Расчет столбчатого фундамента под колонну
Расчет фундамента выполняем под колонну среднего ряда, которая работает как центрально сжатый элемент. Фундамент под колонну среднего ряда считается как центрально-загруженный.
7.1.Расчет подошвы столбчатого фундамента.
Усилия от нормативной нагрузки определяются приблизительно, путём деления расчётных нагрузок на средний коэффициент надежности по нагрузке:
γн=1.15 – средний коэффициент надежности по нагрузке;
7.2.Глубина заложения фундамента
Глубина заложения фундамента d определяется с учетом:
— конструктивных особенностей сооружения;
— глубины заложения соседних фундаментов и прокладки коммуникаций;
— рельефа, характера напластования и свойств грунтов;
— глубины сезонного промерзания грунтов.
7.3.Определение глубины сезонного промерзания:
dfn=1,2 – нормативная глубина сезонного промерзания, м; кn=0,6 – коэффициент характеризующий параметры эксплуатации здания.
Глубина фундамента должна быть больше 0.9м. Принимаю глубину заложения фундамента 1,5 м. Защитный слой бетона принимаю равным a0=3,5 см, так как будет производиться подготовка по грунту, толщиной слоя 10 см
7.4.Определение ширины подошвы фундамента.
м., где
расчётное сопротивление грунта (принимается по СНиП 
МПа – пески пылеватые маловлажные плотные).
глубина заложения фундамента. 
м.
удельный вес грунта на обрезок фундамента. 
кН/м 3 .
7.5.Длина стороны фундамента
При центрально-загруженном фундаменте принимаем квадратную форму основания фундамента. Длина стороны фундамента:
Принимаем фундамент: 1,6´1,6 м и Аф = 2,6 м 2
7.6.Давление на подошву грунта
Принимаем бетон В15 с прочностью на одноосное сжатие Rb = 8.7 МПа, нормативным сопротивление бетона при растяжении Rbt = 0.75 МПа и рабочую арматуру А-II с расчетным сопротивлением растяжению RS = 280 МПа.
7.7.Полезная минимальная высота фундамента определяется из условия продавливания его колонной при действии расчётной нагрузки:
7.8.Высота фундамента с учетом конструктивных требований
Конструктивно принимаю высоту ступенькиh1 = 20 см; h2 = 20 см
Конструктивно принимаю высоту ступенькиh1 = 20 см; h2 = 20 см.
Рис. 6 Расчетная схема фундамента
 |
7.9.Армирование столбчатого фундамента по колонну
Фундамент рассчитывается как центрально нагруженный.
Нагрузка на фундамент с учетом собственного веса фундамента:
Площадь сечения арматуры фундамента находим из расчета нормальных сечений I-I и II-II по изгибающим моментам, определяется как для консолей от действия давления грунта по подошве фундамента. Значение моментов находим на всю ширину фундамента
Площадь сечения арматуры на всю ширину фундамента
ASI = МI/ RS * 0.9 * h0 = 91,6 * 10 4 / 0.9 * 0.2 * 280 * 10 3 = 18,175 cм 2
ASII = МII/ RS * 0.9 * h0I = 11 * 10 4 / 0.9 * 0.2 * 280 * 10 3 = 2,183 cм 2
Армирую фундамент 8 стержнями по одной стороне и 8 по другой Æ 14 мм класса А-II с общей AS Ф = 24.62 см 2 .
8.Определение осадки столбчатого фундамента методом послойного суммирования.
hф=1,5 м; h1=2,4 м; h2=3,5 м; h3=4,7 м; мощность подстилающих грунтов грунтов.
1 = 12,3 кН/м 3 ; 2 = 17,9 кН/м 3 ; 3 = 18,0 кН/м 3 ;
Е1 = 8 МПа; Е2 = 32 МПа; Е3 = 40 МПа; Е4 = 18 МН/м 2 ; Е5 = 13 МН/м 2 .
Допустимая осадка [S] = 8см(для промышленных зданий).
