Расчёт и проектирование фундамента

Фундамент проектируем под рассчитанную выше колонну сечением 350×350мм с расчётным усилием в заделке N=1866кН.

Для определения размеров подошвы фундамента вычислим нормативное усилие от колонны, принимая среднее значение коэффициента надёжности по нагрузке 1,15: Nⁿ=N/г_fm=1866/1,15=1623кН.

По заданию грунт основания имеет условное расчётное сопротивление R₀=0,2МПа, а глубина заложения фундамента Н_f=1,2 м.

Фундамент должен проектироваться из тяжелого бетона класса В15 (R_bt=0,675МПа) и рабочей арматурой класса А-II, R_s=280МПа.

Принимая средний вес единицы объёма бетона фундамента на обрезах г_ft=20кН/м³=20· 10^-6мм³, вычислим требуемую площадь подошвы фундамента по формуле (XII.I) [1]:

Размер стороны квадратной подошвы фундамента должен быть не менее а=.

Назначаем размер а=3,1 м, при этом давление под подошвой фундамента от расчётной нагрузки будет равно P'_s=N/A_{f, tot}=1866· 10³/3100²=0,194МПа.

Рабочую высоту фундамента определяем по условию прочности на продавливание по формуле (XII.4) [1]:

то есть Н=h₀+а=583+50=633мм.

По условию заделки колонны в фундаменте полная высота фундамента должна быть не менее Н=1,5h_с+250=700мм.

По требованию анкеровки сжатой арматуры колонны Ш25А-II в бетоне класса В30 Н=л_апd+250=16· 25+250=650мм. Принимаем Н=700мм.

С учётом удовлетворения всех условий принимаем окончательно фундамент высотой Н=700мм, двухступенчатый, с высотой нижней ступени h₁=400мм. С учётом бетонной подготовки под подошвой фундамента будем иметь рабочую высоту h₀= Н-а=700−50=650мм и для первой ступени h₀₁=400−50=350мм.

Выполним проверку условия прочности нижней ступени фундамента по поперечной силе без поперечного армирования в наклонном сечении. Для единицы ширины этого сечения (b=1мм).

Q=0,5(a-h_c-2h₀)bP'_s=0,5(3100−300−2· 650) · 1·0,194=145,5Н.

Так как Q_{b, min}= 0,6R_btbh₀₁ =0,6· 0,675·1·350=141,7Н>Q=145,5Н, то прочность нижней ступени по наклонному сечению обеспечена.

Площадь сечения арматуры подошвы квадратного фундамента определим из условия расчёта фундамента на изгиб в сечениях I-I и II-II.

Изгибающие моменты определим по формуле (XII.7) [1]:

М_I=0,125P'_s(аh_c)²b=0,125· 0,194·(3100−300)²·3100=589,4·10⁶Нмм;

М_II=0,125P'_s(аа₁)²b=0,125· 0,194·(3100−1000)²·3100=331,5·10⁶Нмм.

Сечение арматуры одного и другого направления на всю ширину фундамента определим из условий:

A_s1=M₁/(0,9h₀R_s)=378,378· 10⁶/(0,9·650·280)=17,7 см²;

A_s11=M₁/(0,9h₀₁R_s)=193,050· 10⁶/(0,9·350•280)=16,79 см².

Нестандартную сварную сетку конструируем с одинаковой в обоих направлениях рабочей арматурой 20Ш16А-II (A_s =201,1 мм²), с шагом стержней 100 мм. Фактическое армирование расчётных сечений будет равно: