Ленточные фундаменты
Монолитные ленточные фундаменты (рис. 9.).
В простейшем случае — прямоугольные. В большинстве случаев для передачи давления на основание, не превышающего нормативного давления на грунт, приходится уширять подошву фундамента (рис.10).
Глубина заложения фундаментов должна соответствовать глубине залегания того слоя грунта, который можно принять за естественное основание.
Необходимо также учитывать глубину промерзания грунта. Нормативная глубина промерзания указана в СниПе.
При пучинистых грунтах глубину заложения фундаментов следует считать ниже на 100 мм глубины промерзания.
В непучинистых грунтах глубина заложения фундамента не зависит от глубины промерзания.
Фундаменты из бутового камня не отвечают требованиям индустриального строительства (затруднена механизация работ, снижаются темпы строительства, особенно в зимнее время).
Применение бутобетонных и бетонных фундаментов позволяют шире использовать механизацию при их возведении.
Сборные ленточные фундаменты: (рис. 11.)
Для наружных стен 400, 500, 600мм;
Высота фундаментного блока — 580 мм;
Шов для блоков — 20 мм
От одной глубины заложения монолитного ленточного фундамента к другой переходят постепенно с устройством уступов.
Отношение высоты уступа к его длине должно быть не более 1:2, причем высота уступа должна быть не больше 0,5м, а длина — не менее 1м. На более прочных грунтах отношение высоты уступа к его длине допускается не более 1:1, а высота уступа — не более 1м.
Если здание возводится на сборных фундаментах, высоту уступа можно принимать равной высоте унифицированного блока, т.е. 0,6м; в этом случае длина уступа должна быть не менее 1,2 м.
Расстояние между осями швов — 600 мм (по высоте).
Блоки укладываются с перевязкой швов в шахматном порядке. Длина — 1180 мм; 2380 мм (собачки) дополнительная толщина — 180 мм. Фундаментные блоки со швами с железобетонным раствором, на железобетонных подушках высотою — 300 мм, шириною до 2.80 м (рис. 12).
Прерывистые фундаменты под несущие стены(рис.8-б).
Монолитные железобетонные пояса в районах с повышенной сейсмичностью. Арматурные стержни + заливка бетоном 5-6 см.
Фрагменты монолитных участков: на углах в местах расположения коммуникаций.
Ленточные панельные фундаменты (рис.14.).
В крупнопанельных зданиях отдельные блоки фундаментов и стен подвалов целесообразно заменять крупноразмерными элементами. Они состоят из сквозных бескаркасных ферм (панелей и блоков или ребристых панелей — подушек).
Столбчатые фундаменты (рис. 15, 16, 17.).
Когда давление на грунт меньше нормативного, ленточные фундаменты целесообразно заменять столбчатыми. Фундаментные столбы (бетонные или железобетонные) перекрывают железобетонными фундаментными балками, на которых возводятся стены. Чтобы устранить выпирание фундаментной балки при пучении грунта, под ней устраивают подушку из песка или шлака толщиной 0,5 м.
Сплошные фундаменты (рис. 13.).
При слабых или неоднородных грунтах, а также при очень больших нагрузках на колонны во избежание неравномерной осадки фундаменты объединяют систему (ребристой) железобетонной плиты.
При сплошных фундаментах обеспечивается равномерная осадка, что особенно важно для каркасно-панельных и крупнопанельных зданий повышенной этажности. Кроме того, он хорошо защищает подвалы от проникновения грунтовой воды при высоком ее уровне, когда пол подвала подвергается снизу большому гидростатическому давлению.
Они применяются, когда достижение естественного основания экономически или технически невыполнимо из-за большой глубины его заложения призначительных нагрузках, а также в других случаях.
Различают сваи-стойки (опирающиеся на толщину прочного грунта), висячие сваи, которые удерживаются в слабом грунте за счет его уплотнения и передают нагрузку на грунт трением, возникающем между сваей и грунтом (рис.18.).
В зависимости от способа погружения в грунт применяют забивные, набивные, буронабивные, сваи-оболочки, буроопускные и винтовые сваи.
Забивные железобетонные и деревянные сваи погружают с помощью копров, вибропогружателей и вибровдавливающих агрегатов.
Железобетонные сваи могут изготавливаться цельными и составными (из отдельных секций).
Деревянные забивные сваи устраивают там, где существуют постоянные температурно — влажностные условия (рис. 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25.).