Метод заключается в том, что весь массив разбивается на маленькие слои. Мощность каждого разбиваемого слоя должна находиться в интервале:
-ширина фундамента( 1,6м).
А) Напряжения на нулевые отметки грунтов на основании:
Где hф – высота основания фундамента,
hn— высота n-ого слоя,
γn— объемный вес( плотность) пород n слоя.
Б) Величина напряжения от дополнительно приложенной нагрузки:
σzp 0 = N/Fф = 704/2,56 = 275 (кН/м 2 ), где N- нагружающая сила; Fф— площадь основания фундаментов.
Напряжения на межслоевых отметках грунтов после подошвы фундамента, показывают зависимость увеличения напряжений с увеличением глубины залегания грунта:
Источник
Столбчатые фундаменты
Толщину дна стакана принимают не менее 200 мм из условия предотвращения продавливания его колонной. Зазор между стенками стакана и колонной 75 мм поверху и 50 мм понизу служит для замоноличивания колонны. Глубину заделки колонны в стакан (hgl — 50 мм) принимают не менее наибольшего размера поперечного сечения колонны hc и не менее lan + 1 см, где длину анкеровки арматуры lan вычисляют для рабочей арматуры колонны. Глубину стакана hgl принимают больше на 5 см, чтобы выравнивать колонну с помощью подливки при неточности в отметке дна стакана.
Поэтому минимальная высота фундамента, обеспечивающая жесткую заделку колонны в него
Глубина заложения подошвы принимается не менее 0,5 м от поверхности планировки и больше толщины почвенного слоя; с учетом глубины промерзания и типов грунта; с учетом рядом стоящих фундаментов; из условия заделки колонны. Размеры в плане плитной части фундамента а, b принимают кратными 300 мм, по высоте — кратными 150 мм. С учетом выполнения нулевого цикла верх фундамента сборных колонн устраивают ниже уровня чистого пола на 150 мм, а монолитных колонн — на 50 мм. Толщину стенок стакана dg принимают не менее 0,3hc и не менее 150 мм. Стенки стакана армируют продольной и поперечной арматурой в соответствии с расчетом, диаметр поперечных стержней — не менее 8 мм и не менее 0,25 диаметра продольных стержней. В фундаментах мелкого заложения, когда стакан невысокий, если толщина стенок более 200 мм и более 0,75 глубины стакана, стенки можно армировать конструктивно (см. рис. 7.13). Подколонник ниже дна стакана рассчитывают и армируют как продолжение колонны.
В настоящее время наиболее широко применяют ступенчатые монолитные железобетонные фундаменты. В связи с ростом грузоподъемности механизмов возможно использование сборных одноблочных фундаментов большой площади в плане. Фундаменты можно устраивать на бетонной подготовке или непосредственно на грунте без подготовки. Толщину защитного слоя бетона в первом случае принимают 40 мм, во втором — 70 мм. Фундаменты армируют сварными сетками из стержней периодического профиля класса А400 диаметром не менее 12 мм. Размеры ячеек сетки принимают не менее 100 мм и не более 200 мм. С целью экономии арматуры в фундаментах со сторонами > 3 м половину стержней через один обрывают и принимают длиной 0,8 размера длинных стержней. Для упрощения армирования сварные сетки укладывают в два слоя. Стыкование колонны с фундаментами в монолитном железобетоне осуществляют посредством соединения внахлестку выпусков арматуры из фундаментов с арматурой колонн. Фундаментные балки под стены опирают на столбчатые фундаменты через сборные или монолитные столбики, бетонируемые на обрезах фундаментов. Эти столбики для фундаментных балок бетонируют одновременно с фундаментом.
