Расчет фундамента.

Расчет фундамента состоит из двух частей:

1) расчета основания (определяют форму и размер подошвы);

2) расчета тела фундамента (определяют высоту фундамента, размеры его ступеней и сечения арматуры).

Центрально напряженные фундаменты проектируют квадратными в плане. По форме они могут быть ступенчатыми или пирамидальными. Последние экономичнее по расходу материалов, но сложнее в изготовлении и применяются реже.

Размеры подошвы фундамента определяются при условии, что среднее давление под ней не превышает условного расчетного сопротивления грунта. При этом считают давление под подошвой фундамента равномерно распределенной.

Предварительно площадь подошвы фундамента определяют по формуле

A = Nn / (Ro - g·H1) = 2008·103 / (0,3·106 - 18·1,05·103) = 6,78 м2,

здесь H1 – глубина заложения фундамента, м.

Принимая предварительно высоту фундамента равной Н = 90 см , определяем глубину заложения фундамента

Н1 = 90+15 = 105 см.

Размер стороны квадратной подошвы

Принимаем а = 3 м (кратным 0,3 м).

Вычисляем давление на грунт от расчетной нагрузки

p = N / A = 2309,25 / (3·3) = 256,6 кН/м2.

Высоту фундамента определяют из условия его прочности на продавливание в предположении, что продавливание происходит по поверхности пирамиды, боковые стороны которой начинаются у колонны и наклонены под углом 450 к вертикали. В качестве расчетной продольной силы F принимают силу N за вычетом отпора грунта р, распределенного по площади нижнего основания пирамиды продавливания:

F = N - p·(hcol + 2·h0)2

Условие прочности на продавливание имеет вид:

F £ gb·Rbt·um·h0

здесь um — среднее арифметическое между периметрами оснований пирамиды продавливания.

Рабочая высота центрально нагруженного фундамента с квадратной подошвой может быть вычислена по приближенной формуле, выведенной из последних условий:

м

Полная высота фундамента устанавливается из условия:

1) продавливания H = h0 + a = 47+ 5 = 52 см;

2) жесткой заделки колонны в фундаменте

H = 1,5·hcol + 5 + 20 = 1,5·40 + 25 = 85 см;

3) достаточной анкеровки продольной сжатой арматуры колонны Æ25 А‑II в бетоне В20 : H = lan + 25 = 32 + 25 = 57 см.

lan=(0,5·280/11,5 + 8)·25 = 322 мм > 12·25 = 300 мм > 200 мм.

Принимаем окончательно фундамент высотой H = 100 см, h0 = 95 см.

При Н ≥ 90 см фундамент проектируют трехступенчатым с толщиной сту пеней (35+35+30).

Толщина дна стакана 20 + 5 = 25 см. (рис. 3.3).

Проверяем, отвечает ли рабочая высота нижней ступени фундамента

h02 = 35 - 5 = 30 см условию прочности по поперечной силе без поперечного армирования в наклонном сечении, начинающемся в сечении III-III для единицы ширины этого сечения (b = 1 м):

Q = 0,5·(a - hcol - 2·h0)·b·р = 0,5·(3- 0,4 - 2·0,95)·1·256,6 = 89,81 кН.

Q = 89810 Н < 0,6·gb2·Rbt·b·h02 = 0,6·0,9·0,75·100·30·(100) = 121500 Н

условие прочности выполняется.

Ступени фундамента работают под воздействием реактивного давления грунта р снизу подобно консолям, заделанным в массив фундамента.

Армирование фундамента по подошве определяют расчетом по нормальным сечениям I-I и II-II; значения изгибающих моментов в этих сечениях как в консольных балках:

МI = 0,125·р·(а - hcol)2·b = 0,125·256,6 ·(3-0,4)2·3 = 650,5 кНм;

МII = 0,125·р·(а - a1)2·b = 0,125·256,6·(3-1,3)2·3 = 278,1 кНм;

где a1 – ширина верхней ступени, b – ширина подошвы фундамента, b = a = 3 м.

Требуемую площадь сечения арматуры, воспринимающую растягивающие напряжения при изгибе в сечении I-I на всю ширину фундамента, определяют из условия MI = Rs·As1·z1, приняв z1 = 0,9·h0;

Аs1 = MI/(0,9·h0·Rs) = 650,5·105/(0,9·95·280·(100)) = 27,17 см2

Аналогично для сечения II-II: