6.2. Определение размера стороны подошвы фундамента
Площадь
подошвы центрально нагруженного
фундамента определяется по условному
давлению на грунт
без учета поправок в зависимости от
размеров подошвы фундамента и глубины
его заложения
Размер
стороны квадратной подошвы фундамента:
a =
=
=3,1 м.
Принимаем а = 3,3 м (кратно 0,3 м).
Давление на грунт от расчетной нагрузки
6.3. Определение высоты фундамента
Рабочая высота фундамента из условия продавливания
Полная высота фундамента устанавливается из условий:
1)
продавливания
=(
+0,05)=
0,58 + 0,05 = 0,63 м;
2) заделки колонны в фундаменте:
=
1,5
+ 0,25(м)
= 1,5·0,4 + 0,25 = 0,85 м;
3)
анкеровки сжатой арматуры колонны
=
+ 0,25(м).
Базовая длина анкеровки, необходимая для передачи усилия в арматуре с полным расчетным сопротивлением Rs на бетон, определяется по формуле:
,
где
и
– соответственно
площадь поперечного сечения анкеруемого
стержня арматуры и периметр его сечения
(в нашем случае для арматуры Ø28,
= 6,15
;
Us
= πd
= 3,14·2,8 =
8,82см);
– расчетное
сопротивление сцепления арматуры с
бетоном, принимаемое равномерно
распределенным по длине анкеровки
=
где
– коэффициент, учитывающий влияние
вида поверхности арматуры. Для
горячекатаной арматуры периодического
профиля
= 2,5;
-
коэффициент, учитывающий влияние размера
диаметра арматуры, принимаемый равным:
1,0
– при диаметре продольной арматуры
≤ 32 мм;
0,9 – при = 36 мм и = 40 мм.
Требуемая расчетная длина анкеровки арматуры с учетом конструктивного решения элемента в зоне анкеровки определяется по формуле:
где
и
– площади поперечного сечения арматуры,
соответственно требуемая по расчету и
фактически установленная (для нашего
случая As,cаl
= 18,4см2;
As,ef =
24,6 см2);
α – коэффициент, учитывающий влияние на длину анкеровки напряженного состояния бетона и арматуры. Для сжатых стержней периодического профиля α =0,75. Тогда:
Кроме того, согласно требованиям, фактическую длину анкеровки необходимо принимать
≥ 0,3
= 0,3·117,11 =
35,133 см;
≥ 15 = 15·2,8 = 42 см;
Из четырех величин принимаем максимальную длину анкеровки, т.е. = 65,7 см.
Следовательно, из условия анкеровки арматуры = 65,7 + 25 = 90,7 см.
Принимаем
трехступенчатый фундамент общей высотой
90 см и
с высотой ступеней 30 см.
При этом ширина первой ступени
= 1,1 м,
а второй
=1,8 м.
Проверяем,
отвечает ли рабочая высота нижней
ступени
= 30 – 5 = 25 см
условию
прочности при действии поперечной силы
без поперечного армирования
в наклонном
сечении. Для единицы ширины этого сечения
(b =
100 см)
должно выполняться условие:
Q
= pl
≤
= 0,5
.
Поперечная сила от давления грунта:
Q = pl = 0,5(а - - 2 )р,
где а - размер подошвы фундамента;
= 30 – 5 = 25 см;
р – давление на грунт от расчетной нагрузки (на единицу длины).
Q = 0,5(3,3 – 1,8 - 2·0,25) ·295 = 59 кН;
Q
= 59 кН
<
= 0,5·0,9·1,15·
·0,25·1,0 = 129,4 кН
– прочность
обеспечена.
6.4. Расчет на продавливание
Проверяем нижнюю ступень фундамента на прочность против продавливания. Расчет элементов без поперечной арматуры на продавливание при действии сосредоточенной силы производится из условия (6.97 [3]):
F
≤
,
где
F −
продавливающая сила, принимаемая равной
продольной силе в колонне подвального
этажа на уровне обреза фундамента за
вычетом нагрузки, создаваемой реактивным
отпором грунта, приложенным к подошве
фундамента в пределах площади с размерами,
превышающими размер площадки опирания
(в данном случае второй ступени фундамента
=1,8×1,8
м )
на величину
во всех
направлениях;
– площадь
расчетного поперечного сечения,
расположенного на расстоянии 0,5
от границы
площади приложения силы N
с рабочей
высотой сечения
.
В нашем случае
=
= 0,25 м.
Площадь определяется по формуле:
= U· ,
где U – периметр контура расчетного сечения (см. рис.12,а);
U = ( + 2·0,5 ) ·4 = (1,8 + 2·0,5·0,25) ·4 = 8,2 м.
Площадь расчётного поперечного сечения = 8,2·0,25 = 2,05 м2.
Продавливающая сила равна:
F=N-p·
,
здесь p =295 кН/м2, − реактивный отпор грунта,
− площадь основания продавливаемого фрагмента нижней ступени фундамента в пределах контура расчётного поперечного сечения, равная:
=( +2·0,5· ) =(1,8+2·0,5·0,25) =4,2 м2.
F=3211,95-295
4,2=1973
кН
Проверка условия (6.97) [3] показывает:
F=1973 кН < 0,9·1,15· ·2,05=2122 кН,
т.е. прочность нижней ступени фундамента против продавливания обеспечена.
Рис.6.4.
К расчету фундамента на продавливание:
1-расчетное поперечное сечение; 2-контур
поперечного сечения; 3-контур площадки
приложения нагрузки.