Рассчитать и сконструировать железобетонный фундамент под колонну среднего ряда. Бетон фундамента класса В15, арматура нижней сетки из стали класса А-II, конструктивная арматура класса А-I. Согласно СНиП, условное расчетное сопротивление основания (пески средней плотности, маловлажные) R0 =0,3 МПа. Глубина заложения фундамента H1 =1,7 м. Средний удельный вес материала фундамента и грунта на его уступах γ mf =20 кН/м3.
Расчетные характеристики материалов: для бетона класса В15, Rb= 8,5 МПа; Rbt =0,75 МПа, γ b2 =0,9; для арматуры класса А-II Rs =280 МПа.
Расчетная нагрузка на фундамент от колонны первого этажа с учетом γ n =0,95, N1 =2220 кН. (см. табл. 4.2). Сечение колонны 35 
35 см. Определяем нормативную нагрузку на фундамент по формуле
Nn = N1 /γf= 2220/1,15=1930 кН,
где γf- средний коэффициент надежности по нагрузке (приближенно 1,15 
1,2).
Требуемая площадь фундамента
Размеры колонн квадратного в плане фундамента 
принимаем размер подошвы фундамента 3 3 м (кратно 300 мм) Af =9 м2.
Определяем высоту фундамента. Вычисляем наименьшую высоту фундамента из условий продавливания его колонной по поверхности пирамиды при действии расчетной нагрузки, используя приближенную формулу
где psf =N1 /Af =2220/9=247 кН/м2 – напряжение в основании фундамента от расчетной нагрузки; Rbt= 0,75 МПа=0,75·103 кН/м2.
Полная минимальная высота фундамента
Hf,min=h0+ab= 61+4=65 см,
где ab= 4 см – толщина защитного слоя бетона.
Высота фундамента из условий заделки колонны в зависимости от размеров ее сечения
H= 1,5 hc+ 25 см=1,5· 35+25=78 см.
Из конструктивных соображений, учитывая необходимость надежно заанкерить стержни продольной арматуры при жесткой заделке колонны в фундаменте, высоту фундамента рекомендуется также принимать павной не менее
|
|
где hg – глубина стакана фундамента, равная 30 d1+δ= 30·2,5+5=80 см; d1 – диаметр продольных стержней колонны; δ= 5 см – зазор между торцом колонны и дном стакана.
Принимаем высоту фундамента Hf= 100 см, число ступеней три. Высоту ступеней назначаем из условий бетона достаточной прочности по поперечной силе без поперечного армирования в наклонном сечении. расчетные сечения: 3 – 3 по грани колонны, 2 – 2 по грани верхней ступени и 1 – 1 по нижней границе пирамиды продавливания.
Минимальную рабочую высоту первой (снизу) ступени определяем по формуле
h1=h01+ 4 см=14,8+4=18,8 см.
Конструктивно принимаем h1= 35 см, h01= 35 – 4 =31 см.
Проверяем соответствие рабочей высоты нижней ступени фундамента h01= 35 – 4 =31 см условию прочности по поперечной силе без поперечного армирования в наклонном сечении, начинающемся в сечении 1 – 1. На 1 м ширины этого сечения поперечная сила
Минимальное поперечное усилие Qb, воспринимаемое бетоном
где φ b3 =0,6 – для тяжелого бетона; φ f =0 – для плит сплошного сечения; φ n =0 ввиду отсутствия продольных сил.
Так как Q1= 65,4 кН< Qb =125 кН, то условие прочности удовлетворяется.
Размеры второй и третьей ступени фундамента принимают так, чтобы внутренние грани ступеней не пересекали прямую, проведенную под углом 450 к грани колонны на отметке верха фундамента.
Проверяем прочность фундамента на продавливание по поверхности пирамиды, ограниченной плоскостями, проведенными под углом 450 к боковым граням колонны
где
площадь основания пирамиды продавливания при квадратных в плане колонне и фундаменте; um – среднее арифметическое между параметрами верхнего и нижнего основания пирамиды продавливания в пределах полезной высоты фундамента h0, равное: um= 2(hc+bc+ 2) или при hc= bc, um= 4(hc+ h0)=4(35+96)=524 см.
|
|
Подставляем в вычисленные значения, тогда F= 950·103 Н < 0,9·0,75×
× (100) ·96·524=3380·103 Н; условие против продавливания удовлетворяется.
При подсчете арматуры для фундамента за расчетные принимаем изгибающие моменты по сечениям, соответствующим расположению уступов фундамента как для консоли с защемленным концом:
где psf = 247 кН/м2.
Подсчет потребного количества арматуры в разных сечениях фундамента в одном направлении:
Принимаем нестандартную сетку из арматуры диаметром 14 мм класса А-II по сечению 3 – 3 с ячейками 16 16 см, As= 27,7 см2 в одном направлении.
Процент армирования
что больше μ min =0,1%, установленного нормами. В случае необходимости в дальнейшем проверяют сечение фундамента по второй группе предельных состояний по раскрытию трещин, выполняемому аналогично балочным изгибаемым элементам прямоугольного сечения.
Верхнюю ступень армируют конструктивно горизонтальными сетками С-2 из арматуры диаметром 8 класса А-I, устанавливаемыми через 150 мм по высоте; расположение сеток фиксируют вертикальными стержнями диаметром 8 класса А-I.
