Як запроектувати фундамент під колони? Розрахунок стовпчастого фундаменту під колону при дії вертикального навантаження та моменту в одному напрямку. Розрахунок максимального та мінімального крайового тиску
У цій статті розглянемо розрахунок фундаменту під колону по 1-му граничному стану при навантаженні фундаменту вертикальним навантаженням та горизонтальним навантаженням з згинальним моментом, що діють в одній площині.
Вихідні дані
Вихідними даними для розрахунку фундаменту будуть навантаження, що надходять на фундамент від колони та інженерно-геологічні дослідження.
В результаті розрахунку рами в розрахунковій програмі отримали такі навантаження на фундамент:
Mx=14.8 т*м (згинальний момент)
My=0, Qy=0 (Розрахунок при дії моментів у 2-х площинах розгляну окремо у наступних статтях)
Хочу відзначити, що найкраще перевірити 2-а розрахункові поєднання:
- Повна вітрова, снігова, вага конструкцій, рівномірно-розподілена
- Повна вітрова та вага конструкцій
Справа в тому, що одна з умов розрахунку є недопущення відриву краю фундаменту від землі і за відсутності снігового навантаження вертикальне навантаження буде менше і відповідно менше сопортивлення згинальний момент.
Інженерно-геологічні дослідження:
Глибина сезонного промерзання – 179 м;
Рівень ґрунтових вод 1,6 м;
Властивості ґрунтів:
Міцні властивості грунтів визначаються за інженерно-геологічними дослідженнями. Для цього шукаємо інженерно-геологічний розріз під необхідний фундамент та таблицю з нормативними та розрахунковими характеристиками ґрунтів. Для розрахунку за 1-м граничним станом (розрахунком на міцність) необхідні розрахункові характеристики при α=0.95 (довірча ймовірність розрахункових значень), згідно з п.5.3.17 СП 22.13330.2016.
ІГЕ-1 - насипний грунт - пісок різної крупності з вкл. будівельного сміття до 15-20%, грудки суглика, уламки плит (у розрахунку не бере участі тому що позначка низу фундаменту знаходиться нижче цього шару грунту);
ІГЕ-2 - пісок середньої крупності, середньої щільності, водонасичений: (e=0.65, ρ=1,8 т/м³, Е=30 МПа, ϕ=35°, С=1 кПа).
ІГЕ-3 - пісок середньої крупності, з рідкими прошарками текучого супесу, суглинку, глинистий середньої щільності, водонасичений: (e=0.6, ρ=1,82 т/м³, Е=35 МПа, ϕ=36°, С=1, 5 кПа).
Рівень ґрунтових вод 1,8 м від рівня землі.
Розрахунок фундаменту
Схема застосування навантажень на фундамент виглядає так:
Глибина закладання фундаменту
Глибину закладення фундаменту визначаємо в залежності від максимальної глибини сезонного промерзання, яка дана у звіті з інженерно-геологічних досліджень. У разі нормативна глибина сезонного промерзання дорівнює d fn =1,79м.
Розрахункова глибина сезонного промерзання обчислюється за формулою 5.4 СП 22.13330.2016
де k h - Коефіцієнт, що враховує вплив теплового режиму споруди, що приймається для зовнішніх фундаментів опалювальних споруд - за таблицею 5.2 СП 22.13330.2016; для зовнішніх та внутрішніх фундаментів неопалюваних споруд k h =1,1, крім районів із негативною середньорічною температурою;
У нашому випадку будівля неопалювана, тому
d f =1.1*1.79=1.969≈2 м
Глибина закладення фундаменту повинна бути не вище за розрахункову глибину промерзання (згідно з таблицею 5.3 СП 22.13330.2016). Для опалювальних будівель допускається влаштовувати фундаменти всередині будівлі (не під зовнішніми стінами) вище за глибину промерзання, але повинно бути гарантовано, що в холодну пору року буде опалення будівлі. Якщо ж допускається, що будівлю можуть піддати консервації або відключити опалення, тоді внутрішні фундаменти також повинні бути закладені на розрахункову глибину промерзання.
Попередні розміри фундаменту
Визначаємо попередньо площу основи фундаменту.
