Расчет фундамента под сборную колонну

Определение площади подошвы фундамента. Проектируем под сборную колонну сборный фундамент стаканного типа из бетона класса B15 с характеристиками: R_b = 0,9 ´ 8,5 = 7,65 МПа, R_bt = 0,9 ´ 0,75 = 0,675 МПа.

Арматуру подошвы фундамента класса A400 с R_s = 355 МПа принимаем в виде сварной сетки.

Расчетная нагрузка на фундамент от колонны при расчете по первой группе предельных состояний N_I = N = 1903,7 кН.

При расчете во второй группе предельных состояний:

Необходимая площадь подошвы фундамента под колонну при расчетном сопротивлении грунта в основании (по заданию) R = 0,28 Мпа = 280 кН/м², отметке подошвы (заложении) фундамента H = 1,5 м и усредненного объемного веса фундамента и грунта на его уступах g_m = 20 ´ 10³кН/м³.

Расчетные размеры сторон квадратного в плане фундамента

a = b = Ö 6,45» 2,53 м.

Принимаем фактические размеры фундамента a = b = 2,7 м.

Фактическое реактивное давление грунта на подошву фундамента от расчетных нагрузок, если принять его по подошве равномерно распределенным, составит:

Принятые размеры подошвы фундамента удовлетворяют условию прочности грунта.

Определение высоты фундамента и его ступеней. Расчетную высоту сечения фундамента определяем из условия обеспечения его прочности против продавливания колонной с размерами 40´40 см, которое происходит по поверхности усеченной пирамиды, боковые стороны которой наклонены к горизонту под углом 45°

Полная высота фундамента стаканного типа с толщиной защитного слоя бетона 35 мм при наличии бетонной подготовки в основании и предполагаемом диаметре стержней арматуры по подошве 16 мм

h ³ h ₀ + 35 + 1,5 d = 512 + 35 + 1,5 ´ 16 = 571 мм.

Необходимая высота фундамента из условия обеспечения анкеровки арматуры колонны в стакане фундамента при диаметре стержней 25 мм

h ³ 20 d + 250 мм = 20 ´ 25 + 250 = 750 мм;

h ³ h_c + 250 мм = 400 + 250 = 650 мм.

Принимаем двухступенчатый фундамент h = 800 мм с высотой ступеней по 400 мм (см. Приложение 5). Расчетная высота фундамента h ₀ = h - 50 мм = 800 - 50 = 750 мм, расчетная высота нижней ступени h _{0 ,н} = 400 - 50 = 350 мм.

Проверка прочности нижней ступени против продавливания. Расчет прочности против продавливания производится в общем случае для фундамента в целом и для всех его ступеней. Выполним расчет прочности против продавливания только для нижней ступени фундамента. Условие прочности на продавливание определяется формулой

F_n £ a R_bt U_m h₀.

Продавливающая сила при площади нижнего основания пирамиды продавливания

A_н._oc_н = (1,4 + 0,35 ´ 2)² = 4,41 м².

F_n = N - p _ф A_н._oc_н = 1903,7 - 261,1 ´ 4,41 = 752,3 кН.

Средний периметр пирамиды продавливания нижней ступени (см. Приложение 5)

U_mn = 4 ´ [1,40 + (1,40 + 0,35 ´ 2)] ´ 0,5 = 7,0 м.

При a R_bt U_mn h _{0 ,н}=

1,0 ´ 0,675 ´ 10³ ´ 7,0 ´ 0,35 = 1653,8 кН > F_n = 752,3 кН.

Прочность нижней ступени против продавливания обеспечена.

Изгибающие моменты от реактивного давления грунта в сечениях фундамента по граням колонны и уступов:

M ₁= 0,125 p _ф (a - h_c)² b = 0,125´261,1´(2,7 - 0,4)² ´2,7 = 466,2 кНм.

M ₂= 0,125 p _ф (a - a ₁)² b = 0,125´261,1´(2,7 - 1,4)² ´2,7 = 148,9 кНм.

Необходимая площадь продольной арматуры класса A400 по подошве фундамента в продольном и поперечном направлениях определяется по формулам

Принимаем по подошве сварную сетку С-3 из стержней диаметром 14 мм с шагом 200 мм в обоих направлениях марки с площадью сечения арматуры

As = 14 ´ 153,9 = 2155 мм²,

где 14 – количество принятых арматурных стержней при ширине подошвы 2,7 м.

Рекомендуемая литература

1. СНиП 52-01-2003. Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения. – М.: Стройиздат, 1986, С. 24 с.

2. СП 63.13330.2012. Свод правил. Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения. Актуализированная редакция СНиП 52-01-2003. М.: Минрегион России, 2012, 147 с.

3. Пособие по проектированию бетонных и железобетонных конструкций из тяжелого бетона без предварительного напряжения арматуры (к СП 52-101-2003) / ЦНИИПРОМЗДАНИЙ, НИИЖБ - М.: Стройиздат, 2005, 210 с.

4. Руководство по расчету статически неопределимых железобетонных конструкций. М.: Стройиздат, 1975, 192 с.

5. Байков И. Н. Железобетонные конструкции / И.Н. Байков, Э.Е. Сигалов; Стройиздат - М.: 1985, 783 с.

