7. Расчет отдельного монолитного фундамента на продавливание и на прочность по нормальным и наклонным сечениям. Подбор армирования.

При расчетах на продавливание и на прочность реактивное давление по подошве фундамента определяют от расчетных нагрузок без учета собственного веса фундамента и грунта на его уступах (рис.15) :

P = кН/м²

В связи с выполнением условия h_cf - h_st = 900мм – 650мм = 250мм →

→0,5 * (l_cf - l_st) = 0,5 * (900-500)=200мм

При стаканном сопряжении сборной колонны с монолитным фундаментом продавливание плитной части рассматривается от низа монолитного подколонника по поверхностям с углом 45^о к горизонтальной плоскости на действие силы N.

При наличии подготовки под подошвой фундамента первоначально принимают а_s = 40мм (расстояние от подошвы фундамента до центра тяжести рабочей арматуры сетки С-1).

Условие прочности при продавливании имеет вид:

F_pr ≤ R_bt * ɤ_b1 * h_o,pl * u_m , где F_pr – продавливающая сила.

F_pr = N – p(l_cf + 2h_o,pl)*(b_cf + 2h_o,pl), кН.

h_o,pl = h_pl – а_s = 0,6м – 0,04=0,56 – рабочая высота сечения плитной части;

l_cf =b_cf = 0,9 м – размеры подколонника в плане;

R_bt = 0,75 МПа = 750 кПа – расчетное сопротивление бетона кла сса В15 растяжению;

ɤ_b1 = 1 – коэффициент условия работы бетона, учитывающий длительность действия нагрузки;

U_m - среднее арифметическое значение периметров верхнего и нижнего оснований пирамиды продавливания.

U_m= = 5,84 м

F_pr = < R_bt * ɤ_b1 * h_o,pl * u_m = 2207,52 кН

Принимаю F_pr = 2207,52 кН.

В основу расчета прочности плитной части по нормальным и наклонным сечениям положена предпосылка, что под действием реактивного давления грунта она работает подобно консолям, заделанным в массив фундамента.

Расчет производят в сечениях по грани второй ступени плитной части (сечение I-I, рис.16) и по грани подколонника (сечение II-II, рис.16).

рис.15 рис.16

Поперечные силы и изгибающие моменты в сечениях определяют по эпюрам реактивного давления грунта на всю ширину подошвы b_f.

, кН

, кН∙м

, кН

, кН∙м

Проверки прочности плитной части по наклонным сечениям, начинающимся от грани второй ступени и грани подколонника, на действие поперечных сил производят из условия восприятия этих сил только бетоном.

При с₁ условие прочности имеет вид:

где b_1,m = b_f = b₁ = 2,9 м – средняя ширина сечения

R_bt = 750 кПа (кН/м²)

Q Q_b (бетона)

При условие прочности имеет вид:

кН

– средняя ширина сечения

, м×м	, М	, м
2,9×2,9	0,5	1

Проверки прочности плитной части по нормальным сечениям позволяют установить требуемую площадь рабочей арматуры по подошве фундамента. Для центрально нагруженного фундамента . При подборе арматуры используют условия равновесия (рис.17).

– равенство моментов внешних сил и внутренних усилий

рис.17

относительно оси рабочей арматуры сетки с₁

=…

– относительная высота сжатой зоны

…=

м

- граничное значение относительной высоты сжатой зоны

– предельная относительная деформация сжатого бетона

При в растянутой арматуре достигается текучесть и можно подставлять в формулу , т.е. при выполнении условий:

см²

см²

см²

Армирование фундамента по подошве осуществляю сварной сеткой с₁.

Диаметр (рис.18)

Шаг стержней сетки S₁ и S₂ принимают от 10 до 20 см кратно 1см, защитный слой арматуры для торца принимают 10 мм. Нахлест арматуры принимают не менее 20 мм. Следует назначить шаг стержней S₁, S₂ и определить число стержней (принять не менее конструктивного), проверить минимальный коэффициент армирования μ_min.

280 – (2+1)2 = 274 см (сумма шагов сетки с учетом вычета нахлеста и защитного слоя с двух сторон).

Назначаю шаг стержней 20 см. Тогда 274/20 = 13,7. Число стержней

n = 13,7 +1 = 14,7 = 15 штук. рис.18

бывает 10, 12, 14, 16, 18, 20, 22, 25, 28, 32 и т.д.

см. Принимаю = 1,6 см.

Процент армирования в каждом расчетном сечении плитной части должен быть не менее минимально допустимого:

²