4.3. Попередні розміри підошви фундаменту
Орієнтовну площу підошви фундаменту можна визначити по зусиллю Nnmax, як центрально-завантаженого фундаменту з врахуванням коефіцієнта n=0,95:
R0=300 кН/м2 – згідно завдання, m=20 кН/м3.
Відношення сторін фундаменту: в/а=0,8.
Обчислюємо розміри сторін фундаменту:
Враховуючи наявність моменту і розпору, збільшуємо розміри сторін. Прий-маємо аf bf = 3,0 м 2,1 м; площа підошви А = 3,0 2,1 = 6,3 м2. Момент опору підошви в площині згину Wf = 2,1 x 3,02/6 = 3,15 м3.
Так як заглиблення фундаменту менше 2 м, а ширина підошви більша 1 м, то необхідно уточнити нормативний опір грунту основи за формолою:
k1=0,05 для глинистих грунтів; b0 = 1 м; d0 = 2 м; d = 1,8 м; bf = 2,1 м.
4.4. Визначення крайового тиску на основу
Нормативне навантаження від ваги фундаменту і грунту на його обрізах: Gfn = afbfdm = 3,0 2,1 1,8 20 = 226,8 кН;
Розрахункове навантаження:
G = Gfnf = 226,8 1,1 = 249,48 кН.
Ексцентриситет рівнодіючих зусиль всіх нормативних навантажень, прикладених до підошви фундаменту:
- при першій комбінації зусиль
м;
- при другій комбінації зусиль:
м.
Так як е0 = 0,31 м < af / 6 = 3,0/6 = 0,5 м, то крайовий тиск вираховуємо за формолою з врахуванням n=0,95:
- при першій комбінації зусиль:
МПа <
<1,2R =1,2303,84= 364,61,
де Nfn = Nn + Gfn = 687,93 + 226,8 = 914,73кН.
- при другій комбінації зусиль:
МПа
<
<1,2R=1,2303,84=364,61.
де Nfn = Nn + Gfn=763,33+ 226,8 = 990,13 кН.
Розміри підошви фундаменту достатні.
Максимальне значення ексцентриситету: е0 = 0,3 м = 0,1af = 0,13=0,3м, тому можна рахувати, що повороту підошви фундаменту не буде і защемлення колони забезпечується закріпленням її в стакані фундаменту.
4.5. Розрахунок тіла фундаменту
Доцільно прийняти конструкцію фундаменту з підколонником стаканного типу і плитою змінної висоти. Глибину стакана призначаємо із надійності анкерування колони і її робочої арматури в стакані hf = hc = 0,8м;
hf
30
d
+
=
30
14
+ 50 = 470 мм,
де d1 = 14 мм – діаметр повздовжньої арматури крайньої колони.
Приймаємо hf = 0,85 м і визначаємо глибину стакана
hh = 0,85 + 0,05 = 0,9 м.
Приймаючи товщину стінок стакана поверху 200 мм і зазор 100 мм, розміри підколоника в плані будуть:
as = hc + 2 200 + 2 100 = 1400 мм;
bs = bc + 2 200 + 2 100 = 1000 мм.
Висоту ступенів фундамента приймаємо h1 = h2 = 300 мм.
Висота підколоника hcf = 1650 – 300 – 300 - 150 = 900 мм.
При відсутності шару бетонної підготовки, товщину захисного шару бетону приймаємо не менше 70 мм. Приймаємо а= 80 мм = 0,08 м.
Робоча висота фундамента:
для першої ступені h01 = 0,3 - 0,08 = 0,22 м;
для другої ступені h02 = 0,6 - 0,08 = 0,52 м;
для підколонника h03 = 1,5 - 0,08 = 1,42 м.
Рис.4.1. До розрахунку фундаменту.
Обчислюємо тиск під підошвою від дії навантажень за f > 1 без урахування ваги фундаменту та грунту на його уступах:
І – ша комбінація: M = 233,57 кНм; N = 701,93кН;
Q = 58,83 кН.
кПа;
кПа;
кПа.
ІІ – га комбінація: M = 209,46кНм; N = 784,61 кН;
Q = 50,09 кН.
кПа;
кПа;
кПа.
Перевіряємо міцність нижньої сходинки з умови продавлювання за формулою: max c bf Rbt bm ho1;
295 0,18 2,1 = 111,51 кН < 1 0,9 2 103 0,22 = 396 кН
де c = a1 – ho1 = 400 – 220 = 180 мм;
bm =0,5(b1 + bf ) = 0,5(1,9 + 2,1) = 2 м.
Умова виконується, отже міцність нижньої сходинки забезпечено.
Перевіряємо міцність верхньої сходинки з умови продавлювання за формулою: max c1 bf Rbt bm1 ho;
295 0,28 2,1 = 173,46 кН < 1 0,9 1,6 103 0,52 = 748,8 кН
де c1 = a2 – ho2 = 800 – 520 = 280 мм;
bm1 =0,5(bs + bf ) = 0,5(1 + 2,1) = 1,6 м.
Умова виконується, отже міцність верхньої сходинки також забезпечена.
Висота підошви достатня, отже продавлювання не буде.