ОИФ Синицын / глав6-9 / прил2

Приложение 2

ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАЗМЕРОВ ФУНДАМЕНТОВ

Общая высота фундамента зависит от требуемой глубины заложения и других конструктивных ограничений. Размеры подошвы фундамента определяются на основе расчета основания. Остальные размеры определяются расчетом фундамента по прочности по нормам проектирования железобетонных конструкций.

В общем случае монолитный фундамент под колонну состоит из подколонника и плитной части чаще всего ступенчатой формы. Размеры в плане подколонника и под сборную железобетонную колонну можно принять, исходя из минимальной толщины стенок, равной и зазора между колонной и стаканом, равного В результате минимальные размеры сечения под-колонника равны:

Полученные значения необходимо округлить до ближайшего большего размера, кратного модулю

Минимальные размеры сечения подколонника под стальные колонны определяются размещением анкерных болтов, расстоянием от оси болта до края фундамента и размерами опорных плит башмаков.

Согласно методике, изложенной в Пособии [7] и справочнике [7], высота плитной части фундамента определяется из условия прочности на продавливание по одной из двух схем:

- продавливание подколонником плитной части (рис.1);

- продавливание колонной дна стакана (рис.2).

Расчет на продавливание плитной части производится с учетом продольной силы и момента, а расчет на продавливание дна стакана - только на действие продольной силы.

В том случае, когда предварительно не известны размеры ступеней и, соответственно, возможная схема продавливания, расчет можно начать, приняв схему 1.

Расчет на продавливание плитной части (схема 1).

Р ис.1. Схема образования пирамиды продавливания высоких фундаментов

Эта схема продавливания характерна для высоких фундаментов (луч "а" выходит на грань подколонника). Расчет производится на совместное действие расчетного значения продольной силы и изгибающего момента без учета веса фундамента и грунта.

Минимальную рабочую высоту плитной части (рис.20) внецентренно нагруженных фундаментов можно определить по формуле

Здесь:

- расчетное сопротивление бетона на растяжение.

Если в результате расчета по этой формуле окажется, что то рабочую высоту необходимо уточнить по формуле

Чтобы найти высоту плитной части, надо к минимальному значению рабочей высоты добавить толщину защитного слоя (при бетонной подготовке - при щебеночной - ) и полученную величину увеличить до ближайшего значения, кратного

Высоты отдельных ступеней назначают в соответствии с таблицей 1 настоящего приложения. Размеры ступеней в плане должны быть такими, чтобы пирамида продавливания, находилась внутри фундамента. Вынос нижней ступени должен удовлетворять условию прочности на продавливание нижней ступени и быть не более (см. табл. 6.7 [8]).

Таблица 1

Рекомендуемая высота ступеней

Общая высота плитной части в мм	Высота ступеней в мм
	h1	H2	h3
300 450 600 750 900 1050 1200 1500	300 450 300 300 300 300 300 450	- - 300 450 300 300 450 450	- - - - 300 450 450 600

Если полученная высота плитной части будет такова, что луч "а" полностью пройдет внутри тела фундамента (т.е. ), то необходимо дополнительно сделать проверку по второй схеме продавливания.

Расчет на продавливание по схеме 2

По этой схеме производится расчет:

- на продавливание фундамента от дна стакана;

- на раскалывание фундамента колонной.

Расчет на продавливание от дна стакана по схеме, приведенной на рис.21, производится по формуле

Здесь: - расчетная нормальная сила в сечении колонны у фундамента;

- длина средней линии меньшей грани пирамиды продавливания;

и - размеры дна стакана;

- рабочая высота дна стакана;

Р ис. 2. Схема продавливания низких фундаментов

Если проверка прочности на продавливание дна стакана не выполняется, то необходимо дополнительно проверить прочность фундамента на раскалывание по формулам:

при

при

Площади сечений и определяются по рис.22.

Р ис.3. Площади вертикальных сечений при раскалывании

В том случае, если обе проверки не выполняются, необходимо увеличить либо размеры ступеней в плане, либо общую высоту фундамента, либо класс бетона и повторить необходимые расчеты.

ПРИМЕР. Рассчитать фундамент из примера 2 на прочность.

Исходные данные:

- размеры сечения колонны -

• класс бетона

• расчетное сопротивление бетона на растяжение

- ширина подошвы длина подошвы

- нормативное значение продольной силы

- максимальное краевое давление

Размеры сечения подколонника

Определим приближенно максимальные краевые давления от расчетных значений нагрузок при без учета веса грунта и фундамента

Так как уточнения не требуется. С учетом толщины защитного слоя и модульности опалубки плитная часть может быть двухступенчатой с толщиной плитной части не менее Примем нижнюю ступень высотой а вторую - высотой Максимальный вынос нижней ступени из условия прочности на продавливание (при условии равенства вылетов в обоих направлениях) можно определить по формуле

Здесь рабочая высота нижней ступени

Из конструктивных ограничений (согласно табл. 6.7 Пособия 7) вынос нижней ступени не должен превышать (с учетом модульности ). В данном случае конструктивные ограничения оказались более жесткими, чем условие прочности на продавливание нижней ступени фундамента. Такая ситуация характерна для фундаментов на грунтах с небольшим расчетным сопротивлением. Минимальные размеры в плане второй ступени в этом случае  (на рис. 4- штриховая линия). Такой фундамент неконструктивен из-за слабого использования бетона второй ступени.

Рассмотрим трехступенчатый фундамент с высотами ступеней по Размеры в плане верхней ступени должны быть не менее Принимаем Размеры второй ступени в плане должны быть, с одной стороны, не менее С другой стороны, из условия ограничения выноса нижней ступени размеры в плане должны быть не менее Принимаем (на рис. 4- сплошная линия).

Увеличение количества ступеней в плитной части фундамента не всегда эффективно из-за увеличения трудоемкости изготовления при относительно малой экономии бетона. Однако в учебных целях в дальнейшем будем рассматривать трехступенчатый фундамент.

В полученном фундаменте пирамида продавливания будет идти от дна стакана, следовательно, необходима проверка фундамента по второй схеме.

Сделаем проверку на продавливание дна стакана

Проверим условие:

Прочность на продавливание дна стакана обеспечена. Проверка на раскалывание уже не нужна, однако в учебных целях выполняем и ее:

поэтому проверку производим по формуле

Прочность на раскалывание обеспечена.

Рис.4 Окончательные размеры фундамента из примера 2

69