Министерство науки и высшего образования Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет»

Е. О. Сучкова, Д. А. Заботин

Расчет монолитного железобетонного ростверка под стены

Учебно-методическое пособие для практических занятий и выполнения ВКР(б) студентам направления подготовки 08.03.01 «Строительство», профиль Промышленное и гражданское строительство и специальности 08.05.01 Строительство уникальных зданий и сооружений по дисциплине «Основания и фундаменты», «Специальные вопросы расчета и проектирования оснований и фундаментов»

Нижний Новгород, ННГАСУ, 2019

Выходные данные

УДК 624.156.4(0758)

Сучкова Е. О. Расчет монолитного железобетонного ростверка под стены [Текст]: учеб.- метод. пос / Е. О. Сучкова, Д. А. Заботин; Нижегор. гос. архитектур. — строит. ун — т. — Нижний Новгород: ННГАСУ, 2019. – 39 с.

В пособии приведены указания по проведению практических занятий по дисциплине «Основания и фундаменты», «Специальные расчеты проектирования и расчета оснований и фундаментов», а также рассмотрен вариант расчета ростверка для выполнения ВКР(б).

Предназначено для студентов ННГАСУ по направлению подготовки 08.03.01 Строительство, профиль Промышленное и гражданское строительство и по специальности 08.05.01 Строительство уникальных зданий и сооружений.

© Е. О. Сучкова, Д. А. Заботин, 2019
© ННГАСУ, 2019

Содержание

• Задание — 4
• Расчет и конструирование ростверка — 9
• Схема ростверка — 28
• Схемы каркасов — 29
• Спецификация каркасов — 32
• Приложения — 33
• Список использованных источников — 39

Сводная ведомость физико-механических свойств грунтов

№	Характеристики	Обоз.	Ед. изм.	ИГЭ-1	ИГЭ-2	ИГЭ-3
—	Тип грунта	—	—	Суглинок	Супесь	песок мелкий
—	Разновидность грунта	—	—	текучий	пластичная	средней плотности сложения, влажный
А. Нормативные характеристики:
1	Плотность грунта	ρ	г/см3	1,51	1,72	1,83
2	Плотность частиц	ρs	г/см3	2,61	2,68	2,66
3	Природная влажность	W	%	25	18,5	13
4	Влажность на границе раскатывания	Wp	%	14	16	—
5	Влажность на границе текучести	WL	%	23	21	—
2. Производные:
6	Число пластичности	Jp	%	9	5	—
7	Показатель текучести	JL	д. ед.	1,222	0,5	—
8	Плотность сухого грунта	ρd	г/см3	1,21	1,45	1,62
9	Коэффициент пористости	e	д. ед.	1,161	0,846	0,643
10	Пористость	n	д. ед.	0,537	0,458	0,391
11	Степень влажности	Sr	д.ед.	0,562	0,586	0,538
Б. Расчетные характеристики:
12	Удельный вес грунта	γII	кН/м3	15,0	17,0	18,0
13	Угол внутреннего трения	φII	°	11	18	32
14	Удельное сцепление	СII	кПа	10	9	—
15	Модуль деформации	E	кПа	3737,79	8401	26667
16	Расчетное сопротивление	R0	кПа	Не норм.	Не нормируется	200

Нагрузки

Назначение расчетных сечений и определение грузовых площадей производим в сечениях, где будут действовать разные нагрузки (рис. 1.1.). Нагрузки собираются на 1 погонный метр на отметке -0,300.

Сечение	n0,II (кН/м)	n0,I (кН/м)
1-1	406,63	472,91
2-2	471,75	565,28
3-3	289,79	318,77
4-4	471,75	565,28
5-5	255,10	297,66
6-6	345,46	414,13

Расчет и конструирование ростверка. Сечение 1-1

Требуется произвести расчет и конструирование ростверка свайного фундамента под стену здания. Ростверк монолитный железобетонный шириной в = 1,12 м и высотой h = 0,5 м. На ростверк опирается фундаментная стенка из блоков ФБС.24.6.6-Т, ФБС.12.6.6-Т и ФБС.9.6.6-Т; ширина стенки вст = 60 см. Класс бетона ростверка В15 и стеновых блоков В7,5. Сваи сечением 30 х 30 см (d = 0,3 м) с шахматным расположением с расстоянием между осями свай а = 0,65 м. Расчетная нагрузка от стены составляет n = 472,91 кН/м (в расчетах n = q).

