• часть 1
• часть 2
• часть 3
• часть 4
• часть 5
• часть 6
• часть 7

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ПРОЕКТНЫЙ ИНСТИТУТ

ЛЕНИНГРАДСКИЙ ПРОМСТРОЙПРОЕКТ ГОССТРОЯ СССР

ПОСОБИЕ

ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ ФУНДАМЕНТОВ

НА ЕСТЕСТВЕННОМ ОСНОВАНИИ

ПОД КОЛОННЫ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ

(к СНиП 2.03.01-84 и СНиП 2.02.01-83)

Утверждено

приказом Ленпромстройпроекта от 14 декабря 1984 г.

Москва

Центральный институт типового проектирования

1989

Изменение в «Пособии по проектированию фундаментов
на естественном основании под колонны зданий и сооружений
(к СНиП 2.03.01—84 и СНиП 2.02.01—83)»

Внесено изменение ГПИ Ленпромстройпроекта, измененные пункты отмечены * .

Рекомендовано к изданию решением технического совета Ленпромстройпроекта Госстроя СССР.

Приведены указания по проектированию различных типов фундаментов и их расчет с помощью ЭВМ.

Для инженерно-технических работников проектных организаций.

При пользовании Пособием необходимо учитывать утвержденные изменения строительных норм и правил и государственных стандартов, публикуемые в журнале «Бюллетень строительной техники» Госстроя СССР, «Сборнике изменений к строительным нормам и правилам» и информационном указателе «Государственные стандарты СССР» Госстандарта СССР.

ПРЕДИСЛОВИЕ

Пособие разработано к СНиП 2.03.01-84 «Бетонные и железобетонные конструкции» и СНиП 2.02.01-83 «Основания зданий и сооружений».

В Пособии содержатся основные положения по проектированию монолитных и сборных фундаментов под железобетонные и стальные колонны, их расчет и конструирование; приводятся указания по выбору оптимального варианта проектирования фундаментов, расчет и проектирование анкерных болтов и приемы армирования фундаментов.

Для облегчения труда проектировщиков приведены графики и таблицы для определения размеров фундаментов, примеры расчета и конструирования различных типов фундаментов.

Пособие разработано Ленпромстройпроектом — канд. техн. наук М.Б.Липницкий, В.А.Егорова; совместно с ЦНИИпромзданий — кандидаты техн. наук Н.А.Ушаков, А.М.Туголуков, Ю.В.Фролов; ПИ-1 - канд. техн. наук А.Л.Шехтман, А.В.Шапиро; НИИЖБом — кандидаты техн. наук Н.Н.Коровин, М.Б.Краковский; НИИОснований — д-р техн. наук Е.А.Сорочан.

Замечания и предложения по содержанию Пособия просьба направлять по адресу: 186190, Ленинград, Ленинский пр., 160, Ленпромстройпроект.

1. ОБЩИЕ УКАЗАНИЯ

1.1. Настоящее Пособие, разработанное к СНиП 2.03.01-084 и СНиП 2.02.01-83, распространяется на проектирование отдельных железобетонных фундаментов на естественном основании под колонны зданий и сооружений.

1.2. Проектирование оснований зданий и сооружений, то есть подбор размеров подошвы фундамента из расчета оснований, рекомендуется выполнять в соответствии со СНиП 2.02.01-83 и «Пособием по проектированию оснований зданий и сооружений» (к СНиП 2.02.01-83).

1.3. Нагрузки и воздействия на основания, передаваемые фундаментами сооружений, должны устанавливаться расчетом, как правило, исходя из рассмотрения совместной работы сооружения и основания или фундамента и основания. Учет нагрузок и воздействий в расчетах оснований рекомендуется выполнять в соответствии со СНиП 2.02.01-83 и «Пособием по проектированию оснований зданий и сооружений».

1.4. Проектирование фундаментов, эксплуатирующихся в агрессивной среде, производится с учетом требований СНиП 2.03.11-85.

1.5. Применяемые в строительстве железобетонные фундаменты могут быть представлены следующими типами:

монолитные с применением многооборачиваемой инвентарной опалубки (черт. 1, 2);

сборные железобетонные из одного блока (черт. 3);

сборно-монолитные (черт. 4, 5).

