Строительные конструкции 3 Модуль 1 Железобетонные конструкции Лекция 4 «Фундаменты»
Железобетонные фундаменты Для передачи нагрузки от здания и сооружения на грунты основания служат фундаменты. Железобетонные фундаменты бывают трех типов: отдельные под каждой колонной, ленточные под рядом колонн или стеной и сплошные – под всем зданием или сооружением. Фундаменты чаще выполняют на естественном основании, но при слабых грунтах и больших нагрузках применяют свайные фундаменты или искусственные основания. Свайные фундаменты представляют собой куст свай, объединенных поверху железобетонной плитой называемой ростверком. По способу изготовления фундаменты бывают сборными и монолитными. Стоимость фундаментов составляет 4… 6% от общей стоимости здания.
Сборные фундаменты В зависимости от размеров сборные фундаменты колонн выполняют цельными или составными. Размеры цельных фундаментов в связи с необходимостью транспортировки и монтажа обычно невелики. Их выполняют из бетонов класса В 15…В 25 и устанавливают на гравийно-песчаную подготовку толщиной 100 мм Минимальная толщина защитного слоя сборных фундаментов 35 мм. Колонны монтируют в специальные гнезда фундаментов, называемые стаканами на глубину d 2 равную 1… 1, 5 большего размера сечения колонны. Толщина нижней плиты не менее 200 мм.
Сборные фундаменты больших размеров выполняют составными из разных монтажных блоков. На них расходуется больше материалов чем на цельные. При значительных моментах и горизонтальных распорах блоки соединяют между собой сваркой выпусков, закладных деталей, анкеров.
Монолитные фундаменты Монолитные отдельные фундаменты устраивают под сборные и монолитные каркасы зданий и сооружений. Типовые конструкции фундаментов сопрягаемых со сборными колоннами разработаны под унифицированные размеры (кратные 300 мм): площадь подошвы (1, 5 х1, 5)…(6 х5, 4)м, высота фундаментов = 1, 5…. 4, 2 м В фундаментах приняты: удлиненный подколонник, армированный каркасом, фундаментная плита с отношением размера вылета к толщине до 1: 2, армированная двойной сварной сеткой; высоко размещенный армированный подколонник.
Монолитные фундаменты сопрягаемые с монолитными колоннами, бывают по форме ступенчатыми и пирамидальными. Общую высоту фундаментов h принимают такой, чтобы не требовалось его армирование хомутами или отгибами. Давление передается от колонны под углом 45 о. Монолитные фундаменты армируют как и сборные сварными сетками по подошве. При размерах стороны подошвы более 3 м армируют нестандартными сетками, в которых половину стержней не доводят до конца на 1/10 длины. Для связи с колоннами из фундаментов оставляют выпуски арматуры, которые соединяют с продольной арматурой колонн сваркой или нахлестку. Стыки располагают на удобной высоте над полом.
Свайные фундаменты Ростверки свайных фундаментов предназначены для передачи давления от опор на сваи. Ростверк представляет собой жесткую плиту, в которой давление от колонны распространяется во все стороны в плане. По направлениям от центра опоры в стороны свай эти силы передаются непосредственно на сваи; в пролете между сваями они должны быть уравновешены силами F 2, которые необходимо «подвесить» к сжатой зоне ростверка и таким образом также передать на сваи. Арматурные контурные пояса сдерживают распор от сил F 1, объемлющие их хомуты воспринимают силы F 2 и анкеруются в бетоне сжатой зоны. Внизу ростверка раст. ар-ра
Расчет отдельных фундаментов Размеры подошвы фундамента назначают по требованиям норм проектирования оснований СНи. П РК 5. 01 -01 -2002 «Основания зданий и сооружений» , рассчитывая их по несущей способности и по деформациям. Допускается назначать предварительные размеры фундаментов, которые уточняются путем расчета. Расчетное сопротивление R 0 зависит от вида и состояния грунта, принимаемого по данным инженерно-геологических изысканий площадки строительства и указаниям норм. Для окончательного назначения размеров фундамента расчетное давление на грунт основания R определяют по формулам при d≤ 2 м R = R 0 [1 + k 1(b – b 0)/b 0] (d + d 0)/2 d 0 ; при d>2 м R = R 0 [1 + k 1(b – b 0)/b 0] + k 2γ (d - d 0) (12. 1) где b и d –соответственно ширина и глубина заложения фундамента, м; R 0 – расчетное сопротивление грунта принимаемое по табл. 1 -6 приложения 3 СНи. П РК 5. 01 -01=2002, которые получены для фундамента с шириной b 0=1 м и высотой d 0=2 м, k 1 – коэффициент, принимаемый равным 0, 125 для оснований из крупнообломочных и песчаных грунтов, 0, 05 – для оснований из пылеватого песка, супесей, суглинков и глин, k 2 – коэффициент равный 0, 25 для крупнообломочных и песчаных грунтов, равный 0, 2 для супесей и суглинков и равный 0, 15 для глин.
