Розрахунок окремо стоїть фундаменту під колону
Основне завдання проектування фундаментів полягає в забезпеченні рівномірної передачі навантаження від споруд (опор трубопроводів, резервуарів і т.д.) на підставу таким чином, щоб тиск, що виникає під підошвою фундаменту, не приводило до неприпустимих деформацій споруди.
На практиці, найчастіше, застосовують бетонні та залізобетонні фундаменти.
За формою фундаменти поділяють на окремі під колони і опори, стрічкові під стінки і суцільні під всією спорудою. Окремо стоять фундаменти можуть бути збірними або монолітними.
За умовами експлуатації розрізняють такі типи фундаментів: жорсткі - працюють на стиск і виконувані з бетону; гнучкі - сприймають стискають і згинальні зусилля і виконувані із залізобетону.
Окремо стоять фундаменти в плані зазвичай мають прямокутну форму з відношенням сторін не більше 3: 1 (рис. 46).
Монолітні фундаменти, бетоновані на місці, як правило, мають ступінчасту форму. Існують наступні рекомендації по вибору числа ступенів:
- якщо висота фундаменту ≤ 450 мм, то при проектуванні приймають один щабель;
- якщо 450 ≤ ≤ 900 мм - два ступені;
- якщо> 900 мм - три ступені.
Мінімальна висота ступеня дорівнює 300 мм.
Розрахунок окремих фундаментів проводиться в припущенні, що фундамент є абсолютним жорстким тілом. Тому відсіч грунту розподіляється по підошві фундаменту по лінійному закону. Розрахунок фундаменту складається з 2-х частин:
1. Розраховують деформації основи під фундаментом, за якими потім визначають розміри фундаменту в плані.
2. Розраховують сам фундамент на міцність, тобто визначають розміри окремих частин фундаменту і його армування.
Визначення розмірів підошви фундаменту
На підошву фундаменту діють навантаження від колони, маса самого фундаменту і тиск грунту на його уступах (рис 46).
46. Розрахункова схема окремого фундаменту
Розрахунок проводиться з умови міцності підстави, на яке спирається фундамент. Розглядаються два варіанта навантаження фундаменту: центральне і позацентровий. Граничний стан визначається несучою здатністю грунту підстави.
Розміри підошви фундаменту визначають з того умови, щоб тиск під підошвою не перевищувало граничний опір грунту на стиск
де - максимальний тиск під підошвою фундаменту;
- нормативний опір грунту основи стиску;
- коефіцієнт умов роботи;
- коефіцієнт надійності за призначенням споруди.
При розрахунку центрально навантаженого фундаменту площа підошви фундаменту визначається з умови відсутності продавлювання підстави фундаменту
де - розміри підошви фундаменту;
- нормативна поздовжня вертикальна сила на рівні фундаменту;
- розрахунковий опір ґрунту, яке приймається за нормами;
= 20 кН / м 3 - усереднена щільність фундаменту і грунту на його уступах;
- глибина закладення фундаменту.
Розрахунок окремо стоїть центрально-стиснутого фундаменту
Розрахунок окремо стоїть центрально-стиснутого фундаменту
Розрахунок фундаменту ведеться по першій групі граничних станів. Під підошвою фундаменту від центральної навантаження виникає відсіч грунту основи (рис. 47). Підошва фундаменту працює як плита на вигин. При цьому чим нижче знаходяться волокна плити, тим більше вони розтягнуті. Розтягують напруги призводять до утворення тріщин у фундаменті за нормальними перетину. Для того, щоб фундамент міг чинити опір утворенню тріщин, застосовують сталеву арматуру. Фундамент армується зварними сітками зі стержнів періодичного профілю діаметром не менше 10 мм і кроком 100 - 200 мм. Зварену сітку встановлюють по підошві фундаменту з дотриманням захисного шару, товщина якого повинна бути не менше 30 - 35 мм при наявності під фундаментом піщано-гравійної підготовки і дорівнює 70 мм без підготовки підстави.
Найбільш небезпечними є перерізи 1 і 2 згинаного фундаменту, де змінюється його висота. Для визначення згинального моменту в цих перетинах розглядають відсічену частина фундаменту, як консоль, рівномірно навантажену знизу реактивним тиском підстави. Рівнодіюча реакції грунту на відсічену частина прикладена в центрі ваги опорної поверхні. Для перетинів 1 і 2 відповідно отримаємо реакції і
;
де - геометричні розміри (рис. 47).
Мал. 47. Розрахункова схема фундаменту при вигині
Згинальний момент в перетинах 1 і 2 обчислюється як твір рівнодіюча реакції підстави на її плече
;
Для визначення площі перерізу арматури по граничному стані вважається, що при утворенні тріщини все навантаження припадає на стрижні арматури і досягає розрахункового опору на розтяг. Для обчислення розтягуючого зусилля в арматурі складаються умови рівноваги для перетинів 1 і 2 (рис. 47). Згинальний момент від тиску грунту на підошву фундаменту врівноважується моментом внутрішніх сил в арматурі щодо центру повороту частин фундаменту, розділених тріщиною. Необхідна площа арматури визначається за формулами
,
де - коефіцієнт роботи арматури.