5. Расчет и конструирование монолитного внецентренно нагруженного фундамента под колонну
5.1. Данные для проектирования
Глубину
заложения подошвы принимаем из условия
промерзания грунта равной d
=
2,55 м. Обрез фундамента - на отм. -0,15 м.
Расчетное сопротивление грунта
основания
R
= 0,2
МПа, средний удельный вес материала
фундамента и грунта на нем γт
= 20
кН/м. Бетон фундамента класса В 15 с
расчетными характеристиками при
:
;
.
Под фундаментом предусматривается
бетонная подготовка толщиной 100 мм
из бетона класса В3,5.
На фундамент в уровне его обреза передаются от колонны следующие усилия:
комбинация Мтin
:Nn
= 706,6 кН; М
= -52кН·м;
Qn
= 14,2
кН;
:Nn
= 777,3 кН; М
= -57,2кН·м;
Qn
= 15,6
кН;
комбинация Nтax
:Nn
= 855,1 кН; М
= -28,3кН·м;
Qn
= 14,5
кН
:Nn
= 940,6 кН; М
= -31,1кН·м;
Qn
= 15,9
кН
Нагрузка от веса части стены ниже отм. +6,000.
:
;
:
Эксцентриситет
приложения нагрузки от стены
,
тогда изгибающие моменты от веса стены
относительно оси фундамента:
:
:
Расчетная схема усилий для фундамента показана на рис. 4.1.
5.2. Определение размеров подошвы фундамента и краевых давлений
Примем соотношением сторон т =b / l = 0,8 и предварительно установим размер меньшей стороны как для центрально нагруженного фундамента
Размер
большей стороны
.
Принимаем
унифицированные размеры
,
тогда площадь подошвы
,
а момент сопротивления
Рис 4. Расчётная схема усилий для фундамента по оси А.
Проверка давлений под подошвой фундамента. Проверяем наибольшее рп,тах и наименьшее рп,тin краевые давления и среднее рп,т давление под подошвой. Принятые размеры подошвы должны обеспечивать выполнение следующих условий:
.
Давление на грунт определяем с учетом веса фундамента и грунта на нем по формуле
где
- усилия
на уровне подошвы фундамента
от нагрузок с коэффициентом
.
Замечание к выбору знака момента от поперечной силы Q. При расчете поперечной рамы за положительное принималось направление упругой реакции колонны слева направо. Тогда положительный знак поперечной силы Q соответствует ее направлению справа налево. Следовательно, момент, создаваемый поперечной силой Q относительно подошвы фундамента, при положительном знаке Q действует против часовой стрелки и принимается со знаком "минус".
Комбинация Мтin
Комбинация Nтax
В обеих комбинациях давления рп не превышают допускаемых, т.е. принятые размеры подошвы фундамента достаточны.
Для
расчёта фундамента по прочности нужны
величины давления на грунт от нагрузок
с коэффициентом
,
но без учёта веса фундамента и грунта
на нём.
Комбинация Мтin
Комбинация Nтax
Расчетной оказывается комбинация Nтax, при которой давление на грунт больше.
5.3. Определение конфигурации фундамента и проверка нижней ступени.
Учитывая значительное заглубление подошвы, проектируем фундамент с подколонником и ступенчатой плитной частью.
Размеры подколенника в плане:
где
и
- соответственно толщина стенок стакана
и зазор между гранью колонны и стенкой
стакана в направлении сторонl
и b.
Рабочую высоту плитной части фундамента предварительно можно установить из условия продавливания от граней подколенника по формуле
Принимая
и
,
получим
.
По
расчету можно принять плитную часть в
виде одной ступени высотой
.
Тогда консольные выносы ступеней
составят:
первой
(нижней) -
;
Принимаем 1 ступень, т.к. консольный вынос меньше оптимального.
Глубина
стакана под колонну
;
размеры дна стакана:
.
Рис 4. Геометрические размеры фундамента по оси А.
Проверка высоты нижней ступени. Высота и вынос нижней ступени проверяются на продавливание и поперечную силу. Проверку на продавливание выполняем из условия
,
где
- продавливающая сила;
-
размер средней линии грани пирамиды
продавливания.
Площадь
тогда продавливающая сила
-
продавливание нижней ступени
не произойдет.
Проверка
наклонного сечения по поперечной силе
при длине горизонтальной проекции
наклонного сечения
.
Прочность нижней ступени по поперечной силе достаточна.