5 . Расчет фундамента под сборную колонну

Определение площади подошвы фундамента. Проектируем под сборную колонну сборный фундамент стаканного типа из бетона класса B15 с характеристиками: R_b= 0,9  8,5 = 7,65 МПа, R_bt= 0,9  0,75 = 0,675 МПа.

Арматуру подошвы фундамента класса A400 с R_s = 355 МПа принимаем в виде сварной сетки.

Расчетная нагрузка на фундамент при расчете по первой группе предельных состояний N = 1903,7 кН.

При расчете во второй группе предельных состояний:

Необходимая площадь подошвы фундамента под колонну при расчетном сопротивлении грунта в основании R = 0,28 Мпа = 280 кН/м², отметке подошвы (заложении) фундамента H = 1,5 м и усредненного объемного веса фундамента и грунта на его уступах _m = 20  10³кН/м³.

Расчетные размеры сторон квадратного в плане фундамента

a = b =  6,45  2,53 м.

Принимаем фактические размеры фундамента a = b = 2,7 м.

Фактическое реактивное давление грунта на подошву фундамента от расчетных нагрузок, если принять распределение его по подошве равномерно распределенным, составит:

Принятые размеры подошвы фундамента удовлетворяют условию прочности грунта.

Определение высоты фундамента и его ступеней. Расчетную высоту сечения фундамента определяем из условия обеспечения его прочности против продавливания колонной с размерами 4040 см, которое происходит по поверхности усеченной пирамиды, боковые стороны которой наклонены к горизонту под углом 45°

Полная высота фундамента стаканного типа с толщиной защитного слоя бетона 35 мм при наличии бетонной подготовки в основании и предполагаемом диаметре стержней арматуры по подошве 16 мм

h  h₀ + 35 + 1,5 d = 512 + 35 + 1,5  16 = 571 мм.

Необходимая высота фундамента из условия обеспечения анкеровки арматуры колонны в стакане фундамента при диаметре стержней 25 мм

h  20 d + 250 мм = 20  25 + 250 = 750 мм;

h  h_c + 250 мм = 400 + 250 = 650 мм.

Принимаем двухступенчатый фундамент h = 800 мм с высотой ступеней по 400 мм (см. Приложение 5). Расчетная высота фундамента h₀ = h - 50 мм = 800 - 50 = 750 мм, расчетная высота нижней ступени h₀_,н = 400 - 50 = 350 мм.

Проверка прочности нижней ступени против продавливания. Расчет прочности против продавливания производится в общем случае для фундамента в целом и для всех его ступеней. Выполним расчет прочности против продавливания только для нижней ступени фундамента. Условие прочности на продавливание определяется формулой

F_n   R_bt U_m h₀.

Продавливающая сила при площади нижнего основания пирамиды продавливания

A_н._oc_н= (1,4 + 0,35  2)² = 4,2 м².

F_n = N - p_ф A_н._oc_н= 1903,7 - 261,1  4,2 = 802,8 кН.

Средний периметр пирамиды продавливания нижней ступени (см. Приложение 5)

U_mn = 4  1,40 + (1,40 + 0,35  2)  0,5 = 7,0 м.

При  R_bt U_mn h₀_,н=

1,0  0,675  10³  7,0  0,35 = 1837,5 кН > F_n = 802,8 кН.

Прочность нижней ступени против продавливания обеспечена.

Изгибающие моменты от реактивного давления грунта в сечениях фундамента по граням колонны и уступов:

M₁ = 0,125 p_ф (a - h_c)² b = 0,125  261,1  (2,7 - 0,4)²  2,7 = 466,2 кНм.

M₂ = 0,125 p_ф (a - a₁)² b = 0,125  261,1  (2,7 - 1,4)²  2,7 = 148,9 кНм.