Железобетон

ОТДЕЛЬНЫЕ ФУНДАМЕНТЫ КОЛОНН

Конструкции сборных фундаментов

В зависимости от размеров сборные фундаменты ко­лонн делают цельными и составными. Размеры сборных цельных фундаментов (рис. XII.2) относительно неве­лики. Их выполняют из тяжелых бетонов классов В15— В25, устанавливают на песчано-гравийную уплотненную подготовку толщиной 10 см. В фундаментах предусмат­ривают арматуру, располагаемую по подошве в виде сварных сеток. Минимальная толщина защитного слоя арматуры принимается 35 мм. Если под фундаментом нет подготовки, то защитный слой делают не менее 70 мм.

Сборные колонны заделывают в специальные гнезда (стаканы) фундаментов. Глубину заделки с?2 принимают равной (1—1,5) большего размера поперечного сечения колонн (рис. XII.2, В). Толщина нижней плиты гнезда должна быть не менее 200 мм. Зазоры между колонной И стенками стакана должны быть: понизу не менее 50 мм, поверху не менее 75 мм. При монтаже колонну устанавливают в гнезда с помощью подкладок и клинь­ев или кондуктора и рихтуют, после чего зазоры запол­няют бетоном класса В 17,5 на мелком заполнителе.

Сборные фундаменты больших размеров могут вы­полняться составными из нескольких монтажных бло­ков (рис. XII.3). На них расходуется больше материа­лов, чем на цельные. При значительных моментах и го­ризонтальных распорах блоки составных фундаментов необходимо соединять между собой выпусками, анкера­ми, сваркой закладных деталей и т. п.

Конструкции монолитных фундаментов

Монолитные отдельные фундаменты устраивают под сборные и монолитные каркасы зданий и сооружений. Типовые конструкции монолитных фундаментов, сопря-' гаемых со сборными колоннами, разработаны (серии рабочих чертежей 1.412-1 и 1.412-2) под унифицирован­ные размеры (кратные 300 мм): для подошвы от 1,5Х XI.5 до 6X5,4 м и высоты фундамента 1,5; 1,8; 2,4; 3; 3,6 и 4,2 м (рис. XII.4). В фундаментах приняты удли-

Рис. XI 1.4. Конструкция монолитного отдельного фундамента, со­прягаемого со сборной колонной

А —общий вид и схема армирования; б — схема армирования под - колоииика; / — сборная колонна; 2 — подколоиник; 3 — каркас под­коленника; 4 — фундаментная плита; 5 — арматурные сетки фунда­ментной плиты; 6 — сварные сетки стакана; 7 — сетки косвенного армирования диища стакана; 8 — вертикальные стержни каркаса «■■■■• подколонника

Ненный подколенник, армированный пространственным каркасом, фундаментная плита с отношением размера вылета к толщине до 1:2, армированная двойной свар­ной сеткой, высоко размещенный армированный подко­лоиник.

Типы монолитных фундаментов, сопрягаемых с моно­литными колоннами, установившиеся в практике, приве­дены на рис. XII.5. По форме они бывают ступенчатыми и пирамидальными; ступенчатые по устройству опалуб­ки проще. Общая высота фундамента H принимается та­кой, чтобы не требовалось его армирования хомутами и отгибами. Давление от колонн в фундаменте передает­ся, отклоняясь от вертикали в пределах 45°. Этим руко­водствуются при назначении размеров верхних ступеней фундамента (рис. XII.5, В).

А/

<Г> 5м

Рис. XII.5. Монолитные железобетонные отдельные фундаменты

А — одноступенчатый; б— двухступенчатый; в — трехступенчатый; Г — пирамидальный; д — армирование фундамента по подошве ' не­стандартными сварными сетками; 1 — выпуски каркасов; 2 — второй хомут каркаса; 3 — первый хомут каркаса; 4 — сварные сетки

Монолитные фундаменты, как и сборные, армируют сварными сетками только по подошве. При размерах стороны подошвы более 3 м в целях экономии стали можно применять нестандартные сварные сетки, в кото­рых половину стержней не доводят до конца на '/ю дли­ны (рис. XII.5, Д).