а) Определение усилий в ростверке

Нагрузка от вышележащей кладки передается на ростверк по треугольной эпюре с максимальной ординатой над осью свай (рис.5.1). Длина полуоснования эпюры нагрузки определяется по формуле:

λ = 3,14 * √(Eb * I / Eb_кладки * вст) = 3,14 * √(240 * 10^3 * 0,0117 / 85,8 * 10^3 * 0,6) = 1,19 м

где Eb — модуль упругости бетона ростверка; I – момент инерции ростверка (I = b * h^3 / 12 = 1,12 * 0,5^3 / 12 = 0,0117 м^4); Eb_кладки – модуль упругости кладки (Eb_кладки = α * k * R = 1500 * 2 * 2860 = 85,8 * 10^3 кПа).

Величина ординаты эпюры нагрузки над гранью сваи: q_max = (q * L_расч) / λ = 472,91 * 0,37 / 1,19 = 147,04 кН.

Продолжение расчета сечения 1-1

Так как выполняется условие λ > L_св (1,19 м > 0,35 м), расчетная схема соответствует рис. 5.1.

Расчетные моменты: M_оп = -(q * L_расч^2) / 12 = -(472,91 * 0,37^2) / 12 = -5,40 кН*м; M_пр = (q * L_расч^2) / 24 = 2,70 кН*м.

Поперечная сила: Q = (q * L_расч) / 2 = 87,49 кН.

б) Расчет продольной арматуры

Принимаем рабочую высоту h0 = 0,43 м. На опоре: ξ = 1 — √(1 — 2 * α_m) = 0,003. Площадь арматуры: As = M_оп / (Rs * (h0 — 0,5 * ξ * h0)) = 5,40 * 10^3 / (350 * 430) = 35,93 мм^2.

Принимаем 8 ø12 А400 с As = 905 мм^2. Фактический процент армирования: 905 / (1120 * 430) * 100 = 0,19%.

в) Расчет поперечной арматуры

Проверка: Q = 87,49 кН < Q_b = 0,6 * Rbt * b * h0 = 0,6 * 750 * 1,12 * 0,43 = 216,72 кН. Расчет не требуется. Принимаем конструктивно ø6 А400 с шагом 200 мм.

г) Расчет на местное сжатие

J = 727,55 кН < ψ * Rb_loc * A_loc = 1 * 13090 * 0,09 = 1178,1 кН. Прочность достаточна.

Сечение 2-2 и 4-4

Ширина в = 1,21 м, высота h = 0,5 м. Ширина стенки вст = 40 см. Расстояние между осями свай а = 0,55 м. Нагрузка n = 565,28 кН/м.

а) Определение усилий

λ = 3,14 * √(240 * 10^3 * 0,0126 / 85,8 * 10^3 * 0,4) = 1,40 м.

q_max = (565,28 * 0,26) / 1,40 = 104,98 кН.

M_оп = -3,18 кН*м; M_пр = 1,59 кН*м; Q = 73,49 кН.

б) Расчет продольной арматуры

As_оп = 21,15 мм^2; As_пр = 10,57 мм^2. Принимаем 8 ø12 А400 (As = 905 мм^2). Процент армирования: 0,17%.

в) Расчет поперечной арматуры

Q = 73,49 кН < Q_b = 234,14 кН. Расчет не требуется. Принимаем конструктивно ø6 А400 с шагом 150 мм.

г) Расчет на местное сжатие

J = 1027,78 кН < 1116,9 кН. Прочность достаточна.

Сечение 3-3

Ширина в = 0,6 м, высота h = 0,5 м. Ширина стенки вст = 60 см. Расстояние между осями свай а = 1,0 м. Нагрузка n = 318,77 кН/м.

а) Определение усилий

λ = 3,14 * √(240 * 10^3 * 0,0063 / 85,8 * 10^3 * 0,6) = 0,97 м.

q_max = (318,77 * 0,74) / 0,97 = 243,19 кН.

M_оп = -14,55 кН*м; M_пр = 7,27 кН*м; Q = 117,94 кН.

б) Расчет продольной арматуры

As_оп = 97,41 мм^2; As_пр = 48,50 мм^2. Принимаем 5 ø12 А400 (As = 565 мм^2). Процент армирования: 0,22%.

в) Расчет поперечной арматуры

Q = 117,94 кН > Q_b = 116,1 кН. Расчет хомутов необходим. Принимаем шаг хомутов S = 14 см.

г) Расчет на местное сжатие

J = 318,77 кН < 1354,05 кН. Прочность достаточна.