Экспериментальные исследования. При изучении действительной работы столбчатых фундаментов при действии внешней нагрузки без эксцентриситета и с эксцентриситетом автором было обращено внимание на недостаточно изученные вопросы, в том числе на распределение усилий на контактной поверхности и напряжений в бетоне и арматуре, на продавливание и раскалывание фундаментов. Наиболее существенные особенности работы фундаментов таковы. В процессе увеличения нагрузки вследствие упругих прогибов, раскрытия трещин, а также деформаций грунта контактные давления перераспределяются, концентрируясь на более жестких участках фундаментов. По мере раскрытия трещин реализуются контактные силы трения, причем наблюдается взаимосвязь между контактными давлениями и силами трения в пределах консольных участков. Разрушение фундамента по наклонным сечениям начинается по коротким сторонам колонны или подколонника. Поперечную силу воспринимают участки сжатой зоны бетона над нормальной трещиной в сечениях по граням колонны или подколонника. Напряжения в бетоне сжатой зоны и в арматуре растянутой зоны в плане распределены неравномерно, концентрируясь у колонны. Тело продавливания, выделяющееся после действительного разрушения бетона сжатой зоны в наклонном сечении, может иметь криволинейную форму с углом наклона магистральной трещины, колеблющимся в широких пределах. Работа участка бетона над нормальной трещиной по наклонному направлению аналогична работе бетона на смятие: сжимающие напряжения действуют на части сечения бетона, ограниченного с трех сторон, при этом его прочность Rb близка к Rb,loc. Экспериментально выявленная последовательность хрупкого разрушения по наклонной поверхности такова:
1. Образование и раскрытие нормальных и наклонных трещин в растянутой зоне.
2. Образование наклонных трещин в угловых участках сжатой зоны.
3. Дробление бетона в углах стыка колонны (подколонника) и плиты, потрескивание и откол плоских пластинок.
4. Перетекание этого процесса на стороны квадратного в плане стыка или на короткие стороны прямоугольного стыка, дробление сжатой зоны в этих участках в направлении главных сжимающих напряжений.
5. Перетекание процесса разрушения на длинные стороны прямоугольного стыка.
6. Отделение тела «продавливания» с изгибом рабочей арматуры (при небольших процентах армирования) или отрыв сетки рабочей арматуры вместе с защитным слоем бетона (при больших процентах армирования).
7. Завершение процесса хрупкого разрушения с выделением тела «продавливания» носит мгновенный характер (типа удара), и зачастую протекает несимметрично, односторонне. Наблюдается концентрация напряжений в месте стыка колонны и плиты и в угловых зонах этого стыка.
Изучение работы фундаментов стаканного типа на раскалывание показало, что раскалывание по всей площади вертикальных сечений не наблюдается. Оно возможно только для невысоких фундаментов с относительно тонким дном стакана (200—250 мм) как следствие изгибно-го разрушения дна стакана с возникновением сил распора. Если же дно стакана рассчитано на восприятие усилий от колонны без разрушения, в том числе и вследствие изгиба (что и наблюдается чаще всего в обычных фундаментах), раскалывание невозможно и его расчет не нужен.
Проектирование фундаментов. Порядок проектирования:
а) определение усилий N, М, Q, действующих на верхнем обрезе фундамента;
б) определение минимальной высоты фундаментов и глубины заложения подошвы;
в) определение размеров подошвы, в том числе с учетом осадок и кренов. Определение высоты сечения ступеней. Назначение размеров стакана;
г) расчет сечений бетона и арматуры;
д) рассмотрение мер по возможному снижению расхода бетона и стали.
Высота фундамента, размеры его ступеней и сечение арматуры подошвы определяются от расчетных нагрузок. Назначают такие размеры фундамента, чтобы напряжения от поперечных сил воспринимались бетоном, избегая поперечной и сжатой арматуры в изгибаемых сечениях подошвы. Форма фундаментов должна быть наиболее проста для облегчения устройства опалубки и бетонирования. Рекомендуется квадратная форма ступенчатых и пирамидальных фундаментов в плане, за исключением случаев, когда фундамент не может быть развит во все стороны из-за стесненных габаритов, и в случаях, когда на фундамент действуют большие изгибающие моменты. Высота фундаментов Hf определяется необходимой глубиной заложения подошвы и расчетом на продавливание.
