Исходные данные
Сечение колонны bk× hk =400×400мм =0,4×0,4м
Диаметр рабочей арматуры колонны Ø=20мм=0,02м
Расчётная нагрузка на обрез колоннны N=2100кН
Нормативная нагрузка на обрез колоннны Nn =1800кН
Глубина заложения фундамента d =1,1м
Грунт – суглинок с характеристиками:
Коэффициент пористости е = 0,5
Показатель консистенции IL =0
Сила сцепления сII =35кПа
Угол внутреннего трения φII =240
Плотность грунта ρ =18кН/м3
Бетон класса В 15
Рабочая арматура класса А 400
Порядок расчёта
Расчётные характеристики материалов
R0=300Мпа, Rbt =0,75МПа=750кПа, Rs=355МПа = 355∙103кПа
2 Площадь подошвы фундамента по формуле (2)
Аф =Nn / (R0 – ρср∙d)= 1800/ (300 - 20∙1,1) =6,47м2
3 Ширина подошвы фундамента в обоих направлениях
b= √ Аф =√6,47 = 2,54м2
4 Уточняем расчетное сопротивление грунта при d < 2M по формуле (3)
R=R0[1+k1(b – b0)/b0](d+d0)/ (2d0)=300[1+0,05(2,54-1) /1](1,1+2) /(2∙2)=250 кПа
5 Уточняем площадь подошвы фундамента и его ширину
Аф = Nn / (R0 - d·ρср)=1800 / (250-1,1∙20)=7,89м2
b =√Аф = √ 7,89 = 2,81 м2
Принято b =2,9м (нечётное число дециметров).
6 Давление под подошвой фундамента
P=N /Aф=2100 /2,92 =249,7кПа
7 Рабочая высота фундамента
h0= - bк /2+0,5∙√N / (Rbt+Pгр)= -0,4 /2+0,5∙√ 2100 / (249,7+750)=0,53м
8 Полная высота фундамента h=h0+0,07=0,53+0,07=0,6м
Глубина стакана
§ Из условия жёсткого защемления колонны: hsoc=1,5hk+0,05=1,5∙0,4+0.05=0,65м (Колонна квадратного сечения, hk= bк)
§ Из условия достаточной анкеровки арматуры колонны: hsoc=25∙Ø+0,05=25∙0,02+0,05=0,55м
Общая высота фундамента по большей величине hsoc:
h = 0,65+0,2=0,85м, что больше 0,6м, полученных по расчёту. Поэтому принимаем высоту фундамента по конструктивному условию. Принято h = 0,9м.
Тогда рабочая высота фундамента h0= h-0,07=0,9-0,07=0,83м
В соответствии с табл. 6 фундамент принимается двухступенчатым, размеры ступеней h1=0,4м, h2=0,5м.
Рабочая высота нижнего уступа h01= h1 -0,07=0,4 –0,07=0,33м
Проверяется высота нижнего уступа фундамента
C=(b-2∙h0 -bk) /2=(2,9-2∙0,83 –0,4) /2=0,42м. Требуемаярабочая высота нижней ступени фундамента (из условия, что поперечная арматура не требуется) определяется по формуле (13)
h 01 =(Ргр∙с) /Rbt =(249,7∙0,42) /750 =0,14м Требуемая высота нижнего уступа
h1= h01+а = 0,14+0,07 =0,21м >0,4м, значит, принятая в п. 7 высота нижнего уступа h1=0,4м достаточна.
12 Конструирование фундвмента Толщина стенки стакана
δ ≥200мм и не менее 0,75 ∙ h2 =0,75∙0,5 =0,375м. Ширина верхнего уступа
b1 =bк +2∙0,075+2∙δ=0,4+0,15+2∙0,375 =1,3м
Принято b1=1,3м
13 Расчёт рабочей арматуры
Значения изгибающих моментов в расчетных сечениях 1 – 1 и 2 – 2:
М1=0,125∙ Ргр∙b∙(b-bk)2=0,125∙249,7∙2,9∙(2,9 – 0,4)2 =565,7кН∙м
М2=0,125∙ Ргр∙b∙(b-b1)2 =0,125∙249,7∙2,9∙(2,9 – 1,3)2 =231,7кН∙м
Площадь рабочей арматуры
Аs1 =M1 / (0,9∙h0∙Rs)=565,7/ (0,9∙0,83∙355∙103)=20,71∙104см2 =20,71м2
Аs2 =M2 / (0,9∙h01∙Rs)=231,7 /(0,9∙0,33∙355∙103)=21,3∙104см2 =21,3м2