Расчет и конструирование фундамента

В курсовом проекте в качестве фундаментов под колонны предлагается запроектировать центрально-нагруженные столбчатые фундаменты стаканного типа. Фундаменты предлагается запроектировать монолитные из бетона класса В15, в качестве основной несущей арматуры необходимо применять арматуру А300 или А400 в зависимости от указанной в задании.

Так как фундаменты центрально-нагруженные, то их обычно изготавливают семеричными (подошва имеет квадратную в плане форму).

Количество ступеней (см. рисунок 2.5.1) назначают в зависимости от высоты фундамента h: при 450мм<h<900мм – две ступени, при h³900мм – три ступени. Минимальная высота одной ступени 300мм. Размеры ступеней проектируются такими, чтобы контур фундамента (см. рисунок 2.5.1) находился снаружи усеченной пирамиды, верхним основанием которой служит опорное сечение колонны, а грани наклонены под углом 45^о.

а)

б)

Рисунок 2.5.1 – Фундаменты стаканного типа а) двухступенчатый, б) трехступенчатый

Глубину заложения фундамента в курсовом проекте условно назначена 1500мм. Вообще глубина заложения для Новосибирска назначается обычно ниже глубины промерзания грунта, равного 2,2м, но так как в проекте необходимо запроектировать фундамент под среднею колонну, то его глубину заложения можно назначать меньше. Расчетное сопротивление грунта R₀ – задано в задании.

Глубина стакана h_gl принимается равной , где b – размер сечения колонны. Толщина дна стакана принимается не менее 200мм во избежание ее продавливания в процессе монтажа колонны.

Минимальную площадь подошвы фундамента можно определить по формуле:

, /2.5.1/

где N_n – нормативное значение усилия действующего от колонны на фундамент (приблизительно можно принять равным N_n=N/1,15) N – продольное усилие в колонне первого этажа;

– усредненный удельный вес фундамента и грунта на уступах фундамента равный 20кН/м³;

Н₀ – глубина заложения фундамента (в курсовом проекте условно принято 1,5м).

Так как для центрально-нагруженных фундаментов предполагается квадратная подошва, тогда минимально допустимый размер фундамента b_ф можно определить как:

/2.5.2/

При этом размер подошвы фундамента назначают кратно 300мм. Площадь фундамента будет равняться

. /2.5.3/

Минимальная высота всего фундамента под сборную колонну по конструктивным соображениям определяется как:

. /2.5.4/

Минимальная высота фундамента из условия среза определяется как:

, /2.5.5/

где N – расчетное усилие, действующее на фундамент от колонны;

- интенсивность давления грунта на подошву фундамента определяемая как ;

а – расстояние от грунта до равнодействующей в растянутой арматуре, принимается равной 30…60мм если выполняется подготовка под подошву фундамента и не менее 70мм в случае ее отсутствия.

Высоту фундамента h назначают как большую из и при этом она должна быть кратна 150мм.

Рабочая высота нижней ступени фундамента h_1,0 определяется из условия равновесия, где , - внешнее усилие в наиболее опасном сечении, - минимальное усилие воспринимаемое бетонным сечением без поперечного армирования. Разрешив это неравенство относительно , получим, что минимальная рабочая высота первой ступени должна быть:

. /2.5.6/

Для определения площади сечения арматуры в нормальных сечениях I-I, II-II, III-III определяют расчетные моменты в этих сечениях как для консольной балки, от интенсивность давления грунта на подошву фундамента . Величина этих моментов равняется:

/2.5.7/

/2.5.8/

/2.5.9/

Требуемая площадь сечения арматуры определяется по приближенной формуле:

- для любого фундамента /2.5.10/

- для трехступенчатого фундамента /2.5.11/

- для двухступенчатого фундамента /2.5.12/

- для трехступенчатого фундамента /2.5.13/

Сетки для армирования фундамента подбираются по А_s=max(A_s,I, A_s,II, A_s,III).

Так как внутренние момент возникающий в подошве фундаменте определялся на всю ширину фундамента, то и требуемая площадь арматуры определяется на всю ширину фундамента. Требуемую площадь сечения одного стержня можно определить по формуле:

, /2.5.14/

где s – шаг стержней в подошве фундамента, можно применять 100, 125, 150, 175 или 200мм.

По требуемому значению площади сечения одного стержня определяется необходимый диаметр рабочих стержней при назначенном шаге. При этом в связи с тем, что фундамент центрально нагружен стержни в продольном и поперечном направлении одинаковы.