Попередні розміри фундаменту визначаємо за такою формулою:
N - вертикальне навантаження від колони, яке ми отримали при розрахунку каркасу будівлі (N = 21,3 т = 213 кН);
R 0 – розрахунковий опір ґрунту, призначений для попереднього розрахунку наведено у Додатку Б СП 22.13330.2016 (у нашому випадку Таблиця Б.2 для піску середньої крупності та середньої щільності R 0 = 400кПа, для глини та інших ґрунтів див. інші таблиці у додатку Б);
Таблиця Б.2 - Розрахункові опори R 0 пісків
? - середнє значення питомої ваги фундаменту і ґрунту на його обрізах, попередньо прийняте ? = 20 кН/м?;
d – глибина закладення фундаменту (у разі d=2 м)
А=N/(R 0 -?d)=213,246/(400-20*2)=0,6 м²
20% т.к. фундамент позацентрово стислий 0,72 м²
Розміри підошви фундаменту призначаються з кроком 0,3 м, розміром не менше 1,5 х1, 5м (Таблиця 4 Допомога з проектування фундаментів на природній основі)
Таблиця 4 Посібники з проектування фундаментів на природній основі
| Ескіз фундаменту | Модульні розміри фундаменту, м, при модулі, що дорівнює 0,3 | ||||||||
| h | h pl | відповідно h pl | підошви | підколонника | |||||
| h 1 | h 2 | h 3 | квадратний b ´ l | прямокутної b ´ l | під рядові колони b cf ´ l cf | під колони у температурних швах b cf ´ l cf | |||
| 1,5 | 0,3 | 0,3 | — | — | 1,5 ´ 1,5 | 1,5´1,8 | 0,6´0,6 | 0,6´1,8 | |
| 1,8 | 0,6 | 0,3 | 0,3 | — | 1,8´1,8 | 1,8´2,1 | 0,6´0,9 | 0,9´2,1 | |
| 2,1 | 0,9 | 0,3 | 0,3 | 0,3 | 2,1´2,1 | 1,8´2,4 | 0,9´0,9 | 1,2´2,1 | |
| 2,4 | 1,2 | 0,3 | 0,3 | 0,6 | 2,4´2,4 | 2,1´2,7 | 0,9´1,2 | 1,5´2,1 | |
| 2,7 | 1,5 | 0,3 | 0,6 | 0,6 | 2,7´2,7 | 2,4´3,0 | 0,9´1,5 | 1,8´2,1 | |
| 3,0 | 1,8 | 0,6 | 0,6 | 0,6 | 3,0´3,0 | 2,7´3,3 | 1,2´1,2 | 2,1´2,1 | |
| 3,6 | — | — | — | — | 3,6´3,6 | 3,0´3,6 | 1,2´1,5 | 2,1´2,4 | |
| 4,2 | — | — | — | — | 4,2´4,2 | 3,3´3,9 | 1,2´1,8 | 2,1´2,7 | |
| Далі з кроком | — | — | — | — | 4,8´4,8 | 3,6´4,2 | 1,2´2,1 | — | |
| 5,4´5,4 | 3,9´4,5 | 1,2´2,4 | — | ||||||
| 0,3 м | — | — | — | — | — | 4,2´4,8 | 1,2´2,7 | — | |
| або | — | — | — | — | — | 4,5´5,1 | — | — | |
| 0,6 | — | — | — | — | — | 4,8´5,4 | — | — | |
| — | — | — | — | — | 5,1´5,7 | — | — | ||
| — | — | — | — | — | 5,4´6,0 | — | — | ||
Попередньо призначаємо фундамент 1,5 х1, 5 = 2,25 м ², що більше попереднього мінімуму 0,72 м ².
Розрахунок максимального та мінімального крайового тиску
Максимальний та мінімальний крайовий тиск знаходимо за формулою 5.11 СП 22.13330.2016
Де N=21,3т=213 кН вертикальне навантаження від колони до кН;
А ф =2,25 м ² - площа фундаменту, м ²;
γ mt – середньозважене значення питомої ваги тіла фундаменту, ґрунтів та підлог, що приймається 20 кН/м³;
d=2 – глибина закладення фундаменту, м;
M-момент від рівнодіючої всіх навантажень, що діє підошвою фундаменту в кН*м, знаходимо за формулою:
М=Mx+Qx*d=14,8+2.8*2=20.4т*м=204кН*м
W – момент опору підошви фундаменту, м3. Для прямокутного перерізу знаходиться за формулою W=bl²/6 де у нашому випадку b – це сторона підошви фундаменту вздовж буквеної осі, l – довжина сторони підошви фундаменту вздовж цифрової осі (див. картинку нижче).
Т.к. попередньо ми прийняли фундамент із розмірами 1,5х1,5 м, то
W= bl²/6=1.5*1.5²/6=0.5625 м³
При дії вертикального навантаження на фундамент спільно з згинальним моментом у нас може бути 3 варіанти епюр тиску на ґрунти:
- Трапецієподібна
- Трикутна
- Трикутна з відривом краю фундаменту
Не можна допускати, щоб відбувався відрив фундаменту, тобто. Pmin завжди має бути ≥0.
У нашому випадку Pmin<0, поэтому нужно увеличить ширину фундамента таким образом, чтобы Pmin стал больше или равен нулю. Далее увеличиваем размеры фундамента методом подбора. При этом шаг изменения размера фундамента равен 300 мм.
Призначаємо фундамент згідно з модульними розмірами з кроком 0,3 м. Краще використовувати фундамент прямокутної форми 2,1х1,8 м (l=2.1м, b=1.8м)
А ф = 2,1 * 1,8 = 3,78 м ² - площа фундаменту, м ²;
W= bl²/6=1.8*2.1²/6=1.323 м³
Інші параметри залишаються самі.
Знов Pmin<0, снова увеличиваем размеры фундамента:
Призначаємо фундамент розміром 2,4 х1, 8 м (l = 2.4м, b = 1.8м)
А ф = 2,4 * 1,8 = 4,32 м ² - площа фундаменту, м ²;
W= bl²/6=1.8*2.4²/6=1.728 м³
Знову Pmin<0, как вы уже поняли мы будем увеличивать размер фундамента до тех пор, пока Pmin не станет больше или равен нулю.
