Расчёт центрально нагруженного фундамента

При центральном нагружении линия действия равнодействующих всех нагрузок проходит через центр тяжести подошвы фундамента. Рассмотрим в качестве примера расчёт центрально нагруженного отдельно стоящего фундамента (см. схему с основными принятыми обозначениями).

Расчётная схема для центрально нагруженного фундамента.

Составляем условие равновесия на вертикальную ось:

N₀ + N_ф+N_гр - P × A = 0

Отсюда: A = (N₀ + N_ф + N_гр) / P - площадь подошвы фундамента.

Принимаем:P_max = R

Для упрощения расчёта принимаем, что N_гр + N_ф = А ∙ d ∙ γ_ср,

γ_ср ≈ 20 кH/м³, тогда, подставляя в исходную формулу, получим:

A = N₀ / (R - d ∙ γ_ср),

где γ_ср ∙ d - средняя интенсивность давления от веса фундамента и грунта на его обрезах,
R - γ_ср ∙ d - дополнительная величина давления, которую мы можем передать на грунт основания.

Из найденной площади подошвы фундамента определяются его линейные размеры А = b ∙ ℓ.

Следует подчеркнуть, что данный расчёт выполняется при известной величине R – которая сама зависит от А, R = f(A). Следовательно, данную задачу можно решить методом последовательных приближений с проверкой условия P ≤ R.

Принципиальная блок–схема расчёта центрально нагруженного фундамента.

1. - вычисление расчётного сопротивления грунта основания при принятой в первом приближении величине b равной 1 м.
2. - определение площади подошвы фундамента А и его ширины b (меньшая сторона площади).
3. N_гр + N_ф = А ∙ d ∙ γ_ср - определение веса фундамента и грунта на его ступенях (см. схему), по найденной площади.
4. Проверка выполнения условия: P = (N₀ + N_ф + N_гр) / A ≤ R_b.

В случае выполнения условия п. 4, расчёт считается законченным. В противном случае необходимо увеличение размера стороны подошвы, пересчёт R при новой ширине подошвы, определение новых величин веса фундамента и грунта на его ступенях (п. 3 алгоритма) и повторение проверки (п. 4 алгоритма).

Подобный цикл расчётов следует выполнять несколько раз, до тех пор, пока не выполниться условие п. 4.

После этого расчета производят конструирование фундамента (толщину подошвы фундамента и высоту ступеней – рассчитывают методом ж/б конструкций).