Черт. 1. Монолитные фундаменты стаканного типа
со ступенчатой плитной частью

Черт. 2. Монолитные фундаменты с пирамидальной плитной частью

Черт. 3. Сборные железобетонные фундаменты
а - пирамидальные; б - с уширением плитной части

Черт. 4. Сборно-монолитные фундаменты с подколонниками рамного типа

а - для зданий без подвала; б - для зданий с подвалом

Черт. 5. Сборно-монолитные фундаменты с подколонником,
состоящим из сборных плит и монолитного бетона

1 - сборные железобетонные плиты; 2 - монолитный бетон; 3 - металлические скрутки; 4 - петлевые выпуски

При этом рекомендуется расширять область применения монолитных конструкций фундаментов с учетом повышения технического уровня монолитного фундаментостроения. Сборные и сборно-монолитные фундаменты рекомендуется применять при технико-экономическом обосновании, подтверждающем целесообразность их применения, в соответствии с «Руководством по выбору проектных решений фундаментов».

2. РАСЧЕТ ОТДЕЛЬНО СТОЯЩИХ ФУНДАМЕНТОВ
ПОД ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫЕ КОЛОННЫ

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

2.1. Расчет прочности фундаментов и определение ширины раскрытия трещин производится в соответствии с требованиями СНиП 2.02.01-83 «Основания зданий и сооружений», СНиП 2.03.01-84 «Бетонные и железобетонные конструкции», СНиП 2.01.07-85 «Нагрузки и воздействия», а также «Пособия по проектированию бетонных и железобетонных конструкций из тяжелых и легких бетонов без предварительного напряжения арматуры».

2.2. Расчет фундаментов по прочности включает определение высоты плитной части фундамента, размеров ступеней, арматуры плитной части, расчет поперечных сечений подколонника и его стаканной части и производится на основное или особое сочетание расчетных нагрузок, вводимых в расчет с коэффициентом надежности по нагрузке g _f > 1.

2.3. Расчет элементов фундамента (плитной части и подколонника) по образованию и раскрытию трещин производится на основное или особое сочетание расчетных нагрузок при g _f = 1.

2.4. Исходными данными для расчета фундаментов по прочности, кроме сочетаний расчетных нагрузок, являются:

размеры в плане b и l подошвы плитной части фундамента, определяемые в соответствии с п. 1.2;

полная высота фундамента h , определяемая глубиной заложения и отметкой обреза фундамента;

сечения колонны b_c , l_c и подколонника в плане b_cf , l_cf .

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЫСОТЫ ПЛИТНОЙ ЧАСТИ ФУНДАМЕНТА И РАЗМЕРОВ СТУПЕНЕЙ РАСЧЕТОМ НА ПРОДАВЛИВАНИЕ

2.5. Минимальная высота плитной части фундамента при соотношении сторон его подошвы b/l ³ 0,5 определяется из расчета на продавливание. При этом продавливающая сила должна быть воспринята бетонным сечением плитной части фундамента, как правило, без постановки поперечной арматуры. В стесненных условиях (при ограничении высоты фундамента) допускается поперечная арматура.

2.6. Следует различать две схемы расчета на продавливание в зависимости от вида сопряжения фундамента с колонной:

1-я — при монолитном сопряжении колонны с фундаментом (черт. 6, а) или подколонника с плитной частью фундамента при высоте подколонника h_cf ³ 0,5 (l_cf - l_c ) (черт. 6, б), а также при стаканном сопряжении сборной колонны с высоким фундаментом — при высоте подколонника, удовлетворяющей условию h_cf - d _p ³ 0,5 (l_cf - l_c ) (черт. 6, в). В этом случае продавливание плитной части рассматривается от низа монолитной колонны или подколонника на действие продольной силы N и изгибающего момента М;

2-я — при стаканном сопряжении сборной колонны с низким фундаментом — при высоте подколонника, удовлетворяющей условию h_cf - d _p < 0,5 (l_cf - l_c ) (черт. 7). В этом случае фундаменты рассчитываются на продавливание колонной от дна стакана и на раскалывание от действия только продольной силы N_c (п. 2.20).

Черт. 6. Виды сопряжений фундамента с колонной по 1-й схеме расчета на продавливание

а - монолитное сопряжение колонны с плитной частью фундамента; б - то же при высоте подколонника h_cf ³ 0,5 (l_cf - l_c ) ; в - стаканное сопряжение колонны с высоким фундаментом при h_cf - d_p ³ 0,5 (l_cf - l_c )

Черт. 7. Сопряжение сборной колонны с низким фундаментом
при h_cf - d_p < 0,5 (l_cf - l_c )

2.7. При опирании на фундамент двух или более колонн, а также двухветвевых колонн продавливание рассматривается при воздействии на фундамент условной колонны, размеры которой равны габаритам по наружным граням колонн, а глубина стакана принимается в уровне наиболее заглубленной колонны (черт. 8).

