4.4. Проверка фундамента по прочности на раскалывание

Расчет на раскалывание фундамента производим на действие расчетной нормальной силы.

Площади вертикальных сечений фундамента в плоскостях, проходящих по осям колонны параллельно длинной и короткой сторонам подошвы фундамента, за вычетом стакана фундамента, соответственно:

A_fl = 0,72 м² A_fb = 0,54 м²

Так как: b_кол / h_кол = 0,4 / 0,7 = 0,28 <A_fl / A_fb =0,72/0,54 = 1,29

то: N = 0,975 × A_fl × R_bt­ × (1 + b_кол / h_кол ) = 0,975×0,81×900×(1+0,4/0,9) = 1026,36 кН

и тогда проверяем: N_соот = 667,3 кН < N = 1026,36 кН

Условие выполняется.

4.5. Проверка ступени по прочности на продавливание

Площадь многоугольника продавливания: А₀ = 0,44 м²

Наибольшее краевое давление на грунт от расчетной нагрузки без учета веса фундамента и грунта на его уступах:

P_max = (N_соот / b×l) + (M_max / W_y ) = (667,3 / 2,1×2,7) + (169,7 / 2,7× (2,1³/6) = 158,4 кПа

Расчетная продавливающая сила: F = A₀ × P_max = 0,44 × 158,4 = 69,7 кН

Проверяем условие прочности ступени на продавливание:

F = 69,7 кН < b_m × R_bt × g_b2 × h₀₂ = 1,05 × 900 × 0,9 × 0,25 = 212,63 кН

b_m = h₀₂ + b₂ = 0,25 + 0,8 = 1,05 м

Условие выполняется.

Рис. 15 К определению площади продавливания

4.6. Армирование подошвы фундамента

Армирование подошвы фундамента производится одной сеткой С-1 с рабочими стержнями с шагом 200 мм в продольном и поперечном направлениях.

Сечение по грани подколонника с арматурой, параллельной длинной стороне фундамента, и вылетом ступени c­_l = 0,6 м:

M_b=N_соотc­_l²/(2l)(1+6e₀/l–4(e₀c­_l /l²))=667,30,45²/(22,7)(1+60,28/ 2,7–4(0,280,6/2,7²))=34,6 кНм

е₀ = (M_max + Q­_соот­  d) / (N_соот + 20  b  l ) = (169,7 +30,7 1,65) / (667,3 +202,12,7) = 0,28 м

A_sl = M_b / (0,9  R_S  h₀₁ ) = 34,6/(0,9  35510³  0,5) = 0.00022 м²

Сечение по грани подколонника с арматурой, параллельной короткой стороне фундамента, и вылетом ступени c­_b = 0,6 м:

M_l = N_соот  c­₁² / (2 b) = 667,30,6² / (22,1) = 57,2кНм

A_sb = M_l / (0,9  R_S  h₀₁ ) = 57,2/ (0,9  35510³  0,5) = 0,00018 м²

Количество стержней в сетке по длине и ширине:

n_l(b) = b (l) / S,

n_l = 2700 / 200 = 13 шт,

n_b = 2100 / 200 = 10 шт.

Минимальный диаметр стержней в сетке по длине и ширине:

d_sl(b) = (4 * A_sl1(sb1) / (π * n_l(b)))^0.5,

d_sl = (4 · 220 / (π · 13))^0.5 = 4,64 мм.

d_sb = (4 · 180 / (π · 10))^0.5 = 4,79 мм.

Принимаем сетку С-1

4.7. Проверка прочности подколонника Проверка прочности подколонника по нормальным сечениям

Проверка прочности подколонника проводится по двум сечениям: в уровне плитной части (сечение 1-1) и в уровне нижнего торца колонны (сечение 2-2).

