5. Розрахунок фундаменту

   1. Матеріали для проектування

Для проектування фундаменту використовуємо такі матеріали:

• бетон С16/20 з характеристиками:

• f_cd = 11,5 МПа, f_ctd = 0,9 МПа, Е_cd = 20  10³ МПа;

  • арматуру А 240С з f_sd = f_sc = 225 МПа, Е_s = 2,1  10⁵ МПа.

Розрахунковий опір ґрунту R_o = 230 кПа.

Розрахункову глибину промерзання ґрунту визначаємо за формулою:

де k_h=1,1 - враховуємо ймовірність припинення будівництва на зимовий період;

d_fn - нормативна глибина промерзання ґрунту, яку визначаємо за формулою:

де d₀=0,23 м – прийнято як для суглинків.

Для м. Чернігів сума абсолютних значень середньомісячних від‘ємних температур за зиму становить:

.

Отже м.

Розрахункова глибина промерзання ґрунту становитиме:

d_f=1,1∙0,95=1,045 м.

Приймаємо d_f =1,1м.

2. Навантаження на фундамент

Фундамент працює у складі поперечної рами, тому зусилля на обрізі фундаменту такі ж як в колоні, в перерізі 1-1 5-го елементу (рис.2.5.).

Розрахункові зусилля від навантажень за _fm > 1 становлять:

M = 91,524 кНм; N = 1516,594 кН; Q = 25,885 кН.

Розрахункові зусилля від навантажень за _fm =1 становлять:

M_е = 83,193 кНм; N_е = 1282,325 кН; Q_е = 23,53 кН.

Розрахункові зусилля, що діють відносно осі симетрії підошви фундаменту без врахування маси фундаменту і ґрунту на ньому:

М = М + Qh_f =91,524 + 25,885  1,65 = 134,23 кНм; h_f =1,8–0,15=1,65 м;

N = 1516,594 кН;

де h_f = 1,65 м – висота фундаменту;

d = 1,8 м – глибина закладання фундаменту.

Експлуатаційні значення зусиль:

М^е = 83,193 + 23,53  1,65 = 122 кНм;

N^е =1282,325 кН;

3. Визначення розмірів підошви фундаменту

Орієнтовну площу підошви фундаменту можна визначити по зусиллю N^е_max, як центрально-завантаженого фундаменту з врахуванням коефіцієнта _n=0,95:

де R₀=230 кН/м² – згідно завдання, _m=20 кН/м³.

Відношення сторін фундаменту: b/а=0,8.

Обчислюємо розміри сторін фундаменту:

Приймаємо а_f  b_f = 2,8 м  2,3 м (кратно 100 мм);

площа підошви А_f = 2,8  2,3 = 6,44 м².

Момент опору підошви в площині згину

W_f = 2,3 x 2,8²/6 =3 м³.

Так як заглиблення фундаменту менше 2 м, а ширина підошви більша 1м, то необхідно уточнити нормативний опір ґрунту основи за формулою:

де k₁=0,05 для глинистих ґрунтів; b₀ = 1 м; d₀ = 2 м; d = 1,8 м; b_f = 2,3 м.

4. Перевірка висоти підошви фундаменту

Призначаємо розміри підколонника в плані:

h_s = h_c + 2  230 + 2  70 = 800 + 460 + 140 = 1400 мм;

b_s = b_c + 2  230 + 2  70 = 400 + 460 + 240 = 1000 мм.

Глибина стакана 900 мм. Оскільки довжина підошви фундаменту більше 2,5 м, то приймаємо дві сходинки (рис. 5.1).

Рис. 5.1. До визначення розмірів фундаменту

Обчислюємо тиск під підошвою від дії навантажень за _fm > 1 без урахування ваги фундаменту та ґрунту на його уступах:

кПа; кПа;

кПа.

Перевіряємо міцність нижньої сходинки з умови продавлювання за формулою:

294,5  0,090  2,3 = 64,35 кН < 1  0,9  1,85  10³  0,250 = 424,6 кН

c = a₁ – h_o1 = 350 – 260 = 90 мм, h_o1 = h₁ – t_з.ш. – 0,5d = 300 – 30 – 10 = 260 мм,

b_m =0,5(b₁ + b_f ) = 0,5(1,6 + 2,3) = 1,85 м.

Умова виконується, отже міцність нижньої сходинки забезпечено.

Перевіряємо міцність верхньої сходинки з умови продавлювання за формулою:

294,5  0,090  2,3 = 64,35 кН < 1  0,9  1,65  10³  0,550 = 824,2 кН

c₁ = a₂ – h_o = 650 – 560 = 90 мм, h_o = h_п – t_з.ш. – 0,5d = 600 – 30 – 10 = 560 мм,

b_m1 =0,5(bs + b_f ) = 0,5(1 + 2,3) = 1,65 м.

Умова виконується, отже міцність верхньої сходинки також забезпечена. Висота підошви достатня, отже продавлювання не буде.