4.11.Глубину заделки двухветвевых колонн необходимо проверять также поанкеровке растянутой ветви колонны в стакане фундамента. Глубинузаделки растянутой ветви двухветвевой колонны в стакане необходимопроверять по плоскостям контакта бетона замоноличивания: сбетонной поверхностью стакана — по формуле dc³Np / {[2(ld + 0,1) + hc¢-bc¢]Ran¢}; (112) сбетонной поверхностью ветви колонны — по формуле dc³Np / 2 (bc¢+ hc¢)Ran¢¢. (113) Вформулах (112), (113): dc- глубина заделки двухветвевой колонны, м; Np- усилие растяжения в ветви колонны, тс; hc¢,bc¢- размерысечения растянутой ветви, м; Ran¢,Ran¢¢- величинасцепления бетона, принимаемая по табл. 7, тс/м2. Таблица 7
Пр и ме ч ан и е.Величина Rbt относится к бетонузамоноличивания. 4.12.Минимальную толщину стенок неармированного стакана поверху следуетпринимать не менее 0,75 высоты верхней ступени (подколонника)фундамента или 0,75 глубины стакана dpи не менее 200 мм. Вфундаментах с армированной стаканной частью толщина стенок стаканаопределяется расчетом по пп. 2.34, 2.35 и принимается не менеевеличин, указанных в табл. 8. Таблица8
4.13.Толщину дна стакана фундаментов следует принимать не менее 200 мм. 4.14.Для опирания фундаментных балок на фундаментах следуетпредусматривать столбчатые набетонки, которые выполняются на готовомфундаменте. Крепление набетонок к фундаменту рекомендуетсяосуществлять за счет сцепления бетона с предварительно подготовленнойповерхностью бетона фундамента (насечки) или приваркой анкеров кзакладным изделиям, или с помощью выпусков арматуры, предусмотренныхв теле фундамента (при отношении высоты набетонки к ее меньшемуразмеру в плане ³15). АРМИРОВАНИЕ ФУНДАМЕНТОВ4.15.Армирование подошвы фундаментов следует производить сварными сеткамино серии 1.410-3 и ГОСТ 23279-84. 4.16.В случае, когда меньшая из сторон подошвы в фундаменте имеет размер b£3 м, следует применять сетки с рабочей арматурой в двух направлениях(черт. 27, а). Приb > 3 мприменяются отдельные сетки с рабочей арматурой в одномнаправлении, укладываемые в двух плоскостях. При этом рабочаяарматура, параллельная бóльшейстороне подошвы l, укладывается снизу.Сетки в каждой из плоскостей укладываются без нахлестки с расстояниеммежду крайними стержнями не более 200 мм (черт. 27, б). Черт.27. Армирование подошвы фундаментаа- при b £3 м; б - при b > 3м; 1- нижние сетки; 2 - верхние сеткиМинимальныйдиаметр рабочей арматуры сеток подошв принимается равным 10 мм вдольстороны l £3 м и 12 мм при l > 3 м. 4.17.При выполнении условия lb>lan (114) анкеровкапродольной рабочей арматуры сеток подошв считается обеспеченной, lb- длина участка нижней ступени, на котором прочность наклонныхсечений обеспечивается бетоном, определяемая по формуле lb= 0,75 h1, (115) гдеh1 - высота нижней ступени фундамента; рmax- максимальное краевое давление на грунт, вычисляемое поформулам (5), (6); lan- длина анкеровки арматуры, определяемая по формуле lan= (0,5 Rs Ast / Rb Asf +8) d , (116) гдеAst, Asf -обозначения те же, что в п. 2.59; d- диаметр продольной арматуры. Приневыполнении условия (114) в сетках необходимо предусмотреть приваркупоперечных анкерующих стержней на расстоянии не более 0,8 lbот края продольного стержня. Диаметр анкерующего стержнярекомендуется принимать не менее 0,5dпродольной арматуры. Анкеровкарабочей арматуры в подошве фундамента считается обеспеченной, еслихотя бы один из поперечных стержней сетки, приваренный к рабочейпродольной арматуре, располагается в пределах участкаlb. 