6. Расчёт и конструирование монолитного железобетонного центрально нагруженного фундамента

6.1. Определение размеров фундамента

Фундамент передает нагрузку от колонны на основание, распределяя ее таким образом, чтобы давление под подошвой фундамента не превышало расчетного сопротивления грунта.

Глубина заложения фундамента принимается исходя из инженерно-геологических условий, конструктивных и технологических требований. В данной курсовой работе рекомендуется принять глубину заложения фундамента в пределах 1,5…2 м.

При определении требуемой площади опирания фундамента используется нормативная нагрузка:

, кН, (6.1)

где _f = 1,15…1,2 – средний коэффициент надежности по нагрузке.

Требуемая площадь подошвы фундамента составит:

, см², (6.2)

где R_о – расчетное сопротивление грунта, принимаемое в курсовой работе для песчаных грунтов в пределах 0,02…0,03 кН/см²;

d_f – глубина заложенияфундамента, см;

_mf = 20 кН/м³ = 210^-5 кН/см³ – средний удельный вес материала фундамента и грунта на его уступах.

Сторона подошвы центрально нагруженного и квадратного в плане фундамента (рис.12):

, см, (6.3)

окончательно принимается кратной 10 см.

Минимальная рабочая высота фундамента у основания подколонника из условия продавливания по поверхности пирамиды при действии расчетной нагрузки определяется по формуле:

, см, (6.4)

где R_bt – расчетное сопротивление бетона растяжению в соответствии с заданным классом (табл.2 приложений), кН/см² (1МПа= =0,1 кН/см²);

p_sf = N_bc /a_f² – реактивное давление основания, кН/см² ;

h_f и b_f – размеры верхнего обреза фундамента.

p_fs

Рис.12. Конструктивная и расчётная схемы монолитного железобетонного центрально нагруженного фундамента.

Полная высота фундаментной плиты определяется с учетом защитного слоя арматуры:

H_fp  h₀^min + a_b, см, (6.5)

где a_b– толщина защитного слоя бетона, принимается при наличии бетонной подготовки не менее 3,5 см. Полученное значение H_fp окончательно назначается кратным 10 см, но не менее 30 см.

При большой высоте фундаментной плиты (превышающей 40 см), фундамент может быть выполнен ступенчатым (см. рис.12). Размеры второй и, в случае необходимости, третьей ступеней принимаются так, чтобы их грани не пересекали пирамиду продавливания (прямые, проведенные под углом 45 к грани подколонника на отметке верха фундаментной плиты). Рекомендуется принимать уступы ступеней плиты квадратными в плане.

6.2. Подбор арматуры для фундаментной плиты

Для расчета арматуры фундаментной плиты используются изгибающие моменты, найденные по сечениям, соответствующим расположению уступов фундамента (рис.12). Количество определяемых моментов (i) равняется количеству ступеней плиты фундамента:

M_i = 0,125p_{s f} (a_f – a_i)²a_f, кНсм, (6.6)

где p_sf – реактивное давление основания, см. пояснения к формуле (6.4), кН/см²;

a_i – ширина в плане соответствующего уступа фундамента (ширина последнего уступа равняется меньшей стороне подколонника h_f или b_f, рис.12), см.

Требуемое поперечное сечение рабочих арматурных стержней находится для каждой ступени фундаментной плиты в соответствии с найденным для нее расчетным изгибающим моментом M_i:

, см² , (6.7)

где H_f,i – высота фундаментной плиты по расчетной ступени (см. рис.12), см;

R_s – расчетное сопротивление арматуры растяжению, кН/см² (1МПа=0,1 кН/см²) (табл.3 приложений).

По наибольшей площади поперечного сечения арматуры назначается сетка, шаг и диаметр стержней которой в обоих направле-

ниях равны.

Подошву фундамента армируют плоскими сварными сетками из стержней диаметром не менее 10 мм и не более 18 мм. Шаг стержней назначают от 100 до 200 мм кратно 10 мм. Защитный слой бетона по торцам стержней принимают не менее 30 мм.

Проверяется процент армирования фундамента:

, (6.8)

где А_s – площадь поперечного сечения арматурных стержней принятой сетки, см².

При несоблюдении условия (6.8) арматурная сетка подбирается конструктивно, так чтобы обеспечить минимальный процент армирования.

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ

ОДЕССКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ

СТРОИТЕЛЬСТВА И АРХИТЕКТУРЫ

Кафедра железобетонных и каменных конструкций