5 Конструирование выбранного варианта фундамента
5.1 Конструирование столбчатого фундамента на естественном основании
5.1.1 Расчет фундамента на срез от поперечной силы
Расчетными сечениями являются сечения I-I по грани колонны (в случае ленточного фундамента по грани стены) и II-II по грани верхней ступени (см. рисунок 5.1).
Поперечная сила в сечениях I-I и II-II равна:
,
(5.1)
где Рср – фактическое давление на грунт под подошвой фундамента кН/м2;
b – ширина фундамента, м.
Расчет на действие поперечной силы производится исходя из условий:
,
(5.2)
где φb3 – коэффициент, принимаемый для тяжелого и ячеистого бетона равным 0,6;
Rbt – расчетное сопротивление бетона растяжению, кН/м2;
h0=h-a - рабочая высота фундамента, м;
а – высота защитного слоя бетона, м.
Если условия (6.2) не выполняются, то необходимо либо устанавливать поперечную арматура, либо увеличивать высоту поперечного сечения уступов фундамента; в практике проектирования чаще всего прибегают к последнему способу.
5.1.2 Расчет фундамента на изгиб
Рисунок 5.1 – Схема к расчету фундамента по прочности
Сечение рабочей арматуры в нижней ступени фундамента определяется из расчета на изгиб консольного выступа фундамента в сечениях по грани колонны и по граням ступеней фундамента. Изгибающий момент возникает от реактивного давления грунта под подошвой фундамента.
Площадь рабочей арматуры, параллельной длине фундамента l, на всю ширину фундамента в i-том сечении, м2:
где Rs – расчетное сопротивление арматуры растяжению, кН/м2. Определяется по [16].
Mi – изгибающий момент в i-том сечении фундамента в направлении l, кНм:
где Рср – напряжение в основании под подошвой фундамента, кН/м2
Изгибающий момент определяют на всю ширину фундамента от среднего по консоли реактивного давления грунта по всей площади консольного свеса, отсекаемого рассматриваемым сечением.
Процент армирования в расчетном сечении фундамента должен быть не ниже минимально допустимого процента армирования для изгибаемых элементов:
При прямоугольной подошве сечение арматуры фундамента определяют расчетом в обоих направлениях.
Армирование подошвы отдельных фундаментов рекомендуется осуществлять сварными сетками из арматуры класса A-II, A-III. Расстояние между осями стержней должно приниматься равным 200 мм. Диаметр рабочих стержней, укладываемых вдоль сторон фундамента до 3 м, должен быть не менее 10мм, а при размере фундамента более 3 м – не менее 12 мм. Подошвы фундаментов армируются узкими сетками, укладываемыми в двух плоскостях.
Армирование стенок стакана производят поперечной и продольной арматурой. Поперечное армирование выполняют в виде сварных плоских сеток с расположением стержней у наружных и внутренних поверхностей стенок. Диаметр стержней принимают по расчету, но не менее 8 мм и не менее четверти диаметра продольных стержней подколонника. Расстояние между сетками назначается не более четверти глубины стакана и не более 200 мм.
Стенки стакана допускается не армировать если:
- глубина стакана больше, чем высота подколонника, и одновременно толщина стенки стакана поверху более 200 мм и более 0,75 высоты подколонника;
- глубина стакана меньше, чем высота подколонника, и одновременно толщина стенки поверху более 200 мм и более 0,75 высоты стакана.
При несоблюдении этих условий стенки стакана нужно армировать поперечной арматурой в соответствии с расчетом.
При расчетном или конструктивном армировании подколонника диаметр продольных стержней вертикальной арматуры принимается не менее 12 мм. Арматура в виде плоских или пространственных каркасов.