5. Характеристика грунтовых условий.

φ_n=23^º; с_n=2,0 кПа; γ_II=γ′_II=10,2 кН/м³; е=0,75; Е=11 МПа; R₀=0,25 МПа; γ_с1=1,25; γ_с2=1,04; k=1,1; k_z=1,0.

6. Определение ширины подошвы фундамента.

Ориентировочно находим размер подошвы фундамента:

А=N_Sd,n/(R₀-γ_ср·d)=307,44/(250-20·1,97)=1,46 м.

b=А=1,46 м.

Подбираем фундаментную плиту марки Ф16, имеющую размеры:

ширину b=1,6 м, высоту h=0,3 м, длину l=2,38 м, массу m_ф=2150 кг=21,5 кН.

Находим величину безразмерных коэффициентов при φ_n=26^º:

М_γ=0,69; М_q=3,65; М_с=6,04;

L/H=37,04/18,95=1,95.

Находим коэффициент условий работы γ_с1=1,25; γ_с2=1,04; принимаем k=1,1.

Расчётное сопротивление грунта основания под фундаментной плитой марки Ф16:

R=γ_с1·γ_с2/k·[М_γ·k_z·b·γ_II+М_q·d₁·γ´_II+(М_q-1)·d_b·γ´_II+М_с·c_n]=1,25·1,04/1,1·[0,69·1,0·1,6·10,2+

+3,65·1,97·10,2+(3,65-1)·1,55·10,2+6,04·2,0]=163,52 кПа.

Определяем вес 1м фундаментной плиты марки Ф16

G_ф=γ·m_ф/l=10·2150/2,38=9033,61Н=9,03 кН.

Вес грунта на обрезе фундамента

С_гр=(3,07-0,3-1,1)·((1,6-0,5)/2)·10,2=9,37 кН.

Среднее фактическое давление под фундаментной плитой марки Ф16 от действия вертикальных нагрузок, включая вес фундамента и грунта на его обрезах

Р_ср=(N_Sd,n+G_ф+G_гр)/(b·1)

Р_ср=(233,61+9,03+9,37)/(1,6·1)=157,51 кПа.

Согласно строительным нормам, условием применения расчёта по деформации является требование Р_ср≤R. В рассматриваемом случае оно выполняется Р_ср=157,51 кПа<R=163,52 кПа, недонапряжение составляет (163,52-157,51)/163,52·100%=3,7%.

7. Определение площади поперечного сечения арматуры фундамента.

В качестве материала фундамента берем бетон класса С16/20.

Тогда рабочая высота сечения: d=h-c=300-50=250 мм,

где с=а+0,5·ø, а=45 мм – толщина защитного слоя бетона для арматуры (для сборных фундаментов).

с=а+0,5·ø; с=45+0,5·10=50 мм – расстояние от центра тяжести арматуры до наружной грани фундаментной подушки.

Определим расчётные нагрузки от веса фундамента и грунта на его обрезах.

С_ф^р=1,35·9,03=12,19 кН,

С_гр^р=1,2·9,37=11,24 кН.

Давление под подошвой фундамента от действия расчётных нагрузок

Р_ср^р=(N_Sd,р+С_ф^р+С_гр^р)/(b·1)=(307,44+12,19+11,24)/(1,6·1)=206,79 кПа.

Поперечная сила в сечении фундамента у грани стены.

М_Sd=0,125·Р_ср^р·1·(b-b₁)=0,125·206,79·1·(1,6-0,5)=28,43 кН·м,

где b₁=0,5 м – ширина фундаментного блока.

А_S1=М_Sd/(0,9·d·f_yd)=28,43·10⁶/(0,9·250·450)=280,79 мм².

Принимаем 6ø9 S500 А_S1=318 мм², шаг рабочих стержней S=200 мм.

8. Расчёт фундаментной подушки на действие поперечной силы.

Поперечная сила в сечении фундамента у грани стены:

V_Sd=Р_ср^р·1·(b-b₁)/2=206,79·1·(1,6-0,5)/2=113,73 кН.

Проверяем условие:

V_Sd<V_Rd,ct,_min; V_Sd=113,73 кН.

V_Rd,ct=0,12·k·³√(100·ρ₁·f_ck·b_w·d)≥V_Rd,ct,min;

k=1+√(200/d)≤2, где d - в мм.

k=1+√(200/250)=1,89<2, принимаем k=1,89.

ρ₁=A_S1/(b·d)=318/(1600·250)=0,000795<0,02

f_ck=16 МПа.

Тогда V_Rd,ct=0,12·k·³√(100·ρ₁·f_ck·b_w·d)=0,12·1,89·³√(100·0,000795·16·1600·250)=18,36

кН.

V_Rd,ct,_min=0,4·b·d·f_ctd;

f_ctd=f_ctk(f_ctm)/γ_c=1,9/1,5=1,27 МПа;

V_Rd,ct,_min=0,4·b·d·f_ctd=0,4·1600·250·1,27=203200 Н=203,2 кН;

V_Rd,ct=18,36 кН<V_Rd,ct,_min=203,2 кН.

Принимаем V_Rd,ct,_min=203,2 кН.

Проверяем условие:

V_Sd<V_Rd,ct,_min; V_Sd=113,73 кН<V_Rd,ct,_min=203,2 кН.

Т. к. условие выполняется, бетон фундаментной подушки воспринимает поперечную силу, поперечное армирование назначается конструктивно.

По конструктивным требованиям принимаем поперечную арматуру ∅3 S500 шагом 300 мм.