Расчет и конструирование монолитных железобетонных фундаментов под колонны

Исходные данные:

Высота этажа 3.6 м

Отметка верха фундамента – 0,15 м от уровня пола

Район строительства г. Каховка

Класс бетона фундаментов В – 15 (Rb = 8,5 МПа)

Продольные рабочие стержни класса А- 300С ( Rsc=280МПа)

Поперечная арматура класса А-240С.

1) Фундаменты под колонны выполняют ступенчатыми, а при осевой нагрузке – квадратными в плане. При расчете фундамент условно считаем абсолютно жестким, а давление на грунт под его подошвой – равномерно распределенным.

Расчет фундамента заключается в определении его размеров в плане, полной высоты, высоты нижнего уступа и площади арматуры. Расчет фундамента производят по расчетным нагрузкам. Предварительное определение размеров подошвы фундамента производится из условия, что среднее давление на основания не превышает условного расчетного сопротивления R₀. Окончательные размеры фундамента принимают по значению расчетного давления на грунт R, вычисленному по формулам СНиП ІІ-15-74 c учетом R₀, а также принятых размеров подошвы фундамента и глубины его заложения.

Необходимая площадь подошвы центрально загруженного фундамента при предварительном расчете определяем по формуле:

где, -расчетное усилие по предельным состояниям второй группы, передаваемое фундаменту колонной и определяется по формуле:

коэффициент для зданий без крановых нагрузок, равен 1,15

- условное расчетное давление грунта = 0,25 МПа

- средний объемный вес материала фундамента и грунта на его уступах

- глубина заложения подошвы фундамента от уровня пола, которую можно принимать равной расчетной глубине сезонного промерзания грунта

.

- коэффициент, учитывающий влияние теплового режима здания на глубину промерзания грунта у фундамента и стен колонн

При квадратном фундаменте размер его стороны равен:

Округляем до 0,1 м и получаем размер в плане 3,6×3,6 м с площадью

2)Минимальная рабочая высота фундамента определяем из условия прочности бетона на продавливание в предположении, что продавливание происходит по поверхности усеченной пирамиды, боковые грани которой наклонены под углом 45°, причем верхним основанием является сечение колонны, а нижнее расположено на уровне рабочей арматуры и определяется по формуле:

где, расчетное усилие, передаваемое фундаменту колонной

расчетное сопротивление бетона при осевом растяжении

площадь фундамента принятых размеров в плане

размеры сечения колонны

для тяжелого бетона

Полная высота фундамента .

Принимаем фундамент высотой 90 см и выполняем его трёхступенчатым с высотами ступеней 30+30+30 см.

Размеры в плане второй и третей ступени, считая снизу, определяем из условия, чтобы она была кратна 100 мм и чтобы контур ступени не засекал поверхности пирамиды, верхнее основание которой равно поперечному сечению колоны, а грани наклонены под углом 45°.

3)После выбора размеров ступеней фундамента согласно выше изложенному, проверяем рабочую высоту нижней ступени фундамента на прочность по поперечной силе при отсутствии поперечного армирования в наклонном сечении IV-IV, при полезной высоте сечения:

4)Проверяем рабочую высоту нижней ступени на прочность при продавливании в предположении, что продавливание происходит по поверхности пирамиды, боковые грани которой, начинаясь у второй снизу ступени, наклонены под углом 45° по формуле:

где, F - расчетная продавливающая сила, равная расчетной продольной силе N , действующей у верха фундамента, за вычетом силы, равной площади основания пирамиды продавливания, умноженной на реактивное давление грунта

коэффициент, принимаемый равный 1, для тяжелых бетонов

площадь нижнего основания пирамиды продавливания

среднее арифметическое между периметром верхнего и нижнего оснований пирамиды продавливания. Верхним основанием пирамиды является вторая снизу ступень фундамента в плане

5)Площадь сечения рабочей арматуры фундамента определяется из расчета на изгиб фундамента как консоли выступа за грань колонны (в сечении I-I) и за грань ступеней (сечение ІІ-ІІ, сечение ІІІ-ІІІ) под влиянием реактивного давления грунта. Значения изгибающих моментов в данных сечениях равны:

Сечение рабочей арматуры на всю ширину фундамента в одном направлении определяем по формулам:

Для армирования подошвы фундамента принимаем большее из полученных значений.

Подощву фундамента следует армировать ,как правило,сварными плоскими сетками из стержней диаметром не менее 10мм и не более 16-18мм. Шаг стержней следует назначать в пределах от 100 до 200 мм.

Защитный слой бетона по концам стержней принимается не менее 25÷30мм.

Принимаем сварную сетку с одинаковой в обоих направлениях рабочей арматурой из стержней .

Список литературы:

1.Ф.П. Вахненко, А.М. Павликов «Залізобетонні конструкції»Киев,

Высшая школа-2000г.

2.В.М. Байков « Железобетонные конструкции. Общий курс»

-1991 г.( пятое издание)

3. Поляков « Железобетонные конструкции» - Киев 1984 год.

4. А.Б Голышев: Проектирование железобетонных конструкций.

Справочное пособие. К.: Буд-к, 1985. -496с.

5.Методические указания для проектированию железобетонных

конструкций многоэтажного здания.

Составители: канд. тех. наук Столевич А.С.

канд. тех. наук Дорожкин В.В.