4.18.Подколонники рекомендуется армировать, если это необходимо порасчету, вертикальными сварными плоскими сетками по ГОСТ 23279-85. 4.19.Минимальный процент содержания арматуры s и s'во внецентренно сжатом железобетонномподколоннике должен составлять не менее 0,04 % площади егопоперечного сечения. Вподколонниках с продольной арматурой, расположенной равномерно попериметру сечения, минимальная площадь сечения всей продольнойарматуры должна приниматься не менее 0,08 %. 4.20.Железобетонные подколонники рекомендуется армировать вертикальнымисварными плоскими сетками, объединяемыми в пространственный каркас.Сетки рекомендуется устанавливать по четырем сторонам сеченияподколонника (черт. 28). Черт.28. Армирование железобетонного подколонника пространственнымикаркасами, собираемыми из плоских сеток1 -сетка4.21.В железобетонных подколонниках, где по расчету сжатая арматура нетребуется, а количество растянутой арматуры не превышает 0,3 %,допускается не ставить продольную и поперечную арматуру по граням,параллельным плоскости изгиба. В этих случаях допускается: установкасеток только по двум противоположным сторонам сеченияподколонника, как правило, в плоскостях, перпендикулярныхплоскости действия бóльшсгоиз двух воздействующих на фундамент изгибающих моментов; соединениеплоских сеток в пространственный каркас без соединения продольныхстержней хомутами и шпильками. Толщина защитного слоя бетона (см. п.5.19 СНиП 2.03.01-84) в этом случае должна быть не менее 50 мм и неменее двух диаметров продольной арматуры (черт. 29); сеткиустанавливаются на всю высоту подколонника. Черт. 29.Армирование железобетонного подколонника двумя сетками 1— арматурная сетка 4.22.В случаях, когда по расчету принято бетонное сечение подколонника,пространственный каркас устанавливается только в пределах стаканнойчасти с заглублением ниже дна стакана на величину не менее 35диаметров продольной арматуры (черт. 30). Черт.30. Армирование бетонного подколонника, имеющего стакан
|
|
Характеристики программ |
|
|||
Программы |
Тип ЭВМ |
Организация-разработчик |
Номенклатура фундаментов |
Грунты |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
|
ТЛПТЖБФ |
ЕС-ЭВМ |
ПИ-1 |
Типовые по серии 1.412 |
Нескальные, непросадочные, сухие и водонасыщенные |
|
АСПФ-ЕС |
ЕС-ЭВМ |
ПИ-3 |
Типовые по серии 1.412 и нетиповые, в том числе глубокого заложения |
Скальные и нескальные, включая просадочные и водонасыщенные |
|
FUND-CM |
СМ-4 |
ЛенПСП |
Нетиповые, в том числе глубокого заложения |
Нескальные, непросадочные, сухие |
|
ФОК-ЕС-80 |
ЕС-ЭВМ |
КиевПСП |
Нетиповые |
Нескальные, включая просадочные и водонасыщенные |
|
Окончание табл.9
|
Характеристики программ |
|
|||||
Программы |
Расчетные проверки |
Учет влияния |
Унификация |
Выборка |
|
||
|
грунтового |
фундамента |
соседних |
фундаментов |
материалов |
|
|
|
основания |
плитной части |
подколонника |
фундаментов |
|
|
|
1 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
|
ТЛПТЖБФ |
1.1-1.4 |
3.1-3.5 |
4.1-4.3 |
Выполнен |
Выполнена |
Выполнена |
|
АСПФ-ЕС |
1.1-1.4; 2.1-2.3 |
3.1; 3.4; 3.5 |
4.1-4.3 |
То же |
То же |
То же |
|
FUND-CM |
1.1; 1.2 |
3.1; 3.3-3.5 |
- |
- |
- |
- |
|
ФОК-ЕС-80 |
1.1-1.4 |
3.1-3.4 |
4.1-4.3 |
- |
- |
Выполнена |
|
Пр и м е ч а н и е. Все материалы по программам для расчетафундаментов публикуются в информационных выпусках фонда алгоритмов ипрограмм отрасли «Строительство» Госстроя СССР.