Определение размеров подошвы фундаментов. При расчете прочности основания давление от внешних нагрузок на подошву фундамента не должно превышать нормируемого расчетного сопротивления грунта R. Давление на грунт р при центральной нагрузке определяется по формуле.
где Nn — нормальная сила от нормативных нагрузок без учета веса фундамента и грунта на его уступах; Mn — изгибающий момент от нормативных нагрузок на уровне подошвы фундамента; Nf — вес фундамента и грунта на его уступах; Af — площадь подошвы фундамента, W — момент сопротивления подошвы фундамента; 1,2 R — наибольшее допустимое краевое давление для внецентренно нагруженного фундамента (при центральной нагрузке = R). При определении давления на грунт под подошвой фундамента учитывают вес грунта, находящегося на обрезах фундамента.
Размеры подошвы центрально нагруженных фундаментов при b2 = Af
В расчет фундаментов входят расчеты основания и фундамента. Из расчета основания находят размеры подошвы фундамента, а из расчета фундамента — размеры сечений и армирование. При расчете основания можно, используя модель Винклера, с некоторым приближением принять давление на грунт под подошвой фундамента равномерно распределенным. При этом эпюры контактного давления грунта могут быть прямоугольными, трапецеидальными и треугольными. Для фундаментов зданий с мостовыми кранами грузоподъемностью 750 кН и выше, а также для фундаментов открытых крановых эстакад при кранах грузоподъемностью свыше 150 кН при расчетном давлении на основание R hc/6 — определяют расчетом на момент в расчетных сечениях II-II и III-III относительно оси, проходящей через точки А или В поворота колонны (см. рис. 7.16).
Стаканная часть в сечении 3—3 рассчитывается как коробчатое внецентренно сжатое сечение. В сечении 2—2 рассчитывается внецентренное сжатие прямоугольного сечения подколонника. Минимальный процент армирования А и А’ во внецентренно сжатых подколонниках, несущая способность которых при расчетном эксцентриситете используется менее, чем на 50 %, независимо от гибкости равен 0,05 %. Если сжатая арматура не требуется по расчету, а количество растянутой арматуры не более 0,3 %, допускается не устанавливать арматуру по граням, параллельным плоскостям изгиба. Глубину заделки колонны в стакан и толщину стенок стакана назначают в зависимости от величины эксцентриситетанормальной силы:
а) при е0 2hc или е0 > 2Hн глубина заделки колонны принимается для одиночной колонны не менее 1,4hс, а для двухветвевой — не менее (0,7— 0,45) Нн; толщина стенок стакана должна быть не менее 1/3hс для одиночной колонны и не менее 1/3Hн для двухветвевой, но не менее 20 см.
Глубина стакана должна назначаться также с таким расчетом, чтобы была обеспечена анкеровка стержней рабочей арматуры колонны. Стаканы с повышенным подколонником армируют поперечной и продольной арматурой. Продольная рабочая арматура определяется по расчету в сечениях 1—1 и 2—2 на изгиб или внецентренное сжатие и принимается не менее 0,05 % от всего сечения бетона. Продольная рабочая арматура стакана располагается равномерно по периметру стакана и должна проходить внутри ячеек сеток. Поперечная арматура определяется по расчету на момент при е0 > hс/2 по косому сечению II—II, проходящему через точку А поворота колонны, без учёта продольной арматуры; при hc/2 > е0 > hс/6 по косому сечению III—III, проходящему через точку В без учёта продольной арматуры (см. рис. 7.16). Сечение поперечной рабочей арматуры каждой сварной сетки определяется по формулам
При этом бетон поперечного сечения стенок стакана должен обеспечивать передачу всей нормальной силы в стыке, исходя из предположения, что бетон работает равномерно по площади, в центре тяжести которой эта сила приложена. Поперечное армирование стенок стакана назначают в виде сварных сеток, образующих сетчатый замкнутый контур с расположением стержней у наружной и внутренней поверхности стенок. Диаметр арматуры сеток принимают по расчету, но не менее 8 мм и не менее 0,25 диаметра продольной арматуры стакана. Расстояние между сетками в верхней трети стенок стакана следует принимать равным 10 см, в нижней части это расстояние принимают равным 20 см, но не более 0,25 глубины заделки колонны. Сетки поперечного армирования рекомендуется ставить ниже дна стакана на глубину, равную hc/7. При проектировании стаканного сопряжения, в чертежах надо давать указания о необходимости повышенного контроля качества заливки стакана при монтаже. Если класс бетона колонны намного выше класса бетона фундамента, нужна проверка на смятие под торцом колонны.
