5 Расчет и конструирование монолитного внецентренно нагруженного фундамента под колонну

5.1 Данные для проектирования

Глубину заложения подошвы принимаем из условия промерзания грунта равной d = 2,55 м. Обрез фундамента - на отм. -0,15 м. Расчетное со­противление грунта основания R = 0,30 МПа, средний удельный вес материала фундамента и грунта на нем γ_т = 20 кН/м. Бетон фундамента класса В 20 с расчетными характеристиками при :;. Под фундаментом предусматривается бетонная подго­товка толщиной 100 мм из бетона класса В3,5.

На фундамент в уровне его обреза передаются от колонны следующие усилия:

комбинация М_тin

N_n = 507,3 кН; М = -102,5кН·м; Q_n = 17,46 кН;

комбинация N_тax

N_n = 670,6 кН; М = -92,17кН·м; Q_n = 20,41 кН

Эксцентриситет приложения нагрузки от стены , тогда изгибающие моменты от веса стены относительно оси фундамента:

Расчетная схема усилий для фундамента показана на рис. 4.2.

5.2 Определение размеров подошвы фундамента и краевых давлений

Примем соотношением сторон т =b / l = 0,8 и предварительно уста­новим размер меньшей стороны как для центрально нагруженного фунда­мента

Размер большей стороны .

Принимаем унифицированные размеры , тогда площадь подошвы, а момент сопротивления

Проверка давлений под подошвой фундамента. Проверяем наи­большее р_п,тах и наименьшее р_п,тin краевые давления и среднее р_п,т дав­ление под подошвой. Принятые размеры подошвы должны обеспечивать выполнение следующих условий:

.

Давление на грунт определяем с учетом веса фундамента и грунта на нем по формуле

где - усилия на уровне подошвы фундамента.

Замечание к выбору знака момента от поперечной силы Q. При рас­чете поперечной рамы за положительное принималось направление упру­гой реакции колонны слева направо. Тогда положительный знак попереч­ной силы Q соответствует ее направлению справа налево. Следовательно, момент, создаваемый поперечной силой Q относительно подошвы фунда­мента, при положительном знаке Q действует против часовой стрелки и принимается со знаком "минус".

Комбинация М_тin

Комбинация N_тax

В обеих комбинациях давления р_п не превышают допускаемых, т.е. принятые размеры подошвы фундамента достаточны.

Расчетной оказывается комбинация N_тax, при которой давление на грунт больше.

5.3 Определение конфигурации фундамента и проверка нижней ступени

Учитывая значительное заглубление подошвы, проектируем фундамент с подколонником и ступенчатой плитной частью.

Размеры подколонника в плане:

где и - соответственно толщина стенок стакана и зазор между гранью колонны и стенкой стакана в направлении сторон l и b.

Рабочую высоту плитной части фундамента предварительно можно установить из условия продавливания от граней подколенника по формуле

Принимая и, получим

.

По расчету можно принять плитную часть в виде одной ступени высо­той . Тогда консольные выносы ступеней составят:

первой (нижней) - ;

второй -.

Глубина стакана под колонну; размеры дна стакана:.

Проверка высоты нижней ступени. Высота и вынос нижней ступени проверяются на продавливание и поперечную силу. Проверку на продавливание выполняем из условия

,

где - продавливающая сила;

- размер средней линии грани пирамиды продавливания.

Площадь

тогда продавливающая сила

- продавливание нижней ступени не произойдет.