Черт. 8. Схемы продавливания фундамента при опирании на него
двух колонн

а - расположение колонн в одном уровне; б - расположение колонн в разных уровнях; 1 — внутренняя грань стакана; 2 — наружная грань условной колонны

Расчет на продавливание по схеме 1 (см. черт. 6)

2.8. Расчет на продавливание плитной части центрально-нагруженных квадратных железобетонных фундаментов производится из условия

F £ R_bt u_m h_{0, pl} , (1)

где F - продавливающая сила;

R_bt - расчетное сопротивление бетона осевому растяжению, принимаемое с необходимыми коэффициентами условий работы g _b2 и g _b3 в соответствии с табл. 15 СНиП 2.03.01-84 как для железобетонных сечений;

u_m - среднеарифметическое значение периметров верхнего и нижнего оснований пирамиды, образующейся при продавливании в пределах рабочей высоты сечения h_{0, pl}

u_m = 2 (b_c + l_c + 2 h_{0, pl} ) . (2)

При определении величин u_m и F предполагается, что продавливание происходит по боковой поверхности пирамиды, меньшим основанием которой служит площадь действия продавливающей силы (площадь сечения колонны или подколонника), а боковые грани наклонены под углом 45° к горизонтали (черт. 9).

Черт. 9. Схема образования пирамиды продавливания в центрально-нагруженных квадратных железобетонных фундаментах

В формуле (2) и последующих формулах раздела величины b_c , l_c заменяются размерами в плане сечения подколонника b_cf , l_cf , если продавливание происходит из нижнего обреза подколонника.

Величина продавливающей силы F принимается равной величине продольной силы N, действующей на пирамиду продавливания, за вычетом величины реактивного давления грунта, приложенного к большему основанию пирамиды продавливания (считая до плоскости расположения растянутой арматуры).

2.9. Расчет на продавливание центрально-нагруженных прямоугольных, внецентренно нагруженных квадратных и прямоугольных фундаментов (черт. 10) также производится в соответствии с п. 2.8 и условием (1). При этом рассматривается условие прочности на продавливание только одной наиболее нагруженной грани пирамиды продавливания.

Величина продавливающей силы F в формуле (1) принимается равной

F = А_o р_max , (3)

где A_o  — часть площади основания фундамента, ограниченная нижним основанием рассматриваемой грани пирамиды продавливания и продолжением в плане соответствующих ребер (многоугольник abcdeg, см. черт. 10).

Черт. 10. Схема образования пирамиды продавливания
в центрально-нагруженных прямоугольных, а также
внецентренно нагруженных квадратных к прямоугольных фундаментах

А_о = 0,5b (l - l_c - 2h_{0, pl} ) - 0,25 (b - b_c - 2h_{0, pl} )² , (4)

при b - b_c - 2h_{0, pl} £ 0 (черт. 11) последний член в формуле (4) не учитывается;

Черт. 11. Схема образования пирамиды продавливания во внецентренно нагруженных прямоугольных фундаментах при 0,5 (b - b_c ) < h_0,pl

р_max  — максимальное краевое давление на грунт от расчетной нагрузки, приложенной на уровне верхнего обреза фундамента (без учета веса фундамента и грунта на его уступах);

при расчете внецентренно нагруженного фундамента в плоскости эксцентриситета

, (5)

при расчете в перпендикулярной плоскости, а также для центрально-нагруженного фундамента

. (6)

Средний периметр пирамиды продавливания u_m в формуле (1) заменяется средним размером проверяемой грани b_m и вычисляется по формулам:

при b - b_c > 2h_{0, pl} ( см. черт. 10) b_m = b_c + h_{0, pl} ; (7)

при b - b_c £ ( см. черт. 11) b_m = 0,5 (b + b_c ) , (8)

где b_c  — размер сечения колонны или подколонника, являющийся верхней стороной рассматриваемой грани пирамиды продавливания.

2.10. При действии на фундамент изгибающих моментов в двух направлениях расчет на продавливание выполняется раздельно для каждого направления.

2.11. Рабочую высоту h_{0, pl} центрально-нагруженных, внецентренно нагруженных квадратных и прямоугольных фундаментов можно определить по графику прил. 1, составленному на основании условия 1.

2.12. Рабочую высоту h_{0, pl} внецентренно нагруженных фундаментов можно определить также по формулам:

при 0,5 (b - b_c ) > h_{0, pl} (см. черт. 10)

h_{0, pl} = - 0,5 b_c , (9)

где безразмерная величина r = R_bt / p_max ;

c_l = 0,5 (l - l_c ), c_b = 0,5 (b - b_c ) ;

при 0,5 (b - b_c ) £ h_{0, pl} (см. черт. 11)

h_{0, pl} = . (10)

2.13. Высота ступеней назначается в зависимости от полной высоты плитной части фундамента, которую можно получить добавлением толщины защитного слоя к рабочей высоте плитной части фундамента h_{0, pl} и приведением полной высоты h к модульному размеру.

