5.2 Определение размеров подошвы фундамента

Размеры фундамента в плане определяем из расчета оснований по деформациям. При этом должно соблюдаться условие:

(5.3)

Предварительные размеры фундамента назначаем по конструктивным соображениям и исходя из табличных значений расчетного сопротивления грунтов основания . Грунт имеет следующие характеристики: , , .

Определим площадь подошвы фундамента под колонну в плане:

(5.4)

.

Ширина квадратного в плане фундамента: м.

Принимаем м (кратно 300 мм).

Уточняем расчетное сопротивление грунта с учетом принятых размеров фундамента:

(5.5)

где и - коэффициенты условий работы, учитывающие особенности работы разных грунтов в основании фундаментов ( , );

- коэффициент, принимаемый равным 1,1, т. к. прочностные характеристики грунта ( и ) приняты по нормативным таблицам;

- коэффициент, принимаемый равным 1 при м, где - ширина подошвы фундамента;

и - усредненные расчетные значения удельного веса грунтов, залегающих соответственно ниже и выше подошвы фундамента, (считаем грунт однородным, поэтому = );

- расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента;

- глубина подвала – расстояние от уровня планировки до пола подвала, ;

- безразмерные коэффициенты;

- глубина заложения фундаментов бесподвальных сооружений.

При : , , .

Подставляя необходимые данные в формулу (65) получаем значение :

.

Уточняем значения при :

;

м.

Принимаем м (кратно 300 мм).

5.3 Расчет фундаментов по прочности

Высота фундамента определяется из условия его прочности на продавливание в предположении, что продавливание происходит по боковой поверхности пирамиды, боковые стороны которой начинаются у колонны и наклонены под углом 45º к вертикали. Нижнее основание пирамиды продавливания должно вписываться в подошву фундамента. Если этого не происходит – увеличиваем размеры подошвы фундамента, сохраняя кратность 300.

Рисунок 11 –Схема центрально-нагруженного фундамента под колонну.

Рабочая высота центрально нагруженного фундамента определяется по формуле:

(5.6)

где - давление на грунт без учета веса фундамента и грунта на его ступенях.

(5.7)

.

м.

Тогда Ø = м,

где мм – толщина защитного слоя бетона без подготовки.

Так как полученная из расчета на продавливание минимальная высота фундамента не превышает назначенную ранее по конструктивным соображениям, то принятую высоту не изменяем. Применяем двухступенчатый фундамент с высотой ступени мм.

Определяем сечение арматуры плитной части фундамента. Сечение рабочей арматуры подошвы фундамента определяем из расчета на изгиб консольного выступа плитной части фундамента от действия реактивного давления грунта под подошвой сечения, по грани колонны и по граням ступеней фундамента.

Изгибающий момент в расчетных сечениях определяем от действия реактивного давления грунта по подошве фундамента без учета нагрузки от собственного веса фундамента и грунта на его уступах по формулам:

(5.9)

(5.10)

Подставляя необходимые данные в формулы для нахождения изгибающего момента, получаем численные значения:

;

;

Требуемая площадь сечения арматуры в расчетных сечениях назначаем по максимальному значению:

(5.11)

где ;

(5.12)

где ;

;

;

По наибольшей требуемой площади сечения арматуры, а в данном случае это , принимаем 14 стержней ᴓ20 мм S500 площадью с шагом S=150 мм

Рисунок 12 – К расчету центрально – нагруженного фундамента под монолитную колонну.

Проводим проверку фундамента на продавливание (местный срез):

но, (5.13)

где , d — в мм; , т.е. подставляем максимальное значение 2;

, что меньше 0,02 (минимальное значение коэффициента армиро­вания, регламентированное СНБ 5.03.01).

Тогда расчетный коэффициент армирования

A_sl — площадь сечения продольной растянутой арматуры, учитываемой в расчете прочности наклонного сечения, при условии, что она заведена за расчетное сечение на длину не менее (l_bd + d) и надежно заанкерена;

b_w — минимальная ширина поперечного сечения элемента в растянутой зоне;

s_cp = N_Ed / A_c >( 0,2f_cd ), МПа;

N_Ed — осевое усилие, вызванное действием нагрузки или предварительного напряжения (N_Ed < 0 при сжатии);

A_c — площадь бетонного сечения, мм².

Определяем значение критического периметра исходя из длины закругленных секторов l = 0,01745rn° (где n° = 90°, r = 1,5d, м).

(5.14)

Определяем погонную поперечную силу, вызванную местной сосредоточенной нагрузкой, принимая коэффициент  = 1,0, так как эксцентриситет приложения нагрузки отсутствует.

(5.15) но,

Поскольку значение поперечной погонной силы, вызванной местной сосредоточенной нагрузкой, меньше погонного усилия, которое может воспринять сечение при продавливании, прочность на продавливание по критическому периметру обеспечена и поперечная арматура не требуется.

Поскольку фундамент не имеет поперечной арматуры, высота нижней степени должна быть проверена на прочность по наклонному сечению по условию восприятия поперечной силы бетоном:

,но не менее (5.16)

, но не менее

Условие прочности не выполняется, увеличиваем ширину 2й ступени фундамента до 1,5м:

, но не менее

Условие прочности выполняется, выполним проверку армирования, посчитанного ранее, с учетом изменившейся ширины 2й ступени:

; что меньше предыдущего значения, значит, армирование остается прежним.