5.2 Расчёт монолитного центрально нагруженного фундамента

Фундамент проектируем под колонну, рассчитанную на этапе 5.1. верх фундамента располагаем на отметке . Все необходимые усилия были получены на этапе 2.

1. Геометрические размеры сечения колонны приняты на этапе 1 и составляют . По заданию грунт основания имеет условное расчётное сопротивление . Глубина заложения фундамента составляет .

2. Характеристики бетона и арматуры: бетон тяжёлый, класс бетона В25, по табл. 2.2 [3] определяем расчётное сопротивление бетона осевому растяжению: . С учётом коэффициента , принимаемого по п. 2.8 [3], .

Продольная рабочая арматура по заданию – класса А300, расчётное сопротивление арматуры для предельных состояний первой группы определяем по табл. 2.6 [3]: .

Усилие в колонне первого этажа от нормативных нагрузок с учётом её собственного веса (см. этап 1): , усилие в колонне первого этажа от расчётных нагрузок с учётом её собственного веса: .

Усреднённый вес единицы объёма бетона фундамента и грунта на его обрезах принимаем равным .

3. Требуемая площадь подошвы фундамента:

.

Размер стороны квадратной подошвы фундамента должен быть не менее . Принимаем (кратно , нечётное), при этом площадь подошвы фундамента будет равна .

4. Давление под подошвой фундамента от расчётной нагрузки:

.

5. Высота фундамента составляет , где – глубина заложения фундамента, – расстояние от отметки до уровня верха фундамента. Расстояние от наиболее растянутой грани подошвы фундамента до центра тяжести стержней продольной арматуры в плитной части принимаем равным .

Ширину стакана в уровне верха принимаем равной , в уровне низа .

Величину заделки колонны в стакан фундамента принимаем равной , при этом глубина стакана составит .

Толщину стенок стакана назначаем равной . Тогда ширина подколонника составит .

Высота плитной части конструктивно равна:

.

Уточняем требуемую рабочую высоту плитной части:

;

где – коэффициент, принимаемый равным .

.

С учётом требуемая высота плитной части составит:

.

Окончательно высоту плитной части принимаем . Тогда рабочая высота плитной части составит .

Вылет подошвы фундамента равен – плитную часть фундамента выполняем одноступенчатой, высоту ступени назначаем равной . Рабочая высота первой ступени будет равна . Высота подколонника составит .

Рис. 11. К расчёту фундамента (размеры условные).

6. Проверку прочности нижней ступени фундамента по поперечной силе без поперечного армирования в наклонном сечении (для единицы ширины этого сечения, ) производим из условия ,

где – поперечная сила, воспринимаемая бетоном в наклонном сечении;

при .

– условие выполняется, т. е. прочность нижней ступени фундамента по поперечной силе обеспечена.

7. Продавливание плитной части низом колонны от действия продольной силы (расчёт производится на продавливание от низа подколонника, т. к. ).

Расчёт на продавливание плитной части низом подколонника (от низа колонны граница продавливания находится за пределами подошвы фундамента) производится из условия ;

где – продавливающая сила, принимается равной ;

– среднее арифметическое значение периметров верхнего и нижнего оснований пирамиды продавливания.

– условие выполняется, продавливания не происходит.

8. Проверку плитной части фундамента на раскалывание от действия продольной силы производим из условия ;

где – коэффициент трения бетона по бетону;

– коэффициент, учитывающий совместную работу фундамента с грунтом;

– площадь вертикального сечения фундамента в плоскости, проходящей по оси сечения колонны параллельно стороне подошвы, для одноступенчатого фундамента:

.

– условие выполняется, раскалывания не происходит.

9. Площадь сечения арматуры подошвы фундамента в сечениях I-I, II-II и III-III (см. рис 5.2):

;

где – изгибающий момент в расчётном сечении;

– рабочая высота фундамента в расчётном сечении;

– расчётное сопротивление арматуры на растяжение.

Изгибающие моменты:

для сечения

;

для сечения

;

(для одноступенчатого фундамента ).

Определяем требуемую площадь арматуры в сечениях I-I и III-III:

;

.

Для ширины подошвы фундамента количество стержней продольной арматуры в плитной части, устанавливаемых с шагом , будет равно .

По максимальной из требуемых площадей арматуры определяем требуемую площадь сечения одного стержня:

.

По сортаменту требуемый диаметр стержня – с площадью сечения . Т. к. минимальный диаметр стержней продольной арматуры в плитной части фундамента – , окончательно принимаем сетку с одинаковой в обоих направлениях рабочей арматурой 9  12 (девять стержней диаметром ) с площадью сечения .