Проверяем условие S Si= 2.09см < Su = 8см

Условие выполняется, т.е. деформации основания меньше допустимых.

3.1.5 Расчёт фундаментов по несущей способности

Расчёт фундаментов по прочности производится на расчётные усилия: N=1115*1.35=1505.25 кН, M = 64.0*1.35=86.4 кНм, Q = 23.0*1.35 = 31.05 кН.

При расчёте тела фундамента по несущей способности вводим коэффициент условий работы gс = 1.5.

Принимаем бетон класса С 30/37: fcd = 30/1.5 =20 МПа; fck = 30 МПа;

fcfd = 0.21*fck2/3 / gc= =0.21*302/3 / 1.5 =1.35 МПа.

Расчёт фундамента на продавливание производим из условия, чтобы действующие усилия были восприняты бетоном фундамента без установки поперечной арматуры.

Проверяем условие hcf< (ℓcf - ℓc) / 2

0.25 м < (1.2 - 0.6) / 2=0.3 м

Продавливание фундамента может произойти от низа колонны. Проверяем прочность фундамента на продавливание.

F £ fcfd*d*bm*k,

где F – расчётная продавливающая сила, кН;

k – коэффициент, принимаемый равным 1;

fcfd – расчётное сопротивление бетона растяжению, кН/м3;

bm – определяется по формуле:

bm = buc + d;

buc – ширина подколонника, м;

d– рабочая высота плитной части, м.

bm = 1 + 0.52 = 1.52м; d= 0.6 – 0.08=0.52 м.

Продавливающая сила

F = A0 * Pmax,

A0 = 0.5b (ℓ - ℓuc -2d) – 0.25 (b – buc – 2d)2

A0 = 0.5*2,5*(2.5 – 1.2 – 2*0.52) – 0.25*(2,5 – 1.0 – 2*0.52)2 =0.27м2

Pmax =Ni / A *(1±6*e/l)

Pmax = + =274.0 кПа

Pmin = - =207.7 кПа

где е – эксцентриситет силы, определяемый по формуле:

е= М| /N|= 86.4 / 1505.25 = 0.06 м

F= 0.27* 274.0= 74.56 кН

74.56 кН < 1.35*103*0.52*1*1.52 =1067 кН

Условие выполняется.

Принятая высота плитной части фундамента достаточна.

Аналогично проверяем прочность нижней ступени на продавливание.

F £ fcfd*d1*bm,

A0 = 0.5*2,5*(2.5 – 1.8– 2*0.22) – 0.25*(2,5 – 1.7 – 2*0.22)2 =0.29 м2

F= 0.29* 274.0= 80.18 кН

80.18 кН < 1.35*103*0.22*1*1.22 =362.34 кН

Условие выполняется. Прочность нижней ступени на продавливание обеспечена.

По прочности на раскалывание фундаменты проверяются от действия нормальной силы в сечении у обреза фундамента. Выбор расчётной формулы осуществляется по условию:

bc / hc < Afb / Afl,

где bc, hc – размеры сечения колонны, м;

Afb, Afl – площади вертикальных сечений фундамента в плоскостях, проходящих по осям колонны параллельно сторонам l и b подошвы фундамента, за вычетом площади сечения стакана, м2.

Afb = 0.9*1.0 + 0.3*1.7+ 0.3*2,5 – 0.5*0.45*(0.5+0.55) = 1.9 м2

Afl = 0.9*1.2 + 0.3*1.8+ 0.3*2.5 – 0.5*0.65*(0.7+0.75) = 1.9 м2

0.4 / 0.6 = 0.67< 1.9/1.9 =1

Расчёт ведём по формуле:

N £ (1+bc / lc)*m’*gc*Afl*fcfd,

где m’ – коэффициент трения бетона по бетону, принимаемый равным 0.7;

gc – коэффициент условий работы фундамента в грунте, принимаемый равным 1.3.

1505.25 кН < (1+0.4 / 0.6)*0.7*1.3*1.9*1.35*103 =3888 кН

Условие выполняется. Принятая высота плитной части фундамента достаточна. Рассчитываем рабочую арматуру плитной части фундамента.

Расчётный изгибающий момент в сечении 1-1

М1 =(b*(l-luc)2*(P1 + 2Pmax)) / 24,

P1 = 264.7 кПа – давление грунта в сечении 1-1

М = (2,5*(2.5 – 1.2)2*(264.7 + 2*274.0)) / 24 = 143.1 кНм

Расчётный изгибающий момент в сечении 2-2.

