Расчет на продавливание фундаментной плиты пример

Расчет продавливания фундаментной плиты

Расчет продавливания фундаментной плитыПроводя расчет плиты фундамента на продавливание, можно с точностью определить габариты монолитного блока и обеспечить нужный уровень прочности фундамента (с запасом).

Основная цель проведения расчетов – добиться оптимальных прочностных показателей основания, определив минимально необходимое количество материалов, марку бетонной смеси, способ армирования. Это позволит быть уверенным в эксплуатационных показателях сооружения, потратив наименьшую сумму (насколько это возможно).

Способ исчисления зависит от особенностей сооружения будущей конструкции, поэтому в каждом случае его следует проводить в соответствии с имеющимися показателями.

Размещение плит с колоннами внутри периметра

Монолитное основание с колонной

Проводя расчет основания на продавливание колонной (столбами), нужно учитывать вид его конструкции:

• Плита расположена между столбами.
• Столб установлен на основание.
• Все элементы фундамента взаимно сопряжены.

Для всех перечисленных видов конструкции основания существует общее условие: показатель сосредоточенного усилия нагрузки должен быть меньше, чем уровень выдерживаемой силы используемого бетонного раствора (С < С макс).

В случае если плита расположена между колоннами, расчет силы на продавливание проводится так:

С = С пр2 – С пр1 – Д сила.

С пр2 – продольные силы под столбами.

С пр1 – продольные силы над столбами.

Д сила – Действие нагрузки + показатель нормального разгружающего усилия от массы фундаментной конструкции (догружающая сила массы перекрытия).

Учтите, что зона продавливания всегда больше сечения колонны на 0.5.

Чтобы вычислить продавливание, а точнее, его площадь, применяется формула:

П прод = В пл (С сеч1 + С сеч2 + В пл).

В пл – высота основания.

С сеч1 и С сеч — 2 стороны сечения колоны.

Схема отдельного основания под колонну

Уровень разгружающей силы фундаментной конструкции плитного типа равен производимой нагрузке собственной массой, которую ограничивает контур площади. Как найти первую уже известно, поэтому ищем вторую:

Н см = (С сеч1 + В пл)(С сеч2 + В пл).

С = С сеч – Д сила.

Если конструкция подразумевает сопряжение элементов (основание и колонну), следует применять формулу:

С = С сеч – Д сила – Р усил.

Р усил – уровень усиления разгружающего типа от давления на поверхность почвы.

Для значительного увеличения прочности перекрытий применяется поперечное армирование. Качественное восприятие нагрузок армопоясом практически равно этому показателю бетона. Проводить расчет на продавливание актуально только для плитного основания, так как применение ленточного подразумевает равномерное распределение нагрузок.

Плита с колоннами у края

Прочность продавливания нижней ступени

Еще при проектировании фундамента определяется способ армирования. Арматура, расположенная вертикально, делает конструкции более прочной.

Распространенная практика – создание пространственного каркаса, который состоит из 2 горизонтальных поясов арматуры, скрепленных вертикальными прутьями.

Для скрепления элементов нужно использовать хомуты из пластика или специальную проволоку – это позволит избежать образования очагов коррозии, появление которых провоцирует внутреннее напряжение во время сварочных работ. Избежав коррозии, ресурс основания становиться значительно больше.

Уменьшить стоимость фундаментной перегородки можно за счет использования вертикального армирования исключительно в местах давления колонн.

Расчет продавливания плитного основания

Проводя расчет для колонн, расположенных у края основания, должен учитываться самый неблагоприятный показатель. Рассчитать продавливание в таком случае можно по формуле:

1 > М у / М макс + М х / М ульт + С / С макс.

М у / М макс – показатели сосредоточенных моментов, которые действуют в конкретных направлениях

М ульт – значение предельных моментов, которые способно выдерживать перекрытие в конкретных направлениях.

Проводя расчет площади, исчисляя придавливание, стоит учесть промежуток между гранями колонны, ширину монолитного основания (Ш осн), размер колонны (С сеч1 и С сеч2), расстояние между колонной и краем фундамента (Р):

Рассчитывая продавливание, нужно взять во внимание отверстия в основании для коммуникационных узлов, ревизионных люков и т. п. Если такие элементы находятся от колонны на расстоянии, меньшем 6В пл – проводятся исчисления с учетом этих моментов. Пример формул в таком случае аналогичен предыдущим, но стоит учесть некоторые особенности:

• К краям отверстия проводятся 2 прямые линии от центра колонны.
• Фундаментную плиту рассчитывают без учета сектора, находящегося между этими линиями.

Пример расчета

Как пример, возьмем случай, когда на поверхность перекрытия действует установленная колонна – сосредоточенное давление (действует на определенный участок поверхности). В этом случае нужно определить силу продавливания.

Основные данные:

• Ширина основания (Ш осн): 220 см.
• Класс бетона: В25 (Р бт = 9.7 кг/см2).
• Нижняя грань перегородки от оси армопояса находится на расстоянии 0.25 мм.
• Сила продавливания С прод = 3.5 Т.
• Площадь продавливания (П род): 0.3 х 0.4 м.
• Рабочая высота (Р выс): 2 м.

Линии пирамиды продавливания

С прод распределяется по площадке 0.3 х 0.4, на которою воздействует максимальное давление. Теперь нужно найти геометрию пирамиды продавливания. Для начала находятся параметры ее основания. Для этого нужно:

300 + 2 Р выс = 700 мм.

400 + 2 Р выс = 800 мм.

Теперь можно приступать к расчетам.

Для этого используем формулу:

С прод = К бет Х Р бт Х П пер Х Р выс

К бет < коэффициент бетона, зависящий от его вида (тяжелый, легкий и т. д.)

Схема образования пирамиды продавливания

П пер – среднее значение периметров нижнего и верхнего оснований пирамиды давления (в пределах рабочей высоты). Это значение ищем таким образом:

2 (300 + 400) = 1400 мм = 1.2 м.

2 (700 + 800) = 3000 мм = 3 м.

Ищем среднее значение: (1.2 + 3) / 2 = 2.1 м.

Теперь можно совершать подсчет:

1 (для тяжелого бетона) х 9.7 х 2.1 х 0.2 = 4.074 Т.

Теперь посмотрим, выполнены ли все необходимые условия:

3.5 Т < 4.074 Т – есть небольшой запас и нет необходимости проводить дополнительное армирование.

Используя формулы, проводить расчет достаточно просто. Учитывайте все необходимые моменты при исчислениях и используйте для большей точности требования СНиП.

Источник: http://rfund.ru/plitnyj/raschet-plity-na-prodavlivanie-plity.html

Особенности плитного фундамента

В отечественном частном строительстве плитный фундамент для жилого дома – явление не частое. Хотя в мире он используется довольно активно как в домостроении, так и для возведения других построек.

Американцы очень любят использовать этот тип фундамента для легких и быстровозводимых зданий: почти вся «одноэтажная америка» в южной части страны возводятся по подобной технологии.

Фундамент в виде бетонной плиты можно строить на всех видах почвенных грунтов – он эффективно распределяет нагрузку, вызывая минимальное давление на грунт. Выгодна фундаментная плита и по затратам стройматериалов. Кроме того, отлично подходит для наших климатических зон: от края вечной мерзлоты и до самых южных окраин.

Существует несколько видов плитного фундамента:

• монолитная плита (используется для небольших строений, характеризуется небольшой глубиной закладки и простой технологией заливки);
• фундаментная плита с ребрами жесткости (для высотных и промышленных зданий, собирается из отдельных плит, жестко закрепленных между собой, либо выполняется полностью монолитным);
• коробчатый (сверхустойчивая конструкция, используется в сейсмически активных районах, собирается из монолитных или сборных бетонных коробов, надежно соединенных между собой).

Пошаговый пример расчета

Расчет нагрузок на продавливание и других параметров фундаментной плиты особенно важен, если постройка производится неустойчивых грунтах и почвах, склонных к вымыванию. Он производится только специалистами, цена услуги (в среднем) – 15 000 рублей.

Расчет объема бетона крайне прост: считаете объем плиты (высота х длину х ширину) = требуемый объем бетона. Технологически проще и правильнее закупить бетон автомиксерами и быстро утрамбовать его и разровнять, чем самостоятельно месить, как минимум 12-15 кубов даже с помощью бетономешалки.

Арматура заказывается из расчета 130 кг на м3 (после расчете кубатуры бетона). Для дома на 100 м2 для одного этажа достаточно залить плиту бетоном марки М200 (хватит с запасом).

При расчете исходите из того факта, что плита должна выдержать весь вес дома. Упрощенно рассчитывается вся нагрузка (вес стен + вес крыши) в кг. После эта сумма делится на площадь фундамента в см2 (!).