6. Елисеев В.И. Железобетонные конструкции. Учебное пособие к курсовому проекту № 1 / Елисеев В.И. и др.; СПбГАСУ. - СПб.: 1992. 80 с.

7. Веселов А.А. Железобетонные конструкции. Учебное пособие к курсовому проекту № 1 / А.А. Веселов, А.В. Сконников, В.И. Жуков; СПбГАСУ. - СПб.:, 2007. 131 с.

8. СНиП 2.01.07-85. Нагрузки и воздействия. М., 1988. 34 с.

Приложения

Приложение 1

Таблица 1

Исходные данные к заданию

Длина – L, м; ширина – В, м; высота этажей здания – h _эт, м

Таблица 2

Исходные данные к заданию.

Временная нормативная нагрузка и расчетное сопротивление

грунта основания

Приложение 2

Таблица 1

Нормативные и расчетные характеристики бетона

Таблица 2

Нормативные и расчетные характеристики арматуры

Таблица 3

Таблица 4

Сортамент арматуры

Номинальный диаметр стержня, мм	Расчетная площадь поперечного стержня, мм², при числе стержней									Теоретическая масса 1м длины арматуры, кг	Диаметр арматуры классов			Максимальный размер сечения стержня периодического профиля, мм²
Номинальный диаметр стержня, мм	1	2	3	4	5	6	7	8	9	Теоретическая масса 1м длины арматуры, кг	А240 А400 А500	А300	В500
3	7,1	14,1	21,2	283	353	42,4	49,5	563	63,6	0,052	–	–	+	–
4	12,6	25,1	37,7	50,2	62,8	75,4	87,9	100,5	113	0,092	–	–	+	–
5	19,6	393	58,9	78,5	983	117,8	137,5	157,1	176,7	0,144	–	–	+	–
6	28,3	57	85	113	141	170	198	226	254	0222	+	–	+	6,75
8	503	101	151	201	251	302	352	402	453	0395	+	–	+	9,0
10	78,5	157	236	314	393	471	550	628	707	0,617	+	+	+	11,3
12	113,1	226	339	452	565	679	792	905	1018	0,888	+	+	+	13,5
14	153,9	308	462	616	769	923	1077	1231	1385	1,208	+	+	–	15,5
16	201,1	402	603	804	1005	1206	1407	1608	1810	1378	+	+	–	18
18	2543	509	763	1018	1272	1527	1781	2306	2290	1,998	+	+	–	20
20	314,2	628	942	1256	1571	1885	2199	2513	2828	2,466	+	+	–	22
22	380,1	760	1140	1520	1900	2281	2661	3041	3421	2984	+	+	–	24
25	490,9	982	1473	1963	2454	2945	3436	3927	4418	3,84	+	+	–	27
28	615,8	1232	1847	2463	3079	3685	4310	4926	5542	4,83	+	+	–	30,5
32	8043	1609	2413	3217	4021	4826	5630	6434	7238	631	+	+	–	34,5
36	1017,9	2036	3054	4072	5089	6107	7125	8143	9161	7,99	+	+	–	39,5
40	1256,6	2513	3770	5027	6283	7540	8796	10053	11310	9365	+	+	–	43,5
45	1590,4	3181	4771	6362	7952	9542	11133	12723	14313	12,49	–	+	–	49
50	1963,5	3927	5891	7854	9818	11781	13745	15708	17672	15,41	–	+		54
55	2376	4752	7128	9504	11880	14256	16632	19008	21384	18,65	–	+	–	59
60	2827	5654	8481	11308	14135	16962	19789	22616	25443	22,19	–	+	–	64
70	3848	7696	11544	15392	19240	23088	26936	30784	34632	30,46	–	+	–	74,0

Примечание: 1. Номинальный диаметр стержней дли арматурных сталей периодического профили соответствует номинальному диаметру равновеликих по площади поперечного сечения стержней. Фактические размеры стержней периодического профиля устанавливаются ГОСТ 5781–82.. 2. Знак «+» означает наличие диаметра в сортаменте для арматуры данного класса.

Таблица 5

Предельные значения коэффициентов x _R и a_R

Таблица 6

Коэффициент j_sb

	Коэффициент j_sb при l₀/h
	6	8	10	12	14	16	18	20
А. При a = a¢ < 0,15h и при отсутствии промежуточных стержней или площади сечения этих стержней менее А_s _tot/3
0	0,93	0,92	0,91	0,90	0,89	0,88	0,86	0,83
0,5	0,92	0,91	0,91	0,90	0,88	0,87	0,83	0,79
1	0,92	0,91	0,90	0,90	0,88	0,85	0,80	0,74
Б. При 0,25h >a = a¢ ³ 0,15h или при площади промежуточных стержней, равной или более А_s _tot/3 независимо от a
0	0,92	0,92	0,91	0,89	0,87	0,85	0,82	0,79
0,5	0,92	0,91	0,90	0,88	0,85	0,81	0,76	0,71
1	0,92	0,91	0,90	0,87	0,83	0,77	0,70	0,62

– продольная сила от действия постоянных и длительных нагрузок; N – продольная сила от действия всех нагрузок А_s_,_tot – площадь сечения всей арматуры в сечении; при a_s > 0,5 можно принимать j = j_sb.