6. Расчет и проектирование монолитного внецентренно нагруженного фундамента под колонну.

Для предварительного определения размеров подошвы фундамента находим усилия

N_fⁿ и M_fⁿ на уровне подошвы фундамента для комбинации усилий с максимальным эксцентриситетом с учетом нагрузки от ограждающих конструкций (рис.3.35, а).

Расчетная нагрузка от стеновых панелей и остекления равна G₃ = 47,6 (см. раздел 1.1), а для расчета основания .

Анализируя значения усилий в таблице 3.4 находим, что наиболее неблагоприятной комбинацией для предварительного определения размеров подошвы фундамента по условию максимального эксцентриситета (отрыва фундамента) является вторая комбинация усилий.

В этом случае получим следующие значения усилий на уровне подошвы фундамента:

; кН·м. Тогда получим:

С учетом эксцентриситета продольной силы воспользуемся формулами таблицы IV.12 приложения IV для предварительного определения размеров подошвы фундамента по схеме 2:

Принимаем предварительно размеры подошвы фундамента а = 2,1 м и b = 2,4 м. Уточняем расчетное сопротивление песчаного грунта основания с учетом заданной глубины заложения фундамента согласно приложения В[13]:

где ипринято для песчаных грунтов по [13].

Определим усилия на уровне подошвы фундамента принятых размеров от нормативных нагрузок и соответствующие им краевые давления на грунт по формулам:

где – для класса ответственности здания I;м² ;1,716 м³. Результаты вычисления усилий, краевых и средних давлений на грунт основания приведены в таблице 3.5.

Таблица 3.5

Усилия и давления на грунт под подошвой фундамента

Комбинации усилий от колонны	Усилия		Давления,кПа
Первая	815,82	212,49	38,04	285,698	161,869
Вторая	815,82	-231,73	296,91	26,828	161,869
Третья	1090,31	-170,74	315,83	116,832	216,331

Так как вычисленные значения давлений на грунт основания ;и,то предварительно назначенные размеры подошвы фундамента удовлетворяют предъявляемым требованиям по деформациям основания и отсутствию отрыва части фундамента от грунта при крановых нагрузках. Таким образом, оставляем окончательно размеры подошвы фундамента а = 2,1 м и b = 2,4 м.

Расчет тела фундамента выполняем для принятых размеров ступеней и стакана согласно рисунку 7. Глубина стакана назначена в соответствии с типом опалубки колонны по приложению V[1], а поперечное сечение подколенника имеет размеры типовых конструкций фундаментов под колонны промышленных зданий.

Расчет на продавливание ступеней фундамента не выполняем, так как размеры их входят в объем пирамиды продавливания.

Рис. 7. К расчёту тела фундамента

Для расчета арматуры в подошве фундамента определяем реактивное давление грунта основания при действии наиболее неблагоприятной комбинации расчетных усилий (третьей) без учета собственного веса фундамента и грунта на его обрезах. Находим соответствующие усилия на уровне подошвы фундамента:

Тогда реактивные давления грунта будут равны:

Расчетные изгибающие моменты в сечениях 1 – 1 и 2 – 2 вычисляем по формуле:

;

Требуемое по расчету сечение арматуры составит:

Минимальное количество арматуры в расчетных сечениях в соответствии с требованиями таблицы IV.11 приложения IV составляет:

Принимаем основной шаг стержней в сетке 200 мм, тогда на ширине b = 2,4 м будем иметь в сечении 2 – 2 арматуру 8Ø10 А500,

Расчет рабочей арматуры сетки плиты фундамента в направлении короткой стороны выполняем на действие среднего реактивного давления грунта, соответственно получим:

По конструктивным требованиям принимаем минимальный диаметр арматуры для фундамента при а > 3 м равным мм с шагом 200 мм, тогда в сечении 3 – 3 будем иметь 8Ø10А500, А_s = 628 мм²>525 мм².

Расчет продольной арматуры подколонника выполняем в ослабленном коробчатом сечении 4 – 4 в плоскости заделки колонны и на уровне низа подколонника в сечении 5 –5

Сечение 4 – 4. Размеры коробчатого сечения стаканной части фундамента преобразуем к эквивалентному двутавровому с размерами в мм:

b = 650 мм; h =a_c =1500 мм; b_f = b'_f = b_c= 1200 мм; h_f = 225 мм, h'_f = 325 мм; а = а’ = 50 мм; h₀ = 1450 мм.

Вычислим усилия в сечении 4–4 от второй комбинации усилий в колонне с

максимальным изгибающим моментом:

Эксцентриситет продольной силы будет равен

Проверяем положение нулевой линии.

Так как то указанная линия проходит в полке и сечение следует рассчитывать как прямоугольное с ширинойb = b'_f = = 1200 мм. Расчет прочности сечения для случая симметричного армирования выполняем согласно п. 3.57[7].

Для этого вычислим значения:

ξ_R = 0,533

Так как то требуемое количество симметричной арматуры определим по формуле (3.93)[7]:

Армирование назначаем в соответствии с конструктивными требованиями

в количестве не менее 0,10 % площади подколонника:

Принимаем A_s = A'_s = 1900 мм² (5Ø22А500).

В сечении 5–5 по аналогичному расчету принято конструктивное армирование.

Поперечное армирование стакана фундамента определяем по расчету на действие максимального изгибающего момента. Вычисляем эксцентриситет продольной силы в колонне от второй комбинации усилий

Поскольку то поперечная арматура стакана требуется по расчету. момент внешних сил в наклонном сечении 6–6 вычисляем по формуле*:

Тогда, площадь сечения одного стержня поперечной арматуры стакана фундамента будет равна:

Принимаем A_s = 50,3 мм² (Ø8B500).