Задача 4

Рассчитать и сконструировать монолитный центрально нагруженный железобетонный фундамент под железобетонную колонну квадратного сечения. Исходные данные см. табл. 7.

В фундаменте следует рассчитать:

• Ширину подошвы фундамента в, м;

• Всю высоту фундамента h,м;

• Высоту нижнего уступа h₁, м;

• Ширину верхнего уступа в₁,м

• Площадь рабочей арматуры А_s и подобрать по сортаменту арматурные стержни (количество и диаметр стержней).

Исходные данные для расчёта

1 N_n-нормативная нагрузка на обрез фундамента ,кН;

2 N – расчётная нагрузка на обрез фундамента ,кН

3 b_k – ширина сечения колонны, м;

4 h_k – высота сечения колонны, м;

5 R₀ – расчётное сопротивление грунта под подошвой фундамента, кПа (определяется по таблицам в зависимости от наименования грунтов);

6 d – глубина заложения фундамента, м;

7 Ø – диаметр рабочей арматуры колонны, мм;

8 Класс бетона фундамента;

9 Класс арматуры фундамента.

Порядок расчёта

1. Определяются значения табличных величин (расчётные характеристики бетона, арматуры и грунта): Rbt, Rs, r0..

2. Определяется площадь подошвы фундамента по формуле

А_ф=N_n / (R₀ – ρ_ср·d)

где ρ_ср – осреднённая плотность материала фундамента и грунта на его уступах, кН /м³; ρ_ср =20кН/м³ для железобетонных фундаментов.

3. Определяется ширина подошвы фундамента. Фундамент проектируется квадратным в плане, поэтому сторона подошвы фундамента определяется по формуле:

в=√А_ф (6)

После получения результата размеры фундамента округляются в большую сторону до целого числа дециметров. Для монолитных фундаментов величину в рационально принимать нечётное число дециметров, например: 1,9; 2,1; 2,3; 2,5; 2,7….м.

4 Аналогично задаче 3 производится уточнение расчётного сопротивления грунта R₀ и ширины подошвы фундамента в. 5 Проверяется условие Р_ср ≤ R

6 Рабочая высота фундамента определяется из расчёта на продавливание по формуле

h₀= - b/2+0,5∙√N / (R_bt+P_гр) (7)

где P_гр – давление под подошвой фундамента, определяется по формуле

P=N / b² (8)

где b – ширина подошвы фундамента, принятая по расчёту.

1. Полная высота фундамента

h=h₀+а

где а – защитный слой бетона, принимается 3,5см – для сухих грунтов, 7,0см – для влажных грунтов.

Из условия конструирования фундамента должно удовлетворяться условие:

h=h_soc+0,2м (9)

где h_soc глубина стакана, м

0,2 – минимальная толщина дна стакана.

Глубина стакана h_soc должна удовлетворять конструктивным требованиям обеспечения жесткого защемления колонны в фундаменте и достатчной анкеровки продольной арматуры колонны:

h_soc ≥(1…..1,5)в_к+0,05м (10)

h_soc ≥ (20……30)Ø +0,05м (11)

где Ø – диаметр рабочей арматуры колонны, м.

Определив высоту фундамента из расчёта на продавливание и из конструктивных требований, принимают большую из них (целое число дециметров). Затем определяется количество уступов фундамента. При h≤900мм – принимается двухступенчатый фундамент, при h>900мм – трёхступенчатый. Рекомендуемые размеры высоты уступов фундамента смоти табл. 6, стр. 18.

2. Рабочая высота фундамента

h₀=h – a (12)

3. Рабочая высота нижнего уступа фундамента доглжна удовлетворять условию:

h₀₁ ≥ (P_гр∙с) /R_bt (13)

где с =(b-2h₀ - b_k) / 2 (14)

Вся высота нижнего уступа фундамента:

h₁ ≥ h₀₁+ a (15)