В результаті підбору ми отримали, що фундамент повинен мати розміри 3,0 х2, 4 м (l = 3.0м, b = 2.4м)
А ф = 3,0 * 2,4 = 7,2 м ² - площа фундаменту, м ²;
W= bl²/6=2.4*3.0²/6=3.6 м³
Для фундаментів колон будівель, обладнаних мостовими кранами вантажопідйомністю вище 75 т і вище, а також для фундаментів колон відкритих кранових естакад вантажопідйомністю вище 15 т, для споруд баштового типу, а також для всіх типів споруд при розрахунковому опорі грунту основи R<150кПа размеры фундамента нужно назначать такими, чтобы эпюра давлений была трапециевидной и Pmin/Pmax≥0.25 (п.5.6.27 СП 22.13330.2016). В нашем случае мы должны проверить расчётное сопротивление грунта, и если оно будет меньше 150кПа, то нужно ещё увеличить размеры фундамента.
Розрахунок опору ґрунту
Розрахунковий опір ґрунту основи розраховуємо за формулою 5.7 СП 22.13330.2016
γ с1 =1,4 (таблиця 5.4 СП 22.13330.2016)
γ с2 =1,2 (таблиця 5.4 СП 22.13330.2016)
Таблиця 5.4 СП 22.13330.2016
| Грунти | Коефіцієнт γс1 | Коефіцієнт γс2 для споруд із жорсткою конструктивною схемою щодо довжини споруди або її відсіку до висоти L/H, рівному | |
| 4 і більше | 1,5 і менше | ||
| Крупноуламкові з піщаним заповнювачем та піски, крім дрібних та пилуватих | 1,4 | 1,2 | 1,4 |
| Піски дрібні | 1,3 | 1,1 | 1,3 |
| Піски пилуваті: маловологі | 1,25 | 1,0 | 1,2 |
| та вологі, насичені водою | 1,1 | 1,0 | 1,2 |
| Глинисті, а також великоуламкові з глинистим заповнювачем з показником плинності ґрунту або заповнювача I L ≤0,25 | 1,25 | 1,0 | 1,1 |
| Те саме, при 0,25< I L ≤0,5 | 1,2 | 1,0 | 1,1 |
| Те саме, при I L >0,5 | 1,1 | 1,0 | 1,0 |
| Примітки 1 До споруд із жорсткою конструктивною схемою відносять споруди, конструкції яких спеціально пристосовані до сприйняття зусиль від деформації основ, у тому числі за рахунок заходів, зазначених у 5.9. 2 Для будівель з гнучкою конструктивною схемою значення коефіцієнта с2 приймають рівним одиниці. 3 При проміжних значеннях L/Hкоефіцієнт с2 визначають інтерполяцією. 4 Для пухких пісків γс1 і γс2 приймають рівними одиниці. |
|||
k=1 (п.5.6.7 СП 22.13330.2016 коефіцієнт, що приймається рівним одиниці, якщо характеристики міцності грунту (φ II і С II) визначені безпосередніми випробуваннями, і k=1,1, якщо вони прийняті за таблицями додатку А).
My=1,68 (таблиця 5.5 СП 22.13330.2016)
Mq=7,71 (таблиця 5.5 СП 22.13330.2016)
Mc=9,58 (таблиця 5.5 СП 22.13330.2016)
Тут хочу звернути увагу, незважаючи на те, що ми спираємося на ґрунт ІГЕ-3, ґрунт ІГЕ-2 має більш низькі характеристики міцності і він закладений нижче ґрунту ІГЕ-3, тому ми приймаємо вважаємо несучу здатність основи по ІГЕ-2.