Высоту ступеней рекомендуется назначать в соответствии с табл. 4 (см. п. 4.7).

2.14. Вылеты ступеней фундамента определяются расчетом но продавливание в соответствии с положениями п. 2.9. Вылет нижней ступени c₁ (черт. 12) можно определить, предварительно задавшись шириной второй ступени b₁ из условия

F £ R_bt h₀₁ b_m1 . (11)

Черт. 12. Схема образования пирамиды продавливания в нижней ступени прямоугольных железобетонных фундаментов

Величина силы F и величина среднего размера грани пирамиды продавливания первой ступени b_m1 принимаются равными:

F = A₀₁ p_max ; (12)

при b - b₁ > 2h₀₁ b_m1 = b₁ + h₀₁ ; (13)

при b - b₁ £ 2h₀₁ b_m1 = 0,5 (b + b₁ 0 , (14)

где А₀₁ - площадь многоугольника a₁ b₁ u₁ d₁ e₁ g₁ , равная

А₀₁ = 0,5b (l - l₁ - 2h₀₁ ) - 0,25 (b - b₁ - 2h₀₁ )² ; (15)

при b - b₁ - 2h₀₁ £ 0 последний член формулы (15) не учитывается.

2.15. Вылет нижней ступени с₁ можно получить при условии равенства вылетов с ₁ = с₂ (см. черт. 12) по формуле

с₁ = с₂ = 0,5b + (1 + r)h₀₁ - . (16)

Вылеты ступеней, при условии их равенства в двух направлениях (например, с₁ = с₂ ), рекомендуется определять с помощью прил. 2, где приведены модульные размеры вылетов ступеней с для фундаментов из бетона класса В15 (R_bt = 0,75 МПа и g _b2 = 1). При бетоне других марок и других значений g _b2 величины максимальных давлений грунта р_max умножаются на отношение g _b2 R_bt /0,75, где величина R_bt  — в МПа.

2.16. Вылет нижней ступени c₁ принимается не более величин, указанных в прил. 3.

2.17. Вылет второй ступени фундамента определяется расчетом на продавливание аналогично вылету нижней ступени (пп. 2.14, 2.15). При этом можно предварительно задаться размерами в плане третьей ступени пересечением линии АВ (см. черт. 12) с линией, ограничивающей высоту второй ступени, по формулам:

l₂ = (l - 2c₁ - l_c )h₃ / (h₂ + h₃ ) + l_c ; (17)

b₂ = (b - 2c₂ - b_c )h₃ / (h₂ + h₃ ) + b_c . (18)

Окончательные размеры ступеней назначают с учетом модульности размеров фундаментов в соответствии с табл. 4 и пп. 4.4, 4.7.

2.18. Для некоторых частных случаев соотношений размеров ступеней проверка несущей способности плитной части производится следующим образом :

а) центрально- и внецентренно нагруженные прямоугольные фундаменты с верхней ступенью, одна из сторон которой l₁ ³ l_c + 2h₂ , а другая b₁ < b_c + 2h₂ (черт. 13).

Черт. 13. Схема образования пирамиды продавливания в прямоугольных железобетонных фундаментах с верхней ступенью размерами, при которых одна из сторон ступени l₁ > l_c + 2h₂ , а другая b₁ < b_c + 2h₂

Расчет на продавливание производится из условия

F £ R_bt (h₀₁ b_m1 + h₂ b_m2 ) . (19)

Величина F вычисляется по формуле (3), величины b_m1 и b_m2 принимаются равными:

b_m1 = b₁ + h₀₁ ; (20)

b_m2 = 0,5 (b₁ + b_c ) ; (21)

A_о — площадь многоугольника abcdeg, равна

A_o = 0,5b (l - l_c - 2h_{0, pl} ) - 0,25 (b - b₁ - 2h₀₁ )² , (22)

где h₀₁  — рабочая высота нижней ступени фундамента.

Если 0,5 (b - b₁ ) < h₀₁ , то последний член формулы (22) не учитывается;

б) центрально- и внецентренно нагруженные прямоугольные фундаменты, имеющие в двух направлениях разное число ступеней (черт. 14).

Черт. 14. Схема образования пирамиды продавливания
в прямоугольных железобетонных фундаментах,
имеющих в двух направлениях разное число ступеней

Расчет на продавливание производится из условия

F £ R_bt [(h₀₁ + h₂ ) b_m + h₃ b_c ] . (23)

Величина силы F определяется по формуле (3). Величина среднего размера грани пирамиды продавливания b_m принимается равной

b_m = b_c + h₀₁ + h₂ ; (24)

A_o - площадь многоугольника abcdeg, равна

A_o = 0,5b (l - l_c - 2h_{0, pl} ) - 0,25 [b - b_c - 2(h₀₁ + h₂ )]² . (25)

Если 0,5 (b - b_c ) £ h₀₁ + h₂ , то последний член формулы (25) не учитывается.