Для связи с монолитной колонной из фундамента вы­пускают арматуру с площадью сечения, равной расчет­ному сечению арматуры колонны у обреза фундамента. В пределах фундамента выпускл соединяют в каркас хомутами и устанавливают на бетонные или кирпичные прокладки.

Ш

В)

'//////

4Ш

*

±0.00

JT~

Длина выпусков из фундаментов должна быть доста­точной для устройства стыка арматуры согласно требо­ваниям, указанным в § 1.3. Стыки выпусков делают вы­ше уровня пола. Арматуру колонн можно соединять с выпусками внахлестку без сварки по общим правилам конструирования таких стыков. В колоннах центрально-

Сжатых или внецентренно сжатых при малых эксцентри­ситетах арматуру соединяют с выпусками в одном мес­те; в колоннах внецентренно сжатых при больших экс­центриситетах— не менее чем в двух уровнях с каждой стороны колонны. Если при этом на одной стороне сече­ния колонны находится три стержня, то первым соеди­няют средний.

Арматуру колонн с выпусками лучше соединять дуго­вой сваркой. Конструкция стыка должна быть удобной для монтажа и сварки. Если все сечение армировано лишь четырьмя стержнями, то стыки выполняют только сварными.

В свайных фундаментах ростверки предназначены для передачи давления от опор на сваи. Ростверк пред­ставляет жесткую плиту (рис. XIJ.6), в которой усилия давления F распространяются от опоры во все стороны

Плане. По направлениям от центра опоры в стороны вай эти усилия передаются непосредственно на сваи; в пролете между сваями (рис. XII.6,6) они должны быть уравновешены усилиями Fкоторые необходимо «под­весить» к сжатой зоне ростверка и таким образом также передать на сваи. В соответствии с этим устанавлива - ^ ется схема армирования ростверка: арматурные контур - |„ные пояса сдерживают распор от усилий Fь объемлю- |"щие их хомуты воспринимают усилия F2 и анкеруются в | бетоне сжатой зоны ростверка; понизу в нейтральной зоне ростверка размещается пролетная растянутая ар­матура (рис. XI 1.6, в).

3. Расчет фундаментов

В общем случае размеры подошвы фундаментов на­значают согласно требованиям норм проектирования I оснований зданий и сооружений, рассчитывая основания і по несущей способности и по деформациям, что излага­ется в курсе оснований и фундаментов. Предварительное определение размеров подошвы фундаментов зданий классов I и II, а также окончательное их назначение для фундаментов зданий и сооружений классов III и IV при основаниях, сжимаемость которых не увеличивается с глубиной, допускается производить из условия, чтобы среднее давление на основание под подошвой фундамента не превышало давления, вычисляемого по условному давлению R0, фиксированному для фундаментов шири­ной 1 м и глубиной 2 м.

Расчетное давление принимают по результатам ин­женерно-геологических изысканий площадки строитель­ства и по указаниям норм, где учитывается, что условное расчетное сопротивление основания R0 зависит от вида и состояния грунта. Окончательные размеры подошвы фундаментов в оговоренных условиях принимают по зна­чению давления на грунт Rser, вычисленному с учетом До, а также принимаемых размеров подошвы фундамен­та и глубины его заложения.

Опыты показали, что давление по подошве фунда­мента на основание в общем случае распределяется не­равномерно в зависимости от жесткости фундамента, свойств грунта, интенсивности среднего давления. При расчетах условно принимают, что оно распределено рав­номерно, что для конструкции отдельных фундаментов не имеет существенного значения.

Рис. ХІ17. К расчету, центрально-иагружен - иого фундамента

"Л

Ж

[її ІШ

У P. Попа

'/////////////У/////,

X

It*

Ifcs».

45° ; 45 Mini

Шшш

ИИ'П

1С

П

1 — пирамида продав - ливания; 2 — основа­ние пирамиды про - давливания

Давление на грунт у края фундамента, загру­женного внецентренно в одном направлении, не должно превышать

1,2 Rser, а в углу при двухосном внецентренном загружении — 1,5 Rser.