Набивные сваи, устраивают методом заполнения бетонной или иной смесью предварительно пробуренных, пробитых или выштампованных скважин. Нижняя часть скважин может быть уширена с помощью взрывов (сваи с камуфлетной пятой).
Буроопускные сваи отличает от набивных то, что в скважину устанавливают готовые железобетонные сваи с заполнением зазора между сваей и скважиной песчано-цементным раствором (рис.20.).
На верхние концы свай или на специальные уширения верхних концов (оголовки) укладывают «балки или плиты — ростверки. Они применяются сборные (железобетонные) или монолитные. В последнее время разработаны конструктивные решения свайных фундаментов «без ростверков (рис.23, 25).
В плане сваи могут состоять из одиночных свай — под опоры; лент свай — под стены с расположением в один или более рядов; кустов свай; сплошного свайного поля – под тяжелые сооружения (рис. 20, 21, 22).
Источник
Ленточные фундаменты
Наибольшее применение нашли блоки сплошного трапециевидного сечения, представляющие собой двухконсольные плиты, толщина которых определяется величиной поперечной силы при отсутствии поперечной арматуры. Имеются разработки по криволинейному очертанию верхней поверхности консольного участка, соответствующего эпюре моментов; по созданию безопорных участков на нижней поверхности фундаментной плиты для снижения величины изгибающего момента. Монолитные фундаментные плиты имеют трапециевидную или прямоугольную форму.
С целью экономии материалов предусматривают трапециевидные сечения консолей блоков подушек и обрывы рабочей арматуры в соответствии с эпюрами изгибающих моментов. Сечение типовых плит принимают по ГОСТ. Часть рабочей арматуры проектируют с обрывом стержней в соответствии с эпюрой материалов. Для передачи нагрузки от вышележащих конструкций здания на фундаментные плиты служат монолитные или сборные, бетонные или железобетонные стены (чаще всего они служат стенами подвала). Сборные стены монтируют из фундаментных стеновых блоков или панелей (рис. 7.3). Стеновые блоки могут быть сплошные или пустотелые с различной формой пустот. Применение пустотелых блоков позволяет на 20—30 % сократить расход бетона. Бетон для монолитных фундаментов принимается тяжелый конструкционный средней плотности от 2200 до 2500 кг/м3 включительно, класса не ниже В15, а для сборных фундаментов — В20, В30.
При воздействии отрицательных температур от -5 до -40°С принимают марку бетона по морозостойкости не ниже F75, а при расчетной температуре наружного воздуха выше -5°C марку бетона по морозостойкости не нормируют. Для рабочей арматуры рекомендуется арматура периодического профиля класса А400, чтобы получить увеличенное сечение стержней с целью более надежного сопротивления коррозии. При технико-экономическом обосновании может применяться арматура более высоких классов (А500 и др.), а также преднапряженная арматура. Толщину защитного слоя бетона для конструкций фундаментов в грунте при отсутствии специальных защитных мероприятий и при наличии бетонной подготовки принимают 40 мм, а при ее отсутствии — 70 мм.
где dfn — нормативная глубина промерзания, принимаемая по карте нормативных глубин промерзания; kh — температурный коэффициент, зависящий от температурного режима помещения и определяемый по СП. Глубину заложения выбирают с учетом расположения фундамента на достаточно прочном слое грунта, исключая слабые грунты в качестве возможного основания. Если рядом с будущим фундаментом расположены существующие фундаменты — необходимо исключить их взаимовлияние. Для этого нужно, чтобы разница в глубине заложения подошв существующего и нового фундаментов была не более половины расстояния между краями подошв в плане. Ленточные фундаменты под несущие стены рекомендуется применять, как правило, при условии полного использования нормативного давления на основание. Их широко применяют при заложении подошвы 2. 3 м и более в случае использования подземного пространства под зданием. Фундаменты, стены подвалов и цоколи следует, как правило, выполнять сборными из блоков или панелей. Блоки укладывают с перевязкой вертикальных швов и с тщательным заполнением их цементно-песчаным раствором.