Таблиця 5.5 СП 22.13330.2016
| Кут внутрішнього тертя II, град. | Коефіцієнти | ||
| My | Mq | Mc | |
| 0 | 0 | 1,00 | 3,14 |
| 1 | 0,01 | 1,06 | 3,23 |
| 2 | 0,03 | 1,12 | 3,32 |
| 3 | 0,04 | 1,18 | 3,41 |
| 4 | 0,06 | 1,25 | 3,51 |
| 5 | 0,08 | 1,32 | 3,61 |
| 6 | 0,10 | 1,39 | 3,71 |
| 7 | 0,12 | 1,47 | 3,82 |
| 8 | 0,14 | 1,55 | 3,93 |
| 9 | 0,16 | 1,64 | 4,05 |
| 10 | 0,18 | 1,73 | 4,17 |
| 11 | 0,21 | 1,83 | 4,29 |
| 12 | 0,23 | 1,94 | 4,42 |
| 13 | 0,26 | 2,05 | 4,55 |
| 14 | 0,29 | 2,17 | 4,69 |
| 15 | 0,32 | 2,30 | 4,84 |
| 16 | 0,36 | 2,43 | 4,99 |
| 17 | 0,39 | 2,57 | 5,15 |
| 18 | 0,43 | 2,73 | 5,31 |
| 19 | 0,47 | 2,89 | 5,48 |
| 20 | 0,51 | 3,06 | 5,66 |
| 21 | 0,56 | 3,24 | 5,84 |
| 22 | 0,61 | 3,44 | 6,04 |
| 23 | 0,66 | 3,65 | 6,24 |
| 24 | 0,72 | 3,87 | 6,45 |
| 25 | 0,78 | 4,11 | 6,67 |
| 26 | 0,84 | 4,37 | 6,90 |
| 27 | 0,91 | 4,64 | 7,14 |
| 28 | 0,98 | 4,93 | 7,40 |
| 29 | 1,06 | 5,25 | 7,67 |
| 30 | 1,15 | 5,59 | 7,95 |
| 31 | 1,24 | 5,95 | 8,24 |
| 32 | 1,34 | 6,34 | 8,55 |
| 33 | 1,44 | 6,76 | 8,88 |
| 34 | 1,55 | 7,22 | 9,22 |
| 35 | 1,68 | 7,71 | 9,58 |
| 36 | 1,81 | 8,24 | 9,97 |
| 37 | 1,95 | 8,81 | 10,37 |
| 38 | 2,11 | 9,44 | 10,80 |
| 39 | 2,28 | 10,11 | 11,25 |
| 40 | 2,46 | 10,85 | 11,73 |
| 41 | 2,66 | 11,64 | 12,24 |
| 42 | 2,88 | 12,51 | 12,79 |
| 43 | 3,12 | 13,46 | 13,37 |
| 44 | 3,38 | 14,50 | 13,98 |
| 45 | 3,66 | 15,64 | 14,64 |
k z =1 (п.5.6.7 СП 22.13330.2016 коефіцієнт, що приймається рівним одиниці при b<10 м);
b = 2.4 (ширина фундаменту);
γ II — (осереднене (див. 5.6.10) розрахункове значення питомої ваги грунтів, що залягають нижче підошви фундаменту (за наявності підземних вод визначається з урахуванням дії води, що зважує), кН/м³) на глибину, рівну z=b/2=0.75 м. Якщо бути простіше, питома вага ґрунту – це густина ґрунту в кН/м³. Щоб перевести щільність ґрунту в т/м³ у кН/м³ значення множать на 10 (1,8т/м³=18 кН/м³).
Т.к. у нас ґрунти водонасичені, то в нашому випадку визначаємо з урахуванням зважувальної дії води за формулою 36 Посібники з проектування основ будівель та споруд
γ sb = (γ s – γ w)/(1 + e))
де γ w – питома вага води, що дорівнює 10 кН/м³,
e=0.65 - коефіцієнт пористості, що приймається за даними інженерно-геологічних вишукувань,
γ II = (γ s – γ w)/(1 + e)) = (18-10) / (1 +0.65) = 4.84 кН / м³;
γ' II - (Розрахункове значення питомої ваги грунтів, що залягають вище підошви фундаменту). У нашому випадку це буде зворотне засипання, тому питома вага грунту без урахування дії води, що зважує, 16 кН/м³.
Коефіцієнт пористості задається щонайменше 0,65. Глибина ґрунтових вод 1.6 м від поверхні землі. Тому питома вага грунту з урахуванням дії води, що зважує
γ sb = (γ s – γ w)/(1 + e)) =(16-10)/(1+0,65)=3,64 кН/м³ (на глибині від 2 до 1,6 м, тобто потужність шару 0,4 м);
Розрахункове значення обчислюємо як середнє значення питомої ваги ґрунту за формулою
γ' II =Σ γ' i *h/Σhi=(3.64*0,4+16*1,6)/2=13,528 кН/м³;
d 1 =2.0м (глибина закладення фундаменту від рівня планування);
d b =0 (глибина підвалу, за його відсутності дорівнює нулю згідно з приміткою 5 до п.5.6.7 СП 22.13330.2016);
З II = 1кПа (розрахункове значення питомого зчеплення ґрунту, що залягає безпосередньо під фундаментом, що приймається за даними розвідок, або згідно з Додатком А СП 22.13330.2016);
Розраховуємо розрахунковий опір ґрунту під основою:
При дії згинального моменту на фундамент крайовий тиск Rmax=R/1.2=0.330 МПа (п.5.6.26 СП 22.13330.2016).
Pmax=127кПа< R=330кПа
Також ми бачимо, що R>150 кПа, тому збільшувати розмір фундаменту немає необхідності.
Отже, фундамент задовольняє вимогам щодо несучої здатності основи.
Після цього потрібно сконструювати фундамент, призначити розміри, арматуру, бетон, що обов'язково розгляну у наступних статтях.
Розрахункову програму в Excel можна завантажити за посиланням
Posted in , Tagged6.1. РОЗРАХУНОК ЗАЛІЗОБЕТОННИХ ФУНДАМЕНТІВ НА ПРИРОДНИМ ПІДСТАВИ ПІД КОЛОНИ БУДІВЕЛЬ І СПОРУД
6.1.1. загальні положення
Розміри підошви та глибина закладення фундаментів визначаються розрахунком основи, наведеним у гол. 5. Розрахунок конструкції фундаменту (плитної частини та підколонника) проводиться за міцністю та розкриття тріщин і включає: перевірку на продавлювання та на «зворотний» момент, визначення перерізів арматури та ширини розкриття тріщин, а також розрахунок міцності поперечного перерізу підколонника.
