Расчет центрально нагруженных фундаментов под колонны

Расчет фундамента состоит из двух этапов: расчета основания (определяются форма и размеры подошвы) и расчета тела фундамента (определение высоты фундамента, размеров его ступеней и подбор арматуры).

● При определении размеров подошвы фундамент рассматривают как абсолютно жесткое тело, тогда реактивное давление грунта по подошве фундамента распределяется по линейному закону (например, при центральном загружении – по прямоугольной эпюре, рис. 6).

Рис. 6. К расчету центрально нагруженного фундамента:

1 – пирамида продавливания; 2 – нижнее основание пирамиды продавливания a ₂× b ₂;

Нагрузками, создающими давление на грунт, являются продольная сила от колонны и собственный вес фундамента, включая вес грунта на его ступенях . Площадь подошвы фундамента подбирается так, чтобы среднее давление под подошвой не превышало расчетного сопротивления грунта .

Приравниваем среднее давление расчетному сопротивлению грунта и составляем уравнение равновесия

,

из которого требуемая площадь подошвы фундамента

(1)

где - нормативная продольная сила, передаваемая колонной;

- глубина заложения подошвы фундамента;

= 20 кН/м³ – средняя плотность бетона и грунта на ступенях фундамента.

● Минимальную высоту плитной части квадратного в плане фундамента определяют из расчета на продавливание. Полагают, что продавливание происходит по поверхности пирамиды 1, боковые грани которой начинаются от колонны на уровне обреза (или от подколонника на уровне его примыкания к плитной части) и наклонены под углом 45° (см. рис. 6). Условие прочности при продавливании имеет вид

, (2)

где - расчетное сопротивление бетона на растяжение;

- средний периметр пирамиды продавливания в пределах рабочей высоты фундамента.

Продавливающая сила принимается равной расчетной продольной силе

(при коэффициенте надежности по нагрузке ) за вычетом отпора грунта по площади нижнего основания 2 пирамиды продавливания

, (3)

где - реактивное давление грунта под подошвой фундамента;

- расчетная нагрузка на уровне обреза фундамента;

- площадь нижнего основания пирамиды продавливания.

В выражении (3) масса фундамента и грунта на нем не учитывается, так как сам себя фундамент не продавливает.

Подставляя в (2) выражения для , и , получим приближенную зависимость для определения рабочей высоты плитной части квадратного фундамента:

. (4)

Полная высота фундамента ; здесь - расстояние от центра тяжести арматуры подошвы до нижней грани.

Проверку фундамента на продавливание следует производить не только по всей высоте, но и под каждой из ступеней.

Рабочую высоту нижней ступени принимают такой, чтобы не требовалось армирование хомутами, т.е. из условия прочности по поперечной силе бетонного наклонного сечения, начинающегося в нормальном сечении III – III и имеющего горизонтальную проекцию (см. рис. 6)

. (5)

Полная минимальная высота нижней ступени .

Ступени фундамента работают под воздействием реактивного давления грунта подобно консолям, заделанным в массив фундамента. Следовательно, армирование подошвы фундамента должно рассчитываться как для изгибаемого элемента по моментам, действующим в нормальных сечениях по граням уступов (сеч. I – I и II – II на рис. 6):

; (6)

. (7)

Сечение рабочей арматуры на всю ширину подошвы по приближенной формуле:

, (8)

где - рабочая высота фундамента в сечении .

Выбирается большее значение , по которому и производят подбор количества и диаметра стержней, принимая шаг стержней в диапазоне 100…200 мм.

Дата добавления: 2015-11-26