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 = 1,8 – 1,25 = 0,55 м.

Минимальная рабочая высота плитной части:

H_0мин = 0,5 · (N / (0,85 · _b1 · R_bt + P))^0.5 – 0,25 · (h_кол + b_кол) ,

H₀ = 0,5 · (897,51 / (0,85 · 0,9 · 900 + 138,4))^0.5 – 0,25 · (1,9 + 0,5) = -0,080 м.

Вылет плитной части по длине

l_в = (l - l_п) / 2,

l_в = (3,3 – 2,7) / 2 = 0,30 м.

Вылет плитной части по ширине

b_в = (b - b_п) / 2,

b_в = (2,4 – 1,2) / 2 = 0,6 м.

Принимаем фундамент с подошвой 3,3 х 2,7 м, одноступенчатый в двух направлениях, с подколонником размером 2,4 х 1,2 м, высотой 1,8 м, высотой плитной части H = 300 мм:

- по длине фундамента – 1 ступень высотой h₁ = 300 мм, вылетом l₁ = 300 мм,

- по ширине фундамента – 1 ступень высотой h₁ = 300 мм, вылетом l₁ = 600 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 = 1,8 – 0,3 = 1,5 м.

1,5 – 1 = 0,3 < 0,275 + 0,075 = 0,35 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 = 0,3 – 0,05 = 0,25 м.

А₀ = 0,5 · 2,4 · (3,3 – 2,7 - 2 · 0,25) – 0,25 · (2,4 – 1,2 - 2 · 0,25)² = 0,06 м²,

N₀’ = 0,06 · 189.1 = 11,35 кН.

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

U_m = b_c + h_bot,0,

U_m = 1,2 + 0,25 = 1,45 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 · 1,2 · (0,5 + 1,9) = 5,76 м².

a’ = 1 – 0,4 · 900 · 5,76 / 11,35 = -182,6 < 0,85 принимаем a’ = 0,85.

N₀’ = 11,35≤ 2,4 · 3 · 900 / (0,85 · 0,06) + 1,45 · 0,25 = 15804,8 кН - условие выполняется, следовательно, прочность фундамента на продавливание колонной дна стакана обеспечена.

Рис.7.3.1 Продавливание фундамента колонной дна стакана

Б) Расчет на раскалывание фундамента.

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 (см. рисунок 7.3.2.)

A_fl = 1,94 м²,

A_fb = 1,7м².

b_кол / h_кол = 0,5 / 1,9 = 0,26 < A_fb / A_fl = 1,7 / 1,94 = 0,87, следовательно, проверку фундамента по прочности на раскалывание производим из условия

N ≤ 0,975 · A_fl · R_bt · (1 + b_кол / h_кол),

N = 897.51 кН < 0,975 · A_fl · R_bt · (1 + b_кол / h_кол) = 0,975 · 1,94 · 900 · (1 + 0,5 / 1,9) = 1343.96 кН - условие выполняется, следовательно, прочность фундамента на раскалывание обеспечена.

Рис. 7.3.2. Схема к определению площадей вертикальных сечений фундамента