Размеры сечения фун­дамента и его армирова­ние определяют как в же - 2 лезобетонных элементах

Из расчета прочности на усилия, вычисленные при нагруз­ках и сопротивлении материалов по первой группе пре­дельных состояний.

Центрально-нагруженные фундаменты. Необходимая площадь подошвы центрально-загруженного фундамента (рис; XII.7) при предварительном расчете

А — Ab = Nser/(Rser — ymd), (XII. 1)

■ > .''

Где Nser — расчетное усилие, передаваемое фундаменту; D — глуби­на заложения фундамента; ут— 20 кН/м3 — усредненная нагрузка от единицы объема фундамента и грунта на его уступах.

Если нет особых требований, то центрально-загружен­ные фундаменты делают квадратными в плане или близ­кими к этой форме.

Минимальную высоту фундамента с квадратной по­дошвой определяют условным расчетом его прочности против продавливания в предположении, что продавли - вание может происходить по поверхности пирамиды, бо­ковые стороны которой начинаются у колонн и наклоне­ны под углом 45°. Это условие выражается формулой (для тяжелых бетонов).

P<RMh0Um, (XII.2)

І/ Ід

Ш

Z.

Где Rbt — расчетное сопротивление бетона при растяжении; ит — =2(Hh + Bk+2H0)—среднее арифметическое между периметрами
.верхнего и нижнего оснований пирамиды продавливаиия в пределах Полезной высоты фундамента /г0.

| Продавливающая сила принимается согласно расче­ту по первой группе предельных состояний на уровне верха фундамента, за вычетом давления грунта по пло - - щади основания пирамиды продавливаиия: ; P = N — AlP, (XII. 3)

Где

V Р — N J А A1=(Hc + 2H0)(Bc + 2H0).

В формуле (XII.3) масса фундамента и грунта на нем не учитывается, так как она в работе фундамента на продавливание не участвует. Полезная высота фун­дамента может быть вычислена по приближенной фор­муле, выведенной на основании выражений (ХП.2),и (XI 1.3) :

Ао = -0,25 (Ае + Ае)+ 0,5 VN/(Rbt + P) • (XII.4)

Фундаменты с прямоугольной подошвой рассчитыва­ют на продавливание также по условию (XII.2), при­нимая

Р = Л»1 ) (XII. 5)

Um = 0,5(61 + 62),

Где А2—площадь заштриховаииой части подошвы иа рис. XII.7; bi и 62 — соответственно верхняя и нижняя стороны одной грани пира­миды продавливаиия.

Полную высоту фундамента и размеры верхних сту­пеней назначают с учетом конструктивных требований, указанных выше.

Внешние части фундамента под действием реактив­ного давления грунта снизу работают подобно изгиба­емым консолям, заделанным в массиве фундамента; их рассчитывают в сечениях: 1—1 — по грани колонны, II—II—по грани верхней ступени, 111—111—по границе пирамиды продавливаиия.

Полезную высоту нижней ступени принимают такой, чтобы она отвечала условию прочности по поперечной силе без поперечного армирования в наклонном сечении, начинающемся в сечении III—III. Для единицы шири­ны этого сечения на основании формулы (III.85) должно быть (при Qw=0)

Pi = 2H01Лр BzRbtP, (XII. 6)

Где на основании рис. XII.7

/ = 0,5 (A — Hc — 2H0).

Кроме того, полезная высота нижней ступени должна быть проверена на прочность против продавливаиия по условию (XII.2).

Армирование фундамента по подошве определяют расчетом на изгиб по нормальным сечениям /—I и II—II. Значение расчетных изгибающих моментов в этих се­чениях

М, =0,125Р (а — Hc)2 B; Мп = 0,125р (а — а])2 Ь.