Пример1. Расчет внецентренно нагруженного фундамента под сборнуюколонну
Дано:фундамент со ступенчатой плитной частью и стаканным сопряжением сколонной серии 1.423-3 сечением lc хbc = 400x400 мм (черт. 32); глубина заделки колонныdc = 750 мм; отметка обреза фундамента - 0,15 м;глубина заложения - 2,55 м; размер подошвы, определенный из расчетаоснования по деформациям в соответствии с указаниями СНиП 2.02.01-84,l x b = 3,3х2,7 м. Расчетные нагрузки науровне обреза фундамента приведены в табл. 10.
Таблица10
№ комбинаций |
gf = 1 |
|
||
расчетных |
N, МН (тс) |
Мх, МН×м (тс×м) |
Qx, МН (тс) |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
|
1 |
2,0 (200) |
0,08 (8) |
0,03 (3) |
|
2 |
0,8 (80) |
0,11 (11) |
0,05 (5) |
|
3 |
1,75 (175) |
0,28 (28) |
0,06 (6) |
|
Окончание табл.10
№ комбинаций |
gf> 1 |
|
||
расчетных |
N, МН (тс) |
Мх, МН×м (тс×м) |
Qx, МН (тс) |
|
1 |
5 |
6 |
7 |
|
1 |
2,4 (240) |
0,096 (9,6) |
0,036 (3,6) |
|
2 |
0,96 (96) |
0,132 (13,2) |
0,06 (6) |
|
3 |
2,1 (210) |
0,336 (33,6) |
0,072 (7,2) |
|
Обозначения,принятые в таблице:
gf - коэффициент надежности по нагрузке;
х- направление вдоль бóльшегоразмера подошвы фундамента.
Пр и м е ч а н и е. Материал - сталь класса А-III.
Rs= Rsc = 355 МПа (Æ6-8 мм) (3600 кгс/см2);
Rs= Rsc = 365 МПа (Æ10-40 мм) (3750 кгс/см2);
Es= 2 ×105МПа(2 ×106 кгс/см2).
Бетонтяжелый класса В 12,5 по прочности на сжатие:
Rb= 7,5 МПа (76,5 кгс/см2); Rbt= 0,66 МПа (6,75 кгс/см2);
Rbt.ser= 1,0 МПа (10,2 кгс/см2);Eb = 21 ×103 МПа (214 ×103 кгс/см2).
Коэффициентыусловий работы бетона: gb2= 0,9; gb9= 0,9 (для бетонных сечений).
Необходимаятолщина стенок армированного стакана определяется с помощью табл. 10для комбинации № 3 расчетных сочетаний нагрузок:
e0= M/N = 0,336/2,1 = 0,16 м, т.e. e0< 2lс =2 ×0,4 = 0,8 м.
Прие0 < 2lс толщинастенок стакана принимается не менее 0,2lc= 0,2´0,4= 0,08 м и не менее 0,15 м. Тогда при lс= bс = 0,4 м минимальные размерыподколонника lcf =bcf = 2 ×0,15 + 2 ×0,075 + lc = 0,85 м.
Сучетом рекомендуемых модульных размеров подколонников, приведенных втабл. 4, принимаем lcf хbcf = 0,9 х 0,9 м; глубину стакана под колоннуdp = dc + 0,05 = 0,75 + 0,05 = 0,8 м;площадь подошвы фундамента А = l х b = 3,3х 2,7 = 8,91 м2; моментсопротивления подошвы фундамента в направлении бóльшсгоразмера W = 4,9 м3.
Высотафундамента h = 2,55 — 0,15 = 2,4 м.
Ориентировочнаяминимальная высота подколонника при трехступенчатом фундаментеhcf = 2,4 -0,3 ×3 = 1,5 м.
