1.5 Расчет и конструирование центрально нагруженного фундамента под колонну

1.5.1 Определение размеров подошвы фундамента и глубины заложения

Рассчитываем отдельно стоящий столбчатый фундамент стаканного типа под монолитную колонну с размерами сечения .

Грунт основания - пески пылеватые и средней плотности с

Бетон класса С12/15: .

Арматура класса S500:

Глубина заложения фундамента принимается в зависимости от глубины промерзания грунта. В неотапливаемых зданиях минимальная глубина заложения фундамента во всех грунтах, кроме скальных, не менее 0,5 м от поверхности наружной планировки.

Нормативная глубина промерзания для г. Гомель сотавляет d_fn = 1,48 м.

Расчетная глубина промерзания d_f = 1,480,9 = 1,332 м.

Глубина заложения фундамента равна сумме глубины промерзания и δ=0,05 м.

d=d_f+ δ=1,332+0,05=1,382

Принимаем d=1,5 м.

Н_{подколонной части} = 0,6 м .

Высота плитной части составляет 0,9 м.

Принимаем двухступенчатый монолитный фундамент под колонну с глубиной заложения 1,5 м. Отметка верха фундамента -0,150м. Тогда относительно уровня пола первого этажа отметка фундамента составляет -1,65м.

Размеры фундамента в плане определяют из расчёта оснований по деформациям. При этом должно соблюдаться условие:

_{Pср ≤ R,} (1.81)

Р_ср – среднее давление на грунт;

R – расчётное сопротивление грунта.

Расчёт ведётся методом последовательного приближения. В первом приближении определяем размеры подошвы фундамента по условному расчётному сопротивлению грунта.

Площадь подошвы фундамента:

(1.82)

N_sk – нормативная продольная сила, передаваемая колонной на уровне пола первого этажа кН;

(1.83)

γ_f - усреднённый коэффициент надёжности по нагрузке, принимаемый 1,35;

γ_m - усреднённый удельный вес фундамента и грунта, γ_m=21кН/м³;

- средний удельный вес материала фундамента грунта на его уступах;

d – глубина заложения фундамента.

Размеры подошвы фундамента:

Исходя из конструктивных особенностей принимаем кратно 300 мм

Уточняем расчётное сопротивление грунта с учётом принятых размеров фундамента:

(1.84)

где g_С1 и g_С2 – коэффициенты условий работы, g_С1 =1,4 и g_С2 =1,2;

k – коэффициент, принимаемый: k =1,1;

k_Z – коэффициент принимаемый k_Z =1 при b<10 м;

b – ширина подошвы фундамента;

g_II = 16,7 кН/м³ - усредненные расчетные значения удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента;

g¹_II – то же, залегающих выше подошвы фундамента;

С_II = 2 – расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента, кПа;

d_b = 0 – глубина подвала – расстояние от уровня планировки до пола подвала, м;

М_g, М_q, М_с – безразмерные коэффициенты, принимаемые по таблице, в зависимости от угла внутреннего трения φ ;

d₁=1,5 м – глубина заложения фундаментов бесподвальных сооружений;

φ = 26° (по заданию), следовательно М_ =0,84; М_q = 4,37; М_С = 6,9;

Уточняем размеры подошвы фундамента по расчётному сопротивлению грунта R = 236,96 кПа.

Площадь подошвы фундамента:

Размеры подошвы фундамента:

Исходя из конструктивных особенностей принимаем кратно 300 мм

(1.85)

условие выполняется.

Высоту фундамента определяют из условия его прочности на продавливание в предположении, что продавливание происходит по поверхности пирамиды, боковые стороны которой начинаются у колонны и наклонены под углом 45⁰ к вертикали. Необходимо, чтобы контур фундамента охватывал пирамиду продавливания.

Рабочая высота центрально-нагруженного фундамента определяется по формуле:

(1.86)

Таким образом, высота плитной части фундамента равна:

где с – толщина защитного слоя.

Так как = 0,45 м < 0,755 < 0,90 м, то фундамент двухступенчатый с высотой ступени 600 мм.

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

(1.87)

- длина проекции рассматриваемого наклонного сечения, принимаем

Условие прочности выполняется, поэтому принимаем двухступенчатый фундамент с высотой ступени h = 600 мм.

Армирование фундамента осуществляется сварными сетками арматуры класса S500 в обоих направлениях. Шаг арматуры принимаем S = 50 – 200 мм; диаметр d мм.

Площадь арматуры определяем из расчёта на изгиб консольного выступа плитной части фундамента от действия давления грунта в сечениях, на грани колонны и на гранях ступеней.

Изгибающие моменты в расчётных сечениях:

Площадь сечения рабочей арматуры:

По наибольшей требуемой площади сечения арматуры принимаем 30 стержней Ø12 мм с A_st =33,93 см², устанавливая их с шагом 125 мм.

Принимаем сетку С-5 из арматуры класса 5400 диаметром 12 мм с ячейкой размером 125х125 мм. Конструкция монолитного фундамента и схема его армирования приведена в графической части.