Расчет монолитного внецентренно нагруженного фундамента под колонну

2.2 Расчет  монолитного внецентренно нагруженного  фундамента под колонну.

 

2.2.1 Задание на проектирование: Рассчитать и сконструировать  фундамент под внецентренно сжатую колонну крайнего ряда промышленного одноэтажного здания. Грунт основания – Суглинок , коэффициент пористости 0,7, показатель текучести I_L=0,5; по таблице 3 приложения 3 [  ] расчетное сопротивление грунта  R₀=0,215 МПа.

Глубина промерзания  грунта 1,6 м.

Глубина заложения  фундамента d=1,95 м. Бетон фундамента класса В12,5, арматура сеток из стали класса А-II.

 

2.2.2 Нормативные и расчетные нагрузки на фундамент:

 

Грузовая  площадь от кровли, покрытий и стропильной балки при сетке колонн 6х18 равна 54 м².

 

 

от кровли и  плиты покрытия ( см. сбор нагрузок на плиту покрытия):

 

Нормативная:  N_1n=q_n·А_гр=5134,9·54=277,3кН

 

Расчетная: N₁=q·А_гр=6572,4·54=354,9кН

 

от стропильной балки:

учитывая  то, что балка опирается на две  колонны, поделим нагрузку от нее  на две части:

 

Нормативная: N_2n=q·l/2=1069,4·18/2=96,25 кН,

 

Расчетная: N₂= N_2n·g_f=96,25·1,1=105,88 кН

 

от  колонны:

Нормативная:  N_3n=в_c·h_c·H_f·γ=0,4·0,4·6,9·25=27,6 кН,

где в_c ·h_c  – сечение колонны, м;

H_f – полная высота колонны, м;

γ – удельный вес железобетона, кН/м³;

 

Расчетная:N₃= N₃·g_f=27,6·1,1=30,36 кН

 

Суммируя  полученные нормативные значения, найдем значение полной нормативной нагрузки на фундамент:

 

Nп=277,3+96,25+27,6=401,15 кН

 

Суммируя  полученные расчетные  значения, найдем значение полной расчетной  нагрузки на фундамент:

 

N=354,9+105,88+30,36=491,14 кН

 

2.2.3. Предварительные размеры подошвы фундамента:

 

А=(N_n· γ_n)/ (R₀- γ_mf·d)=(401,15·0,95)/(215-20·1,95)=2,17 м²

 

где γ_mf - средний удельный вес материала фундамента и грунта на его уступках.

 

Размеры стороны квадратного в плане  фундамента а=1,8 м, принимаем размер подошвы фундамента 1,8х1,8 м, A_f=3,24 м²

Определяем высоту фундамента из условий продавливания  его колонной по поверхности пирамиды при действии расчетной нагрузки, используя приближенную форму:

 

h_0min= -(h_c+b_c)/4+0,5· (N/(0,9·R_bt+p_sf)) =

=-(0,4·0,4)/4+0,5·/(491,14/(0,9·0,66·10³+133,0))=

=0,29 м,

 

где p_sf=N/A_f=491,14 /3,24=151,57 кН/м²=15,18 Н/см² – напряжение в основании фундамента от расчетной нагрузки

R_bt=0,66 МПа=0,66·10³ кН/м²

 

Полная  минимальная высота фундамента:

H_fmin=h₀+а_в=29+4=33 см

 

где а_в=4 мс-толщина защитного слоя бетона

Высота  фундамента из условия заделки клоны  в зависимости от размеров ее сечения:

 

H = 1,5·h_c+25 см =1,5·40+25=85 см

 

Из  конструктивных соображений, учитывая необходимость надежно заанкерить стержни продольной арматуры при жесткой заделке колонны в фундаменте, высоту фундамента рекомендуется также принимать равной не менее:

 

H_f≥h_gf+20 см=65+20=85 см

 

где h_gf-глубина стакана фундамента, равная 30d₁+б=30·2,0+5=65 см

d₁-диаметр продольных стержней колонны;

б=5 см-зазор  между торцом колонны и дном стакана

Так же необходимо соблюсти условие: H_f> глубины промерзания грунта.

Принимаем высоту фундамента H_f=180 см, число ступеней - одна.

 

Минимальную рабочую высоту ступени определяем по формуле:

 

h₀₁=(p_sf·(a-h_c-2h₀))/ K₂·R_Bt·p_sf =(13,3·(180-40-2·176))//(2·0,66·10³·13,3)=0

 

Конструктивно принимаем h₁= 30 см.

 

При подсчете арматуры для фундамента за расчетные принимаем изгибающие моменты по сечениям, соответствующие  расположению уступов фундамента как  уступов с защемленным концом:

 

М₁=0,125·p_sf·(a-a₁)²·в=0,125·151,57·(1,8-0,9)²·1,8=27,62 кН/м

 

М₂=0,125·p_sf·(a-a₂)²·в=0,125·151,57·(1,8-0,45)²·1,8=62,15 кН/м

 

Подсчет потребного количества арматуры в разных сечениях фундамента в одном направлении:

 

A_s1=M₁/0,9·h₀₁·R_s=27,62·10³/0,9·26·215=5,59 см²

 

A_s1=M₂/0,9·h₀₂·R_s=62,15·10³/0,9·176·215=1,8 см²

 

где h₀₁=h₁-4 см=26 см

     h₁= 30 -конструктивно принятая величина подошвы

 

Принимаем сетку С-1 из 10Ø14 А-II с A_s=15,1см² по сечению 1-1 с ячейками 20х20 см в одном направлении. Верхнюю горизонтальную сетку С-2 принимаем конструктивно из арматуры Ø8 А-I и устанавливаем через 150 мм по высоте, расположение сеток фиксируем вертикальными стержнями Ø8 A-I.