Расчет фундамента под колонну.

11.1. Исходные данные.

Рассчитать и законструировать столбчатый сборный фундамент под колонну среднего ряда. Бетон класса С 16/20, рабочая арматура класса S500.

11.2. Определение глубины заложения фундамента.

Определяем глубину заложения фундамента из условия длины колонны:

D_ф = 950 + 450 = 1400 мм = 1,4 м.

Определяем глубину заложения фундамента из условий промерзания грунта:

Рис. 11.1. Определение глубины заложения фундамента.

По схематической карте нормативной глубины промерзания грунтов для г. Бреста определяем глубину промерзания – 1,0  м.

D_ф = 150 + 1000 + 1250 = 1050 мм <1400 мм.

Следовательно, при глубине заложения фундамента D_ф = 1250 мм.

11.3.Расчет основания.

Определяем нагрузку на фундамент без учета веса грунта на нем.

Расчетная нагрузка N_Sd  = 1617,00  кН

N_Sd,n  =  =  = 1197,78 кН

Где: γ_fm = 1,15 – усредненный коэффициент безопасности по нагрузке.

Расчетные данные:

- Расчетное сопротивление грунта R₀ = 400 кН/м² (таблица 9.приложение 7).

- Нормативное удельное сцепление грунта С_n = 2 кПа (таблица 11.приложение 7.)

- Угол внутреннего трения φ_n= 38⁰ (таблица 11. приложение 7).

- Расчетное сопротивление бетона класса С 16/20 при сжатии:

 f_cd =  (таблица 2. приложение 7)

Расчетное сопротивление бетона класса С16/20 при растяжении

f_ctd (таблица 2.приложение7.)

- Расчетное сопротивление арматуры класса S500 диаметром 6-22 мм

f_уd  435 МПа = 43,5 кН/м² см. таблицу 1. приложение 7.

Определяем предварительные размеры подошвы фундамента:

А =

Тогда размер стороны квадратной подошвы фундамента:

b =  = 1,79 м

Вносим поправку на ширину подошвы и на глубину заложения фундамента.

При D_ф < 2м

R = R₀ · ;

Где:

b₀ = 1м; d₀ = 2 м;

k₁ - коэффициент, принимаемый для оснований, сложенных крупнообломочными и песчаными грунтами, кроме пылеватых песков - k₁ = 0,125;

пылеватыми песками, супесями, суглинками и глинами k₁ = 0,05;

k₁ - 0,125 – для песков средней крупности, средней плотности.

R = 400 ·  = 373,32 кн/м²

Определяем окончательные размеры подошвы фундамента с учетом поправки:

А =

Тогда размер стороны квадратной подошвы фундамента:

b =  =  = 1,86 м

Окончательно принимаем b = 2,00 м (кратно 0,1 м)

Определяем среднее давление под подошвой фундамента от действующей нагрузки

Р_ср =

Определяем расчетное сопротивление грунта:

R =

где:

= 1,4 см. таблицу 13. приложение 7;

= 1,2 см. таблицу 13. приложение 7;

     = 2,11 см. таблицу 15. приложение 7;

 = 9,44 см. таблицу 15. приложение 7.;

 = 10,8 см. таблицу 15. приложение 7.;

k – коэффициент, принимаемый равным k = 1, если прочностные характеристики грунта  (φ и с) определены непосредственными испытаниями, и k = 1.1., если они приняты по таблицам;  k = 1,1; если они приняты по таблицам; k = 1,1;

 = 1 при b < 10 м;

γ_n = γ_n = 18 кН/м³  - удельный вес грунта соответственно ниже и выше подошвы фундамента.

R =  = 512,32 кН/м² > P_cр =327,45 кН/м²

Следовательно, расчет по II группе предельных состояний можно не производить.

Расчет тела фундамента.

Определяем реактивное давление грунта:

Р_гр =  = 404,25 кН/м²

Определяем размеры фундамента.

Рабочая высота фундамента из условия продавливания колонны через тело фундамента:

d_0,mim =  =

с = α + 0,5 · Ø, где: α = 45 мм – для сборных фундаментов.

с = 50 мм – толщина защитного слоя бетона.

Полная высота фундамента:

Н_f2 = l_bd + 400 = 1406,25 + 400 = 1806,25 мм;

где:

l_bd +  - расчетная длина анкерки;

Ø = 32 мм – диаметр рабочей арматуры колонны;

l_bd = 2,0 МПа – предельное напряженное сцепление для бетона класса С 16/20 см. таблицу 14. приложение 7;

С учетом защемления колонны в стакане фундамента длину анкеровки можно уменьшить до 600 мм, тогда Н_f2 = l_bd + 400 = 600 + 400 = 1000 мм;

Принимаем окончательно высоту фундамента:

Н_f = max(H_fl, H_f2) = 1000 мм. Принимаем H_f = 1050 – кратно 150 мм.

Рабочая высота фундамента:

d = H_f – c = 1050 – 50 = 1000 мм.

Принимаем первую ступень высотой: h₁ = 300 мм.

d₁ = h₁ – с = 300 – 50 = 250 мм.

Принимаем остальные размеры фундамента.

Рис. 11.2. Определение размеров фундамента

Высота верхней ступени фундамента:

d = H_f – h₁ = 1050 – 300 = 750 мм;

Глубина стакана h_еf = 1,5 · h_c + 50 = 1,5 · 300 + 50 = 500 мм, так как:

h₂ = 750 мм > h_еf = 500 мм, принимаем толщину стенки стакана b_c = 0,75 · h_cf = 0,75 · 500 = 375 мм > b_c = 225 мм.

Следовательно, требуется армирование стенки стакана.

Определяем Z.

Z =

Определяем требуемую рабочую высоту нижней ступени:

d_1,треб =

что не превышает принятую d₁ = 25 см.