2.3.3 Расчет тела и конструирование фундамента №1

Согласно пункту 6.4 [1] конструирование плитных фундаментов должно производиться в соответствии с требованиями раздела 7 [3], разделов 11 и 12 СНБ 5.03.01-02 «Бетонные и железобетонные конструкции» с изменениями 1-5 [4] и пунктами 6.4.2-6.4.11 [1].

Конструирование плитных фундаментов включает в себя назначение размеров его плитной части в плане, по высоте и дополнительно для бетонных и железобетонных конструкций – подколонника и стаканной части (при необходимости), а также их армирования с определением площади сечений арматуры.

У гибких фундаментов определение высоты ступеней и фундамента производится как изгибаемых элементов железобетонных конструкций с учетом прочности по наклонным сечениям при отсутствии поперечной арматуры.

Форму монолитных столбчатых фундаментов в плане при центральной нагрузке рекомендуется принимать квадратную, а при внецентренной нагрузке – прямоугольную с соотношением сторон подошвы (где , – меньшая и большая стороны подошвы фундамента соответственно).

Монолитные фундаменты под сборные и монолитные железобетонные опоры надземных конструкций необходимо проектировать ступенчатого типа с размерами в плане подошвы, ступеней и подколонника, кратными 100 мм. Высоту ступеней монолитных фундаментов рекомендуется назначать кратной 50 мм.

В качестве основных конструктивных материалов для плитных фундаментов следует применять бетон и железобетон. Виды, классы, марки материалов плитных фундаментов и стен подвалов назначаются расчетом по 4.3.1 [1] с учетом условий эксплуатации конструкций и должны соответствовать для железобетона – классу не менее .

Под монолитными фундаментами в любых грунтах необходимо устраивать песчаную подготовку из бетона класса не ниже толщиной 100 мм с размерами в плане, превышающими размеры подошвы фундамента на 100 мм (для каждой стороны).

Армирование фундаментов следует назначать по расчету согласно пунктам 6.2.1, 6.2.2, 6.3.2 [1] и указаниям раздела 11 [4] сварными или вязаными сетками. Для изготовления сеток в качестве рабочей арматуры рекомендуется применять стержни периодического профиля из стали класса S500 (А500) диаметром не менее 12 мм.

Расстояние между осями стержней сеток рекомендуется принимать равным 200 мм (в курсовом проектировании допускается принимать шаг 100, 150 и 200 мм). Диаметр рабочей арматуры следует назначать таблице 11.5 [4], но не менее 10 мм. Минимальная площадь сечения арматуры назначается по таблице 11.1 [4] из условия:

где

– прочность бетона на растяжение по таблице 6.1 [4], ;

– нормативное сопротивление арматуры, ;

Толщину защитного слоя бетона подошвы фундаментов, работающих в неагрессивных средах, следует устанавливать для монолитных фундаментов при наличии бетонной подготовки – 45 мм, но не менее диаметра рабочей арматуры и максимального диаметра заполнителя бетона.

При высоком уровне подземных вод следует предусмотреть гидроизоляцию подвального помещения.

Расчет ведется по 1-ой группе предельных состояний.

У гибких фундаментов определение высоты ступеней и фундамента производится как изгибаемых элементов железобетонных конструкций с учетом прочности по наклонным сечениям при отсутствии поперечной арматуры.

После назначения общей высоты фундамента и высот отдельных ступеней определяют площадь поперечного сечения арматуры из расчета фундамента на изгиб. Расчет ведется по изгибающему моменту в сечении фундамента у грани колонны и каждой ступени. Расчет ленточного фундамента выполняется для участка длиной 1 м. п.

Изгибающий момент для столбчатого фундамента определяется на всю ширину фундамента от реактивного давления грунта по всей площади консольного свеса, отсекаемого рассматриваемым сечением, по следующей формуле:

где – реактивное давление под подошвой грунта, ;

– ширина подошвы фундамента, ;

– длина консольного свеса (расстояние от края фундамента до расчетного сечения), ;

У внецентренно нагруженного (или при наличии моментной нагрузки) фундамента с прямоугольной подошвой учитываются изгибающие моменты в сечениях со стороны максимальных реактивных давлений грунта в двух направлениях, в которых и подбирается сечение арматуры:

где – нормативная нагрузка по 1-ой группе предельных состояний на уровне обреза фундамента, ;

– площадь подошвы фундамента, ;

– нормативный изгибающий момент по 1-ой группе предельных состояний, ;

– момент сопротивления площади подошвы фундамента в направлении действия момента, ;

– осредненный удельный вес материала фундамента и грунта над его уступами, принимаемый равным , для расчетов принимаем ;

– глубина заложения фундамента, ;

Площадь сечения арматуры для подошвы фундамента определяют по формуле:

где – коэффициент, учитывающий длительное действие нагрузки, неблагоприятный способ ее приложения и т.д., равный 1;

– расчётное сопротивление арматуры, , равное:

где – нормативное сопротивление арматуры, , для арматуры S500, ;

– частный коэффициент безопасности по арматуре (для арматуры класса S500 диаметром 6…22 мм, ).

– рабочая высота сечения, ;

По большему из значений, полученных в каждом из расчетных сечений, принимается диаметр и шаг стержней.

Конструирование:

Размеры подошвы фундамента №1 (столбчатого под отдельно стоящую колонну) в плане – , глубина заложения фундамента – . Рабочая арматура класса S500. Величина защитного слоя бетона 45 мм.

Учитывая вышеизложенные требования производим конструирование фундамента согласно рисунку:

Рисунок – Конструктивные размеры фундамента № 1 (столбчатого под отдельно стоящую колонну)

Расчет:

Для :

Для :

Исходя из произведенных вычислений, требуемая площадь рабочей арматуры – .

Принимаем шаг стержней 200 мм. Тогда на с учетом защитного слоя бетона приходится стержней. Определим их минимально необходимый диаметр:

– площадь, приходящаяся на 1 стержень. . Принимаем .

Имеем армирование 15 арматурными стержнями класса S500, с шагом 200 мм. Их площадь равна:

Процент армирования:

Для бетона класса по таблице 6.1 [4] .