Конструирование фундаментов под железобетонные колонны. Бетон для монолитных столбчатых фундаментов принимается класса не ниже В15, для сборных фундаментов — В20, В30. Для рабочей арматуры рекомендуется класс А400. Отметка верха фундамента составляет — 0,15 м для фундаментов сборных колонн и —0,05 м в уровне верха фундаментной балки — для фундаментов монолитных колонн. Для стальных колонн отметка верха принимается на 100 мм ниже опорной плиты башмака колонны. При армировании плиты диаметр рабочей арматуры при укладке ее вдоль стороны длиной до 3 м составляет не менее 10 мм; при укладке вдоль стороны длиной более 3 м — не менее 12 мм. Для армирования рекомендуются типовые унифицированные сетки, укладываемые в 2 слоя с рабочей арматурой во взаимно перпендикулярных направлениях. Допускается (при обосновании) армирование подошвы отдельными стержнями, параллельными сторонам подошвы, с шагом 200 мм. Для арматуры периодического профиля необходима сварка двух крайних рядов пересечений по периметру. Внутренние пересечения должны быть перевязаны через узел в шахматном порядке. Минимальный процент армирования не регламентируется. Форму поперечного сечения подколонника принимают квадратную или прямоугольную; для сокращения расхода бетона в высоких подколонниках используют двутавровое поперечное сечение или установку вертикальных (например, картонных) пустотообразователей; для стальных двухветвевых колонн при обосновании можно принять х-образные или двухветвевые подколонники. Армируют подколонники по расчету аналогично армированию колонн продольной и поперечной арматурой. Минимальный процент армирования — 0,1% (площадь сечения продольной арматуры с каждой стороны подколонника — не менее 0,05% площади сечения бетона). Диаметр продольных стержней в подколоннике составляет не менее 12 мм для монолитных конструкций; для сборных — не нормируется.
Если сжатая арматура по расчету не требуется, а сечение расчетной растянутой арматуры составляет не более 0,3 % площади поперечного сечения бетона, то допустимо не устанавливать продольную и поперечную арматуру по длинным сторонам сечения подколонника. В этом случае подколонник армируется сварными унифицированными сетками (см. рис. 7.16, а). Допустимо армирование сварными сетками с их расположением по четырем сторонам поперечного сечения подколонника (по расчету). Так же армируют конструктивной арматурой подколонники, в которых рабочая арматура не требуется по расчету. Для фиксации сеток подколонника можно крепить их к опалубке. Если такое крепление невозможно, то при Hf 7,2 м допустимо при технико-экономическом обосновании для навески сеток применять сварной каркас из уголков, площадь которых должна быть учтена как рабочая арматура подколонника. Стыкование сеток внахлестку при обрыве всех стержней в одном сечении следует выполнять на величину lan. Длину нахлестки определяют по формуле (7.48) и принимают не менее 250 мм для растянутой и 200 мм для сжатой арматуры.
При обрыве в одном сечении 50 % всех стержней стык сеток можно осуществлять вразбежку путем выпуска из плитной части двух сеток — одной на длину 2lan, второй — на lan. Суммарная площадь сечения арматуры этих сеток равна площади сечения рабочей арматуры подколонника. Продольные стержни рабочей арматуры подколонника рекомендуется устанавливать непосредственно на бетонную подготовку при отсутствии грунтовых вод (без крюков и отгибов).