М2 = (2,5*(2.5 – 1.8)2*(256.8+ 2*274.0)) / 24 =41.08 кНм

Расчётный изгибающий момент в сечении 3-3

М3 =(P*l*(b – buc)2) / 8,

М3 = (240.85* 2.5* (2,5 – 1.0)2) / 8 = 169.35 кНм

Расчётный изгибающий момент в сечении 4-4

М4 = (240.85* 2.5* (2,5– 1.7)2) / 8 = 48.2кНм

Определяем площадь сечения арматуры

Asf = M / a*fyd*J

J = 0.5 + Ö (0.25 - am/c0)

am= M / a*fcd*b*d2

a, c0 – принимаем по таблице 6.6 [ 9 ]: a = 0.85, с0 = 1.947

fyd – расчётное сопротивление арматуры при растяжении, МПа (принимаем арматуру класса S 400 fyd =365 МПа)

- в сечении 1-1

am= 143.08/ 0.85*13.3*103*2.5*0.522 = 0.021

J = 0.5 + Ö (0.25 – 0.021 / 1.947) =0.989

Asf = 143.08/ 0.85*365*103*0.989 = 4.66 см2

- в сечении 2-2

am= 41.08/ 0.85*13.3*103*2.5*0.222 = 0.034

J = 0.5 + Ö (0.25 – 0.034 / 1.947) =0.982

Asf = 41.08 / 0.85*365*103*0.982= 1,35 см2

- в сечении 3-3

am= 169.35 / 0.85*13.3*103*2.5*0.522 =0.025

J = 0.5 + Ö (0.25 – 0.025/ 1.947) =0.987

Asf = 169.35/ 0.85*365*103*0.987= 5.53 см2

- в сечении 4-4

am= 48.17/ 0.85*13.3*103*2.5*0.222 = 0.040

J = 0.5 + Ö (0.25 – 0.040/ 1.947) =0.979

Asf = 48.17/ 0.85*365*103*0.979= 1.59 см2

По максимальным значениям площади арматуры в каждом из направлений принимаем Ш10 S 400 с шагом 200 мм

As = 0.785*13=10.21 см2 ³ 5.53 см2.

Продольную арматуру подколонника назначают в соответствии с конструктивными требованиями в количестве не менее 0.05% от площади поперечного сечения подколонника или из условия сжатия бетона подколонника. Площадь продольной арматуры определяем в сечениях 1-1, 2-2 (рис. 14). Коробчатое сечение 1-1 приводим к двутавровому. Определяем в сечении изгибающий момент и продольную силу.

М = М1 + Q1*h1,

N = N1 + Gf

где Gf – нагрузка от веса подколонника на уровне торца колонны

Gf = h*bf*h1*g*g1*gn,

g - удельный вес тяжелого бетона,g =25 кН/м3; gn – коэффициент надёжности по назначению, gn =0.95; g1 – коэффициент надёжности по нагрузке, g1 = 1.1

М = 86.4+ 31.05* 0.65 =106.58 кНм

Gf =1.2*1.2*0.65*25*0.95*1.1 = 24.45 кН

N = 1505.25+ 24.45 = 1529.7 кН

Определяем эксцентриситет е0 = М / N =106.58 / 1529.7 =0.07 м

е0 =0.07 м < hc / 2 = 0.6 / 2 =0.3 м

Проверяем условие: N < fcd *bf *hf,

где fcd – расчётное сопротивление бетона на растяжение, МПа.

1529.7 кН < 13.3*103*1.2*0.25 =3990 кН

Условие соблюдается, следовательно, нейтральная ось проходит в пределах полки, т.е. арматуру рассчитываем как для прямоугольного сечения шириной 1200 мм.

Высота сжатой зоны: x = N / fcd*hf,

x = 1529.7 / 13300*0.25 = 460 мм > 2as’ = 2*35 = 70 мм

Площадь сечения арматуры при d = 1200 – 35 =1165 мм

As= N(e – (d – 0.5x)) / (fyd(d + as’)),

As = 1529.7 *(0,63 – (1.165 – 0.5*0.46)) / (365000*(1.165 - 0.035)) < 0

е = е0 + h/2 – а = 0.07+ 1.2 / 2 – 0.035 =0,63 м

Минимальная площадь арматуры по формуле: As = 0.0005*bf*h,

As = 0.0005* 1.2*1.2= 7,2 см2

Принимаем по 4Ш16 с каждой стороны стакана As = 8.04 см2

Поперечное армирование осуществляется в виде сеток, расстояние между которыми не более четверти глубины стакана (0.25d = 0.25*0.65 =0.175 мм) и не более 200 мм. Принимаем шаг сеток 150 мм и количество 5 шт. Диаметр арматуры сеток должен быть не менее 8 мм и 0.25d продольной арматуры.