Проектирование фундаментов

Исходные данных: нагрузка, действующая на обрез фундамента, N_Sd=1617,72 кН, N_Sк=1677,63 кН, R₀ = 0,4 МПа ± 400 кПа; глубина заложения фунда­мента Н= 1,5 м; бетон клас­са С²⁰/₂₅, f_cd = 13,33 МПа; f_ctd = 1,5 МПа; а = b (фундамент квадратный в плане); арматура класса S500, f_yd = 450 МПа.

Определение размеров подошвы

При центральном загружении и малых эксцентриситетах фундаменты проектируем квадратными в плане (как в данном случае). Расчет их состоит из трех частей: расчет основания, подошвы и тела фундамента. В данном курсовом проекте расчет основания не выполняем. Из задания условное расчетное сопротивление грунта .

Площадь подошвы фундамента определяем из равенства:

Откуда следует:

где – расчетная нагрузка с коэффициентом надежности по нагрузке , действующая на фундамент в уровне его обреза;

– среднее значение удельного веса материала фундамента и грунта на его уступах, принимаем равным 20 кН/м³;

– глубина заложения фундамента (расстояние от уровня планировки до подошвы фундамента).

Тогда:

Следовательно, размеры подошвы фундамента в плане:

И принимаем этот размер кратно модулю 100 мм, то получаем , при этом

Расчет тела фундамента

Расчет тела фундамента заключается в определении его высоты, количества и размеров ступеней, подбора рабочей арматуры подошвы фундамента.

Определение высоты

Высота фундамента определяется в зависимости от способа его сопряжения с колонной. При стаканном сопряжении колонны с фундаментом (в данном курсовом проекте) определяется минимальная толщина дна стакана из условия прочности дна стакана на продавливание.

Рисунок 11 – Стаканное сопряжение фундамента с колонной (θ=33,7°)

Прочность на продавливание определяется вдоль расчетного критического периметра. Площадь приложения местной нагрузки должна иметь периметр не более 11d, где d – рабочая высота сечения фундамента или дна стакана.

Условие продавливания:

(1)

где – погонная поперечная сила, вызванная нагрузка от колонны, кН/м;

(2)

Здесь - коэффициент, учитывающий влияние внецентренного приложения нагрузки. При центральном приложении нагрузки ;

– длина критического периметра. При и с учетом длины закруглённых секторов с радиусом , то ;

– результирующая поперечная сила, действующая по длине критического периметра, за вычетом нагрузки от давления грунта по площади, находящейся внутри критического периметра:

Здесь – расчетная нагрузка на обрезе фундамента;

– реактивное давление грунта на единицу площади подошвы фундамента от расчетного усилия без учета веса фундамента и грунта на его уступах;

– площадь внутри расчетного критического периметра.

При

– допускаемая расчетная поперечная сила, МН/м, воспринимаемая расчетным сечением плиты без поперечного армирования по расчетному критическому периметру пирамиды продавливания.

(3)

Здесь ( подставляем в мм);

– расчетный коэффициент армирования, ;

– нормативное сопротивление бетона осевому сжатию, МПа.

Подставив (2) и (3) в (1), получим квадратичное неравенство. Решив его относительно рабочей высоты фундамента или дна стакана, получим:

Получаем:

Здесь в первом приближении принято и .

Полная высота фундамента определяется суммой толщины дна стакана, защитного слоя бетона, глубины заделки колонны в фундамент и подливки:

. принимаем высоту фундамента (кратно 100 мм). Эскиз фундамента приведен на рисунке 11

При этом высоту нижней ступени фундамента принимаем равной 300 или 450 мм, высоту ступеней – 300 мм. При высоте плитной части фундамента можно принять две ступени.