Расчет на продавливание по схеме 2

2.19. Расчет на продавливание центрально- и внецентренно нагруженных стаканных фундаментов (низких) квадратных и прямоугольных в плане рот высоте подколонника, удовлетворяющей условию h_cf - d _p < 0,5 (l_cf - l_c ) (см. черт. 7), производится на действие только расчетной продольной силы N_c , действующей в уровне торца колонны:

на продавливание фундамента колонной от дна стакана;

на раскапывание фундамента колонной.

2.20. Расчетная продольная сила N _с , действующая в уровне торца колонны, определяется из условия

N_c = a N , (26)

где a  — коэффициент, учитывающий частичную передачу продольной силы N на плитную часть фундамента через стенки стакана и принимаемый равным

a = (1 - 0,4R_bt A_c /N) , но не менее 0,85, (27)

где R_bt  — расчетное сопротивление бетона замоноличивания стакана принимается с учетом коэффициентов условий работы g _b2 , g _b9 по табл. 15 СНиП 2.03.01-84;

A_c = 2(b_c + l_c ) d_c - площадь боковой поверхности колонны, заделанной в стакан фундамента.

2.21. Проверка фундамента по прочности на продавливание колонной от дна стакана при действии продольной силы N_c (черт. 15) производится из условия

N_c £ bl R_bt b_m (h_0,p - d _p ) / A_o , (28)

где R_bt  — принимается по п. 2.8;

A_o - площадь многоугольника abcdeg (см. черт. 15), равная

A_o = 0,5b (l - l_p - 2h_{0, p} ) - 0,25 (b - b_p - 2h_0,p )² ; (29)

b_m = b_p + h_o,p . (30)

В формулах (29) и (30) :

h_{o, p}  — рабочая высота пирамиды продавливания от дна стакана до плоскости расположения растянутой арматуры;

b _p , l _p  — размеры по низу меньшей и б ó льшей сторон стакана (см. черт. 15).

Черт. 15. Схема образования пирамиды продавливания в стаканном фундаменте от действия только продольной силы

2.22. Проверка фундамента по прочности на раскалывание от действия продольной силы N_c (черт. 16) производится из условий:

при b_c / l_c £ A_b / A_l N_c £ (1 + b_c / l_c ) m g _g A_l R_bt ; (31)

при b_c / l_c > A_b / A_l N_c £ (1 + l_c / b_c ) m g _g A_b R_bt ; (32)

где m  — коэффициент трения бетона по бетону, принимаемый равным 0,75;

g _g  — коэффициент, учитывающий совместную работу фундамента с грунтом и принимаемый равным 1,3; при отсутствии засыпки фундамента грунтом (например, в подвалах) коэффициент принимается равным 1;

A_l , A_b - площади вертикальных сечений фундамента в плоскостях, проходящих по осям сечения колонны параллельно соответственно сторонам l и b подошвы фундамента, за вычетом площади стакана фундамента (см. черт. 16).

Черт. 16. Площади вертикальных сечений А_l и A_b при раскалывании стаканного фундамента от действия только продольной силы

В формуле (31) b _с /b_l должно быть не менее 0,4, а в формуле (32) l_c /b_c - не более 2,5.

2.23. Из расчетов на продавливание и раскалывание по пп. 2.21 и 2.22 принимается б ó льшая величина несущей способности фундамента.

В случае неармированного стакана фундамента дополнительно производится расчет на продавливание внецентренно нагруженных стаканных фундаментов квадратных и прямоугольных в плане от верха стакана по схеме 1 (см. черт. 9, 10) из условия (1). При этом величина расчетного сопротивления бетона осевому растяжению принимается с коэффициентом, равным 0,75.

РАСЧЕТ ПЛИТНОЙ ЧАСТИ ФУНДАМЕНТА
НА ПОПЕРЕЧНУЮ СИЛУ

2.24. Для фундаментов при соотношении сторон подошвы b/l £ 0,5 дополнительно к проверке на продавливание следует выполнять проверку на действие поперечной силы. При вылете фундаментной плиты (или ступени) с_i < 2,4/h_0,i проверка на действие поперечной силы выполняется из условия

Q_i £ 2,5 R_bt b_i h_0,i ; (33)

при с_i > 2,4h_0,i Q_i £ 6 R_bt b_i h_0,i ² /c_i ; (34)

где О_i  — поперечная сила в расчетном сечении;

R_bt  — принимается по п. 2.8;

b_i  — средняя ширина в рассматриваемом i-м сечении;

h_0,i  — рабочая высота сечения.

