7. Фундаменты

Фундаменты под сборные колонны одноэтажных зданий устраиваются железобетонные – сборные или монолитные стаканного типа. При значительных размерах и значительном весе фундаменты целесообразно делать монолитными.

В общем случае размеры подошвы фундаментов назначают согласно требованиям норм проектирования оснований зданий и сооружений, рассчитывая основания по несущей способности и по деформациям, что излагается в курсе оснований и фундаментов. Размеры сечения фундамента и его армирование определяют как в железобетонных элементах из расчета прочности на усилия, вычисленные при нагрузках и сопротивлении материалов по первой группе предельных состояние.

Расчет фундамента следует начинать с определения усилий, девствующих на него.

V_sd, N_sd, V_sd – момент, нормальная и поперечная сила, действующие на фундамент от колонны (берутся из таблице усилий, составленной в результате расчета рамы); h – высота фундамента, предварительно принимаемая из условия обеспечения минимальной заделки колонны в стакан фундамента; G₁ – нагрузка от веса стены и рандбалки; e – расстояние от оси стены до оси фундамента.

После составления таблицы усилий, действующих на фундаменты, приступают к определению площади подошвы фундамента и её размеров. В плане фундамент принимается прямоугольной формы. Размеры сторон следует принимать кратными 100 мм.

После того как окончательно установлена высота фундамента и высота отдельных ступеней, приступают к расчету фундамента на изгиб. Расчетные изгибающие моменты определяются в сечениях у грани колонны и в местах обрыва ступеней. Определение изгибающих моментов в сечениях, которых производится как в консоли, заданной у грани колонны и нагруженной реактивным давлением грунта. После вычисления моментов определяют площадь сечения рабочей арматуры.

Для фундаментов с повышенными стаканами расчет прочности стенок стаканов и подбор рабочей арматуры рекомендуется выполнять по /1,2,3,4/.

8. Фермы

Железобетонные фермы применяют при пролетах 18, 24 и 30 м, при шаге 6 или 12 м. Очертание поясов фермы, ее размеры и тип решетки принимаются по заданию.

При выборе типа решетки, а также при определении основ­ных размеров ферм пролетом 18 и 24 м можно руководствоваться следующим.

Для покрытий со скатной кровлей наиболее экономичными по расходу материалов и стоимости являются фермы с треугольной решеткой и трехметровыми панелями верхнего яруса.

Криволинейное очертание верхнего пояса целесообразно лишь при наличии межузловой нагрузки, в частности, при плитах покрытия шириной 1,5 м. Фермы арочные близки по своим показателям к фермам сегментным. Разреженная решетка арочных ферм дает некоторые преимущества при их изготовлении. Безраскосные фермы менее экономичны по расходу материалов и стоимости. Однако они имеют определенные технологические преимущества по сравнению с раскосными.

Фермы с комбинированной решеткой практически не отличаются по расходу материалов и стоимости от безраскосных ферм.

Высота ферм посредине пролета принимается равной 1/1-1/9 пролета. Панели верхнего пояса ферм, за исключением арочных раскосных, проектируют размером 3 м, с тем, чтобы нагрузка от плиты покрытия передавалась в узлы ферм, и не возникал местный изгиб.

В арочных фермах изгибающие моменты от внеузлового загружения уменьшаются благодаря эксцентриситету продольной силы, вызывающему момент обратного знака. Поэтому в фермах этого типа панели верхнего яруса имеют большие размеры (4,5-6,0 м), а решетка более редка.

В арочных фермах изгибающие моменты от неузлового загружения уменьшается благодаря эксцентриситету продольной силы, вызывавшему момент обратного знака, Поэтому в фермах этого типа панели верхнего пояса имеют большие размеры (4,5-6,0 м), а решетка более редка.

Нижний пояс выполняется предварительно напряженным. Предварительно напряженными также могут быть растянутые (и сжатые) элементы решетки, в которых возникают большие растягивающие усилия.

Натяжение арматуры предварительно напряженных элементов может производиться на бетон и на упоры. Натяжение на бетон целесообразно применять в фермах большого пролета. При натяжении на бетон, в качестве арматуры применяют высокопрочную проволоку.

При натяжении арматуры на упоры применяется проволока периодического профиля класса S500, канаты класса S1400, стержневая арматура из стали класса А-IV.

Фермы проектируют из бетона классов С³⁰/₃₇...С³⁵/₄₅. В фермах с закладной решеткой могут применяться бетоны различных классов для поясов и решетки.

Для расчета ферм принимается схема шарнирной стержневой конструкции (за исключением безраскосных ферм).

Расчеты фермы начинаются с определения расчетных узловых нагрузок. К постоянным нагрузкам, действующим на ферму, относятся: нагрузка от веса покрытия (крупнопанельных плит, пароизоляции, утеплителя, выравнивающего слоя и водоизоляционного ковра); нагрузка от веса фонаря; собственный вес фермы. К временным длительным нагрузкам относятся нагрузки от подвесных технологических грузов.