Глубина заделки типовых колонн hc,en принимается по типовым сериям. Глубина заделки нетиповых колонн зависит от типа колонны и должна удовлетворять условиям анкеровки арматуры. Глубина заделки также должна удовлетворять требованиям анкеровки растянутой ветви двухветвевой колонны в стакане (проверяется расчетом на сцепление бетона по плоскостям контакта бетона замоноличивания с бетоном стакана и с бетоном ветви колонны). Заделка колонн должна удовлетворять данным табл. 7.5.
где Qсд — сдвигающая сила, передающаяся через шпонки; bш — глубина шпонки; hш — высота шпонки; lш — длина шпонки; n — количество шпонок, вводимое в расчет; при расчете на перерезывающее усилие nш > 7. Рекомендуется принимать bш = 20—25 мм (не более толщины защитного слоя бетона); Rb и Rbt принимают по наиболее низкому классу бетона в соединении.
Размеры подошвы фундамента принимают кратными нечетному числу стержней арматуры. В этом случае (при назначении расстояния от грани фундамента до оси крайнего стержня равным 50 мм) шаг стержней сеток может быть принят одинаковым — 200 мм. Минимальную толщину стенок стакана принимают 200—250 мм, но не менее 0,25 высоты верхней ступени фундамента. Глубину стакана принимают:
а) для фундаментов одиночных колонн не менее большего размера поперечного сечения колонны;
б) для двухветвевых колонн глубину заделки колонны hs назначают так, чтобы удовлетворялись условия:
где Hc — расстояние между наружными гранями двухветвевой колонны, м; bc — больший размер поперечного сечения ветви колонны.
Для заделки монолитных железобетонных колонн в фундаменты устраивают выпуски арматуры из фундаментов, сечением, равным расчетному сечению арматуры в колонне у обреза фундамента. Выпуски арматуры должны быть соединены хомутами (привязанными или приваренными). Первый хомут ставится у нижних концов арматуры, второй — на расстояния 100 мм от верхней грани фундамента. При армировании колонн стержнями периодического профиля в нижней части стержни при наличии бетонной подготовки ставят на подготовку, а при отсутствии подготовки — на бетонные подкладки. Рекомендуется выпуски арматуры из фундаментов объединять в пространственный каркас. Выпуски арматуры должны быть заделаны в фундамент не менее чем на величину 30d, где d — наибольший диаметр продольной рабочей арматуры колонны. Стыки арматуры монолитных колонн с выпусками из фундаментов рекомендуется устраивать выше верха фундаментных балок, а при их отсутствии — выше уровня пола. По верху монолитного фундамента устраивают короткий выпуск колонны. Стыки арматуры монолитных колонн с выпусками из фундаментов при армировании колонн вязаными каркасами рекомендуется выполнять внахлестку без сварки. Расстояние между осями стыков по длине стыкуемых стержней должно быть не менее длины стыка. При расположении стыков в сжатой зоне длина нахлестки уменьшается на 10d по сравнению с величинами, указанными в табл. 7.7. Стыки арматуры колонн с выпусками из фундаментов должны располагаться вразбежку. Площадь сечения стержней, стыкуемых в одном месте, должна составлять при стержнях периодического профиля не более 50 % от общей площади растянутой арматуры в сечении элемента. При стыковании с выпусками из фундаментов арматуры монолитных колонн, имеющих у растянутой грани всего три продольных стержня, допускается, как исключение, стыковать в одном сечении два стержня из трех, располагая при этом стык одного (среднего) стержня ближе к фундаменту. Сечение подколонника монолитных колонн принимается увеличенным на 50 мм в каждую сторону по сравнению с размерами колонны. Подколенник соединяется с колонной при помощи стыкования продольной арматуры. Количество, диаметр и расположение в плане арматурных выпусков из колонны должны быть такими же, как и в колонне в месте ее заделки. Заделка выпусков в фундаменте должна быть на величину не менее lan и в соответствии с данными табл. 7.7. Как правило, выпуски доводят до подошвы фундамента, и они служат продольной арматурой подколонника, объединенной хомутами. При большой высоте подколонника может быть выполнен дополнительный стык продольной арматуры путем устройства выпусков из верхней ступени плитной части фундамента.
