Wymiarowanie stopy żelbetowej.

Opis wznoszonej konstrukcji.

Projektowana hala przemysłowa jest konstrukcją trójnawową w części dwukondygnacyjną o szerokości naw 9,0 i 7,5 m w osiach słupów. Długość modularna hali wynosi 78,0 m. Konstrukcja słupowo - ryglowa przenosi wszystkie obciążenia na stopy żelbetowe.

Opis warunków gruntowo - wodnych.

W podłożu bezpośrednio pod halą stwierdzono żwir o wilgotności określonej jako mało wilgotny o stopniu zagęszczenia I_D=0,4. Warstwa ta zalega na całej rozpatrywanej głębokości gruntu. Jednocześnie do danej głębokości gruntu nie stwierdzono występowania wody gruntowej. Jest to najprostszy tup podłoża gruntowego zaliczany do I kategorii geotechnicznej.

Zasady obliczania wymiarów stopy.

Dla fundamentu o podstawie prostokątnej, obciążonego mimośrodowo siłą pionową N_r oraz siłą poziomą T_rB działającą równolegle do krótszego boku podstawy B należy sprawdzić warunek:

gdzie: N_r- obliczeniowa wartość składowej pionowej obciążenia [kN];

m- współczynnik korekcyjny wg PN pkt. 3.3.7.

Q_fNB- pionowa składowa obliczeniowego oporu granicznego podłoża gruntowego [kN]

gdzie:

,
, przy czym

e_B, e_L -mimośród działania obciążenia, odpowiednio w kierunku równoległym do

szerokości B i długości L podstawy;

D_min - głębokość posadowienia, mierzona od najniższego poziomu terenu, np. od

podłogi piwnicy lub kanału instalacyjnego;

N_C, N_D, N_B -współczynniki nośności, wyznaczone w zależności od wartości

- obliczeniowa wartość kąta tarcia wewnętrznego gruntu zalegającego

bezpośrednio poniżej poziomu posadowienia [^o];

- obliczeniowa wartość spójności gruntu zalegającego bezpośrednio poniżej poziomu posadowienia [kPa];

- obliczeniowa średnia gęstość objętościowa gruntów i ew. posadzki powyżej poziomu posadowienia [t/m₃];

- obliczeniowa średnia gęstość objętościowa gruntów zalegających poniżej poziomu posadowienia do głębokości równej B [t/m₃];

g - przyspieszenie ziemskie równe 9,81m/s²;

i_C, i_D, i_B -współczynniki wpływu nachylenia wypadkowej obciążenia w zależności od δ_B;

δ_B - kąt nachylenia wypadkowej obciążenia gdzie:
;

T_rB - siła pozioma działająca równolegle do krótszego boku B podstawy fundamentu [kN];

W przypadku, gdy fundament jest obciążony także siłą poziomą T_rL, działającą równolegle do dłuższego boku podstawy należy sprawdzić także warunek:

gdzie: i_C, i_D, i_B- współczynniki wpływu nachylenia obciążenia, wyznaczone w zależności od

δ_L i
, gdzie
;

Określenie parametrów gruntu.

Żwir w stanie średniozagęszczonym (I_D=0,40) posiada następujące parametry gruntowo-wodne:

ρ=1,75t/m³; w_n=4%; φ_u⁽ⁿ⁾=38°; c_u⁽ⁿ⁾=0kN/m²; ρ_S = 2,65 t/m³;

γⁿ =17,5 kN/m³ γ^r = 21,0 ⋅ 0,9 = 15,75 kN/m³

γⁿ_D = 17,5 kN/m³ γ^r_D = 21,0 ⋅ 0,9 = 15,75 kN/m³

γⁿ_B= 17,5 kN/m³ γ^r_B = 21,0 ⋅ 0,9 = 15,75 kN/m³

γ_Bet= 25,0 kN/m³

=
=1,75 ⋅ 0,9=1,575t/m³=15,75kN/m³

c_u⁽ⁿ⁾= 0 kN/m²; c_u^(r)= 0 kN/m²;

Wysokość stopy ze względu na zakotwienie prętów 3φ14:

Przyjęto wysokość stopy 50 cm.

