KP1_Zhigna_Litovchenko

6. РАСЧЕТ ЦЕНТРАЛЬНО НАГРУЖЕННОГО МОНОЛИТНОГО ЖЕЛЕЗОБЕТОННОГО ФУНДАМЕНТА

6.1. Конструктивные особенности столбчатых фундаментов

Фундаментами являются подземные конструкции, предназначенные для передачи нагрузки от вышележащих частей здания или сооружения на грунтовое основание.

Отдельный фундамент под колонну состоит из плитной части и подколонника (рис.6.1). Плитную часть монолитного фундамента рекомендуется конструировать ступенчатой. Центрально нагруженный фундамент проектируют квадратным в плане.

ñð

Рис. 6.1. Отдельностоящий фундамент.

95

В фундаменте различают обрез – верхнюю поверхность, на которую опираются конструкции расположенные выше, и подошву – нижнюю поверхность, которая передает нагрузку на грунтовое основание. Расстояние между обрезом и подошвой составляет его высоту Hf . Верх фундамента монолитных колонн рекомендуется принимать на отметке -0.050. Глубину заложения фундаментов принимают с учетом назначения здания, грунтовых условий и глубины сезонного промерзания грунтов.

Размеры поперечного сечения подколонника в монолитном фундаменте принимают увеличенными на 50 мм в каждую сторону по сравнению с размерами поперечного сечения колонны для удобства установки опалубки колонны.

Размеры подошвы фундамента в плане af xbf назначают исходя из расчета основания по несущей способности и по деформациям на действие усилия NII , вычисленного с коэффициентом надежности по нагрузке γf =1. Максимальное давление на грунт pmax под подошвой центрально нагруженного фундамента не должно превышать его расчетного сопротивления Ro .

Расчетное сопротивление грунта Ro зависит от вида и состояния грунта. Его принимают по результатам инженерно-геологических изысканий площадки строительства и по указаниям норм. Давление на основание по подошвой фундамента в общем случае распределяется неравномерно в зависимости от жесткости фундамента, свойств грунтов. При расчете столбчатых центрально нагруженных фундаментов допускается условно принимать распределение давления под подошвой фундамента равномерным.

Размеры сечения фундамента и его армирование определяют из расчета прочности на действие расчетного усилия N , вычисленного с коэффициентом надежности по нагрузке γf >1.

Высоту фундамента Hf назначают исходя из глубины его заложения, а высоту плитной части и её ступеней определяют из условия обеспечения прочности на продавливание.

96

Армирование плитной части фундамента осуществляется сварными или вязанными сетками из арматуры класса А400 или А500 диаметром стержней не менее 10 мм и не более 18 мм и шагом 100…200 мм. Минимальная толщина защитного слоя бетона в монолитном фундаменте при наличии бетонной подготовки – 40 мм, а при её отсутствии – 70 мм.

Связь фундамента с монолитной железобетонной колонной осуществляется с помощью выпусков арматуры из подколонника, диаметр и расположение которых должно соответствовать арматуре колонны. Выпуски арматуры из фундамента являются продольной арматурой подколонника и доводятся до подошвы фундамента. При этом общая длина заделки выпусков арматуры в бетона фундамента должна быть не менее длины анкеровки.

Поперечное армирование подколонника принимается из арматуры классов А240, А400с с шагом не более 500 мм, а также не более 15Ø в вязанных каркасах и не более 20Ø в сварных каркасах. Первый поперечный стержень ставят на расстоянии 100 мм ниже обреза фундамента.

В месте стыка выпусков из фундамента и продольной арматуры колонны без сварки шаг поперечных стержней принимают не более 10Ø (Ø – меньший диаметр продольной арматуры колонны).

6.2.Определение размеров подошвы фундамента

Размеры подошвы центрально нагруженного фундамента определяются из условия

где NII – продольная сила передаваемая фундаменту колонной при коэффициенте надежности по нагрузке γf =1;

Ro – расчетное сопротивление грунта под подощвой фундамента;

γm – средний удельный вес материала фундамента и грунта на его уступах; Hf – глубина заложения фундамента.

Центрально нагруженные фундаменты принимают квадратными в плане

97

Размеры подошвы монолитного фундамента принимают кратными 100 мм.

6.3. Определение высоты плитной части монолитного фундамента

Высоту плитной части монолитного центрально нагруженного фундамента и его ступеней проверяют расчетом на продавливание.

Расчет фундамента на продавливание при действии сосредоточенной силы производят из условия

где F – расчетное усилие, вызывающее продавливание, определяемое без учета веса фундамента и грунта на его уступах;

u – периметр контура расчетного поперечного сечения, расположенного на расстоянии 0,5h0 от границы площадки опирания сосредоточенной силы F

(рис.6.2);

h0 – рабочая высота плитной части, равная среднеарифметическому значению рабочим высотам для продольной арматуры в направлении осей х и у.

Рис. 6.2. К расчету фундамента на продавливание.

98

Для квадратных в плане центрально нагруженных фундаментов

p = N/Af - среднее давление на грунт.