Величина Q_i определяется по эпюре давлений под подошвой фундамента, вычисляемых без учета собственного веса фундамента и грунта на его уступах.

2.25. При проектировании несимметричных фундаментов с малым вылетом фундаментной плиты или ступени, когда отношение рабочей высоты фундамента (или его ступени) превышает 0,6 вылета соответствующей консоли, при краевом давлении под подошвой фундамента р_max > 1 МПа (10 кгс/см² ), следует провести расчет консоли фундаментной плиты (или его ступени) на действие поперечной силы из условия (33).

РАСЧЕТ ПЛИТНОЙ ЧАСТИ ФУНДАМЕНТА
НА ОБРАТНЫЙ МОМЕНТ

2.26. В ряде случаев - при неполном касании подошвы фундамента с грунтом или при треугольной эпюре давления на грунт и наличии к тому же значительных полезных нагрузок на пол, необходимо выполнять проверку прочности плитной части на обратный момент, возникающий от действия веса фундамента и грунта на его уступах и от размещенного на полу над фундаментом складируемого материала.

Обратный момент рекомендуется воспринимать бетонным сечением тела плитной части без постановки горизонтальной арматуры в растянутом сечении. В необходимых случаях, при соответствующем обосновании, может быть предусмотрено армирование растянутой зоны сечения.

При действии на фундамент обратных изгибающих моментов в двух направлениях проверка прочности плитной части производится раздельно для каждого направления.

2.27. Условие прочности при восприятии обратного момента бетонным сечением имеет вид

М_0,i £ R_bt W_pl,i , (35)

где М_0,i - изгибающий обратный момент в рассматриваемом i-м сечении консольного выступа (по грани колонны или по граням ступеней);

W _{p l,i} - момент сопротивления для крайнего растянутого волокна i-го бетонного сечения.

Момент сопротивления W _{p l,i} для крайнего растянутого волокна бетонного сечения определяется из условий:

для прямоугольных сечений (нижняя ступень)

W _{p l,i} = b h₁ ² / 3,5 ; (36)

для тавровых сечений

W _{p l,i} = 2I_b,0 / (h - x) + S_b,0 , (37)

где I_b,0 - момент инерции площади сечения сжатой зоны бетона относительно нулевой линии;

S_b,0 - статический момент площади сечения растянутой зоны бетона относительно нулевой линии.

Положение нулевой линии определяется из условия: S_b,0 =0,5(h -x)A_bt , где A_bt  — площадь растянутой зоны бетона.

2.28. Величина обратного изгибающего момента М_0,i определяется как сумма изгибающих моментов в рассматриваемом сечении от действия усредненного веса фундамента и грунта на его уступах и полезной нагрузки на пол q за вычетом момента от реактивного давления грунта по подошве фундамента

М_0,i = 0,5 ( g _cg d + q) c_i ² - M_pi , (38)

где g _cg - усредненный удельный вес фундамента и грунта на его уступах, принимаемый равным 20 кН/м³ (2,0 тс/м³ );

d - глубина заложения фундамента от уровня планировки;

с_i - расстояние от наименее нагруженного края фундамента до рассматриваемого сечения (по грани колонны или подколонника и по граням ступеней);

М _pi - изгибающий момент в рассматриваемом сечении от реактивного давления грунта по подошве фундамента.

2.29. Изгибающие моменты М _pi в расчетных сечениях определяются от действия реактивного давления грунта по подошве фундамента, вычисляемого с учетом нагрузки от собственного веса фундамента, грунта на его уступах и полезной нагрузки на пол на всю ширину или длину фундамента.

В зависимости от вида эпюры давления грунта изгибающие моменты М _pi в сечении i на расстоянии с_i от наименее нагруженного края фундамента можно вычислить по формулам:

при трапециевидной или треугольной эпюре давления грунта (при e_0,x < l/6) в направлении действия момента М_x (черт. 17, а)

M_pi,x = [N + ( g _cg d + q) lb] ´ c_i ² (1 - 6e_0,x / l + 4e_0,x c_i / l² ) / 2l , (39)

где эксцентриситет продольной силы

e_0,x = (M + Qh) / [N + ( g _cg d + q) lb] ; (40)

при неполном касании подошвы фундамента и грунта при l/4 > е_0,х > l/6 , для с_i > 3 e_0,x - l/2 (черт. 17,б) в направлении действия момента М_х

M_pi,x = [N + ( g _cg d + q) lb] ´ (c_i - 3e_0,x + l /2)³ / 27 (l/2 - e_0,x )² . (41)

Черт. 17. Расчетные схемы и сечения при проверке прочности
на обратный момент внецентренно нагруженного фундамента

а - при е₀ £ l/6 ; б - при l/4 > e₀ > l/6

Аналогично вычисляются моменты М _pi,y с заменой величин e_0,x , l соответственно на e_{0, y} , b;

при неполном касании подошвы фундамента и грунта при l/4 > e₀ > l/6 , для c_i < 3e₀ - l/2 изгибающие моменты М _pi = 0.