Расчет железобетонных фундаментных подушек и стен подвала производят по указаниям Свода правил, руководства, и других источников. При расчете фундаментных стен в случаях, когда толщина их меньше толщины вышележащих стен, учитывают случайный эксцентриситет е = 8 см; этот эксцентриситет суммируется с эксцентриситетом продольных сил. Толщины фундаментной стены и стены первого этажа должны отличаться одна от другой не более чем на 25 см; оси этих стен должны совпадать. Переход от одной глубины заложения ленточного фундамента к другой производится уступами. При плотных грунтах отношение высоты уступа к его длине должно быть не более 1:1, а высота уступа не более 1 м. При неплотных грунтах отношение высоты уступа к его длине должно быть не более 1:2 и высота уступа — не более 0,5 м. Уширение бутобетонных и бутовых фундаментов к подошве производится уступами. Высота уступа принимается для бутобетона не менее 30 см, а для бутовой кладки — в два ряда кладки, что составляет в зависимости от крупности камня 55—60 см. Ширина уступа назначается так, чтобы отношение высоты к ширине было не менее указанного в табл. 7.1. Проверка уступов расчетом на изгиб и срез не требуется.
В фундаментах и стенах подвалов из бутобетона толщина стен принимается не менее 55 см, а размеры сечения столбов — не менее 40 см; толщина стен из бутовой кладки принимается не менее 50 см и столбов — не менее 60 см. При применении бута — плитняка допускается уменьшение толщины конструкций из бутовой кладки до 30 см. Наружные подвальные стены рассчитывают с учетом активного бокового давления грунта и находящейся на поверхности грунта распределенной нагрузки. При отсутствии специальных требований нормативная распределенная нагрузка на поверхности принимается равной 10 кН/м2. Типы и размеры фундаментных блоков применяются по утвержденным каталогам типовых индустриальных строительных изделий. Марка раствора для кладки фундаментных стеновых блоков назначается в зависимости от влажности грунта и степени долговечности здания. Рекомендуется марка 50 (для зданий меньшей долговечности — III — марка 25).
Для обеспечения пространственной жесткости сборного фундамента предусматривают связь между продольными и поперечными стенами путем перевязки фундаментными стеновыми блоками, либо закладкой в швы стен сеток из стали классов А400 8—10 мм с шагом 150 мм (рис. 7.5). При малосжимаемых грунтах при E0 > 10 МПа стальные сетки могут не предусматриваться. Сетки должны быть уложены не менее, чем в двух (верхнем и нижнем) горизонтальных швах. Глубина заделки сеток в поперечные стены должна быть не менее двойной ширины фундаментного стенового блока Ъ. Если одна из стен выполнена из кирпича, то при любых грунтах сетки укладывают в каждом ряду фундаментных блоков. Фундаментные стеновые блоки должны укладываться с перевязкой вертикальных швов. Глубина перевязки шва должна быть: при малосжимаемых грунтах — не менее 0,4 высоты фундаментного стенового блока; при сильно сжимаемых (E0 0.
Прочность ленточных фундаментов под стены рассчитывают на действие изгибающего момента и поперечной силы; возможен учет перераспределения контактных давлений и сил трения по подошве при допущении длительного раскрытия трещин. Расчет прочности на действие изгибающего момента производят для сечений, нормальных к продольной оси. В ленточных фундаментах под жесткие стены рассчитывают только консоли фундаментной плиты (подушки), загруженные контактным давлением (отпором) грунта (рис. 7.8). Расчет по прочности нормальных сечений производят в зависимости от соотношения между значением относительной высоты сжатой зоны бетона e = x/h0, определяемым из соответствующих условий равновесия, и значением граничной относительной высоты сжатой зоны eR, при котором предельное состояние элемента наступает одновременно с достижением в растянутой арматуре напряжения, равного расчетному сопротивлению Rs. Расчет с учетом перераспределения контактных давлений р и реализации сил трения т возможен только при отсутствии динамических нагрузок, которые могут привести к снижению этих факторов.
Значение eR определяют по формуле (7.4) или по табл. 4.3.
где f — коэффициент трения бетона по грунту (меняется в широких пределах в зависимости от вида и состояния грунта, может быть принят не более 0,1-0,2.
Учет перераспределения контактных давлений р по подошве возможен при использовании коэффициента постели грунта К (МПа/мм) в случае длительного раскрытия трещин аcrc = 0,3 мм. Снижение р на краю консоли
Подбор продольной арматуры производят следующим образом.
где Q — поперечная сила в конце наклонного сечения, начинающегося от грани стены подвала, опирающейся на плиту; значение с принимается не более сmax = 2ho.
При расчете плиты на действие распределенных сил реактивного отпора грунта, если выполняется условие
где ho1 — рабочая высота плиты в опорном сечении; в — угол наклона верхней наклонной грани плиты.
