Расчет монолитного фундамента ФМ-1

4.3 Расчет монолитного фундамента ФМ-1

Исходные данные

Расчетные значения усилий для расчета:

М=115,31 кН·м  N=2122,881 кН

Нормативные значения усилий для расчета:

М=97,291 кН·м  N=1791,106 кН

Колонна, заделываемая в фундамент, сплошная квадратного сечения с размерами сечения 0,4х0,4м и рабочей арматурой диаметра 20 АIII. Глубина заложения фундамента из условия промерзания грунта принята d=2,15м, высота фундамента h=2м. Грунт основания – глина с расчетным сопротивлением R_о=0,36мПа. Коэффициент к=0,15

Бетон фундамента: тяжелый класса В15 Þ R_b = 8,5 МПа, R_bt = 0,75 МПа, Е_b=21·10³ МПа.

Коэффициент условий работы бетона

Рабочая арматура сеток из стали АIII R_s=R_sc=365МПа

Предварительное определение размеров подошвы фундамента

Усилия, действующие по подошве фундамента относительно оси симметрии, без учета собственного веса фундамента и грунта на его уступах:

 кН·м

 кН

 кН·м       кН

Размеры подошвы фундамента определяем из расчета основания по деформациям на нормативные значения усилий методом последовательных приближений из условия, что среднее давление на основание не превышает расчетного сопротивления грунта и выполняются проверки по краевым давлениям.

Ориентировочно площадь подошвы определим как для центрально нагруженного фундамента по усилию кН

где кПа – средний объемный вес фундамента и грунта на его уступах

Принимаем соотношение сторон фундамента

м      м       Принимаем м, м

м²          м³

Уточним расчетное сопротивление грунта при d=2,15м и b=2,7м:

 кН

Определим краевые давления на грунт:

    при   и

кПа < 1,2·468,74=562,488 кПа

кПа > 0

Назначение геометрических размеров фундамента

Проектируем фундамент с подколонником стаканного типа. Глубину заделки колонны сплошного прямоугольного сечения с м определим, как

м при м   м

Принимаем м, что удовлетворяет условию анкеровки рабочей арматуры колонны мм.

Глубина стакана м. Толщина стенок стакана м; м. Принимаем м. Толщина дна стакана 0,55м.

Расчет плитной части фундамента

Определим давление в грунте под подошвой фундамента при комбинации расчетных усилий без учета собственного веса фундамента и грунта на его уступах

кПа

кПа

Рабочую высоту нижней ступени проверим расчетом на продавливание.

Пирамида продавливания начинается от граней подколонника

Дополнительно выполним расчет на продавливание по одной, наиболее нагруженной грани пирамиды продавливания, м

Сила продавливания , где

кН

Размер нижней стороны грани пирамиды продавливания на уровне рабочей арматуры подошвы равен: м

Средний размер грани пирамиды продавливания: м

Условие прочности на продавливание:

т.е. прочность рассматриваемой грани достаточна.

Т.к. вылет консоли за грань пирамиды продавливания в перпендикулярном направлении равен рассмотренному, то расчет не делаем.

Определим площадь сечения рабочей арматуры сетки плитной части фундамента в направлении L. Расчетный изгибающий момент в сечении 1-1 проходящем по грани подколонника:

кН·м

где кН

м²=12,76см²

При шаге 150мм на ширине b=2,7м укладывается 18 стержней Æ 10 АIII с

А_s=14,13 см²

Процент армирования

Площадь рабочей арматуры в направлении b определяем в сечении 2-2 по среднему давлению в грунте

кПа

кН·м

м²=10,1см²

При шаге 200мм на длине l=2,7м укладывается 13 стержней Æ 10 АIII с

А_s=10,205 см²

Процент армирования

Расчет подколонника фундамента

Расчет продольной арматуры подколонника выполним для коробчатого сечения  3-3.

кН·м;

кН

Условная продольная сила, учитывающая передачу части усилия через торец колонны на нижнюю часть фундамента:

кН

где ,

принимаем

м

При толщине защитного слоя 50мм расстояние от грани стакана до центра тяжести сечения арматуры а=а’=0,06 м

Эксцентриситет продольной силы относительно арматуры А_s:

м

Определим положение нейтральной оси в двутавровом (коробчатом) сечении в предположении симметричного армирования: , где м

мм, т.е. граница сжатой зоны проходит в полке и дальнейший расчет производится как для прямоугольного сечения с шириной м

Высота сжатой зоны

м;

Относительная высота сжатой зоны:

<

=

м²<0

Минимальная площадь сечения продольной арматуры

м²=2,24см²

Принимаем 6 Æ 12 АIII с А_s = 6,78см²

Поперечное армирование стакана выполним в виде горизонтальных сеток