6. Расчет отдельно стоящих столбчатых фундаментов мелкого заложения под металлические колонны

6.1. Общие положения

Основные размеры плитной части фундамента и подколонника по прочности и раскрытию трещин определяют так же, как и для фундаментов под железобетонные колонны.

Отметка верха подколонника и размеры его в плане определяются в зависимости от размеров и принятого способа опирания башмака и метода монтажа стальных колонн.

Минимальные размеры подколонника стальных колонн определяются расположением анкерных болтов для крепления колонн, расстоянием от оси болта до края фундамента и размерами опорных плит башмаков. Минимальную глубину заделки болтов в бетон H для бетона класса В12,5 и стали марки Вст3кп2 следует принимать по табл. 7.

Минимальную глубину заделки болтов в бетон H для бетона класса В12,5 и стали марки Вст3кп2 следует принимать по табл. 7.

Для других марок сталей болтов или классов бетона глубину заделки болтов H^/ следует определять по формуле

H^/  Hm₁m₂, (52)

где m₁ – отношение расчетного сопротивления растяжению бетона класса В12,5 к расчетному сопротивлению бетона принятого класса; m₂ – отношение расчетного сопротивления растяжению металла болтов принятой марки стали к расчетному сопротивлению стали марки Вст3кп2.

Для болтов диаметром 24 мм и более, устанавливаемых в скважинах готовых фундаментов, коэффициент m₁ следует принимать равным 1.

Для конструктивных болтов с отгибами глубину заделки в бетон допускается принимать равной 15d, для болтов с анкерными плитами – 10d, для болтов, устанавливаемых в скважины, – 5d.

Минимальные допускаемые расстояния между осями болтов С и от оси крайних болтов до граней фундамента l приведены в табл. 7.

Таблица 7

Болты	С отгибом	С анкерной плитой	Прямые	Конические
Диаметр (по резьбе) d, мм	12 – 48	12 – 90	12 – 48	12 – 48
Эскиз
Глубина заделки H	25d	15d	10d	10d
Расстояние между осями болтов C	6d	8d	5d	10d
Расстояние от оси болта до грани l	4d	6d	5d	10d

Расстояния между болтами, а также от оси болтов до грани фундамента допускается уменьшать на 2d при соответствующем увеличении глубины заделки на 5d.

Кроме того, расстояние от оси болта до грани фундамента допускается уменьшать на один диаметр при наличии армирования вертикальной грани фундамента в месте установки болта.

Во всех случаях расстояние от оси болта до грани фундамента должно быть не свыше, мм:

100 для болтов диаметром до 30 мм включительно.

150 для болтов диаметром до 48 мм включительно.

200 для болтов диаметром св. 48 мм включительно.

6.2. Расчет анкерных болтов

Площадь поперечного сечения болтов по резьбе A_sa следует определять по формуле

, (53)

где P – расчетная нагрузка, действующая на болт; R_ba – расчетное сопротивление материала болта.

Для сквозных стальных колонн, имеющих раздельные базы, величина расчетной нагрузки P, приходящаяся на один болт, определяется по формуле

, (54)

где N_I, M_I – соответственно продольная сила и изгибающий момент в сквозной колонне; h – расстояние между осями ветвей сквозной стальной колонны; n – число болтов крепления ветви.

Для баз стальных колонн сплошного типа величина расчетной нагрузки, приходящаяся на растянутые болты, определяется в соответствии с формулами (38), (39) [22] для внецентренно сжатых железобетонных элементов прямоугольного сечения.

Расчетное усилие P в анкерном болте рекомендуется определять по формуле

, (55)

где R_b – расчетное сопротивление бетона осевому сжатию с учетом коэффициентов _b2, _b3, _b9; b_b – ширина опорной плиты базы колонны; N_I – продольная сила в колонне; n – число растянутых болтов, расположенных с одной стороны базы колонны; x – высота сжатой зоны бетона под опорной плитой базы колонны, определяется по формуле

, (56)

где l_a – расстояние между анкерами; l_b, b_b – соответственно длина и ширина опорной плиты; e₀ = M_I /N_I – эксцентриситет продольной силы.

Высота сжатой зоны x ограничивается условием

, (57)

где . (58)

При расчете коэффициента условий работы _b2 < 1 в формуле (58) вместо 400 подставляется 500 МПа.

Сдвигающую силу от стальной колонны на фундамент допускается передавать через силу трения, возникающую под опорной плитой базы колонны от действия сжимающей продольной силы с учетом усилий затяжки болтов.

Для сквозных стальных колонн, имеющих раздельные базы под ветви колонны, сдвигающая сила Q, действующая в плоскости изгибающего момента, воспринимается силой трения под сжатой ветвью колонны и определяется по формуле

, (59)

где f – коэффициент трения, равный 0,25.

Для стальных колонн сплошного сечения, а также для сквозных колонн при действии сдвигающей силы из плоскости изгибающего момента, сдвигающая сила воспринимается трением от силы затяжки болтов и определяется по формуле

, (60)

где n – число болтов крепления сжатой ветви для сквозной колонны или (для колонны сплошного типа) число сжатых болтов, расположенных с одной стороны базы колонны; N – минимальная продольная сжимающая сила, соответствующая нагрузкам, по которым определяется сдвигающая сила.

Если условия (59) и (60) не удовлетворяются, требуется предусмотреть передачу сдвигающей силы от стальной колонны на фундамент с помощью упорных элементов, заделанных в тело фундамента.