Расчет отдельных фундаментов Давление на грунт по подошве фундамента распределяется неравномерно в зависимости от жесткости фундамента, свойств грунта, интенсивности среднего давления. Но при расчетах условно принимают его равномерным. Давление на грунт у края внецентренно загруженного фундамента не должно превышать 1, 2 R, а в углу, при двухосном внецентренном сжатии – 1, 5 R. Размеры сечения фундамента и его армирование определяют из расчета прочности на воздействия, вызванные при нагрузках и сопротивление материалов по первой группе предельных состояний. Центрально-нагруженные фундаменты. Площадь подошвы фундамента при предварительном расчете A = ab = Nn /(R – γmd), (12. 2) где Nn –нормативная сила, передаваемая фундаменту; d –глубина заложения фундамента; γm =20 к. Н. м 3 – усредненная нагрузка от веса 1 м 3 фундамента и грунта на его уступах. Минимальную высоту фундамента с квадратной подошвой определяют расчетом на его продавливание по поверхности пирамиды, стороны которого начинаются от колонны и наклонены под углом 45 о. по формуле P ≤ Rbth 0 um, (12. 3) um = 2(hk + bk + 2 h 0) средне арифметическое между верхом и низом пирамиды
Расчет отдельных фундаментов Продавливающую силу принимают по расчету по 1 -й группе предельных состояний на уровне верха фундамента за вычетом давления грунта по площади основания пирамиды продавливания. P = N – A 1 p (12. 4) где p=N/A 1; A 1= (hc + 2 h 0)(b + 2 h 0); N – расчетная сила. Полезная высота фундамента может быть вычислена по приближенной формуле, выведенной на основании выражения (12. 3) в предыдущем слайде h 0 = - 0, 25(hc +bc) + 0, 5 √N/(Rbt + p) (12. 5) Фундаменты с прямоугольной подошвой рассчитывают также по условию (12. 3) принимая P = A 2 p; um=0, 5(bс + b 2) Где A 2 –площадь заштрих. части подошвы
Расчет отдельных фундаментов Полную высоту фундаментов и размеры ступеней назначают с учетом конструктивных требований. Внешние части фундаментов (за пирамидой продавливания) под действием реактивного давления грунта работают подобно изгибаемым консолям. Их рассчитывают по по грани колонны – сечение I-I, по границе верхней ступени – II-II, и по границе пирамиды продавливания –III-III. Полезную высоту нижней ступени принимают такойц, чтобы она отвечала условию прочности по поперечной силе без поперечного армирования в наклонном сечении, начинающемся в сечении III-III Для единицы ширины этого сечения Pl = Q (12. 6) где на основании l = 0, 5 (a – hc – 2 h 0) Кроме того, полезная высота нижней ступени должна быть проверена на продавливание по условю (12. 3) Армирование фундамента по подршве определяют на изиб по нормальным сечениям I-I и II-II. Значение изгибающих моментов в этих сечениях MI = 0, 125 p (a – hc)2 b; MII = 0, 125 p(a – a 1)2 b (12. 7) Сечение рабочей арматуры на всю ширину фундамента вычисляется по As. I = MI /0, 9 h 0 Rs; As. II = MII /0, 9 h 01 Rs. (12. 8) Прямоугольный фундамент рассчитывают в обоих направлениях.
Расчет отдельных фундаментов Внецентренно нагруженные фундаменты. Их целесообразно выполнять с прямоугольной подошвой, вытянутой в плоскости действия момента. Краевые давления подошвой фундамента в случае одноосного внецентренного загружения определяют в предположении линейного распределения давления по грунту в направлении действия момента по формулам:
Расчет отдельных фундаментов P 1, 2 = Ninf (1 ± 6 e/a)ab, (12. 9) при e = Minf / Ninf ≤ a/6 P 1 = 2 Ninf /bl = 2 Ninf /3 b(0, 5 a – e) (12. 10) при e = Minf /Ninf > a/6 В этих формулах Ninf = Nn + γdab; Minf = Mn + Qn (12/11) где Nn, Mn, Qn – нормальная сила, изгибающий момент и поперечная сила, действующие в колонне на уровне верха фундамента; Ninf, Minf – сила и момент на уровне подошвы фундамента. Согласно нормам краевые давления на грунт не должны превышать 1, 2 R, а среднее давление pm = Ninf /(a + b) ≤ R Допустимая степень неравномерности краевых давлений зависит от характера конструкций, опирающихся на фундамент. В одноэтажных зданиях, оборудованных кранами грузоподъемностью более 75 т и в открытых эстакадах принимают p 2≥ 0, 25 p 1 (б); в зданиях с кранами грузоподъемностью менее 75 т допустима эпюра (в) давления с р2=0; в бескрановых зданиях при расчете на дополнительные сочетания нагрузок возможна эпюра (г) с выключением из работы не более ¼ подошвы фундамента (l ≥ ¾a) Конструкцию внецентренно нагруженного фундамента рассчитывают теми же приемами, что и центрально-сжатую, заменяя трапецевидные эпюры прямоуг.
Расчет отдельных фундаментов При подборе размеров подошвы фундаментов с учетом перечисленных условий можно использовать формулы, приведенные в таблице 12. 1
Скачать презентацию Строительные конструкции 3 Модуль 1 Железобетонные конструкции Лекция
Л.4 Железобетонные фундаменты 14 слайда.ppt