книги из ГПНТБ / Кальницкий, А. А. Расчет и конструирование железобетонных фундаментов гражданских и промышленных зданий и сооружений учебное пособие

гласно эпюре объемлющих поперечных сил (рис. V. 24, в) в сечении на

основании (I. 29) предельное усилие в поперечных стержнях на см

а требуемый шаг хомутов определится из выражения (I. 31)

U = 2150 • 4 ■ 0 ,5 0 3 = 16,0 СМ. 270

Принимаем шаг и = 15,0 см, который удовлетворяет и двум дру­ гим требованиям [4 ]:

и — 15 < — ■= 20 см\

Согласно [4 ] хомуты с шагом, полученным по расчету, должны устанавливаться на расстоянии 0,25 /р = 0,25 • 4,87 « 1 ,2 0 м от каждой расчетной оси опоры балки. На промежуточном (среднем) участке балки соблюдается условие (I. 27) (рис. V. 24, г), вследствие чего поперечные стержни устанавливают конструктивно исходя из требований [41 их = 3/4 40 = 30 см.

3.Расчет ширины раскрытия трещин '

Внастоящем примере рандбалка запроектирована с продольной

арматурой из горячекатаной стали класса А-П и бетона марки 200. Так как при этом агрессивная среда согласно заданию отсутствует,

где Qrp = 24 700 кГ — поперечная сила от расчетных нагрузок, действующая на грани опоры; п — 1,1 — коэффициент перегрузки для постоянных нагрузок.

214

В соответствии с произведенным ранее расчетом поперечные стер­ жни имеют диаметр d.2 = 8 мм и установлены на рассчитываемом участке балки с шагом и = 15 см. Соответствующий такому попе­ речному армированию коэффициент насыщения равен

что значительно превосходит предельную величину + = 0,3 мм. Поэтому в зоне наибольших поперечных сил, т. е. на участках, расположенных по концам балки (длина их определена ниже), уста­ навливаем хомуты диаметром d2 = 10 мм. Тогда по предыдущему

получим

=4 • 0.785 = о 00455;

= 8 мм (т. е. диаметре, установленном по расчету их на поперечные силы) ширина раскрытия трещин не будет превосходить предельной величины + = 0,-3 мм.

215

Глава VI

ФУНДАМЕНТЫ СООРУЖЕНИЙ С ВЫСОКОРАСПОЛОЖЕННЫМИ ЦЕНТРАМИ ТЯЖЕСТИ

§ 27. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Сооружения с высокорасположенными центрами тяжести распро­ странены во всех отраслях народного хозяйства. К таким сооруже­ ниям относятся дымовые трубы, водонапорные башни, телевизионные башни, градирни, опоры линий электропередач и линий связи, силосы, элеваторы и др.

Можно установить, что перечисленные сооружения имеют одну об­ щую особенность: центр тяжести их расположен высоко над уровнем земли и размеры сооружения в плане обычно меньше его высоты. Все указанные сооружения воспринимают большие ветровые нагрузки, которые в свою очередь должны быть переданы на фундаменты. При этом действие ветровой нагрузки может менять направление и, сле­ довательно, фундаменты должны быть рассчитаны на восприятие ветровых нагрузок в любом направлении.

Вследствие этого, решающее значение в работе таких фундаментов приобретает крен.

По условию предельного крена приходится придавать подошве фундамента такие размеры, при которых величина нормативного дав­ ления на грунт остается часто недоиспользованной.

Таким образом, общая расчетная схема нередко несколько изме­ няется. Сначала по условиям предельного крена устанавливают раз­ меры подошвы фундамента, затем производят расчет конечной осадки, после чего переходят к расчету прочности фундамента по материалу.

Опорная часть таких сооружений или все сооружение в целом пред­ ставляет собой сплошной массив (например, постаменты памятни­ ков) или может быть выполнено в виде сплошных несущих стен, опирающихся на фундамент и образующих при этом замкнутый кон­ тур в форме кольца, многоугольника и т. п. К таким сооружениям относят дымовые трубы, водонапорные башни со сплошными стенами и т. д.

Наконец, сооружение или его опорная часть могут представлять собой сквозную конструкцию, опирающуюся на фундамент через

217

В свою очередь фундаменты таких сооружений также могут быть выполнены в виде сплошных плит, плит в форме кольца и системы отдельных одиночных фундаментов.

Таким образом, теоретически можно наметить девять схем соче­

ходят практического применения. Остальные шесть схем практически осуществляются.

Схема А — 1 (опирание сплошного массива на сплошную плиту) не представляет особого интереса. Фундамент в этом случае рассчи­ тывают как обычный одиночный столбчатый с обязательной дополни­ тельной проверкой крена. Никаких других особенностей в расчете и конструировании таких фундаментов нет, и в дальнейшем они не рассматриваются.

Что же касается остальных схем, то каждая из них требует особого рассмотрения.

Схема Б— 1 сооружение в виде сплошных несущих стен образует замкнутый контур в форме кольца или многоугольника и опирается на фундамент, представляющий собой сплошную плиту. По такой схе­ ме осуществляют фундаменты дымовых труб, водонапорных башен со сплошными стенами и т. п. Как правило, сплошные плиты фундамента оказываются настолько жесткими, что величину давления на грунт можно находить по линейной гипотезе. Обычно это достигается про­ ектированием плит такой высоты, чтобы не требовалась поперечная арматура.