А)

W///X

Т7ГГТ777777Т

-тТм „

X

(XII. 7)

І

Сечение рабочей арматуры на всю ширину фундамента можно вычислить, принимая

М

А/2

А/2

S)

(XII.8)

R_

01

/0,9 h0Rs,

Isll = Mn/0,9H

Содержание арматуры в рас­четном сечении должно быть не ниже минимально допустимого процента армирования в изгибае­мых элементах.

При прямоугольной подошве сечение арматуры фундамента оп­ределяют расчетом в обоих на­правлениях.

Если в результате окончатель­ного расчета основания фунда­мента, согласно указаниям норм проектирования оснований, пред­варительно принятые размеры по­дошвы необходимо изменить, конструкция фундамента долж­на быть откорректирована.

Ршпр-

Pi-О

Г)

Рис. ХН.8. К расчету виецеитреиио загружен­ного фундамента

А — расчетная Б, в, г — эшоры ния

Схема; давле -

Внецентренно нагруженные фундаменты целесообразно делать с прямоугольной по­дошвой, вытянутой в плоскости действия момента. Пред­варительно краевые давления под подошвой фундамента (рис. XII.8) в случае одноосного внецентренного загруже - ния определяют в предположении линейного распределе-
Иия давления по грунту в направлении действия момента по формулам:

(XII. 9)

(XII.10)

Pi,2 = NInf С ± 6E/A)/Ab, При е = Minf/Ninf « а/6; Pi = 2Nin,/Bl = LNinfm (0,5A - е), При е = Minf/Ninf > о/б.

В этих формулах

Nint = N + Ymdab-, Minf = M + Qd,

Где N, М, Q — нормальная сила, изгибающий момент и поперечная сила, действующие в колонне на уровне верха фундамента, соответ­ствующие второй группе предельных состояний; Ninf, Minf — соот­ветственно сила и момент на уровне подошвы фундамента.

Согласно нормам, краевые давления на грунт не дол­жны превышать 1,2 R, а среднее давление

Рт — , «ser - Ab

Допустимая степень неравномерности краевых давле­ний зависит от характера конструкций, опирающихся на фундамент. В одноэтажных зданиях, оборудованных кра­нами грузоподъемностью более 75 т, и в открытых эста­кадах по опыту проектирования принимают р2^0,25 рі (рис. ХІІ.8,6); в зданиях с кранами грузоподъемностью менее 75 т допустима эпюра давления по рис. XII.8, в; в Бескрановых зданиях при расчете на дополнительные со­четания нагрузок возможна эпюра по рис. XII.8, г с вы­ключением из работы не более 'Д подошвы'фундамента

{L>3Ua).

При подборе размеров подошвы фундаментов с уче­том перечисленных условий можно пользоваться форму­лами, приведенными в табл. XII.1.

Конструкцию внецентренно нагруженного фундамен­та рассчитывают теми же приемами, что и центрально - загруженного. При этом расчете давление на грунт опре­деляют от расчетных усилий без учета массы фундамен­та и засыпки на нем, т. е. опуская в первой формуле (XII. И) второй член.

(XII. И)

Изгибающие моменты, действующие в консольных ча­стях фундамента, можно вычислять, заменяя трапецие­видные эпюры давления равновеликими прямоугольни­ками.

Таблица XII.1. Формулы для определения размеров подошвы* отдельных прямоугольных фундаментов, внецентренно нагруженных в одном направлении

Эпюра напряжений под подошвой фундамента

Формулы для определения размеров

A=E0(2 + V 1,055 К—2,5; N

К

(1,2/?-Ymd)P^ Ь= 0а; Р< 1

Ро-0

1 I

—-—

Ъ'1,2*

<**1/а

А — 5ед Ь =

A {Q,6 R — ут D)

0,QRa, — ymd Ra, (1,5 —А) N

A(Q, QRa — ym d)

В таблице: (5 — заданное отношение сторон подошвы; ут=20 кН/м3— усредненная нагрузка от единицы объема фундамента с засыпкой грунта на его обрезах; D — глубина заложения фундамента; е» — эксцентриситет силы (без учета массы фундамента н засыпки на нем) на уровне подош­вы фундамента; значення величин в формулах приняты в тс, м.