Всоответствии с указаниями п. 2.6 при hcf-dp= 1,5 -0,8 = 0,7 м > 0,5 (lcf —lc) = 0,5 (0,9 — 0,4) = 0,25 м. Высотаплитной части определяется проверкой на продавливание по схеме 1 отниза подколонника.
Определяемнеобходимую рабочую высоту плитной части по черт. 11.
Найдеммаксимальное краевое давление на основание при:
сочетании1 : р = 2,4/8,91+ (0,096 + 0,036 • 2,4)/4,9 = 0,268 + 0,038 =0,306 МПа;
сочетании3 : р = 2,1/8,91 +(0,336 + 0,072 • 2,4)/4,9 = 0,235 +0,104 =0,339 МПа.
Принимаеммаксимальное значение pmax =0,339 МПа.
Понайденным значениям A3 = b(l —0,5b + bcf— lcf) = 2,7(3,3 —0,5 x 2,7 + 0,9 - 0,9) = 5,26м2 и r= gb2Rbt / pmax = 0,9 ×0,66 / 0,339 =1,75 необходимая рабочая высота плитной части фундаментаh0,pl= 62 см. Следовательно, hpl= 62 + 5 = 67 см.
Всоответствии с указаниями п. 4.4 и табл. 4 высоту плитной частипринимаем равной 0,9 м. Для случая индивидуального фундаментадопускается принимать высоту 0,7 м (кратной 100 мм) с высотой нижнейступени 0,3 м и верхней 0,4 м.
Укажем,что с учетом принятых в дальнейшем размеров ступеней (см. черт. 32)объем бетона плитной части в обоих случаях будет практическиодинаков: 4,4 м3 при высоте плитной части 0,7 м и 4,38 м3— при высоте плитной части 0,9 м. Вместе с тем бóльшаявысота плитной части позволяет снизить сечение рабочей арматурыподошвы фундамента, что отражается и на общей его стоимости (см.табл. 3 прил. 7).
При0,5 (b - bcf)= 0,5(2,7 - 0,9) = 0,9 м >h0,pl = 0,9 - 0,05 = 0,85м рабочую высоту h0,pl можноопределить также по формуле (9) с заменой bcна bcf, lc на lcf.
Вычислимзначения сl и сb:
сl= 0,5 (l - lcf) = 0,5(3,3- 0,9) = 1,2 м; сb = 0,5(b - bcf) = 0,5(2,7 -0,9) = 0,9 м; r = 1,75 (см. выше);
h0,pl= -0,5bcf+ =-0,5×0,9 +
+= 0,60 м.
Высотаступеней назначается по табл. 4 в зависимости от полной высотыплитной части фундамента: при hpl= 0,9 h1 = h2= h3 = 0,3 м.
Первоначальноопределяем предельный вылет нижней ступени по формуле (16), принявего одинаковым в двух направлениях (по х и по у):
с1= с2 = 0,5b +(l + r)h01-= 0,5 ×2,7 + (1 + 1,75)(0,3 -0,05) -= 1,35 + 0,69 -= 2,04 -1,46 = 0,58 м.
Назначаемвылеты нижней ступени с1 = с2 = 0,45 м <0,58 м и соответственно размеры второй ступени фундамента:
l1= l - 2c1 = 3,3 -2 ×0,45 = 2,4 м; b1= b -2c2=2,7 -2 ×0,45 = 1,8 м.
Размерытретьей ступени определяем по формулам (17) и (18) с заменой lcна lcf.
l2= (l -2c1 -lcf)h3/(h2+ h3) + lcf= (3,3 -2 ×0,45 -0,9)0,3/ (0,3 +0,3) + 0,9= 1,65 м;
b2= (b -2c2-bcf)h3/(h2+ h3) + bcf= (2,7 -2 • 0,45 -0,9) 0,3/(0,3 + 0,3) + 0,9= 1,35 м.
Назначаемразмеры третьей (верхней) ступени l2 xb2 = 1,5 х 0,9 м.
Выполнимпроверку на продавливание двух нижних ступеней от третьей ступени,так как назначенные размеры l2, b2меньше значений, полученных по формулам (17) и (18).