Полезную высоту нижней ступени принимают такой, чтобы она отвечала условию прочности по поперечной силе без поперечного армирования в наклонном сечении.

Кроме того, полезная высота нижней ступени должна быть проверена по прочности на продавливание.

Полезная высота фундамента может быть вычислена по приближенной формуле, полученной на основании выражений (…)

Ступени фундамента выполняют высотой 300 или 450 мм. Количество ступеней принимают в зависимости от принятой общей высоты плитной части.

6.4.Расчет рабочей арматуры подошвы фундамента

Под действием реактивного давления грунта p ступени фундамента работают на изгиб как консоли, защемленные в теле фундамента.

Изгибающие моменты определяют в сечениях по грани уступов

где p – реактивное давление грунта под подошвой фундамента; bf - ширина фундамента;

li - расстояние от края фундамента до расчетного сечения. Площадь сечения арматуры подошвы определяют по формуле

99

где ho1 - рабочая высота в рассматриваемом сечении.

По большему из значений, полученных в каждом из расчетных сечений, принимается диаметр и шаг стержней.

Пример 6.1. Запроектировать фундамент под центрально нагруженную колонну при следующих данных: сечение колонны 400х400 мм, продольная арматура колонны 4Ø25 А400 + 2Ø22 А400, расчетное усилие, передаваемое колонной N = 2938,3 кН , NII = 2555 кН.

Бетон класса B15: Rb = 8,5 МПа; Rbt = 0,75 МПа. Арматура класса А400: Rs = 350 МПа.

Расчетное сопротивление грунта основания Ro= 250 кПа.

Средний вес тела фундамента и грунта на его уступах γm= 20 кН/м3. Глубина сезонного промерзания грунта 1,2 м.

Определение размеров подошвы фундамента.

Площадь подошвы фундамента

где Hf =1,5 м – глубина заложения фундамента.

Центрально нагруженные фундаменты принимаются квадратными в плане

a f =b f = Af = 11,6 = 3,41 м.

Принимаем квадратный в плане фундамент со сторонами a f =b f = 3,5 м.

Определяем минимальную рабочую высоту фундамента из условия продавливания по формуле

100

Полная высота плитной части фундамента с учетом защитного слоя а = 40 мм при отсутствии подготовки h = h0 + a = 0,65 + 0,06 = 0,71 м.

Принимаем полную высоту плитной части h = 750 мм. Проектируем плитную часть, состоящую из двух ступеней высотой нижней ступени 450 мм, верхней 300 мм. Вылет нижней ступени принимаем l2 = 750 мм, верхней l1=1500 мм ( рис.6.3).

Проверяем, отвечает ли рабочая высота нижней ступени фундамента h02 = 45-6=39 см условию прочности по поперечной силе без поперечного армирования в наклонном сечении. Для единицы ширины этого сечения

(b=100см)

Q = 0,5(af – hc1 – 2h0)·p = 0,5·(3,5–2- 2·0,39)·240 = 86,4 кН.

Qb,min = 0,5Rbt·b·h0 = 0,5·0,75·103·0,9·1·0,39 =131,6 кН > 86,4 кН – условие прочности удовлетворяется.

Расчет рабочей арматуры подошвы фундамента

Рабочая высота плиты фундамента

h0 = 750 – 60 = 690 мм .

Рабочая высота нижней ступени фундамента

h01 = 450 – 60 = 390 мм .

Изгибающие моменты в сечениях по грани уступов

Площадь сечения арматуры в расчетных сечениях по граням уступов

101

102

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ:

1.СП 20.13330.2011 Нагрузки и воздействия. Актуализированная редакция СНиП 2.01.07-85*

2.СП 63.13330.2012. Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения. Актуализированная редакция СНиП 52-01-2003

3.ГОСТ Р 54257-2010. Надежность строительных конструкций и оснований. Основные положения и требования.

4.Пособие по проектированию бетонных и железобетонных конструкций из тяжелого бетона без предварительного напряжения арматуры

(к СП 52 − 101 − 2003). ЦНИИПромзданий, НИИЖБ. – М.: ОАО «ЦНИИПромзданий», 2005. – 214 с.

5.И.Н. Тихонов. Пособие по проектированию. Армирование элементов монолитных железобетонных зданий. - М.: 2007.- 170с.

6.Проектирование железобетонных конструкций. Справочное пособие. Под редакцией д-ра техн. наук А.Б. Голышева – К.: Будивельник,

1985. – 496с.

7.Руководство по конструированию бетонных и железобетонных кон- струкций из тяжёлого бетона (без предварительного напряжения) – М.: Стройиздат, 1978. – 175с.

8.Справочник проектировщика промышленных, жилых и обществен- ных зданий и сооружений. Расчётно-теоретический. Под редакцией д-ра техн. наук, проф. А.А. Уманского. Изд. второе, переработанное и дополнен-ное в двух книгах. Книга 1. – М.: Стройиздат, 1972. – 601с.

103

104