В35.Проектирование отдельных фундаментов колонн.

Фундаменты устраивают, как правило, из железобетона. Они могут быть отдельно стоящими (рис. 5.4), ленточными и плитными. В одноэтажных каркасных сельскохозяйст­венных зданиях применяют отдельно стоящие (столбчатые) фундаменты.

По способу изготовления фундаменты могут быть сбор­ными (рис. 5.4а, б) и монолитными (рис. 5.4, в, г, д, е, ж). Конструктивно они практически не отличаются друг от друга. Разница заключается лишь в том, что сборные фун­даменты доставляют на объект в готовом виде, а монолит­ные бетонируют на месте.

Рис. 5.4. Типы столбчатых железобетонных фундаментов

а, б – одно- и двухступенчатые сборные; в, г двух и трехступенчатые монолитные; д – с повышенным стаканом; е, ж – монолитные фундаменты под монолитны колонны

В современном строительстве обычно применяют сбор­ные фундаменты. В плане они имеют квадратную или прямо­угольную форму с большей стороной в направлении дей­ствия изгибающего момента. Отношение сторон должно быть в пределах 0,6÷0,85. Их размеры рекомендуется прини­мать кратными 300 мм.

Из условий выполнения работ нулевого цикла отметку верха фундаментов принимают на 150 мм ниже отметки чистого пола зданий.

Высота фундамента Н назначается в зависимости от его заглубления, которое зависит от грунтовых условий, уров­ня грунтовых вод, расположения других близлежащих фундаментов, заделки колонн и требуемой толщины плитной части. Эту высоту рекомендуется принимать кратной 300 мм.

В зависимости от высоты фундаменты под колонны могут быть одноступенчатыми при Н < 600 мм, двухступенчаты­ми при 600 мм < Н < 900 мм и трехступенчатыми при Н > 900 мм (рис. 5.4). Высоту ступеней рекомендуется назначать равной 300, 450, 600 мм, а их размеры в плане – кратными 300 мм. Если высота фундамента получается больше высоты нижней плитной части Н_р, требуемой по расчету, то она увеличивается за счет подколенника (рис. 5.4, д).

Для заделки колонн в фундаменты устраивают стака­ны, глубина которых принимается равной глубине заделки колонны плюс 50 мм для рихтовочного подстилающего слоя раствора. Глубина заделки колонны должна удовле­творять требованиям анкеровки ее рабочей арматуры и при­нимается равной (1...1,5) большого размера сече­ния колонны, но не менее 25d, где d – диаметр продоль­ных рабочих стержней колонны.

Размеры подошвы фундаментов зданий (если основание сло­жено нескальными грунтами) определяются из расчета основа­ний по деформациям (по второму предельному состоянию) на не­выгоднейшие комбинации изгибающих моментов и нормальных сил от нормативных нагрузок. Для облегчения расчета по де­формациям допускается определять суммарную нормативную нагрузку на основание по усилиям от расчетных нагрузок путем деления последних на осредненный коэффициент перегрузки 1,2.

Верхний обрез монолитных фундаментов под монолит­ные колонны (рис. 5.4, е, ж) принимается на уровне верха фундаментной балки, а при ее отсутствии – на отметке –0,05, то есть на 50 мм ниже уровня пола. Для монолитных колонн размер подколенника увеличивают на 50 мм в каж­дую сторону по сравнению с размерами колонны для уста­новки опалубки.

Классы бетона для монолитных фундаментов рекомен­дуется назначать В12,5, В15, для сборных — В15, В20. Бетон для замоноличивания колонны в стакане должен быть не ниже класса В 12,5 и не менее чем на одну ступень выше класса бетона фундамента.

Толщина защитного слоя бетона для рабочей арматуры подошвы монолитных фундаментов должна приниматься не менее 35 мм при наличии бетонной подготовки и 70 мм при ее отсутствии. Толщина защитного слоя в сборных фундаментах должна быть не менее 30 мм.

Подколенники армируют продольной и поперечной ар­матурой по принципу армирования колонн. Площадь се­чения продольной арматуры с каждой стороны подколонни-ка должна быть не менее 0,05 % площади его поперечного сечения. Диаметр продольных стержней не менее 12 мм.

В фундаментах под монолитные колонны продольная арматура должна иметь выпуски для стыковки с арматурой колонн. Длина выпусков назначается в зависимости от класса бетона и арматуры в пределах (З0 ÷ 45)d, где d – диаметр выпускаемых стержней.

Поперечное армирование стенок стакана следует выпол­нять в виде сварных сеток (рис. 5.4 д) с расположением стержней у наружных и внутренних поверхностей. Диа­метр этих стержней следует принимать по расчету, но не менее 8 мм и не менее четверти диаметра продольных стерж­ней подколонника. Расстояние между сетками следует назначить не более четверти глубины стакана и не более 200 мм.

Расчет фундаментов состоит из двух этапов: расчета основания, в результате которого вычисляют размеры по­дошвы, и расчета тела фундамента, на основе которого определяют общую высоту, высоту отдельных ступеней и армирование.

Размеры подошвы фундаментов (первый этап расчета) назначают согласно указаниям норм проектирования осно­ваний зданий и сооружений, рассчитывая основание по несущей способности и по деформациям. Методика этого расчета изложена в курсе оснований и фундаментов. Пред­варительное определение указанных размеров производят исходя из того, чтобы среднее давление р_т на основание под подошвой фундамента от нормативной нагрузки не превышало расчетного сопротивления грунта R_ser.

Рис. 5.6. К расчету центрально нагруженных фундаментов

Опыты показали, что давление под подошвой фунда­мента в общем случае распределяется неравномерно. Одна­ко при расчетах условно принимают, что оно распределено равномерно по одной из указанных на рис. 5.6 и 5.7а эпюр.

Рис. 5.7. К расчету внецентренно нагруженных фундаментов

а – эпюры давления грунта и пирамида продавливания; б – продавливание подколонника через фундамент при большей толщине дна стакана; в – продавливание колонны через фундамент при малой толщине дна стакана; г – продавливание колонны через фундамент его верхней грани

Размеры подошвы фундамента считаются достаточными, если

Для определения площади сечения рабочей арматуры подошвы фундамента выбирают сечения по грани колонны т по граням ступеней фундамента параллельно его сторонам и рассматривают сечения в качестве защемления консольных выступов фундаментов (рис. 5.8).

Продольную арматуру железобетонного подколонника рассчитывают как для внецентренно сжатого элемента коробчатого сечения (рис. 5.9 а) на уровне дна стакана (сечение 1 – 1), приводя его к двутавровому и прямоугольного сечения в месте подколонника с плитной частью фундамента (рис. 5.9). Сборные фундаменты для трехшарнирных рам конструируют и рассчитывают. Особенность этих фундаментов заключается лишь в том, что стойки рам сопрягаются с ними шарнирно и в связи с необходимостью восприятия распора в плоскости рамы они делаются несимметрично, вытянутыми в направлении действия раствора (рис.5.10).