16. Ленточные фундаменты. Конструктивные решения, применяемые материалы

Ленточные фундаменты конструируют, как правило, под сплошные несущие стены. Так как при одинаковых нагрузках по длине ленточного фундамента условия его работы во всех сечениях одинаковы, то и размеры таких фундаментов в поперечном сечении одинаковы. Если нагрузки в продольном направлении ленточного фундаменты различны, то его поперечное сечение также различно по длине. Материалом для выполнения ленточных фундаментов может быть бутовая кладка, бутобетон, бетон и ж/б. По форме в поперечном разрезе эти фундаменты бывают уступчатые или трапециевидные. Последние применяют реже ввиду большей сложности работ по их возведению.

Часто возникает необходимость устраивать ленточные ж/б фундаменты и для рядов колонн. Так, в процессе проектирования каркасных или рамных сооружений при значительных нагрузках и относительно слабых грунтах получается, что размеры одиночных фундаментов под колонны должны быть очень большие, а фундаменты располагаются на небольшом расстоянии один от другого. В этих случаях одиночные фундаменты под отдельные колонны заменяют одним ленточным ж/б фундаментом, воспринимающим нагрузку от целого ряда колонн.

Нередко при проектировании фундаментов под сетку колонн оказывается, что несущая способность грунтов основания недостаточна и ленточные фундаменты не обеспечивают жесткости всего здания или сооружения.

Рациональной конструкцией фундаментов в этом случае будет конструкция в виде перекрестных ленточных фундаментов. Такие фундаменты выполняют из ж/б, а колонны устанавливают в месте пересечения двух фундаментных лент. Число взаимноперпендикулярных лент определяется числом рядов колонн и стен.

Ленточные фундаменты под стены выполняются в монолитном или сборном варианте.

При наличии подвала фундаментная стена является одновременно стеной подвала, которая работает совместно с элементами сооружения.

По конструктивному решению стены подвалов зданий и сооружений подразделяются на массивные и гибкие. Массивные стены применяются в подвалах зданий и сооружений и выполняются из кирпича, крупных бетонных блоков, панелей и т.д. Гибкие стены выполняются, как правило, в виде железобетонных навесных панелей, работающих на изгиб в вертикальной плоскости. Стены подвалов опираются на перекрытия, располагаемые выше или ниже поверхности грунта.

Расчет ленточных фундаментов. Ленточные фундаменты наружных стен зданий с подвалами рассчитываются на нагрузки, передаваемые стеной подвала, и на действующее на них давление грунта.

Расчет ленточных фундаментов производится по сечению I-I, проходящему по краю фундаментной стены (рис.16), а при ступенчатой форме фундаментов – и по грани ступени. Расчетные усилия в сечении на 1 м длины фундамента при центральной нагрузке определяются по формулам:

М = 100ра²/2; (56)

Q = 100ра, (57)

где р – среднее давление по подошве фундамента, передаваемое на грунт от расчетных нагрузок; а – вылет консоли фундамента.

Р асчетные усилия в сечении на 1 м длины фундамента при внецентренной нагрузке (см.рис.16) вычисляются по формулам:

М = а²(2р_max + р₁)/6; (58)

Q = а(2р_max + р₁)/6; (58)

где р_max и р₁ – соответственно давления от расчетных нагрузок, передаваемых на грунт под краем фундамента и в расчетном сечении.

Расчет по прочности нормальных сечений производится на момент от расчетных нагрузок. Подбор площади сечения продольной арматуры производится по формуле

А_s = , (60)

где R_s – расчетное сопротивление арматуры растяжению; ν - коэффициент, определяемый по табл.3 в зависимости от параметра А`₀; h₀ – рабочая высота сечения, принимаемая равной расстоянию от верха фундамента до центра арматуры.

Параметр А`<sub>0</sub> определяется по формуле А`₀ = , где R_b – расчетное сопротивление бетона для предельного состояния первой группы; b – ширина сечения фундамента.

При расчете наклонных сечений на действие поперечной силы должно соблюдаться условие

Q ≤ 0,35R_bbh₀. (62)

Расчет на действие поперечной силы не производится при

Q ≤ k₁R_btbh₀, (63)

где k₁ – коэффициент, принимаемый для тяжелого бетона равным 0,75; R_bt – расчетное сопротивление бетона осевому растяжению для предельного состояния первой группы.

Расчет элементов без поперечной арматуры производится из условия

Q ≤ Q_b, (64)

где Q – поперечная сила, действующая в наклонном сечении, т.е. равнодействующая всех поперечных сил от внешней нагрузки, расположенных по одну сторону от рассматриваемого наклонного сечения; Q_b – поперечное усилие, воспринимаемое бетоном сжатой зоны в наклонном сечении:

Q_b = k₂R_btbh₀²/c, (65)

где k₂ – коэффициент, принимаемый для тяжелого бетона равным 1,5; с – длина проекции наклонного сечения на продольную ось.

Железобетонные фундаменты рассчитываются по раскрытию трещин, при этом ширина раскрытия трещин, нормальных к продольной оси элемента, определяется по формуле

а_с = 1,2 , (66)

где η – коэффициент, принимаемый равным при стержневой арматуре периодического профиля 1,8, гладкой 1,3, при проволочной арматуре периодического профиля 1,2, гладкой 1,4; σ_s - напряжение в стержнях растянутой арматуры; μ - коэффициент армирования сечения, принимаемый равным отношению площади сечения арматуры к площади сечения bxh₀, но не более 0,02; d – средний диаметр растянутой арматуры:

d = (n₁d₁² + … + n_kd_k²)/(n₁d₁ + … + n_kd_k), (67)

где d₁, …, d_k – диаметры стержней растянутой арматуры; n₁, …, n_k – число стержней соответствующей арматуры.

Напряжение в арматуре определяется по формуле

σ_s = R_sМ/М₁, (68)

где М₁ – момент от действия расчетной нагрузки при коэффициенте надежности по нагрузке γ_f=1:

М₁ = МА_s`/А_s``; (69)

М – момент от действия расчетной нагрузки при коэффициенте надежности по нагрузке γ_f > 1; А_s` - фактическая площадь принятой арматуры; A_s`` - площадь арматуры, требуемая по расчету прочности.