Wstępnie założone: L=1,4m, B=1,2m, h=0,50m, D=0,9m,

Określenie sił działających na stopę.

Przyjmuje się, że ściana zewnętrzna oparta będzie na żelbetowej podwalinie o wymiarach s = 0,25 m, h = 0,45 m.

Siła od podwaliny: q=b⋅h⋅γ_Bet⋅γ =0,25⋅0,45⋅25,0⋅1,1=3,09kN

Maksymalny moment zginający

N_sd1 = 824,008 kN

T_sd1 = 22,796 kN

M_sd1 = 45,051 kNm

Sprowadzenie sił do podstawy fundamentu:

Ciężar stopy G_st=1,2⋅1,4⋅0,5⋅25=21,0 kN

Ciężar słupa G_sł=0,50⋅0,40⋅0,4⋅25=2,0 kN

Ciężar gruntu na stopie G_g=(1,2⋅1,4 ⋅0-0,50⋅0,4) ⋅0,4⋅17,5=10,36 kN

P=1,1⋅ (21,0+2,0+10,36)=33,36 kN

Nr=N+P=824,008+33,36=857,368 kN

Tr=T=22,796 kN

Aby zrównoważyć układ:

przy czym

Określenie potrzebnych parametrów geometrycznych:

tgφ = tg38⋅0,9=tg34,2=0,68

więc:

i_BL = 0,95 i_BB = 1,0

i_DL = 0,90 i_DB = 1,0

i_Cl = 0,95 i_CB = 1,0

N_D = 48,93 N_C = 61,35 N_B = 28,08

Sprawdzenie warunku nośności w kierunku B (m=0,9⋅0,9=0,81).

- warunek spełniony.

Sprawdzenie warunku nośności w kierunku L (m=0,9⋅0,9=0,81).

- warunek spełniony.

Dla max wartości siły normalnej tnąca i moment są znikome (prawie jest ich brak) to dla wartości siły normalnej wynoszącej N=1027,641 kN ta stopa jest w stanie przenieść tą siłę.

Określenie naprężeń pod stopą fundamentową:

Obliczenia wartości momentów zginających:

a_sl = 50 cm a_sb = 40 cm

II L

II B

Obliczenie zbrojenia stopy.

Beton B - 30

Stal A-I

Grubość otuliny:

- zbrojenie (założenie wstępne) φ_p = 14 mm

- grubość otuliny:

na podłożu betonowym

Przyjmuję wartość c₃ = 40 mm

Grubość warstwy otuliny zwiększam o Δh = 10 mm

( warunek ze względu na odchyłki przy wykonawstwie)

c = 40 + 10 = 50 mm

a = c + φ_p/2 = 50 + 14/2 = 57 mm

Przyjęto a=57mm

d = 0,50 - 0,057 = 0,443 m

z = 0,9 ⋅d = 0,9 ⋅ 0,443 = 0,40 m

Zbrojenie w kierunku równoległym do B

- minimalna powierzchnia zbrojenia:

A_smin = 0,0013 ⋅ b ⋅ d = 0,0013 ⋅ 1,2 ⋅ 0,443 = 0,000691 m² = 6,91 cm²

Przyjmuje się zbrojenie minimalne A_smin = 14,97 cm²

- odcinek 1 - 2

< A_smin=14,97 cm²

- odcinek 2 - 3

< A_smin=14,97 cm²

OSTATECZNIE PRZYJĘTO

10 φ 14 w rozstawie co 14 cm o A_s = 15,39 cm²

Rozmieszczenie zbrojenia (n-1) ⋅14+2⋅a=(10-1) ⋅14+2⋅5,0=136cm
L=140cm

Zbrojenie w kierunku równoległym do L

- minimalna powierzchnia zbrojenia:

A_smin = 0,0013 ⋅ b ⋅ d = 0,0013 ⋅ 1,4 ⋅ 0,443 = 0,000806 m² = 8,06cm²

Przyjmuje się zbrojenie minimalne A_smin = 17,47 cm²

OSTATECZNIE PRZYJĘTO

12 φ 14 w rozstawie co 10 cm o A_s = 18,47 cm²

Rozmieszczenie zbrojenia (n-1) ⋅10+2⋅a=(12-1) ⋅10+2⋅5,0=120cm<B=120cm