6.1 Расчет центрально нагруженного фундамента.

Расчет центрально-нагруженного фундамента заключается в решении следующих задач:

А) определение требуемой площади подошвы фундамента;

Б) определение требуемой высоты фундамента и назначение размеров его ступеней;

В) проверка прочности нижней ступени;

Г) определение площади рабочей арматуры по подошве фундамента.

Нагрузка на фундамент равна расчетной нагрузке на колонну первого этажа N=5481,6 кН; сечение колонны b_к х h_к = 0,4х0,4 м; армирование колонны 8Ø36 А 400С.

Район строительства (по заданию) г.Львов; отметка подошвы фундамента (по заданию) – 1,2 м; фундамент из бетона класса В20 (по заданию); R_b = 11,5 МПа; R_bt = 0,9 МПа; арматура фундамента класса А 400С; R_s = 365МПа; Расчетное сопротивление грунта– 280 кПа (по заданию).

Верхний обрез фундамента принимаем на отметке -0,15 м. Назначаем размеры поколонника (рис. 9)

d_c0.2*h_к=0,2*0,4=0,08м=80 мм

при этом d_c150 мм. Окончательно принимаем d_c=150 мм.

Тогда высота подколонника

h_{n, min}=2*d_c+2*75+h_к=2*150+150+400=850 мм.

Для колонны квадратного сечения b_nxh_n=850x850 мм.

Требуемая длина анкеровки продольной арматуры колонны в стакане фундамента:

Минимальная глубина стакана поlколонника:

h_{c, min} =l_ан+50=1100+50=1150 мм.

Рис.9 Назначение размеров подколонника и стакана.

Определяем площадь подошвы фундамента:

Где R₀ - Расчетное сопротивление грунта;

H – отметка подошвы фундамента

 - средняя плотность материала фундамента и грунта на его обрезах = 0,02 МН/м³

Требуемый размер стороны подошвы фундамента

Размеры подошвы фундамента назначают кратным 100 мм. Тогда размеры подошвы фундамента а х а =4,3х4,3 м

Определяем давление грунта по подошвой от расчетной нагрузки колонны

Р=N/a² = 5481.6/(4.3*4.3)=0.296 МПа

Под действием нагрузки от колонны N и реактивного давления грунта Р фундамент испытывает изгиб.

Общая высота плитной части фундамента h определяется из условия прочности фундамента на продавливание.

Расчет прочности фундамента на продавливание производят по формуле

Учитывая размер подошвы а=4,3м, предварительно принимаем высоту плитной части h=800 мм. Расстояние от подошвы до центра тяжести арматуры а_з=50 мм. При этом h₀=h-а_з=800-50=750 мм.

Вычисляем

с=0,5(а-а_п-2h₀)=0.5(4300-850-2*750)=975 мм.

Размер стороны нижнего основания пирамиды продавливания

а_н=а_п+2h₀=850+2*750=2350 мм.

Тогда площадь пирамиды продавливания:

А_пр=0,5(а+а_н)*с=0,5(4,1+2,35)*0,875=2,822 м²

Продавливающая сила действующая по одной грани пирамиды продавливания

F=P*A_пр=0,296*2,822=0, 835 МН.

Средняя линия боковой грани пирамиды продавливания

а_m=0.5(а_п+а_н)=0,5(850+2350)=1600 мм

Сопротивление продавливанию одной грани пирамиды продавливания

R_bt*a_m*h₀=0,9*10⁶*1,6*0,75=1,8 МН > 0.483 МН – условие выполняется принимаем фундамент двухступенчатый h₁=400мм; h₂ =400 мм.

Размер верхней ступени в плане

a_{1, min} =а_п+2h₂+150=850+2*400+150=1800 мм

принимаем а₁=2000 мм

Вычисляем а_н1=a₁+2h₀₁=2000+2*350=2700 мм

с₁=0,5(а-а₁-2h₀₁)=0,5(4300-2000-2*350)=800 мм

Рис.10 Расчетная схема центрально нагруженного фундамента.

Тогда А_пр=0,5(а₁+а_н1)с₁=0,5(2+2,7)*0,8=1,88 мм

Вычисляем а_m1=0.5(a₁+a_н1)=0,5(2,0+2,7)=2,35 м

Проверяем условие

F₁=P*A_пр=0,294*1,88=0,552 МН

R_bt*a_m1*h₀₁=0,9*2,35*0,35=0,740 МН> 0.282 МН – условие удовлетворяется.