Расчёт фундамента мелкого заложения на естественном основании по ряду Б и оси 9 и 10

Определение глубины заложения фундамента Нормативная глубина сезонного промерзания — 2,8 м.

Расчётная глубина сезонного промерзания — 1,96 м.

Назначаем глубину заложения фундамента — 1,95 м.

Определение размеров фундамента под колону Площадь подошвы фундамента: N_0II = 339,2 + 130,06 = 469,26 кН.

Ширина подошвы фундамента:

l = 1,6 м Осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, расположенных ниже подошвы фундамента:

кН Осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, расположенных выше подошвы фундамента:

г^`_II =15.68 кН Расчётное значение удельного сцепления грунта несущего слоя, залегающего ниже подошвы фундамента:

c _II = 2 кН/м²

Расчёт фундамента по II группе предельных состояний Определяем расчётное сопротивление грунта основания под подошвой фундамента:

где г_с1 = 1,2; г_с2 = 1,05;

k = 1,1;

М_г, М_g, М_с — коэффициенты, принимаемые по таблице 4 [ ]:

М_г = 1,15; М_g = 5,59; М_с = 7,95;

k_z — коэффициент, принимаемый равным:

при b< 10 м k_z =1,1, где b — ширина подошвы фундамента, м;

= 240,1 (R ₀ = 250).

Учитывая, что фундамент является внецентренно нагруженным, увеличиваем размеры фундамента 20% и кратным 0,3 м. Принимаем размеры фундамента b= 1.5 м l=2,1 м Объём фундамента:

V_Ф = 1.5*2,1*0.3 + 0.9*0.9*1,5 = 2,145 м³

Вес фундамента:

G_Ф =25*2,145 = 53,6 кН Вес грунта на обрезах фундамента:

G_гр = (l*b*d_Ф — V_Ф)* г₃ =(1.5*2,1*1.95 — 2,145)*15.68 = 62,7 кН.

Найдем максимальное и минимальное краевые давление под подошвой фундамента при внецентреном нагружении по формуле:

Р_min / Р_max > 0,25.

123 / 248,8 = 0.49 > 0.25.

Условие выполняется.

Расчёт фундамента по I группе предельных состояний В качестве материала фундамента берем бетон класса В 15, толщину защитного слоя бетона a принимаем 3,5 см. h_о = 1,2 — 0,035 = 1,165 м.

Определяем расчетные нагрузки от веса фундамента и грунта на его обрезах:

G_ф^р = 1,1 * 53,6 = 0,5 896 МН.

G_гр^р = 1,2 * 62,7 = 0,7 524 МН.

Давление под подошвой фундамента от действия нагрузок.

Поперечная сила у грани колонны и у грани башмака.

Q_I = Р_ср^р * b * (l — l_к) / 2 Q_II = Р_ср^р * b * (l — l_к) / 2.

Q_I = 0.1916 * 1,5 * (2,1 — 0,35) / 2 = 0.2515 МН.

Q_II = 0.1916 * 1,5 * (2,1 — 0,9) / 2 = 0.1724 МН.

Проверяем условие:

Q_I < ц_b3 * R_bt * b * h_o; Q_II < ц_b3 * R_bt * b * h_o¹;

Для бетона В 15 R_bt = 0.75 кПа.

• 0.2515 < 0,6 * 0.75 * 1,5 * * 1,165 = 0.7863
• 0.1724 < 0,6 * 0,75 * 1,5 * 0,265 = 0,179

Условие выполняется, поэтому установка поперечной арматуры не требуется и расчет на поперечную силу не производится.

Находим расчетную продавливающую силу.

F = N — Р_ср^р * А = 0,46 926 — 0,1916 (0,35 + 2 * 1,165)² < 0.

Продавливающая сила F < 0, значит размер пирамиды продавливания больше размеров фундамента, т. е. прочность фундамента на продавливание обеспечена.

Определяем изгибающие моменты у грани колонны и у грани башмака:

М_I = 0,125 * Р_ср^р * (l — l_к)² * b;М_II = 0,125 * Р_ср^р * (l — l₁)² * b;

М_I = 0,125 * 0,1916*(2,1 — 0,35)² * 1,5 = 0,11 МН*м М_II = 0,125 * 0,1916 *(2,1 — 0,9)² * 1,5 = 0,052МН*м.

В качестве рабочих стержней принимаем арматуру A-III с расчетным сопротивлением Rs = 365 МПа.

Требуемая площадь сечения арматуры:

Принимаем 10 стержней Ш 10 мм A-III c As = 7,85 см². Шаг стержней 200 мм.

Модуль упругости арматуры Es = 200 000 МПа и бетона E_b = 23 000 МПа. Определяем соотношение n = 200 000 / 23 000 = 8,7.

Коэффициент армирования у грани колонны и башмака:

Упругопластический момент сопротивления сечения фундамента у грани колонны и башмака:

Расчетное сопротивление растяжению для второй группы предельных состояний.

R_btn = 1.15 МПа.

Момент трещинообразования M_crc = R_btser * W_pl.

M_crcI = 1.15 * 0.844 = 0,971 МН*м.

M_crcII = 1.15 * 0.040 = 0.046 МН*м.

Проверяем выполнение условия M < M_crc

0,048< 0,971 МН*м, 0,013 < 0,046 МН*м.

Следовательно, трещины в теле фундамента не возникают.

Расчёт подколонника Размеры сечения подколонника, нормального к продольной оси колонны:

Проверяем прочность сечения, нормального к продольной осина внецентренное сжатие.

Проверка условия:

Следовательно, граница сжатой зоны проходит в полке.

Определяем площадь сечения симметричной арматуры при значении коэффициентов:

;

По расчёту арматура не требуется и назначаем конструктивно при.

Принимаем 6 Ш14 АIII с.

Проверка прочности сечения, наклонного к продольной оси:

Поперечную арматуру следует ставить конструктивно 9 Ш 8 AI.

Осадка фундамента Рис. 3.Схема распределения вертикальных напряжений.

Расчёт оснований по деформациям производиться, исходя из условия:

Sпр ,.

где S — величина совместной деформации основания и здания, определяется расчётом;

S_пр — предельно допустимая величина деформации, согласно СНиП 2.02.01−83 приложение 4. Для данного сооружения 8 см.

Определяем среднее давление под подошвой фундамента:

Осадка основания фундамента по методу послойного суммирования определяется по формуле:

.

где — среднее значение дополнительного вертикального нормального напряжения в i-ом слое грунта, равное полусумме указанных напряжений.

— толщина i-того слоя грунта;

— безразмерный коэффициент, равный 0,8;

— модуль деформации i-го слоя грунта;

где — коэффициент, принимаемый по таблице 1 [ ] в зависимости от формы подошвы фундамента, соотношения сторон прямоугольника и относительной глубины, равной: ;

;	;	;
0,6.	0,8.	0,848.
1,2.	1,6.	0,682.
1,8.	2,4.	0,473.
2,05.	2,7.	0,4.
2,4.	3,2.	0,325.
		0,235.
3,6.	4,8.	0,173.
4,2.	5,6.	0,134.
4,55.	6,1.	0,11.

S = 0,0092 м = 0,92 см По расчёту осадка фундамента мелкого заложения 0,92 см, что удовлетворяет условие 0,92<8 см.