7.3 Расчет и конструирование плитной части фундамента

7.3.1 Конструирование плитной части фундамента

Плитная часть фундамента рассчитывается по двум группам предельных состояний.

Расчет по первой группе включает проверку прочности на продавливание плитной части в целом и по каждой ступени в отдельности, а также расчет на изгиб консольных выступов в сечениях по граням ступеней и подколонника.

Расчет по второй группе предельных состояний – на образование и раскрытие трещин в подошве фундамента.

Толщина дна стакана:

h_bot = H_f - h_с,

h_bot = 1.5 - 0.95 = 0.55 м.

Минимальная рабочая высота плитной части:

H_0мин = - 0.25 * (h_кол + b_кол) + 0.5 * (N / (0.85 * _b2 * _b9 * R_bt + P))^0.5,

H₀ = - 0.25 * (0.8 + 0.4) + 0.5 * (734.7 / (0.85 * 1 * 1 * 900 + 121.74))^0.5 = 0.155 м.

Минимальная высота плитной части:

H_мин = H₀ + а,

где а – расстояние от подошвы фундамента до центра тяжести рабочей арматуры плитной части.

H_мин = 0.155 + 0.05 = 0.205 м.

Вылет плитной части по длине:

l_в = (l - l_п) / 2,

l_в = (3 - 1.5) / 2 = 0.75 м.

Вылет плитной части по ширине:

b_в = (b - b_п) / 2,

b_в = (2.4 - 0.9) / 2 = 0.75 м.

Принимаем фундамент Ф7-1-3-1 с подошвой 3 * 2.4 м, одноступенчатый в двух направлениях, с подколонником размером 1.5 * 0.9 м, высотой 1.5 м, высотой плитной части H = 450 мм:

- по длине фундамента – 1 ступень высотой h₁ = 450 мм, вылетом l₁ = 750 мм,

- по ширине фундамента – 1 ступень высотой h₁ = 450 мм, вылетом l₁ = 750 мм.

7.3.2 Проверка плитной части фундамента на продавливание

Проверим условие:

h_n - h_з < b_w + 0.075

где h_n – высота подколонника:

h_n = H_f - H,

h_n = 1.5 - 0.45 = 1.05 м.

1.05 - 0.9 = 0.15 < 0.175 + 0.075 = 0.25, следовательно, необходимо произвести расчет на продавливание фундамента колонной дна стакана и на раскалывание фундамента колонной при действии только расчетной нормальной силой N₀’.

А) Расчет на продавливание фундамента колонной дна стакана

Прочность фундамента на продавливание колонной дна стакана обеспечена при выполнении условия:

N₀’ ≤ b * l * R_bt / (a’ * A₀) + U_m * h_bot,0,

где N₀’ = A₀ * P_max,

A₀ – площадь многоугольника продавливания:

А₀ = 0.5 * b * (l - l_с - 2 * h_bot.0) - 0.25 * (b - b_c - 2 * h_bot.0)²,

l_с, b_c – длина и ширина стакана:

h_bot.0 – рабочая высота дна стакана:

h_bot.0 = h_bot - а,

h_bot.0 = 0.55 - 0.05 = 0.5 м.

А₀ = 0.5 * 2.4 * (3 - 0.9 - 2 * 0.5) - 0.25 * (2.4 - 0.5 - 2 * 0.5)² = 1.118 м²,

N₀’ = 1.118 * 199 = 224.48 кН.

U_m – средний размер грани и пирамиды, образующейся при продавливании, в пределах рабочей высоты:

U_m = b_c + h_bot,0,

U_m = 0.5 + 0.5 = 1 м.

a’ – коэффициент, учитывающий частичную передачу продольной силы на плитную часть фундамента через стенки стакана:

a’ = 1 - 0.4×* R_bt * А_щ / N₀’ ≥ 0.85,

А_щ – площадь боковой поверхности колонны, заделанной в стакан фундамента:

А_щ = 2 * h_з * (b_кол + h_кол),

А_щ = 2 * 0.9 * (0.4 + 0.8) = 2.16 м².

a’ = 1 - 0.4 * 900 * 2.16 / 224.48 = -2 < 0.85 принимаем a’ = 0.85.

N₀’ = 224.48 ≤ 0.4 * 0.8 * 900 / (0.85 * 1.118) + 1 * 0.5 = 305.56 кН - условие выполняется, следовательно, прочность фундамента на продавливание колонной дна стакана обеспечена.

Б) Расчет на раскалывание фундамента

Расчет на раскалывание фундамента производим на действие расчетной нормальной силы.

П лощади вертикальных сечений фундамента в плоскостях, проходящих по осям колонны параллельно длинной и короткой сторонам подошвы фундамента, за вычетом стакана фундамента, соответственно (см. рисунок 8):

A_fl = 2.05 м²,

A_fb = 1.53 м².

b_кол / h_кол = 0.4 / 0.8 = 0.5 < A_fb / A_fl = 1.53 / 2.05 = 0.75, следовательно, проверку фундамента по прочности на раскалывание производим из условия:

N ≤ 0.975 * A_fl * R_bt * (1 + b_кол / h_кол),

N = 734.7 кН < 0.975 * A_fl * R_bt * (1 + b_кол / h_кол) = 0.975 * 2.05 * 900 * (1 + 0.4 / 0.8) = 2698 кН - условие выполняется, следовательно, прочность фундамента на раскалывание обеспечена.

Рисунок 8. Схема к определению площадей вертикальных сечений фундамента