3. Определение конфигурации фундамента и проверка ступени

Основные размеры фундамента проверяются расчетом, а его полная высота H_f, кроме того, зависят от глубины заложения подошвы, требуемой глубины стакана для надежной заделки колонны и анкеровки ее продольной арматуры. Высоту плитной частиHтакже определяют по расчету, при этом еслиH_f значительно превышаетН, то устраивают подколонник высотойh_cf=H_f-H. Количество ступеней плитной части принимают в зависимости от ее высоты: приH ≤ 450мм - одна ступень; при 450 ≤H ≤ 900мм - две ступени; приH > 900мм - три ступени; ступени кратно 150мм.

Полную высоту фундамента и размеры в плане подошвы, ступеней и подколонника принимают кратно300мм.

Глубина стакана h_dдолжна быть на 50 мм больше требуемой глубины заделки колонны, а толщина дна стакана – не менее 200мм, тогда конструктивная минимальная высота фундамента под сборную колонну -H_f,min=h_d+200.

Для возможности выполнения работ нулевого цикла до установки колонн принят фундамент с высоким расположением стакана. Отметка верха фундамента - 0,15 м. Следовательно, высота фундамента - H_f =1,65-0,15=1,50 м.

Учитывая значительное заглубление подошвы, проектируем фундамент с подколонником и ступенчатой плитной частью. Размеры подколонника в плане: l_cf=h_c+2t₁+2δ₁=1300+2·300+2·75=2050мм;b_cf=b_c+2t₂+2δ₂=500+2·250+2·100=1200мм

где t₁, t₂иδ₁, δ_2­-соответственно толщина стенок стакана и зазор между гранью колонны и стенкой стакана в направлении стороныl иb.

Рабочую высоту плитной части фундамента предварительно можно установить из условия продавливания от граней подколонника по формуле (6.3):

(6.3)

Принимая b_c=b_cf=1,2м иh_c=l_cf=2,05м, получим

По расчету принимаем плитную часть в виде одной ступени высотой h=300мм, при этом консольный вынос ступени получается меньше оптимального, равного3h_o

c=0,5(l-l_cf)=0,5·(3-2,05)=0,475м < 3h_o=3·0,25=0,75м, h₀=h-a=0,3-0,05=0,25м.

Если консольный вынос ступени получается больше оптимального, принимаем большее количество ступеней.

Для двухветвевых колонн с большим размером сечения до 2,4м рекомендуется устраивать общий для обеих ветвей стакан. Минимальная глубина заделки двухветвевых колонн принимается не менее: а) h_з ≥ 0,5+0,33h_c=0,5+0,33·1,3=0,93м; б)h_з ≥ 35dдля бетона классаB15,т.е. 35·0,02=0,7м, и не менее 30dдля классаB20 и выше (d-наибольший диаметр продольных рабочих стержней колонны); в)h_з ≥ 1,5b=1,5∙0,5=0,75м, гдеb-больший размер ветви, м.

Принимаем глубину заделки 0,95м, тогда глубина стакана под колонну h_d=0,95+0,05=1м;

Размеры дна стакана: b_h=500+2·50=600мм;h_h=1300+2·50=1400мм.

Проверка высоты ступени. Плитную часть отдельных фундаментов рассчитывают по прочности:

на продавливание, по наклонным и по нормальным трещинам.

Расчетом на продавливание определяют необходимую высоту плитной части фундамента и высоту ее

отдельных ступеней.

Расчет фундамента на продавливание производят из условия (6.4):

F≤R_btb_mh_o,(6.4)

где F-расчетное усилие, вызывающее продавливание(определяется без учета веса фундамента и грунта на его обрезах);

Рис.18. Геометрические размеры

фундамента по оси А

b_m-среднее арифметическое периметров верхнего и нижнего оснований пирамиды продавливания;

Для внецентренно-нагруженных фундаментов Fиb_m определяются по формулам (6.5) и (6.6):

b_m=b_с+h_o; (6.5)

F=p _max[0,5b(l-h_c-2h_o)-0,25(b-b_c-2h_o) ²], (6.6)

если b-b_c>2h_o, иначе –по формулам (6.7) и (6.8):

b_m=0,5(b+b_с); (6.7)

F=0,5p _maxb(l-h_c-2h_o). (6.8)

здесь p _max - наибольшее краевое давление на грунт при γ_m=0.

Учитывая, что b_c=b_cf=1,2м иh_c=l_cf=2,05м, получим b-b_c=2,4-1,2=1,2м > 2h_o=2·0,25=0,5м, тогдаb_m=1,2+0,25=1,45м;F=40,61·[0,5·2,4·(3,0-2,05-2·0,25)-0,25·(2,4-1,2-2·0,25) ²]=16,95тс.

Проверим условие F=16,95 тс < R_btb_mh_o=74∙1,45∙0,25=26,83 тс – продавливание ступени не произойдет.

Выполним проверку по поперечной силе для наклонного сечения, начинающегося от грани подколонника. Длина горизонтальной проекции этого наклонного сечения c’=h_o=0,25м; поперечная сила, создаваемая реактивным давлением грунта, в конце наклонного сечения:

Q=p _max∙(с-h_o)b=40,61∙(0,475-0,25)∙2,4=21,93тс; (6.8)

Минимальное поперечное усилие, воспринимаемое одним бетоном:

Q_b,min=0,6R_btbh_o=0,6∙74∙2,4∙0,25=26,65тс. (6.9)

Так как Q=21,93тс <Q_b,min=26,65тс, прочность ступени по поперечной силе достаточна.