Визначення навантажень на рівні уступів фундаменту

Фундаменти під колони у вигляді залізобетонних ступінчастих плит розраховують із урахуванням навантажень не лише на рівні підошви, а й на рівні кожного уступу. Це необхідно для перевірки міцності ступенів: на згин, продавлювання та поперечну силу. Для цього визначають розрахункові зусилля у відповідних перерізах.

Вихідні дані

розрахункові зусилля від надземної конструкції на обрізі фундаменту: поздовжня сила N, згинальний момент M, поперечна сила Q;
розміри колони та підколонника, розміри ступенів у плані (довжина l_i і ширина b_i) та висоти h_i;
глибина закладання фундаменту, характеристики ґрунту, питома вага ґрунту над уступами та матеріалу фундаменту;
коефіцієнти надійності за навантаженням і сполучення навантажень за чинними нормами.

Тиск під підошвою

Для позацентрово навантаженого фундаменту крайові тиски під підошвою визначаються за формулою позацентрового стиску:

p_max,min = N_f/A ± M_f/W,

де N_f — сумарна вертикальна сила на рівні підошви (з урахуванням ваги фундаменту та ґрунту на його уступах), M_f — сумарний момент відносно центра підошви, A — площа підошви, W — момент опору підошви. Для розрахунку міцності самого фундаменту використовують реактивний тиск ґрунту без урахування власної ваги плити, оскільки вона передається безпосередньо на ґрунт.

Навантаження на рівні уступів

Для кожного уступу вибирають розрахунковий переріз — по грані вищого уступу або колони — і розглядають консоль, що виступає за цей переріз. Навантаження на консоль визначають як рівнодійну тиску ґрунту на ділянці підошви, що лежить за межами перерізу:

обчислюють тиск у характерних точках підошви (на краю та в перерізі);
для лінійного розподілу визначають середній тиск на консолі, p_c;
рівнодійна дорівнює добутку середнього тиску на площу консолі: F_i = p_c · A_i;
згинальний момент у перерізі визначається як M_i = F_i · a_i, де a_i — плече рівнодійної відносно перерізу;
за моментом підбирають площу поздовжньої арматури.

Перевірки міцності ступенів

На продавлювання — від колони (або вищого уступу) через ступінь по поверхні піраміди продавлювання з кутом нахилу граней, що не перевищує 45°. Продавлююча сила дорівнює навантаженню, що передається на площу поза межами піраміди.
На поперечну силу — у похилому перерізі консолі без поперечної арматури; перевіряється умова Q ≤ Q_b.
На згин — у вертикальних перерізах по граням уступів.

Висновок

Визначення навантажень на рівні уступів фундаменту ґрунтується на розрахунку реактивного тиску ґрунту та вирізанні консольних ділянок. Правильний розподіл зусиль дозволяє підібрати висоту ступенів, площу арматури та забезпечити міцність фундаменту без зайвих витрат матеріалу. Остаточні розрахунки виконуються за чинними будівельними нормами.