Сечение 1-1

Случайный экцентриситет: e_a = l_п / 30 = 2,1/ 30 = 0,07 м

Приведенный момент в сечении:

M₁ = М_max + N_cooт  e_a + Q_cooт  h_п = 169,7 + 667,30,07 + 30,71,2 = 253,25 кНм

Эксцентриситет продольного усилия:

е₁ = M₁ / N_соот + е_а = 253,25 /667,3 + 0,07 = 0,45 м

Площадь сжатой зоны:

А_ВС = b_п  l_п  (1 – 2  е₁ / l_п ) = 1,2  2,1  (1 – 210,45 / 2,1) = 1,44 м²

Проверяем условие:N_соот=667,3<_b3_b9 R_b  A_BC=0,850,9115001,44=12668,4кН

Условие выполняется.

Сечение 2-2

Т.к. это сечение коробчатое, то оно приводится к эквивалентному тавровому

h_f = h’_f = b_w1 = b_w = 0,325 м; b = 2b_w2 = 2b’_w = 0,325 м; b_f = b’_f = b_п = 1,2 м

Площадь боковой поверхности колонны, заделанной в стакан фундамента:

А_щ = 2  h_з  (b_кол + h_кол ) = 20,7(0,4+0,7) = 1,54 м²

 ’ = 1-0,4 R_bt  А_щ /N­­_соот = 1-0,49001,54 /667,3=0,83< 0,85

Принимаем  ’ = 0,85

Продольная сила, передаваемая через бетон замоноличивания на стенки стакана:

N_c = 0,4 R_bt  _b2  A_щ = 0,49000,91,54=498,96 кН

N_c=(1- ’)N­_соот = (1-0,85)667,3= 100,1 кН

Проверяем условие: N_с = 100,1 < R_b  b’_f  h’_f = 115001,20,325 = 8625 кН

Условие выполняется. Следовательно, граница сжатой зона проходит в полке, и сечение расчитывается как прямоугольное с шириной b_п = 1,2 м.

Приведенный момент в сечении:

M₂ = М_max-N_ce_a+Q_cooтh_с = 169,7 +100,10,07+30,71 =207,4 кНм

Эксцентриситет продольного усилия: е₂ = M₂ / N_с + е_а = 207,4 / 101,1 + 0,07 = 2,12 м

Площадь сжатой зоны: А_ВС = b_п  l_п  (1 - 2   е₂ / l_п ) = 1,2  2,1  (1 - 212,12/ 2,1) < 0

Следовательно, сила приложения находится за пределами сечения подколонника. Рассчитываем подколонник как внецентренно нагруженный ж/б элемент по высоте сжатой зоны:

х = N_соот / R_b  b_п = 667,3/ 11,510³1,2 = 0,05 м

х = 0,05м <  _R  (l_п – 0,05) = 0,531  (1,5– 0,05) = 1,09 м

 _R = 0,531

Требуемая площадь рабочей продольной арматуры на одну сетку:

А’_S = А_S = ((R_b  b_п  l_п0² )/ R_S ) ((_n - ’_n  (1-0,5’_n )) / (1-)) =

= ((11,510³1,21,45 ²)/35510³) ((0,09-0,024(1-0,5∙0,024)) /(1-0,024)) = 0,00246 м²

l _п0 = l_п - а’ = 1,5 – 0,05 = 1,45м

l₂ =  l₁ + 0,5(l_п0 – а’ ) = 11,78 + 0,5(1,45-0,05) = 2,78м

’_n = N_соот / (R_b  b_п  l_п0 ) = 667,3/ (11,510³1,21,45) = 0,024<  _R = 0,531

_n = M_max  l₂ / (R_b  b_п  l_п0² ) = 169,7 2,78 / (11,510³1,21,45² ) = 0,009

 = а’/ l_п0 = 0,05 /1,45= 0,024

Принимаем:

2 каркаса КР 1 по 612 А400 с А’_S = А_S ≥ 0,0004 b_п  l_п0 = 0.00098 м²

2 каркаса КР 2 по 514 А400 с А’_S = А_S ≥ 0.0004 b_п  l_п0 = 0.00098 м²

Проверяем условие по наименьшей принятой площади арматуры:

N*=R_bb_пх(l_п–0,5х)+R_SCA’_S(l_п0–a')=11,510³1,20,05(1,5-0,50,05)+43510³0,000679(1,45–0,05) = 3096,29 кНм

N_соот=667,3<N*= 3096,29 кНм - условие выполняется.