9.4. Расчет центрально нагруженных фундаментов.

Условие прочности центрально-нагруженного фундамента (рис. 9.5):

,

(9.1)

где: N_n – нормативное значение нагрузки;

R₀ – расчетное сопротивление грунта;

А – площадь подошвы фундамента;

_m = 20 kH/м³ – среднее значение объемного веса материала фундамента и грунта на его обрезах;

d – глубина заложения фундамента.

Из условия (9.1) размеры подошвы фундамента:

.

(9.2)

Минимальная высота фундамента определяется из условия продавливания фундамента по поверхности пирамиды продавливания:

.

(9.3)

где R_bt – расчетное сопротивление бетона при растяжении;

h₀ – рабочая высота фундамента;

U_m = 2(h_c + b_c + 2h₀) – среднее арифметическое между периметрами верхнего и нижнего оснований пирамиды продавливания в пределах h₀).

50

Рис. 9.5. К расчету центрально-нагруженного фундамента.

Продавливающую силу принимают согласно расчету по первой группе предельных состояний на уровне верха фундамента за вычетом давления грунта по площади основания пирамиды продавливания:

P = N – A1p,

(9.4)

где р = N/A;

A₁= (а – h_c – 2h₀)(b –bh_c – 2h₀) – площадь подошвы фундамента, находящаяся за пределами подошвы пирамиды продавливания.

На основании этих выражений выведена приближенная формула для определения полезной высоты фундамента:

.

(9.5)

Высота нижней ступени h₀₁ определяется из условия продавливания (9.3), а также из условия восприятия поперечной силы сечением бетона без постановки поперечной арматуры:

Q = Pc  b3Rbt h01,

(9.6)

где c = (а – h_c – 2h₀).

Значения расчетных изгибающих моментов от действия реактивного давления грунта в сечениях І–І, ІІ–ІІ, ІІІ–ІІІ (рис. 9.5):

;	(9.7)
;	(9.8)
.	(9.9)

Сечение арматуры на всю ширину фундамента:

;	(9.10)
;	(9.11)
.	(9.12)

Из трех значений сечения рабочей арматуры принимают большее значение и по нему по сортаменту подбирают количество стержней и их диаметры. Армируют фундамент сварными сетками из стержней периодического профиля диаметром не меньше 10 мм и шагом 100…200 мм в обоих направлениях. Сварную сетку устанавливают по подошве фундамента с соблюдением защитного слоя бетона. Толщина нижней плиты под дном стакана должна быть не менее 200 мм. Зазоры между колонной и стенкой стакана должны быть: по низу – не менее 50 мм, по верху – не менее 75 мм. Толщина стенок стакана по верху должна быть не менее 3/4 высоты верхней ступени (а₁  0.75d₁) и не менее 200 мм.