Пример расчета фундамента

Дано: продольная сила в колонне на уровне верхнего обреза фундамента N=1479,12 кН; изгибающий момент М = 41,75 кН·м; поперечная сила (определена по изгибающим моментам в колонне) Q=20,87 кН; грунт – супесь, коэффициент пористости е =0,7, I_L = 0, R₀=250 кПа; глубина промерзания – 1,6 м. Бетон фундамента В15, R_b =8,5 МПа, R_bt = 0,75 МПа. Арматура плитной части фундамента класса А300 с R_s = 270 МПа.

Принимаем типовой размер подколонника: сечение подколонника l_cf × b_cf =900×900 мм; глубина стакана d_p =800 мм, размер стакана понизу – 500×500 мм, поверху – 550×550 мм.

Определение размеров подошвы и глубины заложения фундамента. Глубина заложения фундамента d =1,7 м. Высота фундамента h =1,7-0,15=1,55 м. Нормативные нагрузки на фундамент: N_n = 1479,12/1,15 =1286,2 кН, M_n = 41,75/1,15=36,3 кН·м, Q_n =20,87/1,15=18,15 кН.

Предварительно размер подошвы фундамента определяем из предположения, что относительный эксцентриситет равен e = l/10

м².

Далее задаются соотношением размеров подошвы фундамента b/l= 0,8 и вычисляют ее размеры

м; b = 0,8 l=0,8·3,24= 2,59 м.

(3.6)

Назначаем размеры подошвы фундамента l × b=3,3×2,7 м, А=8,91 м².

Проверка несущей способности оснований.Расчетное сопротивление грунта на глубине d при конкретной ширине фундамента b=2,7 м:

при d = 1,7 м

R=R0[1 + k1(b - b0)/b0](d + d0)/2d0 =250[1+0,05(2,7-1,0)/1,0](1,7+2,0)/2·2=251 кПа;

(3.9)

Продольная сила на уровне подошвы фундамента

Ninf = Nn + Adgmt,=1286,2+8,91·1,7·20=1589,14 кН

(3.7)

Изгибающий момент на уровне подошвы фундамента. Поперечная сила от (реакция от моментов в заделке колонны) имеет противоположный знак изгибающему моменту

Minf = Mn - Qnh = 36,3-18,15·1,7=5,45 кН·м ,

(3.8)

Напряжения под подошвой фундамента p_max и p_min

<1,2R =298 кПа, кПа

(3.11)

где м. Фундамент практически центрально нагружен.

Размеры фундамента получились несколько завышенными. Принимаем размеры фундамента l × b =2,7×2,4 м, А=6,48 м². Уточняют расчетное сопротивление грунта при ширине фундамента b =2,1 м: R=247 кПа. Вычисляют максимальное давление под подошвой фундамента

кПа<1,2·247=296,4 кПа.

Минимальное давление под подошвой фундамента

кПа.

Среднее давление под подошвой фундамента

кПа >R=247 кПа,

Принимаем двухступенчатую подошву фундамента общей высотой h_pl =0,6 м (рис. ). Размеры второй ступени l₁× b₁=2,1×1,8 м.

Расчет на продавливание плитной части. Расчет на продавливание плитной части внецентренно нагруженного фундамента производят из условия прочности только одной наиболее нагруженной грани пирамиды продавливания по усилиям от расчетных нагрузок при γ_f ≥ 1. Определяем максимальное краевое давление на грунт от расчетной нагрузки с коэффициентом надежности по нагрузке g_f > 1,0, приложенной на уровне верхнего обреза фундамента (без учета веса фундамента и грунта на его уступах)

кПа.

Продавливающая сила

кН, где

(3.13)

Рабочая высота подошвы фундамента м.

Проверяют прочность наиболее нагруженной грани на продавливание

F=202,6< Rbt bm ho,pl =0,75·1430·530=568425 Н=568,425кН

(3.12)

где b_m = b_cf + h_0,pl =0,9+0,53=1,43 м.

Прочность наиболее нагруженной грани на продавливание обеспечена.

Определение сечений арматуры плитной части фундамента. Армирование фундамента по подошве определяют расчетом на изгиб по нормальным сечениям, проходящим по боковым граням ступеней и подколонника. Определяют изгибающий момент в сечении 1-1 на расстоянии с₁=0,3 м от наиболее нагруженного края фундамента на всю ширину фундаментаи в сечении 2-2 на расстоянии с₂=0,9 м (рис. 1), е =M/N=41,75/1479,12=0,0282 м.

Подбор арматуры:

- сечение 1

мм;

; ;

мм²;

- сечение 2

; ;

мм².

Принимаем 12 D14 A300 c A_s =1847 мм².

В перпендикулярном направлении плита фундамента работает как центрально нагруженная со средним давлением р_m=1479,12/6,48=228,3 кПа.

Изгибающие моменты в сечениях 3-3 и 4-4:

кН·м;

кН·м;

Подбор арматуры выполняют по моменту в сечении 4-4

; ;

мм²

Принимаем 14 D12 A300 c A_s =1583 мм². Подошву армируем вязаной сеткой .