Расчет сборного центрально нагруженного фундамента

В курсовом проекте подлежит расчету железобетонный фундамент под колонну среднего ряда. Бетон фундамента класса В-30, арматура нижней сетки из стали класса A-III, конструктивная арматура A-III. Условное расчетное сопротивление основания R₀=0.2 МПа. Глубину заложения фундамента Н₁=1,6 м. (предварительное). Средний удельный вес материала фундамента и грунта на его уступах .

Расчетные характеристики материалов:

Для бетона класса В-30, R_b=17 МПа, R_bt=1,2 МПа, .

Для арматуры класса A-III R_s=355 МПа.

Расчетная нагрузка на фундамент от колонны подвального этажа с учетом , N₁=713,94 (кН).

Сечение колонны 40´40 (см).

Определяем нормативную нагрузку на фундамент: , где - коэффициент надежности по нагрузке.

Определяем требуемую площадь подушки фундамента:

Размеры стороны квадратного в плане фундамента:

Принимаем размер подошвы фундамента 1,5х1,5 (м), кратно 300 (мм) с A_f= 2,25 (м²).

Вычисляем наименьшую высоту фундамента из условия продавливания его колонной по поверхности пирамиды при действии расчетной нагрузки, используя нижеприведенную формулу:

, где - напряжение в основании фундамента от расчетной нагрузки.

, следовательно,

.

Полная минимальная высота фундамента составит

, где a_b=3,5 (см) - толщина защитного слоя бетона.

Определяем высоту фундамента из условия заделки колонны в зависимости от размеров ее сечения:

.

Из конструктивных соображений, учитывая необходимость надежно закрепить стержни продольной арматуры при жесткой заделке колонны в фундаменте, высоту фундамента рекомендуется принять равной не менее: , где,

- глубина стакана фундамента, равная ,

- диаметр продольных стержней колонны;

- зазор между торцом колонны и дном стакана фундамента.

Окончательно принимаем высоту фундамента , число ступеней – две. Высоту ступеней принимаем из условия обеспечения бетоном достаточной прочности по поперечной силе без поперечного армирования в наклонном сечении. Расчетные сечения 3-3 по грани колонны, 2-2 по грани верхней ступени, 1-1 по нижней границе пирамиды продавливания. Вычисляем минимальную рабочую высоту первой снизу ступени:

. Конструктивно принимаем h₁=30 (см).

.

Осуществляем проверку соответствия рабочей высоты нижней ступени фундамента условию прочности по поперечной силе без поперечного армирования в наклонном сечении, начинающегося в сечении 1-1. Вычисляем значение поперечной силы на 1 (м) выше указанного сечения.

.

Определяем минимальное поперечное усилие Q_b, воспринимаемое бетоном: , где,

- для тяжелого бетона;

- для плит сплошного сечения;

- так как отсутствуют продольные силы.

.

Так как , то условие прочности соблюдается. Размеры остальных ступеней фундамента принимаем так, чтобы внутренние грани ступеней не пересекали прямую, проведенную под углом 45⁰ к грани колонны на отметке верха фундамента.

Проверим порочность фундамента на продавливание по поверхности пирамиды, ограниченной плоскостями,, проведенными под углом 45⁰ к боковым граням колонны.

, где ; - площадь основания пирамиды продавливания при квадратных в плане колонне и фундаменте.

.

.

при , среднее арифметическое между периметрами верхнего и нижнего основания пирамиды продавливания в пределах полной высоты фундамента h₀.

.

условие выполняется.

При подсчете арматуры для фундамента за расчетные принимают изгибающие моменты, соответствующие расположению уступов фундамента, как для консоли с защемленным концом.

Вычисляем необходимую площадь арматуры в разных сечениях фундамента в одном направлении.

Принимаем нестандартную сетку из арматуры диаметром 8Æ12 (мм) A-III с ячейками 20х20 (см) с A_s=7,92 (см²) в одном направлении.

Определяем процент армирования.

Полученный результат меньше , установленный нормами.

Проверяем необходимость установки конструктивной арматуры в стакане фундамента. Вычисляем отношение толщины стакана к ее высоте:

-необходима установка конструктивной арматуры.

Определяем площадь продольной арматуры подколонника:

Принимаем 4 стержня Æ 28 А-II с . Арматура устанавливается в виде двух сеток каркасов.

Поперечное армирование стакана также назначаем конструктивно. В верхней трети стакана устанавливаем две сетки с шагом 100 мм, затем до дна стакана две сетки с шагом 200 мм. Ниже дна стакана установлены две сетки с шагом 150 мм. Армирование стакана фундамента показано в графической части проекта.