Фундаменты мелкого заложения на естественных основаниях.
Фундаменты на естественном основании. Область применения, конструктивные особенности, классификация. Инженерно-геологические изыскания и их оценка. Принципы проектирования.
Фундаменты – это подземная или подводная часть сооружения, воспринимающая нагрузки от вышерасположенных конструкций и передающая их на основания.
Фундаменты можно разделить на разновидности: фундаменты мелкого заложения на естественном основании, свайные фундаменты и фундаменты глубокого заложения.
Фундаменты мелкого заложения на естественных основаниях.
Фундаменты мелкого заложения на естественных основаниях называют такие фундаменты, которые сооружают в открытых котлованах глубиной не менее 5-6 м. Основное требование к фундаментам — их достаточная прочность, долговечность, морозостойкость, стойкость против агрессивного воздействия подземных вод.
Фундамент должен иметь такие размеры, чтобы среднее давление по подошве (под подошвой) фундамента не превосходило расчетного сопротивления грунта основания. Кроме того, расчетные значения абсолютных осадок и разностей осадок между отдельными фундаментами одного сооружения не должны превосходить установленных нормами проектирования предельных значений.
Для устройства фундаментов используют железобетон, бетон, бутобетон, бутовую кладку, иногда – цементогрунт.
Разновидности фундаментов мелкого заложения:
1) отдельныефундаменты под колонны в сочетании с фундаментными балками(рандбалками);
2) столбчатыефундаменты под кирпичные стены;
3) ленточныефундаменты под кирпичные стены (непрерывные);
4) ленточныефундаментыпод колонны;
5)фундаменты из перекрестных лент под колонны;
6)фундаменты в виде сплошной плиты;
7) массивные фундаменты.
1). Отдельныефундаменты под колонны в сочетании с фундаментными балками(рандбалками) применяются обычно в промышленных зданиях при не слишком больших нагрузках на грунт, достаточно прочныхимало сжимаемыхгрунтах, гибкой схеме работы надземной части здания, когда колонна и ригели или колонна и ферма соединены шарнирно.
Различаются способом крепления фундамента с колонной.
а) замоноличивание (мелкие колонны) (рисунок 1:1).
Рисунок 1.1. 1 – бетон на мелком заполнителе не ниже класса бетона самого фундамента (не ниже В20); 2 – стакан;
б) большие колонны – без стакана, жесткий стык – сварка и стык замоноличивается бетоном.
2). Отдельные фундаменты под кирпичную стену (бесстаканные, столбчатые). Применяются для малоэтажных зданий, при хороших грунтовых условиях, как правило, для частного индивидуального строительства.
Рисунок 1.3. Отдельный фундамент под кирпичную стену (бесстаканный, столбчатый)
Рисунок 1.4. Поперечные сечения столбчатых фундаментов
3). Ленточныефундаменты под кирпичные стены.
Ленточные фундаменты иногда называют непрерывными. Применяются при равномерной нагрузке от стен на грунт и постоянных вдоль стены грунтовых условиях(условие плоской деформации (l/b ≥ 10).
Изменение размеров глубины заложения возможно только на отдельных участках ограниченной длины. Участки, имеющие разные размеры фундаментов, отделяются осадочными швами.
Применяются при значительных нагрузках и достаточно слабых грунтах. Несущественно изменяют жесткость сооружения. Почти не работают на изгиб в продольном направлении (при большой жесткости стен).
Рисунок 1.5. Сборный ленточный фундамент под стену
Рисунок 1.6. Ленточные фундаменты:
а — монолитный; б — сборный сплошной; в — сборный прерывистый;
1- армированная лента; 2 — фундаментная стена; 3 — стена здания; 4- фундаментная подушка; 5 — стеновой блок
Рисунок 1.8. Конструкции фундаментных плит:
а — сплошная; б — ребристая; в – с угловыми вырезами
4) Ленточныефундаментыпод колонны.
Применяются при шаге колонн не более 6 м и при наличии слабыхгрунтов.
Уменьшают неравномерности осадки отдельных колонн.
5) Перекрёстные ленточные фундаменты под колонны.Применяется при малом шаге колонн, при больших нагрузках и слабых грунтах. Перекрестные ленты позволяют выравнивать осадку не только отдельных колонн в ряду, но и здания в целом.
Рисунок 1.9. Перекрёстные ленточные фундаменты под колонны
6). Сплошной плитный (гладкий) фундамент.Фундаменты в виде сплошной плиты, как под колонны, так и под кирпичные стены устраивают под всем сооружением или его частью в виде железобетонных плит под сетку колонн и стен. Такие фундаменты работают на изгиб в двух взаимно перпендикулярных направлениях, имеют небольшую равномерную осадку, им не страшно подтопление поверхностными водами, а также они защищают подвальные части здания. Размеры таких фундаментов обусловлены размерами сооружения в плане.
Рисунок 1.10. Сплошной плитный (гладкий) фундамент под колонны
Рисунок 1.11. Сплошной плитный (гладкий) фундамент
Рисунок 1.12. Фундамент в виде сплошной плиты
Рисунок 1.13. Плитные фундаменты со сборными стаканами
Рисунок 1.14. Плитный фундамент с монолитными стаканами
Рисунок 1.15. Плитный ребристый фундамент
Рисунок 1.16. Сплошной фундамент под группу колонн
Рисунок 1.17. Сплошной коробчатый фундамент
7) Массивные фундаменты — это фундаменты массивных сооружений с массивной подземной частью (фундаменты плотин, мостовых опор, доменных печей, дымовых труб, под машинное оборудование с динамическими нагрузками). Они создают большую инерцию, препятствуют колебаниям, уменьшают амплитуду, скорость, ускорение колебаний и т.д.
Рисунок 1.18. Массивный фундамент под доменную печь
Рисунок 1.19.Фундамент доменной плиты
Рисунок 1.20. Основания под печи, располагаемые в нижнем этаже здания:
а — у каменных стен здания; б — в проемах стен на уширении их фундаментов 1 — печь; 2 — гидроизоляция; 3 — предтопочный стальной лист; 4 — деревянный пол; 5 — кирпичный бутовый или бетонный фундамент; 6 — песок; 7 — открытая отступка; 8 — кирпичная стена; 9 — заделка раствором; 10 — перемычки стены; 11 — глухая разделка толщиной в полкирпича
По способу устройства фундаментов в котловане различают монолитные и сборные.
Дата добавления: 2017-01-16 ; просмотров: 4812 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ
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