Расчет и конструирование фундаментов. Расчетная продавливающая сила. Полезная высота сечения фундамента

конструкции они делятся на отдельные под колонны ленточные под рядами колонн или стенами и сплошные. Фундаменты могут быть монолитными или сборными.

Основным материалом для изготовления фундаментов является железобетон. Их преимущественно изготавливают из тяжелого бетона классов В15—В20, а тяжело нагруженные — из бетона класса В30 и выше.

Размеры и степень армирования фундаментов устанавливают расчетом. Площадь подошвы фундамента определяют при учете основания по деформациям согласно СНиП 2.02.01—82. При этом допускается, что давление грунта от основного сочетания нагрузок при γi= 1 равномерно распределено по подошве центрально-нагруженного фундамента.

При проектировании внецентренно-нагруженных фундаментов необходимо принимать во внимание фактическую эпюру давлений, возникающую под подошвой фундамента

Расчет центрально-нагруженных фундаментов. Площадь подошвы фундамента определяют по формуле:

А = а Ь = N/Ro —γmtH1,

где N — нормальная сила на уровне верхнего обреза фундамента при. коэффициенте сочетания γi = 1; γmt —усредненная масса единицы объема фундамента и грунта на обрезах, равная 20 кН/м³; H1— глубина заложения фундамента, устанавливаемая в зависимости от района строительства с учетом глубины промерзания и грунтовых условий. 

По найденной площади определяют размеры сторон фундамента. Обычно центрально-нагруженные фундаменты принимают квадратными в плане.

 Минимальную высоту фундамента определяют из расчета на продавливание, полагая, что разрушение происходит по поверхности пирамиды, боковые поверхности которой начинаются у колонны и наклонены под углом 45° (рис. 17):

F ≤ k1 Rbt bmt h0 , где F —продавливающая сила; k1=l  для тяжелых  бетонов; bmt = 2(bС+hc+2hо) — среднее арифметическое периметров верхнего и нижнего оснований пирамиды продавливания в пределах рабочей высоты фундамента hо; Rbt —расчетное сопротивление бетона растяжению.

Расчетная продавливающая сила

F=N—Af P's,

где N —продольная сила, действующая в колонне; P's = N/Af/—давление грунта на единицу площади подошвы фундамента.

Полезная высота сечения фундамента

h0= (hc+ bc)/4 + 1/2 √N/(Rbt+P's)

Аналогично определяют высоту ho1 нижней ступени фундамента. Кроме

Рис. 17. К расчету центрально - и внецентренно-нагруженных фундаментов того, высота ее должна быть проверена по условию прочности на поперечную силу без поперечного армирования в наклонном сечении, начинающемся в сеч. 1—1:

h01≥cP's/k1 Rbt,

где k1 =0,6— для тяжелых бетонов; h01—рабочая высота нижней ступени;

с=(а+hc-2hо)·0,5.

Площадь сечения арматуры подошвы квадратного фундамента находят из расчета фундамента на изгиб в сеч. 2—2 и 3—3:

М2= 0.125 R's (a — hc)² Ь;    M3 = 0,125 R's (a — a1)² Ь.

Площадь сечения арматуры одного и другого направлений на всю ширину фундамента:

A1=Мl/0,9hoRs; As=M2/0.9h0Rs.

Для прямоугольных в плане фундаментов площадь сечения арматуры необходимо определять расчетом в двух направлениях.

Расчет внецентренно-нагруженных фундаментов. Внецентренно-нагруженные фундаменты проектируются прямоугольными в плане, развитыми в направлении действия изгибающего момента, с соотношением сторон не менее 0,6.

Краевые давления под подошвой фундамента в предположении линейного закона распределения давления в грунте:

при e=Mf / Nf ≤ a/b

Рмакс=Nf/ (ab) (1±6 e/а);

мин    при е=>а/b

Рмакс = 2 Nf / ( by ) = 2 Nf / [3 b (0.5 a — e)]

где Nf и Mf—усилия на уровне подошвы фундамента при γi=1;

Nf = N + γi  Hi Af; Мf=M+QH;

здесь M, N, Q — расчетные усилия, действующие в колонне в сечении уровне верхнего обреза фундамента.

Давление грунта на подошву фундамента в одноэтажных зданиях, оборудованных мостовыми кранами грузоподъемностью более 75 тс, а также от колонн открытых крановых эстакад рекомендуется принимать в виде трапеции с отношением

Ps мин/Ps макс ≥ 0.25

В зданиях с кранами грузоподъемностью менее 75 тс Рмин ≥ 0; в бескрановых зданиях при расчете на второе основное сочетание нагрузок возможна двузначная эпюра давлений с выключением из работы не более 1/4 подошвы фундамента.

Внецентренно-нагруженные  фундаменты  рассчитывают аналогично центрально-нагруженным. Размеры подошвы внецентренно-нагруженных фундаментов можно определять по формулам, приведенным в табл. 27.

Таблица 27. Формулы для определения размеров подошвы внецентренно - нагруженных в одном направлении прямоугольных фундаментов.

§ 45. Конструирование фундаментов

Сборные и монолитные фундаменты под отдельные колонны выполняются