Проверкупроизводим по указаниям п. 2.9 с заменой bcи lc на b2и l2 и umна bm, принимая рабочуювысоту сечения
h0,pl= h01 + h2= 0,25 + 0,3 = 0,55 м;
таккак b -b2 =2,7 -0,9 = 1,8 м >2h0,pl = 2 • 0,55 = 1,1 м,то по формуле (7) bm = b2 +h0,pl = 0,9 + 0,55 = 1,45 м; по формуле (4) A0= 0,5b(l -l2 -2h0,pl) -0,25 (b -b2-2h0,pl)2= 0,5 • 2,7(3,3 -1,5 -2 ×0,55) -0,25 (2,7 -0,9 -2 ×0,55)2 = 0,82 м2;
F= A0 pmax = 0,82 ×0,339 = 0,274 МН.
Проверяемусловие прочности по продавливанию gb2Rbt bm h0,pl=0,9 • 0,66 • 1,45 • 0,55 = 0,474MH > 0,274 МН, то есть условие прочности по продавливаниювыполнено. Размеры фундаментов показаны на черт. 32.
Определяемизгибающие моменты и площадь рабочей арматуры подошвы фундамента Аslпо формулам (46)-(57) в сечениях по граням ступеней 1-1, 2-2 и пограни подколонника 3-3, 4-4.
Расчетныеусилия на уровне подошвы принимаем без учета веса фундамента по 3-мусочетанию нагрузок, определяющему pmax,
N= 2,1 МН; М = 0,336 + 0,072 •2,4 = 0,509 МН • м; e0 =0,509/2,1 = 0,242 м.
Изгибающиемоменты в сечениях приведены в табл. 11.
Таблица11
Сечение |
сi, м |
сi2, м2 |
N сi2/2l, МН×м |
1+6e0/l |
4e0ci/l2 |
1+6e0/l-4e0ci/l2 |
М, МН×м |
1-1 |
0,45 |
0,203 |
0,065 |
1,44 |
0,04 |
1,40 |
0,091 |
2-2 |
0,90 |
0,81 |
0,258 |
1,44 |
0,08 |
1,36 |
0,351 |
3-3 |
1,20 |
1,44 |
0,458 |
1,44 |
0,107 |
1,333 |
0,611 |
4-4* |
0,90 |
0,81 |
0,315 |
1,00 |
0 |
1,00 |
0,315 |
*При вычисленииMyпо сечению 4-4 е0,y=0, величина l заменяется на b.
Определяемплощадь сечения арматуры Аsl изстали класса A-III Rs = 365 МПа(минимальный допускаемый диаметр — 10 мм).
Сечение1-1:
определяемa0= Мi/Rb bi h0,i2= 0,091/7,5 • 2,7 • 0,252• 0,072, тогда n= 0,963; Аslвычисляем по формуле (43)
Аsl= 0,091 • 104/365 •0,963 • 0,25 = 10,1 см2.
Сечение2-2:
a0= 0,351/7,5 • 1,8 • 0,552= 0,086; n= 0,955;
Asl= 0,351 • 104/365 •0,955 • 0,55 = 17,8 см2.
Сечение3-3:
a0= 0,611/7,5 • 0,9 • 0,822= 0,125; n= 0,932;
Asl= 0,611 • 104/365 •0,932 • 0,85 = 20,6 см2.
Принимаемпо максимальному значению Аsl внаправлении бóльшегоразмера подошвы 14 Æ14A-III(Asl = 21,55 см2).
Сечение4—4:
a0= 0,315/7,5 • 1,5 • 0,852= 0,039; n= 0,98;
Asb= 0,315 • 104/365• 0,98 • 0,85= 10,1 см2.
Принимаемв направлении меньшего размера подошвы 17Æ10А-III(Asb =13,4см2).
Окончательносечение арматуры по сечению 3-3 принимаем с учетом проверки шириныраскрытия трещин, определяемой по п. 2.55. При этом в соответствии сп. 2.57 для рассматриваемого случая условно принимаем, что Мr1/ Мr2 = 0,8 > 2/3, ивыполняем проверку только продолжительного раскрытия трещин отдлительного действия постоянных и длительных нагрузок.