Вихідними для розрахунку є: розміри підошви плитної частини; глибина закладення та висота фундаменту; площа перерізу підколонника; поєднання розрахункових та нормативних навантажень від колони на рівні обрізу фундаменту.
Розрахунок фундаментів по міцності та розкриття тріщин проводиться на основне та особливе поєднання навантажень. При розрахунку фундаменту за міцністю розрахункові зусилля та моменти приймаються з коефіцієнтом надійності за навантаженням за вказівками діючих СНиП, а при розрахунку по розкриттю тріщин — з коефіцієнтом надійності за навантаженням, рівним одиниці.
При перевірці міцності плитної частини фундаменту на зворотний момент необхідно враховувати навантаження від матеріалу, що складується на підлозі, та обладнання.
При розрахунку фундаментів за міцністю і розкриття тріщин зусилля, що виникають в них, від температурних і їм подібних деформацій приймаються такими, що змінюються по вертикалі від повного їх значення на рівні обрізу фундаменту до половинного значення на рівні підошви фундаменту.
Розрахункові характеристики бетону та сталі наведені в гол. 4 та приймаються з урахуванням відповідних коефіцієнтів умов роботи [ , ].
6.1.2. Розрахунок фундаментів на продавлювання
Розрахунок на продавлювання проводиться з умови, щоб діючі зусилля були сприйняті бетонним перерізом фундаменту без встановлення поперечної арматури: при монолітному поєднанні колони з плитною частиною - від верху останньої (рис. 6.1 а), при монолітному поєднанні підколонника з плитною частиною незалежно від виду з'єднання колони з підколонником (монолітні або скляні) на відстані від верху плитної частини до низу колони H 1 ≥ (b uc - b c)/2 - від верху плитної частини (рис. 6.1 б), а при меншому H 1 - від низу колони (рис. 6.1, в).
Мал. 6.1.
а - монолітне сполучення плитної частини з колоною; б — те саме з високим підколонником; в - те ж, з низьким підколонником; 1 - колона; 2 - плитна частина; 3 - підколонник
Перевірка виконання цієї умови проводиться в обох напрямках.
Посібник з проектування бетонних та залізобетонних конструкцій з важкого бетону (без попередньої напруги)
Посібник з проектування фундаментів на природній основі під колони будівель та споруд промислових підприємств
СНиП 52-01-2003 Бетонні та залізобетонні конструкції
При розрахунку фундаменту на продавлювання визначається мінімальна висота плитної частини hі призначаються число і розміри її ступенів або перевіряється здатність плитної частини, що несе, при заданій її конфігурації. При розрахунку продавлювання від верху плитної частини приймається, що продавлювання фундаменту при центральному навантаженні відбувається з бокових поверхонь піраміди, сторони якої нахилені під кутом 45° до горизонталі (див. рис. 6.1).
Квадратний фундамент розраховується на продавлювання із умови
F ≤ kR bt b a h 0
де F— розрахункова сила, що продавлює; k- Коефіцієнт, що приймається рівним 1; R bt- Розрахунковий опір бетону на розтяг; b a- Середнє арифметичне значення периметрів верхньої та нижньої основ піраміди продавлювання, що утворюється в межах робочої висоти перерізу h 0 (відстань від верху плитної частини до середини арматури).
Мал. 6.2.
Величини Fі b aвизначаються за формулами:
b a = 2(l c + b c + 2h 0);
F = A 0 p,
де р— тиск на ґрунт без урахування ваги фундаменту та ґрунту на його уступах;
A 0 = A - A p;
тут A- Площа підошви фундаменту; A p- Площа нижньої основи піраміди продавлювання.
Для центрально навантажених прямокутних та позацентрово навантажених квадратних фундаментів приймають схему, в якій розглядається умова міцності однієї грані, паралельної меншій стороні основи фундаменту (рис. 6.2). Умова міцності перевіряється за формулою (6.1).
Розрахунок здійснюється на дію вертикальної сили N, прикладеної по обрізу фундаменту, та моменту на рівні підошви М. В цьому випадку сила та розмір сторони піраміди продавлювання будуть:
F = A 0 p; F = A 0 p max ,
A 0 = 0,5b(l - l c - 2h 0) - 0,25(b - b c - 2h 0) 2 ;
b p = b c + h 0 ;
р, р max- Середній або найбільший крайовий тиск на ґрунт від розрахункових навантажень:
При центральному навантаженні
p = N/A;
При позацентровому навантаженні
p max = N/A + M/W,
тут W- момент опору підошви фундаменту.
b - b c < 2h 0 ,
b p = 0,5(b - b c),
A 0 = 0,5b(l - l c - 2h 0).
Число та висота сходів призначаються залежно від повної висоти плитної частини hвідповідно до табл. 4.25 та з урахуванням модульних розмірів.
