Сплошные и массивные фундаменты: проектирование и расчет.
Фундамент – это подземная часть сооружений, которая воспринимает нагрузку от его надземной части и передает ее на основание.
Фундаменты в виде массивов и плит применяют под различные инженерные сооружения (здания повышенной этажности, башни, дымовые трубы, доменные печи, силосные корпуса, блоки декомпозеров и др.), а также под технологическое оборудование (прокатные станы, компрессоры, реакторы, прессы и т. п.).
Массивные фундаменты могут быть сосредоточены на сравнительно небольшой площади (башни, трубы) или занимать значительную площадь и состоять из нескольких объемов, объединенных более тонкими плитами и другими конструктивными элементами.
Объем фундаментов сооружений и технологического оборудования составляет, десятки тысяч кубических метров, а глубина их заложения или высота может достигать 10 м и более.
Сплошные фундаменты выполняются, как правило, из монолитного железобетона.
- По конструктивным особенностям различают:
Плитные (гладкие, ребристые);
Коробчатые.
Рис 10.8. Сплошные фундаменты:
а – гладкая плита со сборными стаканами; б – гладкая плита с монолитными стаканами; в – ребристая плита; г – плита коробчатого сечения.
Фундаменты в виде сплошных железобетонных плит устраиваются под всем зданием или сооружением и представляют собой плоскую, ребристую или коробчатую плиты. В плане эти фундаменты имеют прямоугольное, круглое или кольцевое очертания.
В отличие ленточных и сплошные фундаменты обладают способностью изгибаться под действием внешних нагрузок. Поэтому сплошные фундаменты армируются как в нижней, так и в верхней зонах сечения .
Армирование выполняется плоскими сварными сетками или отдельными стержнями, которые укладываются на поддерживающие каркасы.
Данный тип фундаментов имеет наибольшее преимущество при слабых грунтах, так как эти фундаменты нечувствительны к неравномерным осадкам.
- Толщину плиты определяют расчетом на моментные нагрузки (от изгиба в двух взаимно перпендикулярных направлениях) и исходя из расчета на продавливание в местах опирания колонн.
- Опирание колонн осуществляется через сборные и монолитные стаканы, ребристые плиты соединяются с колоннами с помощью монолитных стаканов или выпусков арматуры.
В зависимости от длины гибких фундаментов различают плоскую задачу, когда каждое сечение по его длине имеет одинаковую форму деформации, и пространственную задачу в следующих случаях: 1) балка на упругом основании; 2) фундаментная плита на упругом основании (когда деформация плиты учитывается по обоим направлениям фундамента.
Массивные фундаменты выполняются в монолитном варианте.
Для возведения массивных фундаментов применяется разборно-переставная мелкощитовая и крупнощитовая опалубка, а также унифицированная (универсальная) опалубка из инвентарных щитов.
С целью сокращения объема бетона в тело массивного фундамента закладывают пустообразователи. При передаче на такой фундамент больших моментов (мачты, дымовые трубы и т.п.) целесообразно его усиление анкерами, что позволяет повысить устойчивость сооружения, уменьшить его размеры и массу.
Рис 10.9. Массивный фундамент с пустообразователями:
1 – фундамент; 2 – пустообразователи.
В большинстве случаев основные размеры фундаментов мелкого заложения определяются исходя из расчета оснований по деформациям.
Основные этапы включают:
расчет нагрузок на обрез фундамента;
оценку инженерно-геологических и гидрогеологических условий площадки строительства; определение нормативных и расчетных значений характеристик грунтов;
выбор глубины заложения фундамента;
назначение предварительных размеров подошвы фундамента;
вычисление расчетного сопротивления грунта основания R и изменение в случае необходимости размеров фундамента с тем, чтобы обеспечивались условие Р < R для центрально- нагруженного фундамента и проверка краевых давлений для внецентренно нагруженных фундаментов;
проверка напряжений по кровле слабого подстилающего слоя при его наличии под подошвой фундамента;
расчет осадки фундамента и сопоставление его с предельно допустимыми значениями;
расчет основания по несущей способности основания (в случае необходимости).
Широкое использование в практике проектирования быстродействующих компьютеров способствовало развитию численных методов для совместного расчета оснований и конструкций. К таким методам, в первую очередь, относится метод конечных элементов (МКЭ), позволяющий варьировать формой и жесткостью как фундаментной конструкции, так и различных слоев основания.