2.30. При невыполнении условия (35) сечение горизонтальной арматуры в растянутой зоне от действия обратного момента определяется по формуле (43) для прямоугольного (для нижней ступени) или таврового сечений.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ СЕЧЕНИЙ АРМАТУРЫ ПЛИТНОЙ ЧАСТИ ФУНДАМЕНТА

2.31. Сечение рабочей арматуры подошвы фундамента (А_sl и A_sb -соответственно вдоль сторон l и b) определяется из расчета на изгиб консольного вылета плитной части фундамента на действие отпора грунта под подошвой в сечениях по грани колонны или подколонника и по граням ступеней фундамента. Подбор арматуры А_sl (А_sb ) рекомендуется вести на ширину (длину) фундамента.

При действии на фундамент изгибающих моментов в двух направлениях расчет прочности плитной части производится раздельно для каждого направления.

Определение площади сечения арматуры в i- м расчетном сечении плитной части производится следующим образом: вычисляется значение

, (42)

где - расчетный момент в расчетном сечении i;

b_i (l_i ) - ширина сжатой зоны (в верхней части) рассматриваемого сечения;

h_0,i - рабочая высота рассматриваемого сечения.

По табл. 20 «Пособия по проектированию бетонных и железобетонных конструкций из тяжелых и легких бетонов без предварительного напряжения арматуры» в зависимости от значения a ₀ определяется величина n , площадь сечения арматуры вычисляется по формуле

A_sl(sb) = / R_s n h_0,i , (43)

где R_s - расчетное сопротивление арматуры.

2.32. Изгибающие моменты в расчетных сечениях плитной части определяются от действия реактивного давления грунта по подошве фундамента без учета нагрузки от собственного веса фундамента и грунта на его уступах. В зависимости от вида эпюры давления грунта изгибающие моменты в i -м сечении на расстоянии с_i от наиболее нагруженного края фундамента вычисляются по формулам:

при трапециевидной и треугольной эпюрах давления грунта [при e_0,x = M_x + Q_x h) / N £ l/ 6] в направлении действия момента M_x (черт. 18, a,б)

= Nc_i ² (1 + 6e_0,x / l - 4e_0,x c_i / l² ) / 2l ; (44)

при неполном касании подошвы фундамента с грунтом (при l/4 > e_0,x > l/6) в направлении действия момента M_x (черт. 18, в)

= 2Nc_i ² [1 - 2c_i / 9 (l - 2e_0,x )] / 3 (l - 2e_0,x ) . (45)

Аналогично вычисляются моменты с заменой величин e_0,x , l соответственно на e_{0, y} , b.

Черт. 18. Расчетные схемы для определения арматуры
внецентренно нагруженного фундамента

а - трапециевидная эпюра; б - треугольная эпюра; в - треугольная эпюра с отрывом при l /4 > е₀ > l/6

2.33. Определение сечений арматуры подошвы в наиболее распространенном случае - для внецентренно нагруженного фундамента при действии изгибающего момента в одном направлении, показано на черт. 19 и в формулах (46)-(57).

Черт. 19. Расчетные схемы и сечения при определении арматуры
внецентренно нагруженного фундамента
при действии изгибающего момента в одном направлении

Сечение арматуры, параллельной стороне l , в сечении 1—1 по грани колонны (см. черт. 19) на всю ширину фундамента определяется следующим образом: вычисляется значение

a ₀ = / R_b b₂ h_0,pl ² , (46)

где = Nc_1-1 ² (1 + 6e₀ / l - 4e₀ c_1-1 / l² ) / 2l ;

в зависимости от значения a ₀ определяется величина n ; площадь сечения арматуры принимают по формуле

A_sl = / R_s n h_0,pl , (47)

то же, по граням ступеней в сечении 2-2 (см. черт. 19):

a ₀ = / R_b b₁ (h₀₁ + h₂ )² , (48)

где = N c_2-2 ² (1 + 6e₀ / l - 4e₀ c_2-2 / l² ) / 2l ;

A_sl = / R_s n (h₀₁ + h₂ ) ; (49)

в сечении 3-3 (см. черт. 19):

a ₀ = / R_b b h₀₁ ² , (50)

где = N c_3-3 ² (1 + 6e₀ / l - 4e₀ c_3-3 ) / l² ) 2l ;

