Площадь подошвы фундамента определяется по формуле:

, (2.8.6)

где N_II – продольное усилие, передаваемое колонной, приложенное к фундаменту на уровне его обреза;

d – глубина заложения фундамента;

- среднее значение удельного веса фундамента и грунта на его уступах, =20кН/м³;

R₀ – начальное расчетное сопротивление несущего слоя грунта.

Если фундамент испытывает воздействие нормальной силы N_II и изгибающего момента М_II, он считается внецентренно нагруженным. Следовательно, фундамент проектируется прямоугольным в плане, вытянутым в плоскости действия момента, при этом соотношение размеров сторон подошвы фундамента принимается η = 0,6….0,85. Учитывая, что и , преобразуя формулу (2.8.6), получаем ширину подошвы фундамента:

. (2.8.7)

Тогда длина подошвы фундамента l_f определяется по формуле:

. (2.8.8)

Округляем значения размеров подошвы фундамента кратными 0,3м в большую сторону.

После этого уточняется условное расчетное сопротивление грунта:

, (2.8.9)

где g_с1 и g_с2 – коэффициенты условий работы, принимаются по табл.3 [6] или табл.4.2 приложения 4 пособия; k – коэффициент, т.к. прочностные характеристики грунта (j и c_II) определены непосредственными испытаниями, то k = 1,0; М_g, М_q, М_с – коэффициенты, зависящие от угла внутреннего трения j , принимаются по табл.4 [6] или по табл.4.3 приложения 4 пособия; b_f – ширина подошвы фундамента, м; k_z – коэффициент, при ширине подошвы фундамента b_f = < 10м k_z = 1,0; d_b – глубина подвала; с_II – расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента; – осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих выше подошвы фундамента; g_II – то же, ниже подошвы фундамента.

Проверяем выполнение условий:

≤ 1,2R, (2.8.10)

≥ 0, (2.8.11)

Р_ср ≤ R, (2.8.12)

где - среднее давление под подошвой внецентренно нагруженного фундамента;

- минимальное краевое давление под подошвой внецентренно нагруженного фундамента;

- максимальное краевое давление под подошвой внецентренно нагруженного фундамента;

- момент сопротивления подошвы фундамента.

Если правая и левая части неравенства (2.8.12) отличаются друг от друга более чем на 5%, необходимо уточнить размеры подошвы фундамента.

Уточнение производится следующим образом. Сначала по формуле (2.8.6) вычисляется новое значение площади подошвы A_f c заменой R₀ на R. После этого уточняются стороны подошвы фундамента l_f и b_f.

Затем по формуле (2.8.9) вычисляется новое значение R и так до выполнения условия: 0,05.

Полученные из расчета размеры подошвы округляются кратно 0,3 м в большую сторону. Окончательные размеры подошвы фундамента устанавливаются после расчета основания по деформациям.

После определения размеров подошвы определяется высота плитной части и уточняется полная высота фундамента.

Предварительные размеры рабочей высоты плитной части фундамента определяют по формуле:

, (2.8.13)

где h_c и b_c – соответственно высота и ширина сечения колонны; N_I – расчётная нагрузка, передаваемая колонной на уровне обреза фундамента, N_I = g_f N_II; g_f – коэффициент надежности по нагрузке, g_f = 1,2; a – поправочный коэффициент,
a = 0,85; g_b2 – коэффициент, учитывающий длительность действия нагрузки, g_b2 = 1,0; g_b9 – коэффициент, учитывающий вид материала фундамента, g_b9 = 0,9; R_bt – расчетное сопротивление бетона растяжению; p_гр – реактивный отпор грунта от расчетной продольной нагрузки N_I без учета веса фундамента и грунта на его уступах, определяется по формуле

. (2.8.14)

Затем определяется высота плитной части:

h_pl = h_0pl + a_s. (2.8.15)

где a_s.- защитный слой бетона.

После этого определяется полная расчетная высота фундамента:

H_f = h_pl + h_сf. (2.8.16)

Высота фундамента H_f округляется кратно 0,3м, а высота ступеней – кратно 0,15м.

Далее производится конструирование ступеней.

В случае, если h_0pl ≤ 450мм, фундамент проектируют одноступенчатым, при 450мм< h_0pl<900мм, двухступенчатым, при h_0pl > 900мм – трехступенчатым.

Размеры консолей должны находиться в указанных пределах:

с_i = (1 ¸ 2,5)×h_i, (2.8.17)

где h_i - высота ступеней.

Пример расчета

Исходные данные:

Проектируемое здание в г.Казани (нормативная глубина промерзания грунта d_fn =1,65).

Многоэтажное здание (коэффициент, учитывающий температурный режим здания k_n =0,4) каркасного типа, с железобетонными колоннами квадратного сечения с размерами сторон b_c =0,3м и h_c = 0,3м, соотношение длины здания к его высоте L/H = 2м.

Материал фундамента - бетон класса В15 (R_bt=0,75МПа).

ИГЭ-1 – так как, I_L=0,27, то суглинок тугопластичный (табл. 5.1. прил.5 настоящего пособия); h₁= 2,15м, γ₁= 17,5кН/м³, е=0,71, φ=^-18⁰, с=17кПа.

ИГЭ-2 – песок средней крупности: h₂= 3,0м, γ₂= 19,5 кН/м³, γ_s2= 26,5 кН/м³, е=0,71.

ИГЭ-3 – так как, I_L=0,20, то глина полутвердая (табл. 5.1. прил.5 настоящего пособия); h₃= 1,5м, γ₃= 20,5кН/м³.

d_W=2,0м.

Нагрузка на обрез фундамента - N_II =800кН, M_II.=60кН·м,

Решение

Начальное расчетное сопротивление R₀ = 230кПа (таблица 5.2 прил. 5 пособия), модуль деформации E₀ = 15МПа (таблица 5.3 прил. 5 пособия), ИГЭ-1 являются достаточными, чтобы использовать данный слой грунта в качестве несущего.

1. Определение высоты фундамента по конструктивным требованиям

Исходя из условий жесткой заделки колонны в фундаменте, определяем минимальную высоту фундамента:

H_f = h_cf + 0,2м=0,45+0,2=0,65м,

где h_cf = h_з + 0,05м=0,4+0,05=0,45м;

глубина заделки колонны в стакан фундамента:

h_з = (1,0…1,5)h_c=1· h_c=0,3=0,3м,

h_з = k∙d_s=25·16=400=0,4м,

принимаем наибольшее значение h_з = 0,4м.

Минимальная высота железобетонного фундамента под железобетонные колонны для одноэтажных и многоэтажных зданий из условий надежного защемления фундамента в грунте равна H_f = 1,5 м.

По конструктивным требованиям высоту фундамента принимаем H_f=1,5 м.