Например, общий вес здания составляет 600 000 кг. Делите его на площадь, допустим 10х10 м = 1000х1000 см = 1 000 000 см2. Далее 600000/1000000=0,6 кг/см2. Марка бетона показывает, сколько килограмм нагрузки способен выдержать бетон. Марка М200 обозначает, что бетонный стержень высотой 15 см (согласно ГОСТ) выдержит нагрузку порядка 70-80 кг на 1 см2.

Можно утверждать, что бетон М200 достаточно прочный, чтобы выдержать любые прогибы для такого веса и дополнительные нагрузки в виде материалов для ремонта, мебели и самих жильцов (любой вес, привнесенный в строение, распределяется на фундамент). Армирование дополнительно придаст жесткость конструкции фундамента. Если вы проживаете в сейсмически активном районе, желательно выбрать марку бетона в 2-2,5 раза выше.

Согласно СНиП выбирается марка по водонепроницаемости и морозоустойчивости (об этом писалось чуть выше).

Данный расчет пригоден для одноэтажных зданий и простых двухэтажных «коробок».

Для зданий от трех этажей, насыщенных архитектурными элементами, внутренними коммуникациями и сооружениями (например, резервуар, тяжелое технологическое оборудование, оборудование создающие вибрации) и для зданий, строящихся на зыбких грунтах, требуется заказать расчет фундамента у специалиста. Сложные ребристые и коробчатые плитные основания также лучше отдать для расчета опытным инженерам.

Расчет полной стоимости работ как и при обычных бетонных работах: определяете объем литья, берете стоимость куба бетона. С учетом стоимости наемной рабочей силы, доставки, материала, один куб бетонного литья составит порядка 2 000 — 4 000 рублей (зависит от многих факторов).

Плюсы и минусы

Незаглубленный плитный фундамент обладает рядом достоинств:

• уменьшение объема работ по выемке грунта для устройства котлована (обычно до 500 мм, так как фундаменты такого типа для домов и коттеджей обычно составляют в высоту 150-400 мм);
• снижение объема заливки товарного бетона на 1/3;
• легкость и простота монтажа снижают затраты времени на устройство фундамента до 40%;
• общая экономия времени, денег и строительных материалов, пос равнению с ленточным фундаментом, может составлять до 50%.

Заглубленная конструкция для устройства даже цокольных этажей, наоборот – характеризуется повышенной затратностью материалов. Правда компенсируется это высокой надежностью, простотой монтажа и необходимостью применять именно данный тип основания для плывущих и зыбких грунтов. В таких случаях его стоимость может составлять 30-50% от стоимости всего здания.

Правила заливки

Одно из важных условий: качественная гидроизоляция и водоотведение от конструкции. Порядок подготовки котлована:

1. подготовка подушки: для устройства фундаментной плиты дно котлована выравнивают, делают дренажную отсыпку из щебня и песка высотой до 200 мм под будущей плитой;
2. дно котлована застилается гидроизоляционным материалом в несколько слоев: ПВХ-пленка, профессиональные гидроизоляционные материалы;
3. выполняется защитная стяжка (чтобы не повредить гидроизоляцию при монтаже арматурного каркаса) высотой до 50 мм из легкого бетона марки М7,5-М10;
4. вокруг плиты, ниже ее уровня выполняется дренаж: по краю котлована выкладывается геотекстиль, на него ложится дренажная труба, которую засыпают щебнем (для предотвращения забивания отверстий трубы грунтом). Также необходимо предусмотреть отвод дренажных вод в ливневую канализацию.

ВАЖНО! Если при подготовке котлована обнаружен перекоп (ранее в данном месте что-либо строили, прокладывали сети), то следует понимать, что грунт в таких местах менее плотный. В подобной ситуации котлован следует углубить на величину данного перекопа.

Затем котлован засыпается на требуемую глубину, трамбуется и выравнивается, чтобы создать условия равномерного сопротивления давления на грунт.

В местах перекопа, если его не ликвидировать, может возникнуть прогиб плиты, который приведет к ее разрушению и, как следствие, нарушению целостности возведенных на плите стен.

Для получения железобетонной монолитной плиты-фундамента монтируется жесткий каркас. Для армирования конструкции толщиной до 400 мм достаточно установить две арматурные сетки и связать их между собой вертикальными перемычками.