Спочатку визначається (див. гл. 4) винесення нижнього ступеня фундаменту з 1 (рис. 6.3) та перевіряється умова
F ≤ R bt h 01 b p,
де h 01 - робоча висота нижнього ступеня фундаменту.
Мал. 6.3.
Сила Fі b робчислюються за формулами:
F = A 01 p max;
b p = b 1 + h 01 ,
де A 01 - площа багатокутника a 1 b 1 c 1 d 1 e 1 g 1 ;
A 01 = 0,5(l - l 1 - 2h 01) - 0,25(b - b 1 - 2h 01) 2 ,
якщо b - b 1 < 2h 01 , то
A 01 = 0,5b(l - l 1 - 2h 01).
Мал. 6.4. До визначення висоти сходів
Винос нижнього ступеня c 1 приймається трохи більше величин, зазначених у табл. 4.28 з урахуванням модульних розмірів.
Мінімальні розміри інших щаблів фундаменту в плані визначаються після встановлення виносу нижнього ступеня c 1 перетинами лінії АВз лініями, що обмежують висоти щаблів (рис. 6.4). Для двоступінчастих і триступінчастих фундаментів ці розміри повинні бути не меншими:
l 1 ≥ l - 2c 1 ;
b 1 ≥ ml 1 ;
l 2 ≥ (l - 2c 1 - l c)h 3 / (h 2 + h 3) + l c;
b 2 ≥ ml 2 + l c;
тут m- Відношення меншої сторони фундаменту до більшої, що приймається рівним 0,6-0,85.
Остаточні розміри сходів призначаються з урахуванням уніфікації розмірів фундаментів (див. гл. 4).
Необхідно враховувати, що винесення сходів, особливо нижньої, визначає кількість арматури. У зв'язку з цим призначені за наведеною вище методикою розміри ступенів можуть бути скориговані з умови економічності армування.
При деяких характерних співвідношеннях розмірів щаблів перевірка несучої здатності плитної частини проводиться в такий спосіб.
Для центрально та позацентрово навантажених прямокутних фундаментів з верхнім щаблем, одна сторона якої l 1 > l c + 2h 2 , а інша b 1 ≤ b c + 2h 2 (Рис. 6.5), розрахунок на продавлювання проводиться з умови
F ≤ R bt(h 01 b 1p + h 2 b 2p).
Значення F b 1рі b 2р- За формулами:
b 1p = b 1 + h 01 ;
b 2p = (b 1 + b c)/2.
Площа багатокутника abcdeg
A 0 = 0,5b(l - l c - 2h 0) - 0,25(b - b 1 - 2h 01) 2 .
Мал. 6.5.
Мал. 6.6. Схема утворення піраміди продавлювання для прямокутних фундаментів, що мають у двох напрямках різну кількість ступенів
Якщо b - b 1 < 2h 01 , то A 0 визначається за формулою (6.12).
Для центрально та позацентрово навантажених прямокутних фундаментів, що мають у двох напрямках різну кількість ступенів (рис. 6.6), розрахунок на продавлювання здійснюється за формулою
F ≤ R bt[(h 0 - h 3)b 1p + h 3 b c].
Значення Fвизначається за формулою (6.5), b 1р- за формулою
ДЕРЖАВНИЙ ОРДЕН ТРУДОВОГО ЧЕРВОНОГО ЗНАМУ ПРОЕКТНИЙ ІНСТИТУТ
ЛЕНІНГРАДСЬКИЙ ПРОМБУДПРОЕКТ ДЕРЖБУДУ СРСР
ДОПОМОГА
З ПРОЕКТУВАННЯ ФУНДАМЕНТІВ
НА ПРИРОДНИМ ПІДСТАВИ
ПІД КОЛОНИ БУДІВЕЛЬ І СПОРУД
(до СНіП 2.03.01-84 та СНіП 2.02.01-83)
Затверджено
наказом Ленпромбудпроекту від 14 грудня 1984 р.
Москва
Центральний інститут типового проектування
1989
Зміна у "Посібнику з проектування фундаментів
на природній підставі під колони будівель та споруд
(до СНіП 2.03.01-84 та СНіП 2.02.01-83)"
Внесено зміну ДПІ Ленпромбудпроекту, змінені пункти відзначені *.
Рекомендовано до видання рішенням технічної ради Ленпромбудпроекту Держбуду СРСР.
Наведено вказівки щодо проектування різних типів фундаментів та їх розрахунок за допомогою ЕОМ.
Для інженерно-технічних працівників проектних організацій.
При користуванні Посібником необхідно враховувати затверджені зміни будівельних норм і правил та державних стандартів, що публікуються в журналі "Бюлетень будівельної техніки" Держбуду СРСР, "Збірнику змін до будівельних норм та правил" та інформаційному покажчику "Державні стандарти СРСР" Держстандарту СРСР.
ПЕРЕДМОВА
Посібник розроблено до СНіП 2.03.01-84 "Бетонні та залізобетонні конструкції" та СНіП 2.02.01-83 "Підстави будівель та споруд".
