Анализируя полученные эпюры давления Р, расчёт на продавливание плитной части фундамента производим от первого сочетания усилий.

Продавливающая сила: F = p×A₀ = 333,64×(3,0+2,6)×0,2/2 = 186,84 кН.

Условие прочности: F £ R_bt×b_m×h₀₁; 186,84 кН < 0,75×2350×250 =440625Н =440,6кН;

где: b_m = (2600 + 2100)/2 = 2350мм.

Прочность нижней ступени на продавливание обеспечена.

Рисунок 3. Схема образования пирамиды продавливания плитной части фундамента.

2.3 Проверка фундамента по прочности на продавливание колонной от дна стакана.

Условие выполнения расчета

h_cf-d_p=600-650<0,5(l_cf-l_c)=0,5(900-400)=250мм, расчет необходим

А_с = 2 (b_c +l_c)·d_c= 2(400+400)·600 = 960000 мм²

α = ( 1-0.4 R_btA_c/N₁₎ = ( 1-0,4^.0,75^.960000/ 3002720) = 0,9> 0,85, принимаем α =0,9

А₀ = (( 3000+2100)/2)450 = 1147500 мм²

b_m = (3000+500)/2 = 1750 мм²

Условие прочности на продавливание

N_c = α·N = 0,9·3002,72 = 2702,45 кН < blR_bt b_mh_op/A₀=3000·3000·0,75·1750·800/1147500 = 8235294H = 8235,3 кН

Прочность на продавливание обеспечена продольной силой N_с от дна стакана.

Рисунок 4. Схема продавливания фундамента.

2.4. Проверка фундамента на раскалывание от действия продольной силы N_c

Не требуется, так как обеспечена его прочность на продавливание колонной от дна стакана.

2.5. Расчёт плитной части фундамента на поперечную силу

При: b/l = 3,0/3,0 = 1,0 > 0,5 не требуется.

2.6. Расчёт плитной части фундамента на обратный момент

Также не требуется по причине однозначной эпюры напряжений под подошвой фундамента.

2.7. Определение площади сечения арматуры плитной части фундамента

Сечение 1 – 1 (по грани средней ступени):

h₁ = 300мм, h₀₁ = 250мм, b = 3,0м, с₁ = 450мм.

М_1-1 = 0,5×p×b×с₁² = 0,5×333,64×3×0,45² = 101,34 кН×м;

a_m = М_1-1/(R_b×b×h₀₁²) = 101340000/(8,5×3000×250²) = 0,064 ® ξ₁ = 0,066;

А_S1 = М_1-1/(R_S×(1-0,5*ξ₁)×h₀₁) = 101340000/(355×(1-0,5*0,066)×250) =1180,83 мм².

Сечение 2 – 2 (по грани верхней ступени):

h₂ = 600мм, h₀₂ = 550мм, b =3,0 м, b₁ = 2,1м, с₂ = 750мм.

М_2-2 = 0,5×p×b×с₂² = 0,5×333,64×3,0×0,75² = 281,51 кН×м;

a_m = М_2-2/(R_b×b₁×h₀₂²) = 281510000/(8,5×2100×550²) = 0,052 ® ξ₂ =0,053;

А_S2 = М_2-2/(R_S×(1-0,5*ξ₂)×h₀₂) = 281510000/(355×(1-0,5*0,053)×550) =1481,04 мм².

Сечение 3 – 3 (по грани подколонника):

h₃ = 900мм, h₀₃ = 850мм, b = 3,0м, b₂ = 1,5м, с₃ = 1050мм.

М_3-3 = 0,5×p×b×с₃² = 0,5×333,64×3,0×1,05² = 551,76 кН×м;

a_m = М_3-3/(R_b×b₂×h₀₃²) = 551760000/(8,5×1500×850²) = 0,06 ® ξ₃ = 0,062;

А_S2 = М_3-3/(R_S×(1-0,5*ξ₃)×h₀₃) = 551760000/(355×(1-0,5*0,062)×850) = 1887,03 мм².

Рисунок 5. Расчетные схемы и сечения при определении арматуры в подошве фундамента.

В направлении b площадь арматуры будет такой же, так как реактивный отпор грунта и вылеты ступеней имеют такие же значения.

По большей площади, равной 1887,03 мм² принимаем одну сетку размерами 2,9х2,9 м с арматурой в обоих направлениях с 16 Æ14 А 400 в обоих направлениях с A_S = 2462 мм² (+30%).

Процент армирования расчётных сечений:

m₁% = A_S1×100/(b×h₀₁) =2462×100/(3000×250) = 0, 328% > m%min = 0,05%;

m₂% = A_S2×100/(b₁×h₀₂) =2462×100/(2100×550) = 0,213%> m%min = 0,05%;

m₃% = A_S3×100/(b₂×h₀₃) =2462×100/(1500×850) = 0, 193%> m%min = 0,05%;

2.8. Расчёт подколонника

В данном случае подколонник рассчитывается как короткая сжатая колонна с поперечным сечением 1050´1050мм.

Рисунок 6. Расчетное сечение подколонника.

Случайный эксцентриситет е_а= l_cf /30=900/30=30мм принимаем в обоих направлениях.

Расчётные усилия в сечении 1 – 1:

Первое сочетание усилий

N_1-1 = N – N_c + G _ef = 3002,72 – 2702,45+ 1,1×25×0,9×0,9×0,6 =313,64 кН;

М_1-1 = N_1-1×е_а = 313,64×0,03 = 9,41 кН×м или продольная сила N_1-1 приложена с эксцентриситетом е_01-1 = е_а = 0,03м.

Второе сочетание усилий

N_1-2 = (1 – a)×N₂ + G _ef = (1 – 0,9)× 2811,12+13,365 =294,48кН;

М_1-2 = М₂ + Q₂×h_cf = 18,58+ 9,23×0,6 = 24,12 кН×м;

е_01-2 = М_1-2/ N_1-2 + е_а = 24,12/294,48 + 0,03 = 0,112м < 0,45^.l_cf = 0,45×0,9 = 0,405м.

Следовательно, подколонник можно принять бетонным. Для его расчёта принимаем второе сочетания усилий, так как e_0,1-2 значительно больше e_0,1-1.

Рисунок 7. Фактическое (а) и расчетное (б) сечение подколонника.

Условия прочности:

а) по сжатой зоне

где А_b определена из условия точки приложения N_1-2 в центре тяжести сжатой зоны расчетного сечения.

б) по растянутой зоне

е_01-2 = 112мм, I_cf = 0,4^.0,9³/12 + 2^.(0,5^.0,2³/12 + 0,5^.0,2^.0,35²) = 0,0495м⁴;

А = 0,9² – 0,5² = 0,56м²; i = = = 0,297м;

W = I_cf/0,5l_cf = 0,0495/0,5*0,9 = 0,11м³;

Ядровое расстояние r = i²/0,5l_cf = 0,297²/0,5*0,9 = 0,196м =196мм > е_01-2 = 112мм, продольное усилие в ядре сечения. Расчёт по растянутой зоне не требуется.