Расчет монолитного внецентренно нагруженного фундамента

Здание на проектирование. Рассчитать и сконструировать фундамент под внецентренно сжатую колонну крайнего ряда промышленного одноэтажного здания. Грунт основания суглинок, коэффициент пористости е=1; по табл. 3 прил. 3 СНиП 2.02.01-83 расчетное сопротивление грунта R_o=0,2 МПа (200 кН/м²).

Глубина заложения фундамента d=1,35 м. Бетон фундамента В12,5, арматура сеток из стали класса А-III.

Решение. Определение нагрузок и усилий. На уровне верха фундамента от колонны в сечении IV-IV передаются максимальные усилия.

Расчетные усилия по комбинациям при γ=0,9

М_max=538,4 кН·м; Q=54,05;

N_max=1129,4 кН;

То же, нормативные:

Мⁿ=468,2 кН·м;

Nⁿ=982,1 кН; Qⁿ=47 кН.

Предварительные размеры подошвы фундамента.

Глубину стакана принимаем H_an=90 см, из условия H_an≥0,5+0,33h_f=0,5+0,33*1,1=0,89 м

Расстояние от дна стакана до подошвы – 25см

Полная высота фундамента Н=90+25=150 см, принимаем Н=120см.

Высота всех ступеней фундамента – 40 см.

Ориентировочно плащадь подошвы фундамента можно определить по усилию Nⁿ_max как для центрально-нагруженного фундамента с учетом коэффициента γ=20 кН/м³

γ=20 кН/м³.

Назначая отношение сторон фундамента b/a=0,8, вычисляем размеры сторон подошвы:

м.

b=0,8·2,73=2,2 м.

Учитывая наличие моментов и распора, увеличиваем размеры сторон примерно на 10-15%; принимаем а×b=3,3×2,7 м (кратно 100мм); площадь подошвы А=3,3×2,7=8,91 м². Момент сопротивления подошвы в плоскости изгиба W_f=2,7×3,3²/6=4,9 м³.

Определение краевого давления на основание.

Расчетная нагрузка от веса фундамента и грунта на его обрезах

G_n= аbdγу_n=3,3·2,7·1,35·20·0,95=228,5 кН;

Эксцентриситет равнодействующей усилий всех нормативных нагрузок, приложенных к подошве фундамента:

При первой комбинации усилий

е_о=Мⁿ / (Nⁿ+G_n)= 524,6/(982,1+228,5)=0,4 м;

Так как е_о=0,4<a /6=3,3/6=0,55 м, то краевое давление вычисляем по формуле; с учетом γ_n=0,95;

 кН/м²

 кН/м²

Максимальное значение эксцентриситета е_о= 0,4 м ≥0,1×a_f=0,1·332=0,33 м, поэтому можно считать, что существенного поворота подошвы фундамента не будет и защемление колонны обеспечиваются заделкой ее в стакане фундамента.

Расчет арматуры фундамента. Учитывая значительное заглубление фундамента, целесообразно принять конструкцию фундамента с подколенником стаканного вида и плитой переменной высоты.

армирование сетки стакана выполняют по конструктивным соображением при μ=0,001:

Принимаем: 5 Ø16 АIII c A_s=10,05 см²

1) Расчет нижней части фундамента. Определяем напряжения в грунте под подошвой фундамента при сочетаниях от расчетных нагрузок без учета массы фундамента и грунта на его уступах.

где:

Расчетный изгибающий момент в сечении 1-1, проходящем по грани подколонника:

где а=1,2 м

Р_1-1=Р_max-(Р_max-Р_min)a-a₁ /2a=249,9-(249,9-3,7)·3,3-1,2/2·3,3=184 кН/м²

Требуемое сечение арматуры:

Назначая шаг стержней s=200 мм, на ширине b=2,7 м укладывают 16 стержней; принимаем 16Ø10 А-III, А_s=12.56 см².

Процент армирования:

μ= (12.56/115·180)·100=0,06% > μ_min=0,05%.

Расчет рабочей арматуры сетки питы в направлении стороны b

Изгибающий момент в сечении 2-2, проходящем по грани подколонника:

где b₁=0.5 м

Р_2-2= -(Р_max-Р_min) /2= (249,9-3,7)/2=123.1 кН/м²

Требуемое сечение арматуры

При шаге стержней 150 мм на длине b=2,7 м должно быть 18 стержней; принимаем 18Ø10 А-Ш с A_s=14,14 см².

Процент армирования:

μ= (14,14/115·250)·100=0,05% ≥ μ_min=0,05%