6.2 Расчет фундамента на прочность

1. 6.2.1 Определение напряжений в грунте под подошвой фундамента

- от первого сочетания усилий N₁= 2408,73 кН; М₁= 0 кН м;

- от второго сочетания усилий N₂ = 2151,15 кН; М₂=36,88 кН м; Q₂ = 15,63 кН.

2. 6.2.2 Расчет на продавливание плитной части фундамента

1. Анализируя полученные эпюры давления р, расчёт на продавливание плитной части фундамента производим от первого сочетания усилий.

Продавливающая сила: F = pA₀ = 267,64(3,0+2,4)0,3/2= 216,79 кН.

Условие прочности: F  R_btb_mh₀₁; 216,79 кН  0,752100250 =393750Н =393,75кН;

где: b_m = (1800 + 2400)/2 = 2100мм.

Прочность нижней ступени на продавливание обеспечена.

6.2.3 Проверка фундамента по прочности на продавливание колонной от дна стакана.

Условие выполнения расчета

h_d<h+0,5(l_cf-l_c); 900-650=250<0,5(1200-500)=350; расчет необходим.

A_c=2(b_c+l_c)d_c=2(500+500)600=1200000 мм²

α=(1-0,4R_btA_c/N_l)=(1-0.4*0.75*1200000/2408730)= 0,85, принимаем α=0,85

A₀=(3000+2200)/2*400=1040000 мм²

b_m=(1800+600)/2=1200 мм²

Условие прочности на продавливание

N_c=αN=0.85*2408,73=2047,42<blR_btb_mh_0p/A₀=3000*3000*0.75*1200*800/1040000=6230769,23H=6230,77 kH

6.2.4 Проверка фундамента на раскалывание от действия продольной силы

Не требуется, так как обеспечена его прочность на продавливание колонной от дна стакана.

6.2.5 Расчёт плитной части фундамента на поперечную силу

При: b/l = 3,0/3,0 = 1,0  0,5 не требуется.

6.2.6 Расчёт плитной части фундамента на обратный момент

Также не требуется по причине однозначной эпюры напряжений под подошвой фундамента.

6.2.7 Определение площади сечения арматуры плитной части фунд-та

В направлении l=3,0м:

Сечение 1 – 1 (по грани верхней ступени):

h₁ = 300мм, h₀₁ = 250мм, b = 3,0м, а₁ = 600мм.

М_1-1 = 0,5pbа₁² = 0,5267,643,00,6² = 144,53 кНм;

_m = М_1-1/(R_bbh₀₁²) = 144530000/(8,53000250²) = 0,091  ξ₁ = 0,096;

Сечение 2 – 2 (по грани подколонника):

h₂ = 600мм, h₀₂ = 550мм, b =3.0 м, b₁ = 1,8м, a₂ = 900мм.

М_2-2 = 0,5pba₂² = 0,5267,643.00,9² = 325,18 кНм;

_m = М_2-2/(R_bb₁h₀₂²) = 325180000/(8,51800550²) = 0,07  ξ₂ =0,072;

По большей площади, равной 1752,33 мм² принимаем одну сетку размерами 2,9х2,9 м с арматурой 16 12 А300 в обоих направлениях с A_S2 = 1809,6 мм² (+3,17%).

Процент армирования расчётных сечений:

В направлении l=3,0м:

₁ = A_S1100/(bh₀₁) =1809,6100/(3000250) = 0, 241  min = 0,05;

₂ = A_S2100/(b₁h₀₂) =1809,6100/(1800550) = 0,183 min = 0,05;

6.2.8 Расчёт подколонника

В данном случае подколонник рассчитывается как короткая сжатая колонна с поперечным сечением 12001200мм.

Случайный эксцентриситет е_а= l_cf /30=1200/30=40мм принимаем в обоих направлениях.

Расчётные усилия в сечении 1 – 1:

Первое сочетание усилий

N_1-1 = N – N_c + G _ef = 2408,73 – 2047,42+ 1,1251,21,20,9 = 396,95 кН;

М_1-1 = N_1-1е_а = 396,950,04 = 15,88 кНм или продольная сила N_1-1 приложена с эксцентриситетом е_01-1 = е_а = 0,04м.

Так как е₀ = 0,04м < 0,45l_cf = 0,451,2 = 0,54м, подколонник исходя из первого сочетаний усилий можно проектировать бетонным

Второе сочетание усилий

N_1-2 = (1 – )N₂ + G _ef = (1 – 0,85) 2151,15 + 35,64 = 358,31 кН;

М_1-2 = М₂ + Q₂h_cf = 36,88 + 15,630,9 = 50,95 кНм;

е_01-2 = М_1-2/ N_1-2 + е_а = 50,95/358,31 + 0,04 = 0,182м  0,45^.l_cf = 0,451,2 = 0,54м.

Следовательно. подколонник можно принять бетонным. Для его расчета принимаем второе сочетание усилий.

Условия прочности:

а) по сжатой зоне

N_1-2 =358,31 кН < α·γ_b1· γ_b2 ·γ_b3·R_b·A_b = 0,85·1·0,9·0,9·8,5·805932=4716,52 кН

где (при кратковременном действии нагрузки), (для бетонных конструкций), (при бетонировании подколонников в вертикальном положении);

А_b определена из условия точки приложения N_1-2 в центре тяжести сжатой зоны расчетного сечения.

_{Ab = (1200·71,61)+(600·600)+(1200·300) = 805932мм2}

б) по растянутой зоне

е_01-2 = 182мм, I_cf = 0,6^.1,2³/12+2(0,6*0,3³/12+0,6*0,3*0,45²) = 0,162м⁴;

А = 1,2²-0,6² = 1,08м²;

;

W = I_cf/0,5l_cf = 0,162/(0,5*1,2) = 0,27м³;

Ядровое расстояние r = i²/0,5l_cf = 0,387²/(0,5*1,2) = 0,25м =250мм > е_01-2 = 182мм, расчёт по растянутой зоне не требуется.