min = 0.95 + 0.2 = 1.15 м.

Принимаем для дальнейшего расчета высоту фундамента: Hf = 1.5 м.

Минимальные длина и ширина подоколонника:

lп = hкол + 2 * 0.075 + 2 * lw,

bп = bкол + 2 * 0.075 + 2 * bw,

где lw = bw = 0.175 м – минимальные толщины стенок стакана расположенные соответственно параллельно и перпендикулярно плоскости действия изгибающего момента.

lп = 0.8 + 2 * 0.075 + 2 * 0.175 = 1.3 м,

bп = 0.4 + 2 * 0.075 + 2 * 0.175 = 0.9 м.

Принимаем следующие размеры подоколонника:

lп = 1.5 м,

bп = 0.9 м.

Толщина стенки стакана расположенной параллельно плоскости действия изгибающего момента:

lw = (lп - hкол - 0.15) / 2,

lw = (1.5 - 0.8 - 0.15) / 2 = 0.275 м.

Толщина стенки стакана расположенной перпендикулярно плоскости действия изгибающего момента:

bw = (bп - bкол - 0.15) / 2,

bw = (0.9 - 0.4 - 0.15) / 2 = 0.175 м.

7.2.3 Размеры подошвы фундамента

Расчетное значение момента на уровне подошвы фундамента:

М = Мmax + Qсоот * Hf,

М = 322.5 + 38.9 * 1.5 = 380.85 кН*м.

Длина и ширина подошвы:

l = (Nо ser / (m * (R0 - g * d))0.5, b = l * m,

l = (638.9 / (0.6 * (200 - 20 * 1.65)))0.5 = 2.53 м,

b = 2.53 * 0.6 = 1.52 м.

Принимаем предварительно размеры подошвы: l = 2.7 м, b = 2.1 м.

Для внецентренно нагруженного фундамента должны выполняться следующие условия:

1) для среднего давления:

Р < R0,

где Р – среднее давление на грунт:

Р = Nser / (b * l),

Nser – сила под подошвой фундамента:

Nser = g * b * l * d + Nо ser,

Nser = 20 * 2.1 * 2.7 * 1.65 + 638.9 = 826.01 кН.

Р = 826.01 / (2.1 * 2.7) = 145.68 кПа < R0 = 200 кПа - условие выполняется.

2) для максимального краевого давления при эксцентриситете относительно одной главной оси инерции подошвы фундамента:

Pmax £ 1.2 * R0,

где Pmax – максимальное давление на грунт:

Pmax = Nser / (b * l) + Мser / (b * l2 / 6),

Pmax = 826.01 / (2.1 * 2.7) + 280.4 / (2.1 * 2.72 / 6) = 255 кПа.

Pmax = 255 кПа > 1.2 * R0 = 1.2 * 200 = 240 кПа - условие не выполняется, принимаем размеры подошвы: l = 3 м, b = 2.4 м.

1) Сила под подошвой фундамента:

Nser = 20 * 2.4 * 3 * 1.65 + 638.9 = 876.5 кН.

Среднее давление на грунт:

Р = 876.5 / (2.4 * 3) = 121.74 кПа < R0 = 200 кПа - условие выполняется.

2) Максимальное давление на грунт:

Pmax = 876.5 / (2.4 * 3) + 280.4 / (2.4 * 32 / 6) = 199 кПа < 1.2 * R0 = 1.2 * 200 = 240 кПа - условие выполняется, принимаем окончательно: l = 3 м, b = 2.4 м.

7.3 Расчет и конструирование плитной части фундамента

7.3.1 Конструирование плитной части фундамента

Плитная часть фундамента рассчитывается по двум группам предельных состояний.

Расчет по первой группе включает проверку прочности на продавливание плитной части в целом и по каждой ступени в отдельности, а также расчет на изгиб консольных выступов в сечениях по граням ступеней и подколонника.

Расчет по второй группе предельных состояний – на образование и раскрытие трещин в подошве фундамента.

Толщина дна стакана:

hbot = Hf - hс,

hbot = 1.5 - 0.95 = 0.55 м.

Минимальная рабочая высота плитной части: