3.3. Расчет прочности тела фундамента

Фундамент выполнен из тяжелого бетона класса В15, R_b = 8,5 МПа, R_bt = 0,75 МПа (табл. 2, 3, 7, прил. 4), арматура – из горячекатаной стали класса А300 с R_с = 270 МПа.

3.3.1. Расчет на продавливание плитной части фундамента при стаканном сопряжении сборной колонны

Определяем высоту плитной части фундамента (рис. 2.13) из расчета на продавливание от нижнего обреза подколонника (стакана) для случая монолитного его сопряжения с плитой.

Назначаем размеры подколонника (стакана), руководствуясь указаниями [8].

м,

где – зазор между колонной и стенкой подколонника; м – минимальная толщина стенки.

м.

Принимаем размеры стакана м и м.

Вычисляем наибольшее давление на грунт от расчетной нагрузки без учета веса фундамента и грунта на его уступах на усилия комбинаций 1, 2.

Комбинация 1

кН/м².

Комбинация 2

кН/м².

кН/м².

Для расчета принимаем максимальное краевое давление кН/м².

С учетом защитного слоя арматуры, равного 7 см, и рекомендаций [8] принимаем высоту плиты фундамента см; см.

Высота подколонной части

м.

При

м > ,

согласно [8], проверку крайней грани на продавливание следует производить от нижнего обреза подколонника, для чего вычисляем:

• среднее арифметическое величины периметров верхнего и нижнего основания пирамиды продавливания

м;

• площадь прямоугольника ABCDG (см. рис. 2.13), на которую действует продавливающая сила:

м².

Расчетная продавливающая сила, действующая на рассматриваемую грань:

 = 0,84  360,1 = 302,3 кН.

Прочность сечения на продавливание

Н = 450,3 кН > F = 302,3 кН,

т. е. прочность рассматриваемой грани обеспечена.

Для проверки прочности плиты на поперечную силу вычисляем длину проекции наклонного сечения

м.

Проверка прочности нижней ступени по наклонному сечению выполняется по зависимости (70) для единицы ширины сечения:

кН кН.

Здесь МПа = 750 кН/м².

Следовательно, прочность плиты на действие поперечной силы обеспечена.

3.3.2. Определение площади сечения арматуры подошвы фундамента

Площадь сечения арматуры, укладываемой параллельно стороне а, определяем по изгибающему моменту в сечении I-I.

228,1 кНм,

где

кН/м².

мм².

Принимаем в продольном направлении 20 стержней 14 мм с шагом 125 мм с мм²,

мм² > мм².

Площадь сечения арматуры, укладываемой параллельно стороне b, определяем по изгибающему моменту в сечении II-II:

120 кНм,

где кН/м².

мм².

Принимаем 1610A300, мм² .

3.3.3. Расчет стаканной части фундамента (подколонника)

В соответствии с конструктивными требованиями обеспечения жесткого защемления колонны в фундаменте и анкеровки продольной арматуры колонн глубина стакана принимается равной 1000 мм (рис. 2.13), что удовлетворяет условиям: а) анкеровки арматуры мм; б) жесткого защемления колонн мм.

Необходимость армирования стаканной части определяется отношением толщины стенки к его глубине

следовательно, стенки необходимо армировать продольной и поперечной арматурой.

Площадь сечения продольной арматуры определяется из расчета на внецентренное сжатие коробчатого сечения на уровне дна стакана от комбинаций усилий, действующих в колонне по верхнему обрезу фундамента (сечение IV-IV).

Значения усилий в колонне приведены в табл. 2.3 и 2.8.

кНм; кН; кН и от веса стены кН; кНм.

Усилия на уровне дна стакана равны:

= –219,9 – 66,8·1,0 – 175,8 = –462,5 кНм;

кН.

Эксцентриситет усилия относительно центра тяжести сечения (оси колонны)

м > м.

Значение изгибающего момента не корректируется.

Приводим коробчатое сечение стакана к двутавровому (рис. 2.14).

Условие

Н = 3060 кН > N = 1599,4 кН

выполняется, следовательно граница сжатой зоны проходит в полке и расчет выполняется для прямоугольного сечения шириной ; мм

Рис. 2.14. Расчетная схема стаканной части фундамента

Здесь

По расчету арматура не требуется и назначается конструктивно. Принимаем минимальный процент армирования от площади поперечного сечения стакана

мм².

Устанавливаем с каждой стороны сечения стакана по 612А300

мм² (табл. 7, прил. 4).

Поперечную арматуру определяем из расчета на изгибающий момент по наклонному сечению, проходящему через верхнее ребро стакана, и условную ось поворота колонны внизу.

Местоположение оси поворота определяется в зависимости от величины эксцентриситета от нагрузки по верхнему обрезу фундамента с учетом случайного эксцентриситета.

Эксцентриситет усилия

см < см,

но так как то расстояние y от оси колонны до точки, через которую проходит ось поворота,

см.

Поперечное армирование должно воспринять полную величину момента от внешней нагрузки.

В качестве поперечного армирования принимаем сварные сетки (рис. 2.15) из арматуры класса А240 ( МПа). Шаг сеток 10 см по всей высоте стакана.

Площадь сечения поперечных стержней одной сетки в направлении действия изгибающего момента определяем по формуле

мм².

100 + 200 + 300 + 400 + 500 + 600 + 700 + 800 + 900 + 1000 =

= 5500 мм.

Необходимое сечение одного стержня сетки

мм².

Принимаем минимально допустимый диаметр стержня 8 мм с мм².

Рис. 2.15. Расчетная схема и армирование стакана

Проверяем прочность стакана на местное сжатие при осевом положении силы кН.

Площадь смятия см². Рабочая площадь см².

< 2,5.

МПа.

(формула 1.171 [5]).

N = 1279,7 кН < 7480 кН, где = 1 при равномерном распределении нагрузки. Прочность бетона на местное сжатие обеспечена, косвенного армирования не требуется.