Кратковременными нагрузками считаются: нагрузка от снега; нагрузка от подвесного транспорта; нагрузки, возникающие при монтаже и транспортировании. Снеговую нагрузку на 1 м² площади горизонтальной проекции покрытия следует определить по СНиП 2.01.07-85.

Нагрузка от технологических грузов и подвесного транспорта принимается по заданию на проект.

Как постоянные, так и временные нагрузки приводятся к сосредоточенным узловым нагрузкам.

В случае отсутствия фонаря диаграмму усилий рекомендуется строить от единичных узловых нагрузок, расположенных на одной половине пролета.

Определение расчетных усилий в стержнях фермы производится при расположении временной снеговой нагрузки на левой половине фермы, на правой половине фермы и на всем пролете. Запись усилий удобно производить в табличной форме.

Для покрытия здания с фонарями распределение снеговой на­грузки принимается в зависимости от типа фонаря в соответст­вии с указаниями СНиП 2.01.07-85.

При узловой передаче нагрузки верхний пояс рассчитывается как центрально сжатый элемент.

При внеузловом положении нагрузок в верхнем поясе возникнут изгибающие моменты от местного изгиба. В этом случае верхний пояс рассчитывается на внецентренное сжатие. При определении моментов верхний пояс рассматривается как неразрезная балка, опорами которой являются узлы фермы.

Изгибающие моменты могут быть определены с помощью таблиц дня расчета неразрезных балок. В арочных фермах необходимо учесть разгружающий момент от внецентренного приложения продольной силы.

Нижний пояс рассчитывается как предварительно напряженный центрально растянутый элемент. Площадь сечения предварительно напряженной арматуры определяется по наибольшему расчетному усилию в нижнем поясе.

Размеры поперечного сечения нижнего пояса диктуются условиями размещения проволок, прядей канатов или стержней.

В дальнейшем достаточность площади сечения нижнего пояса проверяется расчетом на трещиностойкость и на прочность при обжатии и монтаже.

В фермах с параллельными поясами при армировании высокопрочной арматурой, натягиваемой на упоры, нижний пояс относят ко второй, а при армировании стержневой арматурой – к третьей категории трещиностойкости.

Элементы решетки (раскосы и стойки) рассчитываются на сжатие или растяжение. При расчете сжатых элементов расчетная длина в плоскости фермы и из плоскости фермы принимается по /1,2/.

Форма поперечного сечения элементов фермы обычно принимается прямоугольной; ширину сечения всех элементов ферм, исходя из удобства изготовления ферм в горизонтальном положении, рекомендуется принимать одинаковой.

Ширину сечения поясов (нижнего и верхнего) при шаге ферм 6 м принимают равной 200-250 мм, а при шаге 12 м – 300-350 мм.

При расчете следует учитывать продольный изгиб. При этом расчетная длина на плоскости фермы принимается равной расстоянию между точками раскрепления, а в плоскости фермы – равной расстоянию между центрами узлов.

Элементы фермы следует армировать сварными каркасами из стержней периодического профиля из стали класса А-III. Сварные каркасы сжатых и растянутых элементов решетки предусматривают, как правило, не менее чем из четырех стержней.

Арматуру сжатых и растянутых элементов необходимо заводить в узлы на достаточное расстояние. Этот размер должен составлять для сжатых стержней не менее 15d от грани вута, для растянутых стержней – не менее 30d от грани вута в верхний пояс и не менее 35d в нижний пояс. Для улучшения анкеровки растянутой арматуры принимают различные дополнительные меры: приварку поперечных стержней, продольных коротышей, изгиб арматурных каркасов, приварку шайб.

Узлы ферм имеют вуты, т.е. расширения, которые позволяют лучше разместить и заанкеровать арматуру. Узлы ферм армируются стержнями, окаймляющими вут, и хомутами в пределах вута. Правильнее выполнить эту арматуру не вязаной, а в виде сварных каркасов, соединенных между собой шпильками.

Арматура, окаймляющая вут, при усилии в раскосе до 30 т принимается диаметром не менее 12 мм, а поперечные стержни – диаметром не менее 6 мм, а при усилии до 100 т – соответственно не менее 16 мм и не менее 10 мм при шаге 100 мм.

Опорные узлы ферм обычно армируются сетками с наклонным или вертикальным расположением стержней, устанавливаемых с шагом 50-70 мм.

Перед конструированием полезно изучить армирование элементов и узлов ферм различных типов по выполненным проектам.

В верхнем поясе фермы должна быть предусмотрена установка специальных закладных деталей, к которым привариваются закладные детали панелей. Этим обеспечивается устойчивость верхнего пояса фермы. Числовой пример расчета фермы см. в /1,2,3,4/.