Нижняя сетка устанавливается на высоте 30-50 мм на деревянные либо пластиковые опоры. Материалы для монтажа армировки стандартные: арматура диаметром 10-16 мм, вязальная проволока либо сварка. Параллельно вставляется внешняя опалубка.

Под коммуникации, если такие заложены проектом, оставляются «окна», которые после заливки тщательно герметизируются.

Под гараж для легкового автомобиля и одноэтажных вспомогательных помещений вполне достаточно использовать марку бетона М50, с условием дальнейшего устройства надежной стяжки из бетона более высоких классов прочности.

Для жилых строений необходимо применять бетон М200 с высокой водонепроницаемостью (не ниже 95%).

Утепление плитного фундамента актуально не только для низкотемпературных зон. Так как фундаменты данного типа относятся к конструкциям неглубокого залегания (для основания под жилой дом достаточно заглубиться всего 400-500 мм), то их также необходимо утеплять плотными полистирольными плитами.

Источник: http://stoneguru.ru/osobennosti-plitnogo-fundamenta.html

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).

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 > 0.5 = 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 < 2: F = 302 т > 2 = 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.

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.

Расчет плиты на простое продавливание

В данных для расчета на простое прдавливание необходимо ввести: рабочую толщину плиты h0, длину площадки продавливания, выбрать из таблички по классу бетона расчетное сопротивление и в результате мы получим Максимальную продавливающую силу и требуемую толщину бетонна

Расчет фундаментной плиты на продавливание колонной

В данных для расчета фундаментной плиты на продавливание необходимо ввести: класс бетона, рабочую толщину плиты, длину базы колонны, ширину базы колонны, расстояние до края сваи по длине, расстояние до края сваи по ширине, продавливающую силу и диаметр вертикальных стержней (Если они нужны по расчету)

В результате вы получите: Значения определяющие необходимость вертикальной арматуры при данной продавливающей силе, если нужна, то при заданном диаметре вертикальных стержней программа определит требуемое их количество.

Данную программу рекомендовано использовать с Научно-техническим отчетом «Разработка методики расчета и конструирования монолитных железобетонных безбалочных перекрытий, фундаментных плит и ростверков на продавливание»

Выберите оптимальный вариант скачивания

Быстро и без рекламы

[share-locker locker_id=»15ce0ce7103519109″ theme=»blue» message=»Нажми на Лайк, чтобы появилась ссылка на Бесплатное скачивание без рекламы» =»true» url=»CURRENT» google=»true» googleurl=»CURRENT» tweet=»true» tweettext=»» tweeturl=»CURRENT» follow=»true» linkedin=»true» linkedinurl=»CURRENT»]Скачать [/share-locker]

Расчет на продавливание плиты перекрытия

Обычная плита перекрытия является железобетонной конструкцией, длина которой равна ширине комнаты или половине ширины помещения внутри здания.

Схема монолитного перекрытия.

Она может опираться на контур помещения полностью или же иметь одну свободную от опоры сторону.

Расчет таких конструкций хорошо известен. Значительно сложнее выполнить вычисление поверхности на продавливание, необходимость в котором возникает, если на ограниченную площадь действует равномерно распределенная нагрузка. Такую нагрузку иногда называют сосредоточенной в пределах небольшой площадки на плите.

Основные параметры

Предварительный расчет на продавливание целесообразно выполнить для определения размеров создаваемой площади перекрытия, то есть при ее конструировании. При этом отдельно следует рассчитать ее размеры в случае предполагаемого действия только одной сосредоточенной нагрузки в середине плиты и при одновременном воздействии на нее указанной нагрузки и изгибающего момента.

Для готовых стандартных плит возможны следующие варианты вычислений:

Схема арматуры против продавливания перекрытий.

• нагрузка расположена у края;
• нагрузка расположена в углу;
• в зоне действия нагрузки имеется поперечная арматура;
• конструкция перекрытия имеет поперечную арматуру из профилированной стали по всей длине и ширине;
• колонна имеет расширенные части (капители);
• фундаментные плиты имеют банкетки;
• вблизи зоны продавливания имеются отверстия или проемы;
• конструкция расположена непосредственно у стены.

Расчет на продавливание

Схема пирамиды продавливания бетона.

Следует отметить, что сегодня среди специалистов согласия относительно того, как же рассчитывать прочность плиты, если на нее действует нагрузка, сосредоточенная в ограниченном контуре. Однако существуют пособия, которые помогут хозяину, решившему построить дом с колоннами, выполнить вычисления. Они и не очень простые, поэтому придется усвоить, возможно, ранее неизвестные ему термины из области сопротивления материалов.

Источник: http://1pofundamentu.ru/raschet-fundamentnoj-plity-na-prodavlivanie.html

О расчете на продавливание плит перекрытий прямоугольными колоннами (пилонами)

Прямоугольные колонны (пилоны) шириной 200 — 300 мм, в последнее время, становятся все более и более популярными.

Их популярность объясняется тем, что в сочетании со стенами из блоков толщиной 200 мм, они позволяют архитекторам создавать приемлемые, для покупателей квартир, планировочные решения, с пролетами колонн до 6 м.

При назначении шага колонн, одним из определяющих критериев является расчета на продавливание по действующему СП 63.13330.2012. Однако, указанный в СП63 расчет не учитывает некоторые факторы, которые могут заметно снижать несущую способность плит на продавливание (без поперечной арматуры).

В рекомендуемом (на сегодняшний день) СП 52-103-2007, в пункте 5.7, говорится о том, что колонны с соотношением сторон менее 1/4 следует относить к стенам, т.е.

продавливание таких вытянутых в плане пилонов (или простенков) следует рассчитывать по двум методикам: торцевые участки рассчитывают по методике продавливания плит возле торцов стен (методика описана в «НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ ОТЧЕТ по теме: Разработка методики расчета и конструирования монолитных железобетонных безбалочных перекрытий, фундаментных плит и ростверков на продавливание»), а длинные стороны вытянутого пилона (простенка) рассчитывают  по наклонным сечениям (по СП63). Но для пилонов с соотношением сторон 1/2…1/4 никаких специальных требований не предусмотрено, такие пилоны следует рассчитывать по той же методике, что и квадратные колонны.

В теории расчета на продавливание средних колонн, по СП63,  распределение касательных (сдвиговых) напряжений упрощенно представляется линейным (равномерным вдоль расчетного контура), а в предельной стадии допускается существенное перераспределение касательных напряжений, но для плит, в которых, по расчету на продавливание не требуется поперечная арматура, с таким предположением трудно согласиться. Нагрузка предполагается приложенной равномерно по четырем сторонам колонны (пилона), шаг колонн предполагается равномерным во всех направлениях (либо в ортогональных направлениях для прямоугольных колонн). Никаких уточнений для случаев неравномерного приложения нагрузки или неравномерного распределения напряжений вдоль расчетного контура не указано. Контур продавливания принимается либо круглым (для круглых колонн), либо квадратным (для квадратных колонн), либо симметричным, прямоугольным (для прямоугольных колонн). Однако, в зданиях с индивидуальной (свободной) планировкой перечисленные выше допущения часто не соблюдаются, что приводит к концентрации напряжений в углах прямоугольных колонн и, в результате, к необходимости установки поперечной арматуры вдоль их торцов.

Ниже перечислены статьи, в которых данный вопрос подробно обсуждался. Остается надеется, что необходимые уточнения, со временем, появятся и в наших нормах.

На рисунках 1-5 показаны примеры возможного разрушения плит при продавливании в общем случае.

Рис.

1 Картина разрушения плиты толщиной 250 мм без поперечной арматуры при продавливании колонной сечением 130х130 мм

Рис.

2 Картина разрушения плиты толщиной 250 мм без поперечной арматуры при продавливании колонной сечением 520х520 мм

Рис.

3 Картина разрушения плиты толщиной 320 мм без поперечной арматуры при продавливании колонной сечением 340х340 мм

Рис.

4 Картина разрушения плиты толщиной 400 мм без поперечной арматуры при продавливании колонной сечением 440х440 мм

Рис.

5 Основные схемы разрушения плит с поперечной арматурой при продавливании средней колонной: а) стандартный случай по поперечной арматуре, установленной в зоне продавливания; b) разрушение за зоной установки поперечной арматуры; c) разрушение по бетону, при превышении допустимого расстояния от грани колонны до первого поперечного стержня; d) разрушение всей армированной зоны; e) разрушение по бетону меду арматурными стержнями, при превышении допустимого шага стержней; f) разрушение от разрыва продольной арматуры. 

Картинки 1-5 взяты с адреса: «https://docviewer.yandex.

