Фундаменти

Фундаменти призначені для передачі тиску від споруди на ґрунт основи. Вони бувають глибокого (так звані палеві фундаменти) та неглибокого занурення.

Палеві фундаменти складаються з паль, об’єднаних між собою ростверком. Їх розрахунок та конструювання вивчають в курсі “Основи і фундаменти”.

Фундаменти неглибокого занурення за конструкцією поділяють на окремі (під колони), стрічкові (під стіни) та суцільні. Вони можуть бути монолітними і збірними.

13.1. Окремі фундаменти під колони

М о н о л і т н і ф у н д а м е н т и влаштовують під монолітні або збірні колони. Вони можуть бути уступчастими або пірамідальними. Останні можуть мати один (при висоті до 0,45м), два (при висоті до 0,9м) та три уступи (рис. 13.1, а...в). Загальна висота, висота нижнього уступу та площа підошви фундаменту визначаються з розрахунку. Верх фундаменту приймають: при монолітних колонах – на рівні верху фундаментної балки, а в разі її відсутності – на позначці –0,05; при збірних колонах – на позначці –0,15. Висоти уступів приймають кратними 100мм, а розміри в плані та по висоті кратними 300 мм.

Для влаштування монолітних фундаментів беруть бетон класу не нижче як В12,5. Підошву фундаменту армують зварними або в’язаними сітками з арматури класу А-ІІ або А-ІІІ. Якщо сітка має поздовжню робочу арматуру, то таких сіток в днищі фундаменту укладають дві – у двох взаємно перпендикулярних напрямках. Крок стержнів в сітках має бути не меншим за 200мм, діаметр арматури – не менше 10 мм. Захисний шар бетону до арматури приймають 35 мм при наявності бетонної підготовки, а в разі її відсутності – 70 мм.

Тіло фундаменту з’єднують з монолітними колонами випусками арматури з підколонника. Площа поперечного перерізу цієї арматури дорівнює розрахунковому перерізу арматури біля низу колони.

Рис. 13.1. Залізобетонні фундаменти під окремі колони: а – монолітний одноуступчастий; б – те саме, двоуступчастий; в – те саме, триуступчастий; г – те саме, під збірні колони; д – збірний одноблоковий; е – збірний складений; 1 – випуски каркасів; 2 – хомут; 3 – зварна сітка; 4 – зварні сітки стакана; 5 – гніздо для колони; 6 – петля; 7 – просторовий каркас підколонника; 8 – стикові стержні; 9 – риска; 10 – отвір для піднімання; 11 – збірна плита; 12 – бетон замонолічування

Для збірних колон фундаменти проектують із стаканом (рис. 13.1, г,д). Глибина стакана має бути більшою на 50 мм від глибини замурування колони в стакан. Глибину замурування приймають залежно від ексцентриситету поздовжньої сили в межах 1...1,5h (де h – більший розмір поперечного перерізу колони). Зазори між стінками стакана і колоною мають бути: знизу – 50 мм, зверху – 75 мм.

Товщина стінок стакана зверху має бути не менше 200 мм. При меншій товщині стакан армують поздовжньою стержньовою робочою арматурою і горизонтальними сітками класу А-ІІІ аналогічно до колон.

З б і р н і ф у н д а м е н т и залежно від розмірів можуть бути одноблоковими і складеними (рис. 13.1, е) – з прямокутної плити з пірамідальною верхньою частиною, які з’єднуються між собою на шарі дрібнозернистого бетону класу не нижче від класу бетону фундаменту.

Розміри підошви, уступів та стакана приймають таким ж, як для монолітних фундаментів. Глибина замурування колони визначається вимогами анкерування їхньої поздовжньої арматури в стакані і приймається для стиснутих стержнів (10...18)d, а для розтягнутих – (20...35)d (d – максимальний діаметр поздовжньої арматури колони).

Попередньо розміри підошви фундаменту визначають за умовним розрахунковим опором R₀, який встановлюють за даними інженерно-геологічних пошуків або за вказівками норм. Остаточно розміри підошви визначають при розрахунку основи за деформаціями згідно зі СНиП 2.02.01-83. При цьому тиск ґрунту від основної комбінації навантажень при умовно вважають рівномірно розподіленим по підошві, що допускається для центрально навантажених фундаментів.

