4 Расчет и конструирование фундамента под колонну Материал фундамента

Выберем материалы для фундамента:

Бетон:

класс B15;

расчётное сопротивление осевому сжатию R_b, МПа 8,5;

нормативное сопротивление осевому сжатию R_b,n, МПа 11;

расчётное сопротивление осевому растяжению R_bt, МПа 0,75;

нормативное сопротивление осевому растяжению R_bt,n, МПа 1,15;

начальный модуль упругости бетона E_b, МПа E_b=2410³.

Арматура:

ненапрягаемая класса А-II;

расчетное сопротивление растяжению арматуры R_s=280 МПа;

модуль упругости стали арматуры E_s=20010³ МПа;

4.1Определение размеров подошвы фундамента

Расчетное усилие колонны у заделки в фундамент N=1507.03 кН

Нормативное усилие N_n=1507.03/1.15=1310.46 кН

Расчетное сопротивление грунта 0,24 МПа

Вес единицы объема фундамента и грунта на его обрезах γ_m=20 кН/м³.

Площадь подошвы фундамента при центральном сжатии:

, где Н₁ — глубина заложения фундамента.

Определим высоту фундамента Н:

H ≥ 1,5·h_к + 25 = 1,5 · 30 + 25 = 70 см,

H ≥ 25·d_{арм. кол.} + 25 = 25 · 2.8 + 25 = 95 см.

Принимаем Н = 120 см ( кратную 30).

Тогда Н₁ = Н + 15 = 120 + 15 = 135 см

м²

м.

Принимаем а_ф = 2,7 м.

4.2Расчет тела фундамента.

а) Проверка высоты фундамента из условия обеспечения прочности на продавливание.

Условие прочности на продавливание:

P  R_bt·h₀·b_m·γ_b2, где:

h₀=Н_ф-а=120-4=116см

b_m — среднее между верхним и нижним периметром основания пирамиды продавливания: b_m =4·(h_k+h₀)=4·(30+116)=544 см

а₁=2h₀+h_кол=2·116+30=262 см;

кН/м²-напряжение в грунте под подошвой.

P = p_гр·(a_ф² – а₁²)

P= 206.73·(2.7²-2.62²)=88.066 кН.

Несущая способность фундамента на продавливание:

R_bt·h₀·b_m·γ_b2=0,75·100·1,16·5,44·0,9=425.95кН>88.066 кН – условие прочности выполняется. Н=120 см – достаточна.

Принимаем трехступенчатый фундамент: Н_ф=120 см, h₀=116 см.

Количество ступеней назначаем в зависимости от высоты фундамента:

Н 90 см – три ступени. Высоту ступени h_i принимаем 40 см, исходя из условия, чтобы контур фундамента находился снаружи пирамиды продавливания, верхним основанием которой является сечение колонны, а грани наклонены под углом 45⁰.

Принимаем три ступени (i=1,2,3) с высотой h_i=40 см каждая.

б) Проверка высоты нижней ступени.

Высоту нижней ступени проверим на условия обеспечения прочности на действие поперечной силы без постановки поперечного армирования.

h₀₁ = 40 – 4 = 36 см.

Условие прочности:

Q ≤ 0,6·R_bt·b·h₀₁·γ_b2, где b = 100см.

Q=0,5·(a_ф-h_k-2·h₀)·P_гр=0,5·(2,7-0,3-2·1,16)·206,73 = 8,27 кН

8,27 < 0,6·0,75(100)·100·36·0,9=145,8 кН

8,27 кН/м  145,8 кН/м — условие выполняется.

4.3Расчет арматуры у подошвы фундамента

Расчет производим для консолей — ступеней фундамента, работающих на изгиб от реактивного давления грунта, по формулам:

Определяем изгибающие моменты в расчетных сечениях.

M_i=0,125·P_гр·b·(a_ф-a_i)²

M₁=0,125·206,73·2,7·(2,7-0,4)²=369,1 кН·м

M₂=0,125·206,73·2,7·(2,7-1,5)²=100,47 кН·м

М₃=0,125·206,73·2,7·(2,7-2,1)²=25,12 кН·м

Площадь сечения арматуры:

А_si=M_i/0,9·R_s·h₀

А_s1=369,1·10³/(0,9·250·116)=14.14 см²

А_s2=100,47·10³/(0,9·250·76)=5,87 см²

А_s3=25,12·10³/(0,9·250·36)=3,1 см²

Количество стержней:

n=a_ф/200=2700/200=13 стержней

Из трех найденных значений подбор арматуры производим по максимальному значению А_smax=14.14 см² Принимаем 1312 AII c A_s=14,7 см², шаг арматуры S=200 мм. В другом направлении арматура такая же.

Проверка процента армирования:

m_min=0,05%

m₁=A_s1·100%/(b₁·h₀)=14,7·100%/(100·116)=0,13 % >m_min

m₂=A_s2·100%/(b₁·h₀)=14,7·100%/(100·76)=0,19 % >m_min

m₃=A_s3·100%/(b₁·h₀)=14,7·100%/(100·36)=0,41 % >m_min