В статье «

а) неравномерное распределение нагрузки по плите перекрытия;

б) геометрические условия (прямоугольное сечение колонны, колонны неправильной формы или отверстия в плите возле колонны);

в) неравные пролеты плиты (так как такие плиты, чаще всего, имеют различное продольное армирование в ортогональных направлениях, которое влияет на распределение моментов и касательных напряжений).

В другой статье бразильских исследователей «Influence of the column rectangularity index and of the boundary conditions in the punching resistance of slab-column connections. O. S. Paiva, M. P. Ferreira, D. R. C. Olivaira, A. F. Lima Neto, M. R. Teixeira. May/June 2015», на основании анализа экспериментальных результатов испытаний 131 плиты, оценивается точность и пригодность рекомендаций, представленных в зарубежных нормах.

В частности, там говорится о том, что до сих пор нет теории исчерпывающе описывающей процесс разрушения при продавливании, а большинство коэффициентов, входящих в формулы получены эмпирическим путем.

 Также приводится ссылка на эксперименты колонн, с отношением сторон равным 2, в которых несущая способность на продавливание увеличивалась не пропорционально увеличению контура продавливания, что объясняется концентрацией напряжений на коротких торцах колонны.

В статье «Анализ напряженно-деформированного состояния плитных конструкций в приопорных зонах. О.В. Кабанцев, К.О. Песин, А.В. Карлин.

2017», авторы, проведя численные эксперименты, приходят к следующему выводу: «…численными исследованиями установлено, что разрушение по механизму продавливания может реализоваться на краевых зонах протяженных в плане опор плит перекрытий».

В статье «СИЛОВОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ МОНОЛИТНЫХ ПЛОСКИХ ПЛИТ ПЕРЕКРЫТИЙ ПРИ ПРОДАВЛИВАНИИ КОЛОННАМИ ПРЯМОУГОЛЬНОГО СЕЧЕНИЯ. В.Б. Филатов. 2012», автор указывает на то, что модель, принятая в СП 52 (и СП 63), с равномерным распределением напряжений по периметру расчетного контура удовлетворительно соответствует опытным данным, для круглых колонн и колонн с соотношением сторон не более 2.

Автор пишет следующее: «При продавливании железобетонных плит колоннами прямоугольного сечения отмечено, что область наибольших деформаций в плите расположена у коротких граней колонны, вдоль длинных граней деформации плиты уменьшаются в направлении от углов колонны к ее центру.

Причем эта особенность деформирования плиты по периметру колонны отмечается на всех стадиях испытания образцов, вплоть до разрушения» и предлагает считать длину условного расчетного контура, принимая в качестве граней короткую грань колонны, а также вводит коэффициент, который: «учитывает то обстоятельство, что напряжения среза, действующие в плите вдоль длинной грани колонны, либо запаздывают относительно тех же напряжений у коротких граней, либо вовсе не успевают достигнуть предельных значений, вследствие продавливания  плиты на участках, прилегающих к коротким граням колонны«.

В частности указывается, что при постоянном периметре продавливания, если отношение длинной стороны к короткой увеличивается, прочность на продавливание (сдвиг) уменьшается. Этот происходит из-за концентрации напряжений вдоль короткой стороны колонны».

В исследовании «“Punching Shear Strength of Slabs with Openings and Supported on Rectangular Columns. Teng, S.; Cheong, H. K.; Kuang, K. L.; and Geng J. Z.

, 2004”,  проведенном совместно Наньянским технологическим университетом (NTU) и Строительно-монтажным управлением «Building and Construction Authority» (BCA) — Сингапур, было испытано 20 плит, с прямоугольными колоннами и отверстиями.

В выводах приведены результаты, в которых указано, что усилия в плитах сконцентрированы главным образом вокруг более коротких сторон прямоугольных колонн.

Во всех перечисленных выше исследованиях и статьях общим является вывод о том, что при продавливании плит прямоугольными колоннами напряжения концентрируются вдоль коротких граней колонн, что приводит к неравномерной схеме продавливания и, в результате, к снижению несущей способности плиты при данном расчете.

Однако, как было указано в начале данной статьи, на сегодняшний день нет полного и исчерпывающего понимания того, что и как (в какой мере) влияет на данный расчет, тем не менее, методики используемые в зарубежных нормах, в большинстве случаев, подтверждаются испытаниями и могут использоваться для проверки на продавливание плит прямоугольными колоннами.

В качестве примера ниже приведены фрагменты текста зарубежных нормативных документов, в которых описаны особенности учета, при расчете на продавливание, прямоугольного сечения колонны.

