Конструирование и расчет фундамента

5. Конструирование и расчет фундамента

Глубину заложения фундамента принимаем 1.95 м. Обрез фундамента на отметке -0,150м. Расчетное сопротивление грунта основания R=215 кПа, средний удельный вес материала и грунта на нем γ_m=20 кН/м³. Бетон фундамента класса В12,5 с расчетными характеристиками R_b=7.5 МПа; R_bt=0.66 МПа; Арматура класса А-III.

На фундамент в уровне его обреза передаются от колонны следующие усилия

N= 185.0 (т); М=15.2 (т·м); Q= 2,9 (т);

Предварительные размеры подошвы фундамента.

Назначая отношение сторон 5 и предварительно установим размер меньшей стороны как для центрально нагруженного фундамента:

;

Примем , тогда ;

Учитывая наличие момента и распора, увеличиваем размеры сторон примерно на 10-15%;

Принимаем (кратно 300).

Площадь подошвы ;

Момент сопротивления подошвы в плоскости изгиба

;

Определение конфигурации фундамента.

Размеры подколонника в плане:

,

где  и  - толщина стенок стакана и зазор между гранью колонны и стеной стакана в направлении сторон l и b.

Рабочая высота плитной части из условия продавливания от граней подоконника.

Принимая b_c=b_cf=1.2м и h_c=h_cf=1.2м

Так как консольный вынос ступени получается больше оптимального, равного 3h₀₁:

0,5(l-l_cf)=0.5(3.6-1.2)=1.2>3h₀₁=3x0.25=0.75(м), где h₀₁=h₁-a=300-50=250мм=0,25м,

поэтому принимаем плитную часть из двух ступеней высотой h₁=h₂=300мм. Размеры в плане второй ступени b₁xl₁=1.8x2.4м. Консольные выносы ступеней:

; ; ;

Глубина стакана под колонну h_d=900мм

Проверка высоты нижней ступени.

Проверка на продавливание выполняется из условия: , где Р=Р_maxA_f0 – продольная сила; b_m=b₁+h₀₁=1.8+0.25=2.05 – размер средней линии грани пирамиды продавливания. При b-b₁=3,0-1.8=1,2м>2h₀₁=2x0.25=0.5м.

Площадь

=0,928(м²);

- продавливание нижней ступени не произойдет.

Проверка по поперечной силе для наклонного сечения, начинающаяся от грани второй ступени.  - перерезывающая сила. Минимальное поперечное усилие, воспринимаемое одним бетоном:

;

прочность нижней ступени по поперечной силе достаточны.

Проверку второй ступени на продавливание можно не производить, так как принятая высота плитной части значительно превышает требуемую из расчета на продавливание.

Подбор арматуры подошвы.

Площадь сечения рабочей арматуры подошвы: , М_i-iи h₀₁ – момент и рабочая высота в i-том сечении. Подбор арматуры в направлении длинной стороны подошвы.

Сечение I-I (h₀₁=250мм):

;

Сечение II-II (h₀₂=550мм):

;

Сечение III-III (h₀₃=1750мм):

;

.

Приму 15 Ø 18 А-III (А_s=3810мм²>A_s,II=3542мм²) в направлении длинной стороны с шагом 200 мм.

Подбор арматуры в направлении короткой стороны.

Расчет ведется по среднему давлению по подошве .

Рабочая высота

Сечение I’-I’ по грани второй ступени

;

Сечение II’-II’ по грани подколонника

;

Сечение III’-III’ по грани колонны  

;

.

Принимаю вдоль короткой стороны фундамента 18 Ø 14 А-III (А_s=2770мм2>A_s,II=2245мм²) с шагом 200 мм.

Расчет продольной арматуры подколонника.

Расчет продольной арматуры подколонника. Толщину защитного слоя бетона принимаем не менее 50 мм, берем расстояние от наружной грани стакана до центра тяжести сечения арматуры a=a’=50мм.

Расчетный эксцентриситет продольной силы относительно арматуры A_s.

;

- момент на уровне низа подколонника.

Расчетный эксцентриситет относительно арматуры подколонника:

Требуемая площадь сечения симметричной арматуры:

;

;

;

то есть по расчету продольная арматура не требуется, но по конструктивным требованиям при A_s<0 ее количество должно быть не менее 0.05% площади поперечного сечения подколонника.

Принимаем по 5Ø14 А-III (А_s= А’_s=769мм²) у граней подколонника, перпендикулярных плоскости изгиба. У смежных граней параллельных плоскости изгиба, с шагом не более 400 мм, т.е. по 3Ø14 A-III (А_s= 462 мм²).

Подбор поперечной арматуры подколонника.

При выполнении условия ,  - поперечная арматура подколонника ставится конструктивно. Примем поперечную арматуру подколонника в виде горизонтальных сеток С-2 из стержней Ø 8 A-III с шагом 150 мм. Количество сеток 8 шт.

Расчет на смятие для стакана.

Расчет выполняется из условия, где  - так как нагрузка почти равномерно распределенная;

 - площадь смятия;

 - расчетная площадь смятия;

Расчетное сопротивление смятию бетона:

, где

 для бетона класса ниже В25.

Значит смятие бетона под колонной на дне стакана не произойдет, следовательно сетка под днищем стакана не требуется.