6. Расчёт и конструирование монолитного внецентренно нагруженного фундамента под колонну.

Вычисленные ЭВМ три комбинации усилий N, M и Q для расчёта основания и тела фундамента представлены в табл. 1.7.

Для предварительного определения размеров подошвы фундамента начодим усилия Nf и Mf на уровне подошвы фундамента для комбинации усилий.

Анализируя значения в таблицы 1.7. Находим, что наиболее неблагоп- риятной комбинацией для предварительного определения размеров подошвы фундамента по условию максимального момента эксцентриситета (отрыва фундамента) является вторая комбинация усилий. В этом случае получим следующие значения усилий на уровне подошвы фундамента:

Nⁿ_f =Nⁿ=840.63 кН;

Mⁿ_f=Mⁿ+Qⁿh_f=-141.15-15.781.8=-169.6 кНм;

Ео=Mⁿ_f/Nⁿ_f=169.6/840.63=0.202 м.

С учётом эксцентриситета продольной силы воспользуемся формулами табл. XII.I. [9] для предварительного определения размеров подошвы фундамента по схеме 2:

Принимаем предварительно размеры подошвы фундамента а=3 м, b=2.1м. Уточняем расчётное сопротивление песчаного грунта оснований согласно приложения 3 [10]:

R = R_o[1+k₁(b-b_o)/b_o]+k₂_m(d-d_o)=200[1+0.125(2.1-1)/1]+0.2520(1.95-2) = =227.25 МПа, где k₁=0.125 и k₂ = 0,25 принято для ресчанных грунтов по [10].

Определим усилия на уровне подошвы фундамента принятых размеров от нормативных нагрузок и соответствующие им краевые давления на грунт по формулам: Nⁿ_inf=Nⁿ+abd_m_n; Mⁿ_inf=Mⁿ+Qⁿh_f; pⁿ_л(п)=Nⁿ_inf/A_fMⁿ_inf/W_f; где _n = =0,95- для класса ответственности здания II; A_f=ab=3·2.1=6.3 м; W_f=ba²/6=2.1·3²/6=3.15 м³.

Результаты вычисленных усилий, краевых и средних давлений на грунт основания приведен в табл. 1.8

Таблица1.8

Комбинация усилий от колонны	Усилия		Давления
	Nninf , кН	Mninf , кН·м	Рnл	Рnп	рnm
Первая Вторая Третья	1074 1074 1377,6	151,75 -169,554 -108,434	122,3 224,3 253,1	218,65 116,65 184,24	170,475 170,473 218,67

Так как вычисленные значения давлений на грунт основания рⁿ_max =253.1< 1.2·R=1.2·227.25=272.7 МПа; pⁿ_min=116.65 кПа >0 и pⁿ_m=218.67 кПа <227.25 кПа, то предварительно назначенные размеры подошвы фундамента удовлетворяют предъявляемым требованиям по деформации основания и отсутствия отрыва части фундамента от грунта при краевых нагрузках. Таким образом, оставляем окончательно размер подошвы фундамента а=3 м, b=2,1 м.

Расчёт тела фундамента выполняем для принятых размеров ступени и стакана согласно рис 6. Глубина стакана назначаем в соответствии с типом опалубки колонны по приложению V, а поперечное сечение подколонника имеет размеры типовых конструкций фундаментов под колонны промышленных зданий.

Расчёт на продавливание ступеней фундамента не выполняем, т. к. размеры их входят в объём пирамиды продавливания.

Для расчёта арматуры в подошве фундамента определяем реактивное давление грунта основания при действии наиболее неблагоприятной комбинации расчётных усилий (третье) без учёта собственного веса фундамента и грунта на его обрезах. Находим соответствующие усилия на уровне подошвы фундамента: N_inf=N_c=1315.79 кН; M_inf=M_c+Q_ch_f=-108.38-9.06·1.8=-124.69 кН.

Тогда реактивное давление грунта будут равны:

P_max=1315.79/6.3+124.69/3.15=248.44 кПа:

P_min=169.27 кПа;

P₁=p_max - p_max-p_min . a₁=248.44 - 248.44-169.27 .0.35=239.2 кПа;

a 3

p₂=248.44 – 248.44-169.27 . 0.3 = 223.94 кПа;

3

Расчётные изгибающие моменты в сечениях 1-1 и 2-2 вычисляем по формуле: M_i-i=ba²_i(2p_max+p_i)/6;

M_1-1=2.1·0.35²(2·242.44+239.20)/6=31.56 кН·м;

M_2-2=2.1·0.65²(2·248.44+223.94)/6=106.59 кН·м;

Требуемое по расчёту сечение арматуры составит:

A_s,1-1=M_1-1/(R_s·0.9h₀₁)=31.56·10⁶/(225·0.9·260)=599.4 мм²,

A_s,2-2=M_2-2/(R_S·0.9·h₀₁)=106.59/(225·0.9·560)=940 мм²

Принимаем минимальный диаметр арматуры для фундамента при а  3 м равным 10 мм. Для основного шага стержней в сетке 200 мм на ширине b=1.8 м будем иметь в сечении 2-2 16  14 A-I, A_s=2154.6 мм². Процент армирования будет равна =A_s·100/(bh₀₂)= =2154.6·100/(2100·560)=0.18%>_min=0.05%.

Расчёт рабочей арматуры сетки плиты фундамента в направлении короткой стороны выполняем на действие среднего реактивного давления грунта p_m=231.57 кПа, соответственно получим:

M_3-3=p_mab²₁/2=231.573·0.45²·3/2=70.34 кН·м;

A_s,3-3=M_3-3/(R_s·0.9h₀)=70.34·10⁶/(225·0.9·260)=1336 мм².

По конструктивным требованиям принимаем минимальное армирование  12 A-I, с шагом 250 мм рис. 6,7