7. Конструирование столбчатого фундамента

Параметры фундамента:

• d = 2,25 м;

• b = 3,3 м;

• l = 3,9м.

К олонна железобетонная одноветвевая сечением 400×400 мм с отметкой нижнего торца - 1,0 м. Принимаем сечение подколонника l_cf · b_cf = 900×900 мм. Глубину стакана принимаем 900 мм. Размеры стакана по низу:

b_g = 400 + 2 · 50 = 500 мм; l_g = 400 + 2 · 50 = 500 мм.

По верху:

b_g = 400 + 2 · 75 = 550 мм; l_g = 400 + 2 · 75 = 550 мм.

Высота фундамента h = 2,25 – 0,15 = 2,1 м.

Назначаем количество и размеры ступеней. В направлении стороны l суммарный вылет ступеней будет составлять

.

Принимаем три ступени с вылетом по 450мм и 600 мм. Высота ступени – 300 мм.

В направлении стороны b суммарный вылет ступеней будет составлять

.Принимаем три ступени с вылетом 600мм 450мм и высотой 300 мм (рис. 3).

Рисунок 3 – Столбчатый фундамент

Фундамент является высоким, т.к. выполняется условие

h_cf – d_p = 1,2 – 0,9 = 0,3 м > 0,5 · (l_cf – l_c) = 0,5 · (0,9 – 0,4) = 0,25 м.

где d_p – глубина стакана, м;

h_cf - высота подколонника, м;

l_c – длина поперечного сечения колонны, м.

Производим расчет на продавливание плитной части фундамента подколонником (рис.4) из условия

F ≤ b_m · h_0p · R_bt,

где F – сила продавливания по одной наиболее нагруженной грани фундамента, определяемая по формуле

F = A₀ · P_max = 2,02 · 310,65 = 627,51 кН,

где ,

h_0p – рабочая высота плитной части фундамента

h_0p = h – h_cf – 0,05 = 2,1 – 1,2 – 0,05 = 0,85 м.

P_max – максимальное давление под подошвой фундамента от расчетных нагрузок в уровне верха плитной части (обреза верхней ступени), кПа,

;

Т.к. b – b_cf = 0,9 м < 2h_0p = 1,7 м, то b_m = h_op + b_cf = 0,85+0,9= 1,75 м.

R _bt = 660 кПа – расчетное сопротивление бетона для класса В12,5.

F = 627,51 кН ≤ b_m · h_0p · R_bt = 1,75 · 0,85 · 660 = 981,75 кН – условие выполняется.

Рисунок 4 – Расчетная схема для расчета высокого фундамента на продавливание подколонником

Подошва фундамента армируется одной сеткой с рабочей арматурой класса А-III в двух направлениях. Шаг рабочей арматуры 200 мм. Расчет площади сечения арматуры производим следующим образом.

Расчетная нагрузка на основание без учета веса фундамента и грунта на его обрезах

N = N_max + N_ст = 3150+140 = 3290 кН.

Момент, приведенный к подошве фундамента,

М_соот + Q_соот(d-0,15) – N_ст  а = 200 + 70·(2,25 – 0,15) – 140  0,45 = 284 кНм.

Эксцентриситет нагрузки

.

Момент, возникающий в сечении фундамента

,

где c_i – вылеты ступеней, м (рис.4).

,

где b_i – ширина сжатой зоны сечения, м;

h_oi – рабочая высота сечения, определяется как расстояние от верха сечения до центра рабочей арматуры, м;

R_b = 7500 кПа – расчетное сопротивление бетона класса В12,5 сжатию.

Площадь рабочей арматуры

,

где  - коэффициент, зависящий от α_m, определяется по прил. 9 [2];

R _s = 365000 кПа – расчетное сопротивление арматуры класса AIII.

Рисунок 5 – Схема к расчету арматуры плитной части фундамента

Таблица 4 – Расчет площади сечения арматуры подошвы фундамента

Сечение	Вылет ci, м			М, кНм	bi, м	αm		hoi	As, см2
1 – 1	0,6	151,85	1,12	170,1	3,3	0,077	0,96	0,25	19,58
2 – 2	1,05	465,03	1,11	511,53	2,7	0,083	0,957	0,55	26,62
3 – 3	1,5	747,73	1,10	1043,94	1,8	0,11	0,943	0,85	30,07
4 - 4	1,75	1291,1	1,09	1407,8	0,9	0,049	0,975	2,05	19,29
1’ – 1’	0,45	85,41	1	100,94	3,9	0,055	0,973	0,25	11,36
2’ – 2’	0,9	341,65	1	403,77	2,7	0,066	0,966	0,55	20,82
3’- 3’	1,2	598,18	1	598,18	1,8	0,061	0,996	0,85	19,35
4’ – 4’	1,45	886,82	1	1048.1	0,9	0,037	0,983	2,05	14,24

Сетка С-1 имеет в направлении l 20 стержней 14 А-III, площадь арматуры A_s = 30,8 см² > 30,07 см², в направлении b – 16 стержней 14 А-III, площадь арматуры A_s = 24,64см² > 20,82 см². Длины стержней соответственно 3850 мм и 3250 мм.

Подколонник армируем двумя сетками С-2, принимая рабочую арматуру конструктивно 12 А-III с шагом 200 мм, распределительную арматуру 6 А-I с шагом 600 мм, причем предусматриваем поперечную арматуру только на участке от дна стакана до подошвы. Длина рабочих стержней 2050 мм, количество в сетке – 5. Длина поперечной арматуры – 850 мм, количество стержней в сетке – 2.

Стенки стакана армируем пятью сетками С-3, т.к. е = 0,086 м < l_c/2 = 0,2 м. Диаметр арматуры принимаем конструктивно 8 А-I, длина стержней в направлениях l и b - 850 мм. Сетки устанавливаем следующим образом: защитный слой у верхней сетки 50 мм, расстояние между верхней и второй сеткой 50 мм, расстояние между следующими сетками соответственно 100, 100 и 200 мм (рис. 5).

Рисунок 6 – Арматурные сетки