У Посібнику містяться основні положення щодо проектування монолітних та збірних фундаментів під залізобетонні та сталеві колони, їх розрахунок та конструювання; наводяться вказівки щодо вибору оптимального варіанту проектування фундаментів, розрахунок та проектування анкерних болтів та прийоми армування фундаментів.
Для полегшення праці проектувальників наведено графіки та таблиці для визначення розмірів фундаментів, приклади розрахунку та конструювання різних типів фундаментів.
Посібник розроблений Ленпромбудпроектом - канд. техн. наук М.Б.Ліпницький, В.А.Єгорова; спільно з ЦНДІпромбудівель - кандидати техн. наук Н.А.Ушаков, А.М.Туголуков, Ю.В.Фролов; ПІ-1 – канд. техн. наук А.Л.Шехтман, А.В.Шапіро; НИИЖБом – кандидати техн. наук Н.Н.Коровін, М.Б.Краковський; НДІПідстав - д-р техн. наук Є.А.Сорочан.
Зауваження та пропозиції щодо змісту Посібники прохання надсилати за адресою: 186190, Ленінград, Ленінський пр., 160, Ленпромбудпроект.
1. ЗАГАЛЬНІ ВКАЗІВКИ
1.1. Даний Посібник, розроблений до СНиП 2.03.01-084 та СНиП 2.02.01-83, поширюється на проектування окремих залізобетонних фундаментів на природній основі під колони будівель та споруд.
1.2. Проектування основ будівель та споруд, тобто підбір розмірів підошви фундаменту з розрахунку основ, рекомендується виконувати відповідно до СНиП 2.02.01-83 та "Допосіб з проектування основ будівель і споруд" (до СНиП 2.02.01-83).
1.3. Навантаження та впливу на підстави, що передаються фундаментами споруд, повинні встановлюватися розрахунком, як правило, виходячи з розгляду спільної роботи споруди та основи або фундаменту та основи. Облік навантажень та впливів у розрахунках основ рекомендується виконувати відповідно до СНиП 2.02.01-83 та "Допосіб з проектування основ будівель і споруд".
1.4. Проектування фундаментів, що експлуатуються в агресивному середовищі, проводиться з урахуванням вимог СНіП 2.03.11-85.
1.5. Залізобетонні фундаменти, що застосовуються в будівництві, можуть бути представлені такими типами:
монолітні із застосуванням багатообертальної інвентарної опалубки (чорт. 1, 2);
збірні залізобетонні з одного блоку (чорт. 3);
збірно-монолітні (чорт. 4, 5).
Чорт. 1. Монолітні фундаменти скляного типу
зі ступінчастою плитною частиною
Чорт. 2. Монолітні фундаменти з пірамідальною плитною частиною
Чорт. 3. Збірні залізобетонні фундаменти
а – пірамідальні; б - з розширенням плитної частини
Чорт. 4. Збірно-монолітні фундаменти з підколонниками рамного типу
а – для будівель без підвалу; б - для будівель із підвалом
Чорт. 5. Збірно-монолітні фундаменти з підколонником,
що складається зі збірних плит та монолітного бетону
1 – збірні залізобетонні плити; 2 – монолітний бетон; 3 - металеві скручування; 4 - петлеві випуски
При цьому рекомендується розширювати сферу застосування монолітних конструкцій фундаментів з урахуванням підвищення технічного рівня монолітного фундаментобудування. Збірні та збірно-монолітні фундаменти рекомендується застосовувати при техніко-економічному обґрунтуванні, що підтверджує доцільність їх застосування відповідно до "Керівництва з вибору проектних рішень фундаментів".
2. РОЗРАХУНОК ФУНДАМЕНТІВ, ЩО ОКРЕМО СТОЯТЬ
ПІД ЗАЛІЗОБЕТОННІ КОЛОНИ
ОСНОВНІ ПОЛОЖЕННЯ
2.1. Розрахунок міцності фундаментів та визначення ширини розкриття тріщин проводиться відповідно до вимог СНіП 2.02.01-83 "Підстави будівель та споруд", СНіП 2.03.01-84 "Бетонні та залізобетонні конструкції", СНіП 2.01.07-85 , а також "Посібники з проектування бетонних та залізобетонних конструкцій з важких та легких бетонів без попередньої напруги арматури".
2.2. Розрахунок фундаментів по міцності включає визначення висоти плитної частини фундаменту, розмірів щаблів, арматури плитної частини, розрахунок поперечних перерізів підколонника та його скляної частини та проводиться на основне або особливе поєднання розрахункових навантажень, що вводяться в розрахунок з коефіцієнтом надійності навантаження f > 1.
2.3. Розрахунок елементів фундаменту (плитної частини та підколонника) за утворенням та розкриттям тріщин проводиться на основне або особливе поєднання розрахункових навантажень при f = 1.
2.4. Вихідними даними для розрахунку фундаментів за міцністю, крім поєднань розрахункових навантажень, є:
розміри у плані b і l підошви плитної частини фундаменту, що визначаються відповідно до п. 1.2;
повна висота фундаменту h, що визначається глибиною закладення та відміткою обрізу фундаменту;
перерізу колони bc, lc і підколонника у плані bcf, lcf.
