6. Проектирование фундамента под среднюю колонну связевого каркаса

6.1. Общие положения

Для проектирования фундамента необходимо знать состав грунтов под подошвой фундамента, их расчетное сопротивление R₀, а также задаться классом бетона по прочности на сжатие и классом арматуры и соответствующие им расчетным сопротивлениям R_b, R_bt, R_s (приложения 2 и 6).

Расчет выполняют на возможные расчетные сочетания усилий в колонне в месте ее заделки в фундамент. Площадь подошвы фундамента определяют по нормативным усилиям, которые получают путем деления расчетных значений усилий на усредненный коэффициент надежности по нагрузке _f = 1,15.

Фундаменты под колонны многоэтажных общественных зданий возводят монолитными или сборными из бетонов класса В15…В20. Все размеры фундаментов принимают кратными 300 или 100 мм из условия изготовления с применением инвентарной щитовой опалубки. Общий вид монолитного фундамента со всеми размерами, которые необходимо определить в курсовом проекте, представлен на рис. 6.1. Высота фундамента h назначается с учетом глубины заложения и размеров подошвы.

6.2. Определение геометрических размеров фундамента Определение размеров стакана

Определение геометрических размеров фундамента начинают с определения размеров стакана под сборную колонну.

Глубина стакана d_p принимается на 50 мм больше глубины заделки колонны d_c, но не менее чем по условиям заделки рабочей арматуры колонн, указанной в табл. 6. Из условия заделки колонны глубина стакана принимается равной (1...1,5)h_с + 50 мм, где h_с - больший размер сечения колонны. Как правило, глубина стакана под колонны каркаса общественных зданий сечением 400×400 мм составляет 650 - 700 мм.

Рис. 6.1. Конструкция центрально нагруженного монолитного фундамента

Таблица 6

Минимальная заделка рабочей арматуры колонн в стакан фундамента

Класс рабочей арматуры	Колонна	Глубина заделки рабочей арматуры d при проектном классе бетона
		В15	В20
A400	Прямоугольного сечения	30d (18d)	25d (15d)
A300	Прямоугольного сечения	25d (15d)	20d (10d)

d – диаметр арматуры. Значения в скобках относятся к сжатой рабочей арматуре.

Определение размеров подошвы и глубины заложения центрально нагруженного фундамента.

Согласно указаниям СП 22.13330.2011 "Основания зданий и сооружений" и СП 50-101-2004 «Проектирование и устройство оснований и фундаментов зданий и сооружений» основные размеры фундаментов мелкого заложения назначаются со следующими ограничениями.

Давление на грунт у края подошвы центрально нагруженного фундамента (вычисленное в предположении линейного распределения давления под подошвой фундамента при нагрузках, принимаемых для расчета оснований по деформациям), как правило, должно определяться с учетом заглубления фундамента в грунт и жесткости надфундаментных конструкций. Краевое давление не должно превышать R (здесь R – расчетное сопротивление грунта основания, определяемое в соответствии с [9, 10]).

Краевые давления р, кПа, при относительном эксцентриситете e/l =0 определяют по формуле (п. 5.5.28 [10])

(6.1)

где N – сумма вертикальных нагрузок, действующих на основание, кроме веса фундамента и грунта на его обрезах, и определяемых для случая расчета основания по деформациям с коэффициентом надежности по нагрузке _f = 1,0;

А – площадь подошвы фундамента, м²;

γ_mt – средневзвешенное значение удельных весов тела фундамента, грунта и пола, расположенных над подошвой фундамента; принимают равным 20 кН/м³;

d – глубина заложения фундамента, м;

Коэффициент надежности по нагрузке _f принимают при расчете оснований:

- по первой группе предельных состояний (по несущей способности) – по СП 20.13330.2011;

- по второй группе предельных состояний (по деформациям) - равным единице.

Глубина заложения фундаментов должна приниматься с учетом:

- назначения и конструктивных особенностей проектируемого сооружения, нагрузок и воздействий на него;

- существующего и проектируемого рельефа застраиваемой территории;

- инженерно-геологическх условий площадки строительства;

- глубины сезонного промерзания грунтов.

Минимальная глубина заложения подошвы фундамента d_min исходя из условия минимальной высоты фундаментов зданий м, составляет м. Здесь d_p – глубина стакана; 0,2 – минимальная толщина плиты под стаканом; 0,15 – минимальное расстояние от обреза фундамента до уровня пола первого этажа. При этом минимальную высоту фундамента желательно назначать кратной 300 мм.

Размеры подошвы фундамента назначают из условия (6.1)

(6.2)

где R₀ – расчетное сопротивление грунта, фиксированное для фундаментов шириной 1 м на глубине 2 м, принимаемое по результатам инженерно-геологических изысканий площадки строительства или по указаниям норм.

Подошва центрально нагруженного фундамента принимается квадратной с размерами

.

(6.3)

Полученные значения размеров подошвы фундамента округляют до стандартных размеров кратных 300 или 100 мм. Окончательные размеры подошвы фундамента принимают после проверки несущей способности основания.

Расчетное сопротивление грунта R вычисляют после определения размеров подошвы фундамента.