Тогда величины давлений на грунт могут быть найдены из общего

Схема В—1. На фундамент в виде сплошной плиты нагрузка от сооружения передается через систему отдельных опор. Такая схема наиболее часто встречается при сооружении силосов и элеваторов. Реже по такой схеме осуществляют фундаменты сквозных водонапор­ ных башен.

В зависимости от жесткости фундаментной плиты расчет прово­ дят или по линейной гипотезе, или же как плиты на упругом основании по методам, изложенным в гл. V.

Схемы Б—2 и В—2 отличаются от предыдущих тем, что в теле фундаментной плиты в целях экономии железобетона делают вырезку и плита приобретает форму кольца. Такое решение возникает при зна­ чительных размерах сооружения в плане и, кроме того, целесообраз­ но для сооружений большой высоты (например, телевизионные баш­ ни, высокие дымовые трубы и т. п.). В последнем случае по условию крена площадь фундамента должна иметь большой момент инерции, величина давления на грунт получается сравнительно небольшой и вырез становится вполне целесообразным. Как будет показано в даль-

218

нейшем, наличие выреза мало сказывается на крене фундамента. Схема В—3. Сооружение представляет собой сквозную конструк­

цию и через систему отдельных опор (стоек или колонн) передает дав­ ление на фундаменты, отдельные под каждой опорой. Эта система достаточно распространена при сооружении сквозных водонапорных башен и опор линий электропередач и связи. Особенностью таких систем является то, что часто подветренные фундаменты передают давление на грунт от всего сооружения, а наветренные работают как анкеры на отрыв из грунта. В таких случаях тело фундамента должно иметь достаточную площадь для работы в обоих условиях и снабжается соответствующей арматурой.

Методики расчета и конструирования фундаментов по каждой из рассмотренных схем различны и в дальнейшем рассматриваются раздельно.

28. РАСЧЕТЫ КРУГЛЫХ В ПЛАНЕ ФУНДАМЕНТОВ ПОД ОТДЕЛЬНО СТОЯЩИЕ КРУГЛЫЕ (МНОГОГРАННЫЕ) СООРУЖЕНИЯ БАШЕННОГО (КОЛОННОГО) ТИПА

А. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАЗМЕРОВ ПОДОШВЫ ФУНДАМЕНТА

Высоту круглых в плане фундаментов под отдельно стоящие высокие сооружения назначают по обычным расчетам, и она составляет, как правило, не менее 2,0 м.

Размеры подошвы таких фундаментов определяются величиной давления на грунт и величиной крена.

Так как фундаменты этого типа обычно проектируют достаточно жесткими, то величина давления на грунт должна удовлетворять усло­

где No — суммарная нормальная нормативная сила, приложенная на

марный нормативный изгибающий момент, действующий на уровне

W = 0,25w 8.

Значения нормативного давления на грунт RF вычисляют по фор­ муле (I. 2)1_принимая условную величину ширины подошвы фундамен­ та b = Y f .

220

Определение размеров площади подошвы круглого фундамента непосредственно из выражения (VI. 1) затруднительно, поэтому ниже приводится прием, позволяющий облегчить технику определения размеров подошвы фундамента.

Предлагаемый прием основан на использовании условий равно­ весия, при соблюдении которых центр тяжести эпюры сжимающих дав­ лений на грунт должен находиться на одной оси с внешней нормальной силой, при этом величина внешней нор­ мальной силы и объем эпюры сжимающих давлений должны быть равны между собой.

Эпюра давлений на грунт имеет в дан­

Представим эпюру давлений на грунт, состоящий из двух частей (рис. VI. 3): цилиндра с высотой фср Н и усеченного цилиндра. Объ­ ем первого равен выраженной через произведение тсрHF приближен-

221

ной величине, действующей на подошву фундамента осевой силы Л/ф.г от собственного веса его и вышележащего грунта. Объем усеченного цилиндра равен внешней силе N", приложенной на уровне обреза

фундамента с эксцентриситетом е0 = M"iN"0. Положение эксцентри­ ситета совпадает с центром тяжести нижней части эпюры давления на

(VI.8)

222

Возведя в квадрат правую часть выражения (VI. 9а) и прирав няв ее правой части выражения (VI. 11), получим

должны быть проверены по величине нормативного давления на грунт R" и по величине предельного крена.

жение (VI. 14). Если результаты расчета не совпадут, то расчет надо повторять каждый раз по новой величине г2 до тех пор, пока не по­

где <i2 и г2 — соответственно диаметр и радиус подошвы фундамента; Е 0 — модуль деформации грунта основания в пределах всей сжима­ емой толщи: \х0 — коэффициент поперечного расширения (коэффи­ циент Пуассона) грунта основания в пределах всей сжимаемой тол­ щи; а0 — приведенный коэффициент сжимаемости грунта основания в пределах всей сжимаемой толщи.

грунта с различными значениями Е0, [х0 и а0, в выражение (VI. 15) подставляют их средние значения, вычисленные, как это было ука­ зано в гл. I.

Так как для сооружений рассматриваемого типа решающее зна­ чение нередко имеет крен, то размеры подошвы фундамента могут быть определены, исходя из величины предельного крена.

223