Сечение 5-5

Ширина в = 0,5 м, высота h = 0,5 м. Ширина стенки вст = 40 см. Расстояние между осями свай а = 1,05 м. Нагрузка n = 297,66 кН/м.

а) Определение усилий

λ = 3,14 * √(240 * 10^3 * 0,0052 / 85,8 * 10^3 * 0,4) = 1,04 м.

q_max = (297,66 * 0,79) / 1,04 = 226,11 кН.

M_оп = -15,48 кН*м; M_пр = 7,74 кН*м; Q = 117,58 кН.

б) Расчет продольной арматуры

As_оп = 103,90 мм^2; As_пр = 51,69 мм^2. Принимаем 4 ø12 А400 (As = 452 мм^2). Процент армирования: 0,21%.

в) Расчет поперечной арматуры

Q = 117,58 кН > Q_b = 96,75 кН. Расчет хомутов необходим. Принимаем шаг хомутов S = 14 см.

г) Расчет на местное сжатие

J = 283,49 кН < 1384,65 кН. Прочность достаточна.

Сечение 6-6

Ширина в = 1,0 м, высота h = 0,5 м. Ширина стенки вст = 40 см. Расстояние между осями свай а = 0,75 м. Нагрузка n = 414,13 кН/м.

а) Определение усилий

λ = 3,14 * √(240 * 10^3 * 0,0104 / 85,8 * 10^3 * 0,4) = 1,31 м.

q_max = (414,13 * 0,47) / 1,31 = 148,58 кН.

M_оп = -7,62 кН*м; M_пр = 3,81 кН*м; Q = 97,32 кН.

б) Расчет продольной арматуры

As_оп = 50,76 мм^2; As_пр = 25,34 мм^2. Принимаем 8 ø12 А400 (As = 905 мм^2). Процент армирования: 0,21%.

в) Расчет поперечной арматуры

Q = 97,32 кН < Q_b = 193,5 кН. Расчет не требуется. Принимаем конструктивно ø6 А400 с шагом 150 мм.

г) Расчет на местное сжатие

J = 552,17 кН < 1239,3 кН. Прочность достаточна.

Приложения

Таблица 1. Значения начального модуля упругости бетона

Класс бетона	В10	В15	В20	В25	В30	В35	В40
Eb, МПа · 10^-3	19,0	24,0	27,5	30,0	32,5	34,5	36,0

Таблица 2. Упругая характеристика кладки

Вид кладки	α (марка 25-200)
1. Из крупных блоков (тяжелый бетон)	1500
2. Из камней (тяжелый бетон)	1500
3. Из крупных блоков (пористые заполнители)	1000
4. Из крупных блоков (ячеистые автоклавные)	750

Таблица 3. Расчетное сопротивление сжатию кладки

Класс бетона	Марка блока	R (МПа) при растворе 200	R (МПа) при растворе 100	R (МПа) при растворе 25
В15	200	5,4	5,0	4,0
В7,5	100	—	3,1	2,4

Таблица 5. Расчетные сопротивления растяжению продольной арматуры

Класс арматуры	Rs (МПа)
А240	210
А400	350
А500	435

Таблица 6. Расчетные сопротивления бетона

Вид сопротивления	В10	В15	В20	В25
Сжатие осевое Rb	6,0	8,5	11,5	14,5
Растяжение осевое Rbt	0,56	0,75	0,90	1,05

Таблица 7. Расчетные значения сопротивления поперечной арматуры

Класс арматуры	Rsw (МПа)
А240	170
А400	280
А500	300

Таблица 8. Моменты в неразрезном свайном ростверке

№	Схема	M_оп	M_пр
1	λ > Lсв/2	-(q*L^2)/12	(q*L^2)/12
4	λ ≥ Lсв	-(q*L^2)/12	(q*L^2)/24

Список использованных источников

1. ГОСТ 25100-95. Грунты. Классификация.
2. ГОСТ 13579-78. Блоки бетонные для стен подвалов.
3. ГОСТ 13580-85. Железобетонные плиты тяжелого бетона.
4. СП 22.13330.2011. Основания зданий и сооружений.
5. СП 24.13330.2011. Свайные фундаменты.
6. СП 63.13330.2012. Бетонные и железобетонные конструкции.
7. СП 15.13330.2012. Каменные и армокаменные конструкции.
8. СП 20.13330.2011. Нагрузки и воздействия.
9. А. А. Кочеткова, Е. О. Сучкова. Расчет и конструирование свайных фундаментов.