Располагают выпуски стержней таким образом, чтобы стержни большего диаметра и длины находились по углам сечения. В пределах стыка устанавливают хомуты с шагом не более 10 меньших диаметров стержней продольной арматуры. При устройстве стыков с помощью ванной сварки все стыки выполняют в одном уровне, длина выпуска > Ad стыкуемого стержня и >160 мм, расстояние в свету между стержнями > 50 мм.
Пути снижения расхода материалов. Возможны следующие направления сокращения расхода бетона и стали на фундаменты:
1. Учет благоприятного перераспределения давлений на контакте с грунтом и реализации сил трения при нормируемом раскрытии трещин 0,3 мм. Это позволяет несколько сократить расход арматуры на подошву (см. выше).
2. Обрыв части рабочей арматуры в подошве в соответствии с эпюрой материалов.
3. «Управление» эпюрой реактивного отпора грунта (рис. 7.17).
4. Создание на подошве со стороны грунта «безопорных» участков с помощью легко деформируемых пенопластовых вкладышей, или устройство не равнопрочной подготовки под подошвой (в середине подошвы — более жесткая бетонная подготовка, по краям — более деформируемая песчаная подготовка). Эти мероприятия позволяют повысить контактные давления в центральной части и снизить их ближе к краям консолей, что снижает изгибающий момент.
5. Выполнение фундамента из бетона различных классов, с повышенным классом в пределах высоты сжатой зоны (см. рис. 7.17). Это позволяет существенно сократить расход цемента.
6. Устройство вутов, подрезок, снижающих концентрацию напряжений, введение пустотообразователей в плиты, в том числе для снижения площади контакта фундаментной плиты с грунтом (см. рис. 7.17).
7. Благоприятное изменение формы фундамента: использование пустотелых подколонников, вместо обычных подколонников, что ведет к сокращению размера вылета плиты, уменьшению числа ступеней, снижению расхода бетона и стали; использование переменной высоты ступеней.
8. Применение оболочек (конических, пирамидальных). Фундаменты с применением оболочек позволяют сократить затраты бетона и стали, но они имеют повышенную трудоемкость, требуют более тщательного изготовления.
Проектирование с учетом нулевого цикла работ. Соединение железобетонных фундаментов со стойками, осуществляемое ниже уровня пола здания на полтора и более метра, обладает рядом существенных недостатков:
а) невозможностью обратной засыпки фундаментов до установки стоек, окончательной их выверки и заливки стыков;
б) не засыпанные котлованы, достигая иногда больших размеров, затрудняют монтаж тяжелых стоек с бровки котлована;
в) разрытая площадь на участке застройки цеха затрудняет подачу конструкций под монтаж.
Для устранения вышеуказанных недостатков при выборе типов сборных фундаментов и их сопряжений с колоннами и фундаментными балками, а также при назначении типов монолитных фундаментов, рабочих швов бетонирования в колоннах и мест арматурных выпусков, нужно исходить из условия применения нулевого цикла работ.
Фундаменты для сборных железобетонных колонн с учетом выполнения нулевого цикла работ проектируется с отметкой верха фундамента — 0,15 м. Это дает возможность после возведения всех подземных конструкций произвести обратную засылку, устроить основание под полы, после чего монтаж колонн производить с нулевой отметки. В случаях, когда верх фундамента при заданной отметке его подошвы и его расчетной высоте оказывается ниже отметки — 0,15 м, необходимую отметку верха фундамента для соблюдения нулевого цикла работ можно достичь увеличением высоты стаканной части или устройством стыка колонны выше уровня пола. В случаях, когда высота фундамента должна быть принята больше расчетной, и увеличение высоты производят за счет верхней ступени, верхнюю степень рассматривают как уширенную часть колонны (подколонник). Общую высоту H нижних ступеней определяют по формулам, при этом значения hc или bc принимают равными размерам подколонника.
