Расчет отдельно стоящего центрально-сжатого фундамента

• расчет площади арматуры фундамента Расчет прочности тела фундамента (рис. 12.6) в отличие от рас­чета основания ведется по первой группе предельных состояний,

поэтому используется расчетная нагрузка N. Под подошвой фун­дамента от действия нагрузки возникает отпор грунта (реакция) р = N/A_f (кН/м²), фундамент деформируется, происходит изгиб подошвы фундамента (рис. 12.7). При этом может происходить его разрушение за счет образования трещин по нормальным сечени­ям, т.е. подошва фундамента работает как плита. Арматура, по­ставленная в нижней части фундамента (арматурные сетки), вос­принимает растягивающие напряжения. Расчетом необходимо проверить сечение по краю колонны и те места, где происходит изменение высоты фундамента, которые являются наиболее опас­ными (сечения 1—1, 2—2, рис. 12.8).

Из сказанного понятно, что арматура подошвы фундамента рас­считывается как арматура изгибаемых элементов, воспринимающая растягивающие усилия, возникающие в растянутой зоне бетона. Для определения изгибающего момента в сечении 1—1 рассматриваем отсеченную сечением часть фундамента как консоль, равномерно загруженную снизу реакцией грунта р. Равнодействующая реакции грунта на отсеченной части Q приложена в центре тяжести консо­ли, для сечений 1—1, 2—2 соответственно: Q_u Q₂:

(12.5)

Момент, возникающий в сечении 1 — 1, определяется как про­изведение равнодействующей Q_x на расстояние от равнодейству­ющей до сечения:

(12.6)

аналогично можно определить изгибающий момент для сечения 2—2:

Требуемая площадь арматуры определяется из формулы

(12.7)

При нахождении площади арматуры в уравнение соответствен­но подставляется А/, или М₂ и соответствующая рассчитываемым сечениям рабочая высота h_0l или Л₀₂.

• расчет на продавливание

Разрушение фундамента может также происходить от продавли-вания колонной фундамента. Опытным путем установлено, что разрушение фундамента при продавливании происходит по усечен­ной пирамиде (пирамида продавливания). Нагрузка в теле железо­бетонного фундамента распределяется под утлом 45° (рис. 12.9). Так как реакция грунта р действует по всей поверхности подошвы фун­дамента, а нагрузка N распределяется в теле фундамента по пира­миде продавливания, то образуется неуравновешенная часть нагруз­ки — продавливающая сила F.

(12.8)

где р — реакция фунта; 4>— площадь фундамента; Л₍.о.п — площадь нижнего основания пирамиды продавливания;

где а_но„, Ь_нол — стороны нижнего основания пирамиды продавли­вания:

йн.о.п = К + 2/г₀;

Ь_и.о.„. = К + ^2Ао;

/г₀ — рабочая высота фундамента.

В фундаментах должно выполняться условие прочности на продавливание:

(12.9)

где F— продавливающая сила;

а — коэффициент, принимаемый для тяжелого бетона равным а= 1;

и„, — среднеарифметическое значений периметров верхнего и нижнего оснований пирамиды продавливания:

(12.10)

/?/,, — расчетное сопротивление бетона растяжению, принима­ется с коэффициентом условия работы у_и= 1.

• расчет прочности фундамента на действие поперечной силы Так как фундамент не имеет поперечной арматуры, следует проверять прочность нижней ступени фундамента на действие поперечной силы Q. При этом проверяется сечение, проходящее по нижней границе пирамиды продавливания, из условия (7.42)

где Q = pcb {ртлс. 12.8, 12.9);

/г₀₂ — рабочая высота сечения нижней ступени фундамента;

Фи — коэффициент, для тяжелого бетона ф_и = 0,6; ф„ = 0 для эле­ментов без предварительного напряжения.