52. Конструктивные решения отдельно стоящих сборных и монолитных фундаментов.

Отдельные фундаменты устраивают под колонны, опоры балок, ферм (и других элементов промышленных и гражданских зданий и сооружений. При небольших нагрузках и прочных грунтах возможно устройство отдельных фундаментов и под стены (см. рис.1).

Отдельные фундаменты представляют собой кирпичные, каменные, бетонные или железобетонные столбы с уширенной опорной частью. Отдельные фундаменты могут выполняться в монолитном и сборном варианте. Каменные и бетонные отдельно стоящие фундаменты устраиваются монолитными и проектируются как жёсткие. Фундаменты имеют наклонную боковую грань или, что чаще, уширяются к подошве уступами, размеры которых определяются углом жёсткости α, т.е. предельным углом наклона, при котором в теле фундамента не возникает растягивающих напряжений (см.рис.2). В зависимости от материала, марки раствора или класса бетона, а также давления на грунт угол α составляет 30°...40°.

Железобетонные фундаменты выполняются монолитными или сборными и проектируются как конструкции на сжимаемом основании. Сечения и арматура таких фундаментов подбираются с соблюдением требований, предъявляемым к железобетонным конструкциям.

Монолитные железобетонные фундаменты состоят, как правило, из плитной части ступенчатой формы и подколонника. Сопряжение сборных колонн с фундаментом осуществляется с помощью стакана (фундаменты стаканного типа), монолитных колонн - соединением арматуры колонн с выпусками из фундамента, а стальных колонн - креплением башмака колонны к анкерным болтам, забетонированным в фундаменте (см. рис.3). Сборные железобетонные фундаменты под колонны проектируются из одной или нескольких фундаментных плит, уложенных друг на друга на цементном растворе. Сверху плит устанавливают подколонник, а при необходимости и дополнительные опоры под рандбалку (рис.4,а).

Сборные фундаменты, составленные из нескольких рядов железобетонных плит, требуют повышенного расхода арматуры, что связано с необходимостью армирования плит каждого ряда на усилия, возникающие при их транспортировке и монтаже. Поэтому в тех случаях, когда это возможно, сборный фундамент устраивают из одного элемента (рис.4,б) или переходят на монолитный вариант фундамента.

.

Рис 1 – Отдельностоящие фундаменты.

а – план, б- разрезы.

1- фундамент, 2- цокольная панель, 3- ригель, 4- панель стены, 5- колонна, 6 – настил,

В- сборные

Бетонные элементы фундаментов : 1- колонна,2-стакан,3-подколонник,4-траверса,5-фундаментная подушка,

Г-варианты отдельностоящих фундаментов: 1-бетонный,2-бутобетонный,3-бутовый,4-деревянный

Д-столбчатые фундаменты малоэтажных зданий.

53. Расчет отдельного центрально-нагруженного фундамента под монолитную колонну.

Определение размеров фундамента в плане

Размеры фундамента в плане определяют из расчета оснований по деформациям. При этом должно соблюдаться условие:

где Р – среднее давление на грунт;

R– расчетное сопротивление грунта.

Расчет ведется методом последовательного приближения. В первом приближении определяют размеры подошвы фундамента по условному расчетному сопротивлению грунта R₀. Площадь подошвы фундамента определяем по формуле:

(54)

где нормативное продольное усилие от колонны, кН

средний удельный вес материала фундамента грунта на его уступах, кН/

H– глубина заложения фундамента, м

Нормативное продольное усилие от колонны:

(55)

Глубина заложения фундамента: Н=h_bd+h_cт

Размеры подошвы фундамента (фундамент квадратный, то есть центрально нагруженный): .

Расчет тела фундамента

Высоту фундамента определяют из условия его прочности на продавливание в предположении, что продавливание происходит по поверхности пирамиды, боковые стороны которой начинаются у колонны и наклонены под углом к вертикали. Необходимо, чтобы контур фундамента охватывал пирамиду продавливания.

Рабочая высота центрально-нагруженного фундамента:

(56)

где размеры сечения колонны;

расчетное сопротивление бетона растяжению;

Р – давление на грунт без учета веса фундамента и грунта на его ступенях

(57)

Определяем :

(58)

где с – толщина защитного слоя (с=80мм при отсутствии бетонной подготовки)

Поскольку фундамент не имеет поперечной арматуры, высота ступени должна быть проверена на прочность по наклонному сечению по условию восприятия поперечной силы бетоном:

(59)

где длина проекции рассматриваемого наклонного сечения, значение которой определяем по формуле:

Æ(60)

- необходимо чтобы это условие выполнялось.

Армирование фундамента выполняется сварными сетками из арматуры класса S400 в обоих направлениях.

Площадь арматуры определяют из расчета на изгиб консольного выступа плитной части фундамента от действия давления грунта в сечениях, на грани колонны и на гранях ступеней.

Изгибающие моменты в расчетных сечениях:

Площадь сечения рабочей арматуры:

,,

По наибольшей площади сечения арматуры принимаем арматуру.

Рисунок 44

Рис. 10.3. К расчету отдельных центрально нагруженных фундаментов:

1 — пирамида продавливания