Сборные железобетонные фундаменты (рис. 7.18). Расход железобетона на фундаменты производственных зданий достигает до 1/3 расхода бетона на здание. Поэтому для ускорения строительства рекомендуется выполнять сборные железобетонные фундаменты из одного или нескольких элементов. Применение сборных фундаментов позволяет вести их изготовление на заводе или полигоне, сводя работу на площадке к монтажным работам. Устройство сборных фундаментов рационально при высоком уровне грунтовых вод, когда требуется устройство водоотлива из котлованов на время возведения фундаментов, и при производстве работ в зимнее время. Стоимость сборных фундаментов мало отличается от стоимости монолитных фундаментов, но трудоемкость возведения монолитных фундаментов на площадке выше. При проектировании сборных железобетонных фундаментов следует иметь в виду, что их применение целесообразно только при большой повторяемости сборных элементов, что требует их типизации. При больших размерах фундаментов, когда вес одного элемента превосходит 15 т, рекомендуется выполнять фундаменты монолитными. Наиболее экономичным типом сборного фундамента является фундамент из одного элемента или фундамент, собираемый из нескольких элементов, соединяемых на месте, чтобы в дальнейшем фундамент работал как один элемент.
Сборные железобетонные фундаменты рекомендуется разрабатывать с учетом окончания работ нулевого цикла до установки колонн. Изготовление фундаментов должно производиться в соответствии с СП, ГОСТ 13015-2003 «Изделия железобетонные и бетонные для строительства», ГОСТ 14098-91 «Соединения сварные арматуры и закладных деталей железобетонных конструкций», рекомендациями в учебниках и справочниках. Бетонирование фундаментов должно осуществляться непрерывно с уплотнением вибраторами. В процессе монтажа должно быть обеспечено опирание подошвы фундамента на песчаную подготовку толщиной 100—150 мм, чтобы подошва фундамента была расположена строго горизонтально. Стыкуемые поверхности бетона граней составных фундаментов для лучшего сцепления должны быть шероховатыми. Предельные габариты и вес сборных фундаментов или их элементов должны соответствовать габаритам и грузоподъемности транспортных средств. На транспортные средства элементы фундамента укладываются на деревянные подкладки. Перевозка элементов сборных фундаментов от места их изготовления к месту монтажа должна производиться только после приобретения бетоном фундамента прочности не менее 70 % от проектной.
При замоноличивании стыков поверхности фундаментов должны быть очищены от снега, грязи и наледи, а в зимнее время они должны быть подогреты. В зимнее время рекомендуется добавлять ускорители схватывания в раствор, укладываемый в местах сопряжения элементов. Бетонная смесь в местах укладки ее в стыках, обеспечивающих монолитную работу фундамента, должна в зимнее время прогреваться до получения проектной прочности бетона. Все работы по заделке стыков в зимнее время должны производиться в соответствии с нормативными документами по производству работ в зимних условиях и по заделке стыков и швов. Класс бетона, укладываемого в стыки, должен быть не ниже класса бетона элементов фундаментов.
Эффективны сборные железобетонные фундаменты под сборные железобетонные колонны, состоящие из одного блока, представляющего собой стакан с плитой по типу монолитных фундаментов (см. рис. 7.18). При больших размерах применение фундамента из одного блока из-за большого веса, сложности транспортировки и установка его на песчаную подготовку становится нецелесообразным, поэтому фундаменты выполняют составными из нескольких элементов (см. рис. 7.18). Известен фундамент, составленный из двух элементов — нижней плиты и подколонника. Размеры подошвы подколонника выбирают таким образом, чтобы в плоскости его опирания на нижнюю плиту, при всех комбинациях нагрузок, возникали только сжимающие напряжения. Поэтому такие фундаменты могут применяться только под центрально нагруженные колонны, либо под колонны с небольшим эксцентриситетом продольной силы.
Источник