Расчет монолитного центрально нагруженного фундамента.

 

В курсовом проекте подлежит расчету железобетонный фундамент под колонну среднего ряда. Бетон фундамента класса В-20, арматура нижней сетки из стали класса A-II, конструктивная арматура A-II. Условное расчетное сопротивление основания R₀=1.6 МПа. Глубину заложения фундамента Н₁=1,2 м.(предварительное). Средний удельный вес материала фундамента и грунта на его уступах .

Расчетные характеристики материалов:

Для бетона класса В-20, R_b=11.5 МПа, R_bt=0.9 МПа, .

Для арматуры класса A-II R_s=280 МПа.

Расчетная нагрузка на фундамент от колонны подвального этажа с учетом ,

N₁=2341.4 (кН).

Сечение колонны 40´40 (см).

Определяем нормативную нагрузку на фундамент: , где - коэффициент надежности по нагрузке.

Определяем требуемую площадь подушки фундамента:

Размеры стороны квадратного в плане фундамента:

Принимаем размер подошвы фундамента 2.4х2.4 (м), кратно 300 (мм) с A_f= 5.76 (м²).

Вычисляем наименьшую высоту фундамента из условия продавливания его колонной по поверхности пирамиды при действии расчетной нагрузки, используя нижеприведенную формулу:

, где - напряжение в основании фундамента от расчетной нагрузки.

 

, следовательно,

.

Полная минимальная высота фундамента составит

, где a_b=4 (см) - толщина защитного слоя бетона.

Определяем высоту фундамента из условия заделки колонны в зависимости от размеров ее сечения:

.

Из конструктивных соображений, учитывая необходимость надежно закрепить стержни продольной арматуры при жесткой заделке колонны в фундаменте, высоту фундамента рекомендуется принять равной не менее: , где,

- глубина стакана фундамента, равная ,

- диаметр продольных стержней колонны;

- зазор между торцом колонны и дном стакана фундамента.

Окончательно принимаем высоту фундамента , число ступеней – пять. Высоту ступеней принимаем из условия обеспечения бетоном достаточной прочности по поперечной силе без поперечного армирования в наклонном сечении. Расчетные сечения 3-3 по грани колонны, 2-2 по грани верхней ступени, 1-1 по нижней границе пирамиды продавливания. Вычисляем минимальную рабочую высоту первой снизу ступени:

. Конструктивно принимаем h₁=30 (см).

.

Осуществляем проверку соответствия рабочей высоты нижней ступени фундамента условию прочности по поперечной силе без поперечного армирования в наклонном сечении, начинающегося в сечении 1-1. Вычисляем значение поперечной силы на 1 (м) выше указанного сечения.

.

Определяем минимальное поперечное усилие Q_b, воспринимаемое бетоном: , где,

- для тяжелого бетона;

- для плит сплошного сечения;

- так как отсутствуют продольные силы.

.

Так как , то условие прочности соблюдается. Размеры остальных ступеней фундамента принимаем так, чтобы внутренние грани ступеней не пересекали прямую, проведенную под углом 45⁰ к грани колонны на отметке верха фундамента.

Проверим порочность фундамента на продавливание по поверхности пирамиды, ограниченной плоскостями,, проведенными под углом 45⁰ к боковым граням колонны.

, где ; - площадь основания пирамиды продавливания при квадратных в плане колонне и фундаменте.

.

.

при , среднее арифметическое между периметрами верхнего и нижнего основания пирамиды продавливания в пределах полной высоты фундамента h₀.

.

условие выполняется.

При подсчете арматуры для фундамента за расчетные принимают изгибающие моменты, соответствующие расположению уступов фундамента, как для консоли с защемленным концом.

Вычисляем необходимую площадь арматуры в разных сечениях фундамента в одном направлении.

.

Принимаем нестандартную сетку из арматуры диаметром 16 Æ10 A_s=12.56 (см²) А-II с ячейками 15х15см в одном направлении.

Определяем процент армирования.

Полученный результат больше , установленный нормами.

Верхнюю ступень армируют конструктивно горизонтальной сеткой из арматуры Æ8 (мм) класса А-II, устанавливаемые через 150 (мм) по высоте, расположение сеток фиксируют вертикальными стержнями Æ8 (мм) класса А-I.

 

Список литературы.

1. Байков В.Н., Сигалов Э.Е. Железобетонные конструкции: Общий курс: Учебник для вузов.-5 изд, перераб. и доп.- М.: Стройиздат, 1991-767 стр.: ил.

2. 2. Трещев А.А., Методические указания по выполнению раздела курсового проекта №1 «Расчет и проектирование сборного перекрытия промышленного здания».; Тула 1990.-55 с.: ил.

3. Мандриков А.П., Примеры расчета железобетонных конструкций.: учебное пособие для техникумов. – 2-е изд. перераб. и доп. – М. Стройиздат, 1989. – 506 стр.

 

4. СНиП –2.03.01.84. Бетонные и железобетонные конструкции. М.: Стройиздат, 1989г.