Расчет и конструирование фундамента под колонну

Исходные данные

Грунт основания — песок, условное расчётное сопротивление грунта R₀ = 0,35 МПа [7]. Бетон тяжелый класса В 25. Расчетное сопротивление растяжению R_bt = 1,05 МПа, г_b1 = 0,9. Арматура класса, А 500С, Rs = 435 МПа = 43,5кН/см ². Вес единицы объема бетона фундамента и грунта на его обрезах г_m = 20 кН/м ³. Высоту фундамента предварительно принимаем 90 см. C учётом пола подвала глубина заложения фундамента Н ₁ = 105 см. Расчетное усилие, передающееся с колонны на фундамент, N = 4491 кН. Нормативное усилие;

N_n = N/г_fm = 4491/1,15 = 3905 кН,.

где г_fm = 1,15 — усредненное значение коэффициента надежности по нагрузке.

Определение размера стороны подошвы фундамента

Площадь подошвы центрально нагруженного фундамента определяется по условному давлению на грунт R₀ без учета поправок в зависимости от размеров подошвы фундамента и глубины его заложения:

.

Размер стороны квадратной подошвы фундамента:

a=vA=v11,87=3,45 м; Принимаем a=3,6 м (кратно 0,3 м).

Давление на грунт от расчетной нагрузки:

.

Определение высоты фундамента

Рабочая высота фундамента из условия продавливания:

.

Полная высота фундамента устанавливается из условий:

1) Продавливания.

2) Заделки колонны в фундаменте.

3) Анкеровки сжатой арматуры.

Базовая длина анкеровки, необходимая для передачи усилия в арматуре с полным расчетным сопротивлением на бетон, определяется по формуле:

;

где и — соответственно площадь поперечного сечения анкеруемого стержня арматуры и периметр его сечения (в нашем случае для арматуры Ш28 .

— расчетное сопротивление сцепления арматуры с бетоном, принимаемое равномерно распределенным по длине анкеровки ;

где з₁ — коэффициент, учитывающий влияние вида поверхности арматуры. Для горячекатаной арматуры периодического профиля з₁ = 2,5;

з₂ — коэффициент, учитывающий влияние размера диаметра арматуры, принимаемый равным 1,0 — при диаметре продольной арматуры.

.

.

Требуемая расчетная длина анкеровки арматуры с учетом конструктивного решения элемента в зоне анкеровки определяется по формуле:

.

где и — площади поперечного сечения арматуры, соответственно требуемая по расчету и фактически установленная (для нашего случая ,.

— коэффициент, учитывающий влияние на длину анкеровки напряженного состояния бетона и арматуры. Для сжатых стержней периодического профиля. Тогда:

.

Кроме того, согласно требованиям [3], фактическую длину анкеровки необходимо принимать и .

Из четырех величин принимаем максимальную длину анкеровки, т. е.

.

Следовательно, из условия анкеровки арматуры:

.

Принимаем трехступенчатый фундамент высотой 120 см с высотой ступеней 40см. При этом ширина первой ступени а ₁ = 1,8 м, а второй а ₂ =2,7м [8].

Проверяем, отвечает ли рабочая высота нижней ступени h₀₃ = 40−5 = 35 см условию прочности при действии поперечной силы без поперечного армирования в наклонном сечении. Для единицы ширины этого сечения (b = 100 см) должно выполняться условие:

.

Поперечная сила от давления грунта:

.

.