Принимаемтакже, что подошва фундамента находится в условиях переменного уровнягрунтовых вод и аcrc£0,2 мм (п. 2.61).
Находимвеличины действующих моментов при расчете по предельному состояниювторой группы, уменьшив на коэффициент gn= 1,2:
Определяемacrc, мм, пoформуле (144) СНиП 2.03.01-84:
acrc= djlhss20 (3,5 - 100m)/Es,
гдеm= 21,55/[30(90 + 180) + 25 • 270] = 21,55/14 850 = 0,0015(рассматривается полное сечение фундамента);
Величинуssопределяем упрощенным способом по формуле (83).
Определяемпредельный момент, воспринимаемый арматурой:
тогдаss= Rs Mr1n/Mpr= 375 • 0,407/0,64 = 238,5 МПа;
Всоответствии с п. 4.14б СНиП 2.03.01-84 при m= 0,0015 < 0,008 найденную выше величинуследует скорректировать как для слабоармированного сечения.
Дляэтого найдем предварительно интерполированное значение величинынепродолжительного раскрытия трещин от действия всех нагрузок.
Вычислимаcrc при моменте по формулам(77), (78):
М0= Mcrc + ybh2 Rbt,ser; Mcrc = Rbt,serWpl ,
гдеWpl = 2(Ib,0 +aIs,0) /(h - х) +Sb,0 . (138) СНиП 2.03.01-84
Положениенулевой линии найдем из выражения
Sb,0¢-aSs,0 = 0,5 (h - x) Abt; (139) СНиП 2.03.01-84
a= Еs/Eb = 2 ×105/2,1 • 104= 9,5.
Положениенулевой линии показано на черт. 33:
тогда90x2-2700х + 40 500 +204,73x -18 425 = 0,5 (90 -х) (18 900 -180х) или 15 054,7x = 828 425.
Следовательно,х = 55,0 см, h -х = 35,0 см.
Определимзначение Wpl:
Ib,0= 90 ×553/3 +(180 -90)253/3 = 5 460 000 см4;
aIs,0 = 9,524 ×21,55 ×302 = 184 717,8 см4;
Sb,0= 270 ×30 ×20 +180 ×52/2 = 164 250 см3;
Wpl= 2(5 460 000 + 184 717,8)/35 + 164250 = 4,87 ×105 см3.
Далее,следуя указаниям п. 4.14б СНиП 2.03.01-84, определим:
Мcrc= Rbt.ser Wpl = 1 ×4,87 ×106 = 0,487 МН×м;
= 15 ×0,0015 ×9,5 = 0,214 <0,6 ;
М0= 0,487 + 0,214 ×0,9 ×0,92×1,0 = 0,487 + 0,156 = 0,643 МН×м(ширину h принимаем по ширине сжатой гранисечения) .
Определимширину раскрытия трещин acrc отнепродолжительного действия всех нагрузок при моменте М0:
ss= Rs M0 / Mpr= 365 • 0,643/0,64 = 367 МПа;
acrc= 1,0 ×1,0 ×1,0 ×367 -20(3,5 -100 ×0,0015) = 0,296 мм.
Найдеминтерполяционное значение ширины раскрытия трещин отнепродолжительного действия всех нагрузок при Мr2n= 0,509 MН×м(черт. 34) :
acrc,cr= мм ,
тогдаширина продолжительного раскрытия трещин от действия длительныхнагрузок определяется из условия
acrc,dl= ,
где j¢l= 2,72>jl= 1,58 ;
тоесть при рекомендуемом СНиП 2.03.01-84 учете специфической работымалоармированных (m< 0,008) элементов ширина раскрытия трещин существенноуменьшается.
Принимаемарматуру подошвы фундамента Aslкласса A-III: 14Æ14А-III (21,55 см2).
Аналогичновыполняется проверка ширины раскрытия трещин по сечению 4-4.