Конструктивные схемы, принципы расчета и конструирования фундаментов. Глубина заложения.

Применение железобетонных фундаментов вместо каменных или бетонных позволяет значительно уменьшить глубину их заложения Важное преимуще­ство таких фундаментов — возможность повышения индустриальности работ, особенно при сборных железобетонных фундаментах.

Железобетонные фундаменты подразделяются на три вида: отдель­но стоящие (отдельные); ленточные под рядами колонн или под стена­ми; сплошные, устраиваемые под всем сооружением.

Отдельно стоящие и ленточные фундаменты могут быть сборными или монолитными.

Кроме того, фундаменты могут быть свайными— забивными или набивными. Расположенные с определенным шагом, они в верхней час­ти объединяются распределительной политой (ростверком).

Отдельно стоящие фундаменты при центральном загружении обыч­но бывают в плане квадратной формы. При внецентренном загружении или при стесненных условиях, фундаменты могут иметь прямоуголь­ный план с отношением сторон не более чем 3:1.

Сборные фундаменты при небольших размерах изготавливают цель­ными — пирамидальными или ступенчатыми, а при больших — составными из отдельных блоков. Мо­нолитные фундаменты (бетонируемые на месте) имеют обычно ступен­чатую форму.

Монолитные фундаментыармируют только сетками, укладываемыми по подошве. Для жесткой связи фундамента с колонной выпускаемую из фундамента арматуру соединяют с арматурой колонны дуговой сваркой. При вязаных каркасах арматуру соединяют внахлестку без сварки.

Расчет отдельных фундаментов производится в предположении, что фундамент является абсолютно жестким телом, поэтому отпор грунта распределяется по подошве по линейному закону.

Расчет отдельных фундаментов состоит из двух частей: расчета ос­нования (по деформациям), из которого определяют размеры фундамента в плане, и расчета самого фундамента на прочность, по которому оп­ределяют размеры отдельных частей фундамента и его армирование.

Величина деформации основания считается допустимой, если сред­нее давление на основание от нормативных нагрузок не превышает нор­мативного сопротивления грунта. При расчете отдельных фундаментов жесткость их принимают бесконечно большой, а эпюру напряжений в грунте под подошвой — линейной.

На подошву фундамента действует вертикальная нормативная на­грузка от колонны и масса самого фундамента и грунта на его обрезах.

При расчете центрально нагруженных фундаментов, когда внешнее усилие N приложено по отношению к центральной оси фундамента с эксцентриситетом е₀≤е_а, пло­щадь подошвы фундамента определяется из уравнения равновесия

где а, в — размеры подошвы фундамента; N_л — нормативная продольная сила на уровне верха фундамента; R — расчетное сопротивление грунта, принимаемое по нормам; γ_т = 20 кН/м³ — усредненная плотность фунда­мента и грунта на его уступах; Н_r— глубина заложения фундамента.

Высоту фундамента Я определяют из расчета на продавливание в предположении, что разрушение происходит по поверхности пи­рамиды, боковые поверхности которой наклонены под углом 45° к вер­тикали

Продавливающая сила F равна величине продольной силы N, дей­ствующей на пирамиду продавливания, за вычетом нагрузок, приложен­ных к большему основанию пирамиды продавливания (считая от плос­кости расположения арматурной сетки):

гдеp = N/ав.

Для фундамента, показанного на рис. 16.3, среднеарифметическое значение периметров верхнего и нижнего оснований пирамиды продав­ливания:

Высоту нижней ступени фундамента h определяют из расчета сече­ния III—III на поперечную силу, если нет поперечного армирования, ко­торое в отдельных фундаментах не применяется. Для полосы единичной ширины

 

φ_в3 = 0,6 для элементов из тяжелого бетона.

Аналогичным способом определяется высота верхней ступени.

Площадь сечения арматуры фундамента находят из расчета сечений l—ll и ll—ll по изгибающим моментам, определяемым как в консолях от действия реактивного давления грунта по подошве фундамента. Величи­ны моментов и площади поперечных сечений арматуры в сечениях l—lи ll—ll (ни всю ширину фундамента) определяют по формулам:

При ширине подошвы фундамента до 3 м из двух значений A_SI и А$и принимают большее, по которому подбирают диаметр и количество стер­жней, располагаемых с одинаковым шагом по всей ширине подошвы фундамента. При прямоугольных в плане фундаментах аналогичным расчетом определяют количество арматуры в перпендикулярном направ­лении.

При ширине подошвы фундамента более Ъ мъ целях экономии ста­ли половину стержней можно не доводить до конца на 1/10 длины в каждую сторону.

Минимально допустимый процент армирования фундамента в обоих направлениях принимают как в изгибаемых элементах.

23. Расчет и конструирование фундаментов стаканного типа.

Рис. 16.2. Отдельно стоящие фундаменты

под колонны: а — сборный пирамидальный; б —

ступенчатый под сборные колонны; в — с

подко-лонником; г — сборный составной из блоков;

д — монолитный ступенчатый

Сборные фундаменты при небольших размерах изготавливают цель­ными — пирамидальными (рис. 16.2, а) или ступенчатыми (рис. 16.2, б), а при больших — составными из отдельных блоков (рис. 16.2, г). Мо­нолитные фундаменты (бетонируемые на месте) имеют обычно ступен­чатую форму (рис. 16.2, д). Количество ступеней в зависимо­сти от высоты фундамента: при Н < 450 мм — одна ступень; при 450 мм < Н < 900 мм — две ступени; при Н > 900 мм — три ступени. Минимальная высота ступени 300 мм. Размеры ступеней должны быть такими, чтобы контур фундамента находился внутри усеченной пирами­ды, верхним основанием которой является опорное сечение колонны, а грани наклонены под углом 45° (рис. 16.3).

Для фундаментов применяют бетон класса В15—В20; армирование рекомендуется сварными сетками из стержней периодического профиля диаметром не менее 10 мм и шагом 100—200 мм. Сварную сетку уста­навливают по подошве фундамента с соблюдением защитного слоя, тол­щину которого принимают равной не менее 30—35 мм при наличии под фундаментом подготовки (песчано-гравийной или из тощего бетона) и 70 мм без подготовки.

Сборные колонны обычно жестко заделывают в фундамент, в кото­ром с этой целью устраивают выемку (стакан). Глубину заделки колон ны принимают не менее большего размера сечения колонны — и не ме­нее 20dпродольной рабочей арматуры колонны (рис. 16.2, б). Под тор­цом колонны предусматривают бетонную подливку толщиной 50 мм; зазоры между стенками стакана и колонной принимают равными: пони­зу — 50 мм, поверху — 75 мм. Толщина дна стакана и его стенок должна быть не менее 3/4 высоты верхней ступени и не менее 200 мм. Стенки стакана армируют конструктивно, однако армирование их не обязательно. В некоторых случаях при большом заглублении подошвы применя­ют фундаменты с подколонником (рис. 16.2, в); при таких фундаментах работы нулевого цикла могут быть полностью завершены до установки колонн