A_sl = / R_s n h₀₁ . (51)

Сечение арматуры, параллельное стороне b, в сечении по грани колонны 1'-1' (см. черт. 19) на всю длину фундамента определяется следующим образом: вычисляется значение

a ₀ = / R_b l₂ (h ¢ _0,pl )² , (52)

где = N c_{1 ¢ -1 ¢} ² / 2b ;

в зависимости от значения a ₀ определяется величина n ; площадь сечения арматуры вычисляется по формуле

A_sb = / R_s n h ¢ _0,pl , (53)

то же, по граням ступеней в сечении 2 ¢ -2 ¢ (см. черт. 19):

a ₀ = / R_b l₁ (h₀₁ ¢ + h₂ )² , (54)

где = N c_{2 ¢ -2 ¢} / 2b ;

A_sb = / R_s n (h₀₁ ¢ + h₂ ) ; (55)

в сечении 3 ¢ -3 ¢ (см. черт. 19):

a ₀ = / R_b l h ¢ ₀₁ ² , (56)

где = N с_{3 ¢ -3 ¢} ² / 2b ;

A_sb = / R_s n h₀₁ ¢ . (57)

В формулах (46)-(57):

, , - изгибающие моменты на ширину фундаментов соответственно в сечениях 1-1, 2-2, 3-3;

, , - изгибающие моменты на длину фундамента соответственно в сечениях 1 ¢ -1 ¢ , 2 ¢ -2 ¢ , 3 ¢ -3 ¢ .

Армирование подошвы фундамента производится по наибольшей площади сечения арматуры, определяемой по формулам (47), (49), (51) в одном направлении и (53), (55), (57) - в другом.

Допускается обрыв стержней арматуры на консольных участках фундаментной плиты на расстоянии от грани подколонника (колонны) не ближе h_0,pl при выполнении условия Q_max,i £ 1,6 R_bl b_i h_0,i , где Q_max,i , b_i , h_0,i - максимальная поперечная сила, средняя ширина и рабочая высота i -го уступа на участке с уменьшенным армированием.

Обрываемая арматура должна быть заведена на длину не менее l_an за сечение, где она полностью используется.

При этом допускается обрыв менее 50 % стержней, требуемых в сечении по грани подколонника (колонны).

РАСЧЕТ ПОПЕРЕЧНЫХ СЕЧЕНИЙ ПОДКОЛОННИКА

2.34. Проверка прочности бетонных и железобетонных подколонников производится по двум сечениям по их высоте:

прямоугольного сечения в уровне плитной части (сечение 1-1, черт. 20);

коробчатого сечения стаканной части в уровне заделанного торца колонны (сечение 2-2, см. черт. 20).

Черт. 20. Расчетные сечения бетонных и железобетонных
подколонников

2.35. Расчет прямоугольных сечений 1-1 производится на следующие величины расчетных усилий (вычисленных с учетом веса подколонника и нагрузок от опирающихся на него фундаментных балок): продольную силу N, изгибающие моменты М_x и М _y .

Расчет коробчатого сечения 2-2 производится на продольную силу N -N_c и изгибающие моменты М_x , М _y (в уровне заделанного торца колонны).

Величина продольной силы N _с принимается согласно указаниям п. 2.20.

2.36. В общем случае расчет прямоугольного сечения l-l производится на косое внецентренное сжатие. В связи со сложностью вычислений рекомендуется производить его с использованием стандартных программ на ЭВМ или с помощью графиков несущей способности (см. прил. 5) - для железобетонных сечений, по формулам прил. 4 - для бетонных сечений.

2.37. В случае, если величина приведенного момента в одном направлении составляет не более 0,1 момента в другом, меньший момент допускается не учитывать, и сечение рассчитывается как внецентренно сжатое в одной плоскости.

2.38. При вычислении изгибающих моментов для прямоугольного сечения 1-1 должен учитываться случайный эксцентриситет е _а , как для элементов статически определяемых конструкций в соответствии с указаниями п. 1.21 СНиП 2.03.01-84.

2.39. Для подколонников, находящихся в грунте, при соотношении h_cf / b_cf £ 6 , а также подколонников с h_cf / b_cf £ 4 при отсутствии засыпки грунтом коэффициент h принимается равным 1. В остальных случаях величину коэффициента h следует определять в соответствии с пп. 3.6 и 3.24 СНиП 2.03.01-84. В этом случае расчетная длина подколонника принимается равной l _о = h_cf (при наличии засыпки), l _о = 1,2 h_cf (при отсутствии засыпки).

• часть 1
• часть 2
• часть 3
• часть 4
• часть 5
• часть 6
• часть 7

Читайте также