ВИЗНАЧЕННЯ ВИСОТИ ПЛИТНОЇ ЧАСТИНИ ФУНДАМЕНТУ І РОЗМІРІВ СТУПЕНІВ РОЗРАХУНКОМ НА ПРОДАВАННЯ
2.5. Мінімальна висота плитної частини фундаменту при співвідношенні сторін його підошви b/l 0,5 визначається з розрахунку продавлювання. При цьому сила, що продавлює, повинна бути сприйнята бетонним перетином плитної частини фундаменту, як правило, без постановки поперечної арматури. У обмежених умовах (при обмеженні висоти фундаменту) допускається поперечна арматура.
2.6. Слід розрізняти дві схеми розрахунку продавлювання залежно від виду сполучення фундаменту з колоною:
1-а - при монолітному поєднанні колони з фундаментом (чорт. 6, а) або підколонника з плитною частиною фундаменту при висоті підколонника hcf 0,5 (lcf - lc) (чорт. 6, б), а також при скляному поєднанні збірної колони з високим фундаментом – при висоті підколонника, що задовольняє умові hcf – dp 0,5 (lcf – lc) (чорт. 6, в). У цьому випадку продавлювання плитної частини розглядається від низу монолітної колони або підколонника на дію поздовжньої сили N і моменту, що згинає М;
2-а - при скляному поєднанні збірної колони з низьким фундаментом - при висоті підколонника, що задовольняє умові hcf - dp 0,5 (lcf - lc) (чорт. 7). У цьому випадку фундаменти розраховуються на продавлювання колоною від дна склянки і розколювання від дії тільки поздовжньої сили Nc (п. 2.20).
Чорт. 6. Види сполучень фундаменту з колоною за 1-ою схемою розрахунку продавлювання
а - монолітне сполучення колони з плитною частиною фундаменту; б - те саме при висоті підколонника hcf 0,5 (lcf - lc); в - скляне сполучення колони з високим фундаментом при hcf - dp 0,5 (lcf - lc)
Чорт. 7. Поєднання збірної колони з низьким фундаментом
при hcf – dp 0,5 (lcf – lc)
2.7. При спиранні на фундамент двох або більше колон, а також двогілкових колон продавлювання розглядається при впливі на фундамент умовної колони, розміри якої дорівнюють габаритів по зовнішніх краях колон, а глибина склянки приймається в рівні найбільш заглибленої колони (рис. 8).
Чорт. 8. Схеми продавлювання фундаменту при спиранні на нього
двох колон
а - розташування колон в одному рівні; б - розташування колон у різних рівнях; 1 – внутрішня грань склянки; 2 - зовнішня грань умовної колони
Розрахунок на продавлювання за схемою 1 (див. рис. 6)
2.8. Розрахунок на продавлювання плитної частини центрально-навантажених квадратних залізобетонних фундаментів проводиться за умови
F Rbt um h0,pl , (1)
де F - сила, що продавлює;
Rbt - розрахунковий опір бетону осьового розтягування, що приймається з необхідними коефіцієнтами умов роботи b2 та b3 відповідно до табл. 15 СНиП 2.03.01-84 як для залізобетонних перерізів;
um - середньоарифметичне значення периметрів верхньої та нижньої основ піраміди, що утворюється при продавлюванні в межах робочої висоти перерізу h0,pl
um = 2 (bc + lc + 2 h0, pl). (2)
При визначенні величин um і F передбачається, що продавлювання відбувається по бічній поверхні піраміди, меншою основою якої служить площа дії сили, що продавлює (площа перерізу колони або підколонника), а бічні грані нахилені під кутом 45° до горизонталі (чорт. 9).
Чорт. 9. Схема утворення піраміди продавлювання у центрально-навантажених квадратних залізобетонних фундаментах
У формулі (2) та наступних формулах розділу величини bc, lc замінюються розмірами у плані перерізу підколонника bcf, lcf, якщо продавлювання відбувається з нижнього обрізу підколонника.
Величина сили F, що продавлює, приймається рівною величиною поздовжньої сили N, що діє на піраміду продавлювання, за вирахуванням величини реактивного тиску грунту, прикладеного до більшої основи піраміди продавлювання (вважаючи до площини розташування розтягнутої арматури).
2.9. Розрахунок на продавлювання центрально-навантажених прямокутних, позацентрово навантажених квадратних та прямокутних фундаментів (рис. 10) також провадиться відповідно до п. 2.8 та умови (1). У цьому розглядається умова міцності продавлювання лише однієї найбільш навантаженої грані піраміди продавливания.
Величина сили F, що продавлює, у формулі (1) приймається рівною
F = Аo рmax, (3)
де Ao - частина площі основи фундаменту, обмежена нижньою основою розглянутої грані піраміди продавлювання і продовженням у плані відповідних ребер (багатокутник abcdeg, див. рис. 10).
Чорт. 10. Схема утворення піраміди продавлювання
у центрально-навантажених прямокутних, а також
позацентрово навантажених квадратних до прямокутних фундаментів
Ао = 0,5b (l - lc - 2h0, pl) - 0,25 (b - bc - 2h0, pl)2, (4)
при b - bc - 2h0,pl 0