Для позацентрово навантажених фундаментів епюра тиску ґрунту може бути у вигляді трапеції або трикутника. При цьому найбільший крайовий тиск має не перевищувати 1,2R₀, а при двовісному позацентровому навантаженні – 1,5R₀.

Р о з р а х у н о к ц е н т р а л ь н о н а в а н т а ж е н и х ф у н д а м е н т і в (рис. 13.2, а). Площу підошви фундаменту визначають за формулою

. (13.1)

Тут – нормальна сила прина рівні верхнього обрізу фундаменту, кН;– розрахунковий опір ґрунтової основи, кПа;=

= 20 кН/м³ – усереднена вага одиниці об’єму фундаменту і засипки над ним; – глибина закладення фундаменту.

Мінімальну висоту фундаменту визначають з умови продавлювання по піраміді, бічні сторони якої починаються біля колони чи підколонника і нахилені під кутом 45⁰. Цю умову виражають формулою

, (13.2)

де – продавлювальна сила;– емпіричний коефіцієнт: для важкого бетону – 1, дрібнозернистого – 0,85, легкого та пористого – 0,3;– середнє арифметичне периметрів верхньої та нижньої основ піраміди продавлювання в межах робочої висоти фундаменту:

,

де – розміри поперечного перерізу колони (рис. 2.21,а) чи підколонника (рис. 13.1, г).

Рис. 13.2. До розрахунку фундаментів: а – центрально навантаженого; б – позацентрово навантаженого; 1 – грань піраміди протискування; 2 – основа піраміди

Розрахункову продавлювальну силу приймають рівною силі (при), яка діє в колоні, без урахування тиску ґрунту на площі основи піраміди продавлювання

, (13.3)

де – площа нижньої основи піраміди продавлювання,

;

.

Із спільного розв’язання умов (13.2) і (13.3) маємо

. (13.4)

Аналогічно розраховують нижній уступ.

Крім того, висоту нижнього уступу перевіряють, згідно з умовою міцності, за поперечною силою без поперечного армування в похилому перерізі ІІІ-ІІІ:

, (13.5)

де – робоча висота нижнього уступу;;.

Площу перерізу арматури підошви квадратного фундаменту визначають із умови розрахунку фундаменту на згин у перерізах І-І та ІІ-ІІ за формулами

(13.6)

Переріз арматури в обох напрямах на всю ширину підошви фундаменту визначають за формулами

. (13.7)

Для прямокутної підошви фундаменту переріз арматури визначають у двох напрямах.

Р о з р а х у н о к п о з а ц е н т р о в о н а в а н т а ж е н и х ф у н д а м е н т і в. Фундаменти проектують прямокутними у плані, витягненими у площині дії згинального моменту зі співвідношенням сторін не менш як 0,6.

Крайові тиски під підошвою фундаменту (рис. 13.2, б) визначають у припущенні лінійного розподілу тиску в ґрунті:

, якщо ; (13.8)

, якщо , (13.9)

де та– зусилля на рівні підошви фундаменту при

.

Тут – розрахункові зусилля, що діють у колоні на рівні верхнього обрізу фундаменту при.

Крайовий максимальний тиск ґрунту має не перевищувати, а середній тиск.

На міцність позацентрово навантажені фундаменти розраховують аналогічно до центрально навантажених.

У фундаментах із підвищеною стаканною частиною розраховують поздовжню і поперечну арматуру стакана. Площу перерізу поздовжньої (вертикальної) арматури визначають на рівні дна стакана (за перерізом І-І) (рис. 13.3). Згинальні моменти і нормальні сили визначають від комбінації зусиль, що діють у колоні на рівні верху стакана () та ваги стакана, а також частини колони в ньому

(13.10)

де – вага частини стіни, що передається на фундамент;– відстань від осі стіни до осі фундаменту.

Рис. 13.3. До розрахунку підколонника

Коробчатий поперечний переріз стакана зводять до таврового. Поперечну арматуру при ставлять конструктивно, а при– визначають із розрахунку на момент у похилому перерізі, що проходить через стиснуте ребро торця колони і верхнє ребро стакана (рис. 13.3, перерізІІ-ІІ). Площу перерізу поперечної арматури в одному ряду обчислюють за формулою

. (13.11)

Якщо , площу перерізу всіх поперечних стержнів однієї сітки визначають за формулою

, (13.12)

де – глибина стакана;;– сума відстаней від кожного ряду поперечної арматури до нижньої грані колони.