Расчет прочности фундаментов под ряд колонн. Учет распора. При действии сравнительно регулярных нагрузок и напластовании грунтов, обеспечивающем равномерную осадку (однородный грунт или горизонтально расположенные слои грунта) фундаменты под ряды колонн можно рассчитывать, как многопролетные неразрезные балки на действие равномерно распределенного давления грунта р (возможен учет распора и перераспределения этого давления) (рис. 7.9). При нерегулярных нагрузках, а также при неоднородных грунтах с включениями сложных наклонных прослоек, в сложных и особых грунтовых условиях, рекомендуется рассчитывать фундаменты с использованием компьютерных программ. Изгибающий момент в пролете и на опорах многопролетной балки без учета сил распора
Подбор сечения арматуры Аs1 и As2 см. (7.13), (7.14).
Расчет прочности с учетом сил распора производят по формулам. Согласно рекомендациям, при отсутствии данных о возможности горизонтальных перемещений контура плит при h/l > 1/30 расход арматуры можно снизить без расчета на 20%, кроме крайних и вторых от края пролетов, где силы распора не будут проявляться в полной мере ввиду горизонтальных перемещений плит. Учет усилий распора сводится к определению дополнительного момента AM, воспринимаемого за счет распора.
Расчет фундамента под ряд колонн на действие поперечных сил. Расчет при действии поперечных сил должен обеспечить прочность на действие поперечной силы и момента по наклонному сечению. Ввиду сплошного сечения балки и действия распределенного давления грунта по подошве расчет по полосе между наклонными сечениями не производится. В качестве поперечной арматуры используют вертикальные стержни. Рассчитывают ленточный фундамент (балку) по наклонным сечениям на действие поперечных сил как элемент постоянной высоты. Расчет производят из условия (рис. 7.10)
Можно не выполнять это условие, если в формуле (7.27) учитывать такое уменьшенное значение Rbtp, при котором условие (7.28) превращается в равенство, т.е. принимать Mb = 6h02qsw. При проверке условия (7.25) в общем случае задаются рядом наклонных сечений при различных значениях с, не превышающих 3ho. Так как на балку действует равномерно распределенное давление грунта, то невыгоднейшее значение с принимают равным C = VMb/q1, а если при этом VMb/q1 2, нужно принимать с = VMb/0,75sw+q1; значение q1 определяют следующим образом: если действует сплошная равномерно распределенная нагрузка р, q1 = р; если нагрузка q включает в себя временную нагрузку, которая приводится к эквивалентной по моменту равномерно распределенной нагрузке qv (то есть когда эпюра моментов M от принятой в расчете нагрузки qv всегда огибает эпюру M от любой фактической временной нагрузки, q = р — 0,5qv. При этом в условии (1.21) значение Q принимают равным Qmax — q1c, где Qmax — поперечная сила в опорном сечении. Поперечные стержни должны отвечать конструктивным требованиям, приведенным в «Пособии».
Расчет трещиностойкости. В соответствии с действующими нормами расчет изгибаемых конструкций фундаментов производят по образованию трещин, и (в случае образования) — по раскрытию трещин. Расчет по раскрытию трещин позволяет учитывать их раскрытие при перераспределении контактных давлений грунта с целью снижения изгибающего момента.
Прерывистые фундаменты проектируют с целью снижения расхода материалов, допуская небольшое превышение расчетного сопротивления грунта основания. He допускается применение прерывистых фундаментов с превышением расчетного сопротивления основания в случаях макропористых просадочных грунтов II категории просадочности; в сейсмических районах с расчетной сейсмичностью 9 баллов (при слабых грунтах); если площадка сложена из неоднородных грунтов, значительно отличающихся по своей сжимаемости, при неравномерном напластовании этих грунтов. В этих случаях возможно при обосновании применение прерывистых фундаментов без превышения расчетного сопротивления грунта основания. Некоторые мероприятия по сокращению расхода бетона и арматурной стали даны выше (рациональная форма сечения фундаментов, устройство пустотелых и ребристых фундаментов, применение прерывистых ленточных фундаментов) и на рис. 7.11. Можно применять рациональное изменение профиля консоли; создание безопорных участков на контактной поверхности; обрезку плиты в плане; обрыв части рабочей арматуры. Для фундаментов в виде перекрестных лент можно использовать экономичные решения, описанные в «Расчет и конструирование плитных фундаментов»; при обосновании можно применять напрягаемую арматуру. Все мероприятия должны быть обоснованы технико-экономически.
Источник