4 Расчет монолитного центрально-нагруженного фундамента

Расчетная нагрузка на фундамент:

N_ld =1820,7 кН

N_cd1 = 518,4 кН

N₁ = N_cd1+N_ld = 1820,7+518,4 = 2339,1 кН

Нормативная нагрузка на фундамент:

Требуемая площадь фундамента:

, где

R₀ – нормативное давление на грунт, МПа;

γ_mf – средний удельный вес материала фундамента и грунта на его уступах;

H₁ – глубина заложения фундамента, м.

Размеры стороны квадратного в плане фундамента: , принимаем размер подошвы фундамента 3,3 х 3,3 м A_f =10,89 м²

Наименьшая высота фундамента:

, где

P_sf – напряжение в основании фундамента от расчетной нагрузки,

P_sf = N₁/A_f = 2339,1 /10,89 = 214,8 кН/м²

h_c и b_c – размеры сечения колонны, м

Полная минимальная высота фундамента:

H_f,min = h₀+a_b, где

a_b = 4 см – толщина защитного слоя бетона.

H_f,min = 56+4 = 60 см

Высота фундамента из условий заделки колонны:

H = 1,5h_c+25 см = 1,5*40+25 = 85 см.

Из конструктивных соображений высоту фундамента принимаем не менее:

H_f ≥ h_gf+20 см = 89+20 = 109см, где

h_gf – глубина стакана фундамента, равная 30d₁+δ = 30*2,8+5 = 89 см, где

d₁ – диаметр продольных стержней колонны,

δ = 5 см – зазор между торцом колонны и дном стакана.

Принимаем высоту фундамента H_f = 150 см.

Конструктивно принимаем высоту ступени h₁ = 30 см

Проверяем соответствие рабочей высоты нижней ступени фундамента условию прочности по поперечной силе без поперечного армирования в наклоном сечении, в сечении 1-1. На 1 м ширины этого сечения поперечная сила:

Q₁ = 0,5(a-h_c-2h₀)P_sf = 0,5(3,3-0,4-2*1,46)214,8 = -2,15 кН

Минимальное поперечное усилие Q_b, воспринимаемое бетоном:

Q_b = φ_b3(1+φ_f+φ_n)γ_b2*R_bt*b*h₀ = 0,6*0,9*0,9*10²*26 = 126,3 кН

Так как Q₁ < Q_b то условие прочности удовлетворяется.

Размеры второй и третей ступени фундамента приняты так, что внутренние грани ступеней не пересекают прямую, проведенную под углом 45° к грани колонны на отметке края фундамента.

Проверка прочности фундамента на продавливание:

F ≤ α*R_bt*h₀*U_m, где

F = ₁-A_0fp*P_sf = 2339,1*10³-110,2*10³*21,5 = -30*10³ Н;

A_0fp = (h_c+2h₀)² = (40+2*146)² = 11,02 м²

U_m – среднее арифметическое между параметрами верхнего и нижнего основания пирамиды продавливания в пределах полезной высоты фундамента h₀.

U_m = 4(h_c+h₀) = 4(40+146) = 744 см

F < 0,9*0,9*10²*146*744 = 88*10³ Н, условие соблюдается.

Проверка по прочности на продавливание колонной от дна стакана:

2339,1<3060кН прочность обеспечена

Для расчета арматуры фундамента приняты изгибающие моменты по сечениям, соответствующим расположению уступов фундамента:

M_I = 0,125P_sf(a-a₁)²b = 0,125*215(3,3-2,4)²3,3 = 71,84 кН*м

M_II = 0,125P_sf(a-a₂)²b = 0,125*215(3,3-1,5)²3,3 = 287,3 кН*м

M_III = 0,125P_sf(a-h_c)²b = 0,125*215(3,3-0,4)²3,3 = 745,9 кН*м

Подсчет потребного количества арматуры:

принимаем нестандартную сетку из арматуры Ø12 мм A-III по сечению 2-2 с ячейками 20 х 20 см, A_s = 15.76 см² (A_s = 1.313 см²)

Процент армирования:

Верхнюю ступень армируем конструктивно горизонтальными сетками из арматуры диаметром 8 A-III