Проверка продавливания плит прямоугольными колоннами описывается в нормах США по железобетону — ACI 318R-14, в пункте 22.6.5.2.

«R8.4.4 Расчетное значение сдвигающих напряжений в плите вокруг колонны, должно соответствовать пункту 22.6.

8.4.4.1.1 Плиты должны быть рассчитаны на действие двусторонних сдвигающих напряжений возле колонн, в местах приложения сосредоточенных нагрузок и на участках действия реактивных сил в соответствии с 22.6.4.

22.6.1.2 Нормативная прочность на сдвиг для элементов, работающих на изгиб в двух направлениях, без поперечной арматуры, определяется:

vu = vc                                               (22.6.1.2)

22.6.5.2 vc определяется в соответствии с Таблицей 22.6.5.2.

Для обычного тяжелого бетона коэффициент лямбда принимается равной единице.

f’c — расчетная прочность бетона при сжатии (по нормам США).

R22.6.5.2 Для квадратных колонн напряжение   vc  ограничивается значением пункта «а» Таблицы 22.6.5.2.

Однако, тесты (комитета Joint ACI-ASCE Committee 426
1974) показали, что указанное значение является небезопасным, когда отношение β длинной и короткой сторон прямоугольной колонны, или загруженной области, больше 2. В таких случаях, значение 4, в пункте «а» (вокруг углов колонны или нагруженная область) заменяется на 2.

Другие испытания (Vanderbilt 1972), указывают на то, что значение vc уменьшается по мере увеличения соотношения b0/d. Выражения в пунктах (b) и (с) Таблицы 22.6.5.2 были добавлены для учета этих двух эффектов».

Проверка продавливания плит прямоугольными колоннами в Европейских нормах по железобетону — EN 1992-1-1-2009.

6.4.3 Расчет на продавливание

(2) Следует выполнить следующие проверки:

а) Вдоль периметра колонны или периметра площади приложения нагрузки максимальное напряжение от продавливания не должно быть превышено:

vEd 

Источник: http://xn--e1affkcfpbgkmc.xn--p1ai/?p=890

Расчет на продавливание плиты перекрытия

Обычная плита перекрытия является железобетонной конструкцией, длина которой равна ширине комнаты или половине ширины помещения внутри здания.

Схема монолитного перекрытия.

Она может опираться на контур помещения полностью или же иметь одну свободную от опоры сторону.

Расчет таких конструкций хорошо известен. Значительно сложнее выполнить вычисление поверхности на продавливание, необходимость в котором возникает, если на ограниченную площадь действует равномерно распределенная нагрузка. Такую нагрузку иногда называют сосредоточенной в пределах небольшой площадки на плите.

Основные параметры

Предварительный расчет на продавливание целесообразно выполнить для определения размеров создаваемой площади перекрытия, то есть при ее конструировании. При этом отдельно следует рассчитать ее размеры в случае предполагаемого действия только одной сосредоточенной нагрузки в середине плиты и при одновременном воздействии на нее указанной нагрузки и изгибающего момента.

Для готовых стандартных плит возможны следующие варианты вычислений:

Схема арматуры против продавливания перекрытий.

• нагрузка расположена у края;
• нагрузка расположена в углу;
• в зоне действия нагрузки имеется поперечная арматура;
• конструкция перекрытия имеет поперечную арматуру из профилированной стали по всей длине и ширине;
• колонна имеет расширенные части (капители);
• фундаментные плиты имеют банкетки;
• вблизи зоны продавливания имеются отверстия или проемы;
• конструкция расположена непосредственно у стены.

Способы вычислений

В настоящее время существуют программы, позволяющие выполнить расчет конструкций на продавливание.

Например, с помощью программы можно рассчитать максимальную нагрузку, которую выдержит плита перекрытия. Для этого необходимо иметь такие данные: рабочую длину (без учета глубины опоры ее торцов), рабочую толщину, площадь продавливания и класс бетона.

Если же известна продавливающая сила, действующая на фундаментную плиту, то необходимо знать класс бетона, длину и ширину базы колонны, расстояние (по длине и ширине) до края сваи и диаметр вертикальных стержней (если они необходимы). В результате будет известно, нужно ли ее армировать вертикальными стержнями, а по диаметру стержней (если он был задан) будет рассчитано необходимое их количество на единицу площади.

Источник: http://o-cemente.info/raschet-rashoda-betona/raschet-na-prodavlivanie-plity-perekr.html