Расчет фундамента под колонну

Грунты основания однородные. Принимаем в качестве несущего слоя глину. Средний объемный вес материала фундамента и грунта на его уступах . Условное расчетное сопротивление грунта . Усилия, передающиеся с колонны на фундамент, соответствуют сочетанию , , для сечения 1-1, с учетом нагрузок от фундаментной балки, нижней стеновой панели и остекления в подкрановой части колонны. Следует отметить, что если подкрановая часть колонны рассчитывается на сочетание усилий, выбранное для сечения II-II, то расчет фундамента должен производиться для наиболее опасного сочетания, специально отобранного в сечении I-I.

Расчетная нагрузка от веса нижней стеновой панели и остекления на участке между отметками 0.000 и +10.200:

.

Расчетная нагрузка от собственного веса фундаментной балки:

,

где - собственный вес фундаментной балки, равный при шаге колонн 6 м.

Указанные нагрузки передаются на фундамент с эксцентриситетом:

.

Тогда расчетное значение момента от данных нагрузок будет равно:

.

Окончательно для расчета имеем:

;

;

.

Максимальный диаметр продольной арматуры колонны 16.

Материалы фундамента:

бетон класса В15, , , ;

арматура класса А400, .

Определение геометрических размеров фундамента:

Высота фундамента определяется из условий:

1. Обеспечения жесткой заделки колонны в фундаменте для двухветвевой колонны в плоскости поперечной рамы:

, где и . Принимаем длину заделки . Тогда .

2. Обеспечения анкеровки рабочей арматуры колонны

,

где - минимальная толщина дна стакана с учетом подливки под колонну.

Базовую (основную) длину анкеровки, необходимую для передачи усилия в арматуре с полным расчетным значением сопротивления на бетон, определяют по формуле:

, для 20 мм,

где и - соответственно площадь поперечного сечения анкеруемого стержня арматуры и периметр его сечения, определяемые по номинальному диаметру стержня ( ; );

- расчетное сопротивление сцепления арматуры с бетоном, принимаемое равномерно распределенным по длине анкеровки и определяемое по формуле:

,

здесь - расчетное сопротивление бетона осевому растяжению,

- коэффициент, учитывающий влияние вида поверхности арматуры, для арматуры периодического профиля;

- коэффициент, учитывающий влияние размера диаметра арматуры, при диаметре арматуры до 32 мм.

Требуемую расчетную длину анкеровки арматуры с учетом конструктивного решения элемента в зоне анкеровки определяют по формуле:

,

где и - площади поперечного сечения арматуры в колонне, соответственно требуемая по расчету и фактически установленная;

- коэффициент, учитывающий влияние на длину анкеровки напряженного состояния бетона и арматуры и конструктивного решения элемента в зоне анкеровки: для сжатых стержней.

Фактическую длину анкеровки принимают и не менее , а так же не менее и 200 мм.

Окончательно принимаем . Тогда:

.

Расчетная глубина промерзания г. Саратове равна:

.

Глубина заложения фундамента должна быть не менее . Принимаем высоту фундамента (кратно 150 мм), что больше и больше . Глубина заложения фундамента при этом составит 1,500 м.

Размеры подошвы фундамента:

Площадь подошвы:

,

где - нормативное значение продольной силы с учетом усредненного коэффициента надежности по нагрузке . Коэффициент 1,1 учитывает наличие изгибающего момента.

Зададимся соотношением большей стороны подошвы к меньшей .

Тогда , .

Принимаем , кратными 300 мм с округлением в большую сторону. Уточненная площадь подошвы .

Момент сопротивления .

Уточняем нормативное давление на грунт:

.

Здесь для глинистых грунтов.

, :

.

Уточняем размеры подошвы.

,

, .

Принимаем , .

При принятых размерах подошвы фундамента нормативное давление на грунт составит:

.

Расчеты прочности элементов фундамента:

Определение краевых ординат эпюры давления от нормативных нагрузок.

Момент в уровне подошвы:

.

Нормативная нагрузка от веса фундамента и грунта на его обрезах:

;

, - следовательно, эпюра напряжений в грунте трапециевидная.

,

.

Условие выполняется.

Коэффициент при классе бетона В15 и кПа =2,7.

Принимаем, что плитная часть состоит из одной плиты высотой h₁=300мм;

Предполагаемый диаметр арматуры d=20 мм;

Тогда рабочая высота бетона при величине мм (здесь 20 – предполагаемый диаметр арматуры)

h₀₁=h₁-a=300-80=220мм;

Допустимый вынос нижней ступени =k₁· h₀₁=2,7*220=594 мм;

Фактический вынос ступени (в предположении, что плитная часть состоит из одной ступени) в направлении размера в составляет:

Принимаем в направлении в две ступени с вылетом 400мм нижней и 300 мм верхней.

Фактический вынос ступени в направлении размера l составляет:

Принимаем в направлении l одну ступень с вылетом 550 мм;

Расчет арматуры подошвы фундамента:

1. В плоскости поперечной рамы.

.

.

Подбор арматуры производим в 3-х сечениях фундамента, которые в расчетной схеме (консольные балки под действием отпора грунта) отражают изменение пролетов и высот сечения консолей.

Сечение 1-1:

,

где - вынос нижней ступени.

.

Рабочая высота подошвы .

.

Сечение 2-2:

.

.

Рабочая высота подошвы .

.

Принимаем конструктивно арматуру 16А400 задаемся шагом стержней , расстояние до края подошвы , тогда количество стержней:

, т.е.

Принимаем 1416А400 с .

, .

Условие удовлетворяется.

Из плоскости поперечной рамы:

В курсовом проекте данный расчет проводят для одного сечения (4-4).

.

Рабочая высота подошвы .

.

.

Из условия , принимаем 816А400 с , задаемся шагом стержней , расстояние до края подошвы , тогда количество стержней:

, т.е.

Принимаем 1616А400 с .

Процент армирования:

, .

Поскольку во всех сечениях условие удовлетворяется, количество принятой арматуры оставляем без изменения.

Армирование стакана фундамента

Площадь сечения продольной арматуры определяют из расчета стенок стакана на внецентренное сжатие нормального сечения А-А. В данном курсовом проекте площадь продольной арматуры стакана примем без расчета, исходя из минимального процента армирования :

.

Принимаем 1422А400 с , (рис. 11)

Поперечное армирование принимаем в виде 2-х горизонтальных сеток с расположением стержней у наружной и внутренней поверхности стенок. Поперечную арматуру определяют расчетом на момент по наклонному сечению, проходящему через верхнее ребро стакана и условную ось поворота колонны В-В.

В курсовом проекте принимаем арматуру сеток по конструктивным соображениям из стержней 10 класса А400.