Расчет и конструирование фундамента под колонну

 

Принимаем класс бетона фундамента В15, продольной рабочей арматуры А300.

По таблице 3.4 [6] определяем расчетное сопротивление бетона осевому растяжению, R_bt = 0.75 МПа.

По таблице 5.8 [5] находим расчетное сопротивление продольной арматуры осевому растяжению, R_s = 270 МПа.

Определение размеров подошвы фундамента

Изгибающий момент, передаваемый колонной на фундамент, относительно мал, его можно не учитывать, фундамент условно считать центрально нагруженным, принять квадратным в плане с требуемым размером подошвы

 

 

где N - полная расчетная продольная сила, передаваемая колонной

на фундамент, N = 1216,72 ;

R₀ - условное расчетное давление на грунт , R₀ = 220 кН;

g_m - средняя объемная масса фундамента и грунта на его

уступах, g_m = 2 т/м³ = 20 кН/м³;

H₁- глубина заложения фундамента от пола подвала, которая

предварительно может быть принята равной 1,0-1,5 м, H₁ = 1,5 м.

 

Размер стороны квадратной подошвы фундамента а принимаем кратной 5 см, а = 3,0 м Фактическая площадь подошвы А = а² = (3,0)² = 9,0 м².

Общую высоту фундамента определяем из условий:

-   надежного защемления колонны в фундаменте:

 

 

 

-   достаточной анкеровки продольных стержней колонны:

 

 

где d - диаметр продольных стержней колонны, d = 22 мм;

 

 

-   предотвращения продавливания: ,

где а_s — величина защитного слоя бетона для фундаментов без

подготовки (а_s = 7 см);

Н₀- требуемая высота фундамента из условия сопротивления продавливанию

 

,

 

где р – фактическое давление на грунт под фундаментом,

 

р = N/A = 1216,72/9,0 = 171,25 кПа.

 

Высоту фундамента принимаем по большему из полученных значений, кратной 15 см, H = 1050 см.

 

Рис. 12. Стакан фундамента

 

Затем задаем размеры стакана. Его дно (толщина бетона от низа стакана до подошвы фундамента) должно быть не менее 20 см, толщина неармированной стенки - 20 см, глубина стакана H_ст - не менее b_k = 30 см и 20d плюс 5 см

H_ст= 20*2,2+ 5 = 49 см, принимаем H_ст= 50 см. Ширину стакана назначаем из условия, чтобы зазор между его внутренней стенкой и поверхностью колонны был равен 75 мм вверху и 50 мм внизу. Между дном стакана и нижним торцом колонны должна быть подливка из цементного раствора толщиной 50 мм (рис. 12).

При известных ширине подошвы фундамента, его высоте и ширине стакана число ступеней фундамента и их размеры устанавливаем из условия, чтобы высота каждой из них была равной 30 или 45 см, а соотношение ширины ступени к ее высоте в пределах 1 - 1,5. Можно приближать сопряжение ступеней к граням пирамиды продавливания, которая начинается у основания колонны и проходит до уровня арматурной сетки под углом 45° (рис. 13) N = 1216,72 кН

 

Рис. 13. К расчету фундамента под колонну

 

Проверяем прочность на продавливание нижней ступени

 

,

 

где Р – расчетная продавливающая сила,

 

;

 

А₁ – площадь основания пирамиды продавливания,

 

 

b’ – средний периметр пирамиды продавливания,

 

 

Т. к. условие выполняется, прочность на продавливание нижней ступени обеспечена.

Расчет фундамента на изгиб производим как консольной системы, опирающейся на колонну и загруженной реактивным давлением грунта. Растягивающие напряжения в этой системе воспринимает нижняя арматурная сетка, площадь сечения которой определяем расчетом на прочность нормальных сечений 1-1, 2-2 и 3-3 (рис. 13).

 

Рис. 14. К расчету фундамента под колонну

 

Изгибающие моменты в этих сечениях

 

 

 

Требуемое сечение рабочей арматуры

 

 

Необходимое армирование подбираем по большему значению А_s. Принимаем шаг стержней сетки S = 150 мм, по сортаменту (таблица 3.13 [6]) подбираем диаметр стержней 14 мм.