3.1.7. Конструирование и расчет столбчатых железобетонных фундаментов

Столбчатый фундамент состоит из плиты и подколонника, который имеет углубление (стакан) для заделки сборной железобетонной колонны. Конструирование монолитных столбчатых фундаментов начинаю с назначения размеров стакана и подколонника. Глубина заделки типовых железобетонных колонн для многоэтажных общественных зданий в фундамент зависит от отметки их низа и составляет 0,45м. Глубину стакана назначаю на 0,05м ниже отметки нижнего торца колонны, минимальная толщина плиты составляет 0,2м. Тогда минимальная высота фундамента составляет 0,7м. Исходя из того, что высота фундамента должна быть кратна модулю 300мм, предварительно принимаю высоту фундамента 0,9м. Размеры стакана понизу принимаю на 100мм больше размеров сечения колонны – 400мм, поверху – больше на 150мм – 500мм. Учитывая, что все размеры монолитного фундамента в плане должны быть кратны 300мм, размеры подколонника в плане принимаю 900х900мм для типовых сборных железобетонных колонн многоэтажных общественных зданий сечением 300х300мм. Высота стакана составляет 600мм. Отметка обреза фундамента составляет 1,5м. Продольная и поперечная оси колонны совмещаются с геометрическим центром подошвы фундамента.

Количество ступеней фундаментов с размерами подошвы 1500х1500 и 1200х1500мм принимаю 1, высота ступеней составляет 300мм; для фундаментов с размерами 900х900мм ступени не назначаются исходя из конструктивных соображений. Количество ступеней каждого отдельного проектируемого фундамента одинаково по различным его сторонам. Вылеты ступеней для фундаментов с размерами подошвы 1500х1500мм и 1200х 1500мм принимаю 1, ширина вылета ступеней составляет 300мм.

Класс тяжелого бетона монолитных столбчатых фунда­ментов предварительно принимаю В15, с маркой по морозостойкости F50.

Плитная часть фундаментов проверяется расчетом на продавливание колонной при действии только продольной силы, так как расстояние от дна стакана до плитной части меньше расстояния от грани колонны до грани подколонника (фундаменты являются низкими):

h_cf - d_p < 0,5∙(l_cf - l_c);(15)

где h_cf – высота подколонника;

d_p – глубина стакана;

l_cf – длина поперечного сечения подколонника;

l_c – длина поперечного сечения колонны;

h_cf - d_p <0,5∙(l_cf - l_c); 0,6-0,6<0,5∙(0,9-0,3); 0<0,3.

Расчет плитной части низких фундаментов на продавливание колонной выполняется для каждого из всех вновь проектируемых фундаментов, имеющих различные нагрузки, различные размеры подошвы, но одинаковую высоту.

Проверка фундаментов по прочности на продавливание колонной от дна стакана производится из условия:

N_с≤(b∙l∙R_bt∙b_m∙h_o,p)/A₀;(16)

где N_с – расчетная (для расчета по I предельному состоянию) продольная сила в уровне торца колоны;

N_с=α∙N;

α – коэффициент, учитывающий частичную передачу продольной силы N на плитную часть фундамента через стенки стакана за счет сцепления бетона колонны с фундаментом;

α=(1-0,4∙ R_bt∙А_с/N_к);

R_bt – расчетное сопротивление бетона замоноличивания стакана, 660кПа, для бетона марки В12,5;

А_с – площадь боковой поверхности колонны в пределах ее заделки в стакан;

А_с=2∙(b_c+l_c)∙d_c

N_к – расчетная нагрузка в уровне обреза фундамента, кН;

b_m=b_p+ h_o,p;

h_o,p – рабочая высота пирамиды продавливания, равная расстоянию от дна стакана до плоскости расположения растянутой арматуры;

A₀=0,5∙b∙(l-l_р-2∙h_o,p)-0,25∙(b-b_p-2∙h_o,p)²;

R_bt – расчетное сопротивление бетона фундамента по прочности, для бетона классом В15 R_bt=750кПа.