Устройство свайных фундаментов под колонны

Свайный фундамент под колонны каркасных зданий

Статья расскажет о видах фундаментов, используемых под колонны каркасных зданий, а также об устройстве свайного фундамента под колонну.

Содержание статьи:

При строительстве каркасных гражданских и промышленных зданий и сооружений в качестве основных несущих элементов часто выступают колонны. На возведенный каркас позже монтируются все остальные конструкции, поэтому опоры:

• должны выдерживать не только собственный вес, но и нагрузки от остальных частей постройки;
• должны быть установлены с минимальными отклонениями, что возможно только в случае грамотного устройства их фундаментов.

Эти задачи решают разные типы фундаментных конструкций:

Монолитные и сборные выполняются из армированного железобетона. Свайные – с использованием как бетонных, так и стальных винтовых свай.

Монолитные фундаменты универсальны, так как на них можно установить и железобетонные, и металлические опоры. Сборные больше подходят для установки железобетонных элементов.

Фундаменты из винтовых свай, благодаря возможности устройства для них как металлических, так и монолитных железобетонных ростверков, также позволяют устанавливать любые элементы.

В зависимости от типа опоры выбирается и вид соединения:

• для железобетонных элементов – установка основания колонны в специальное углубление с последующей заливкой бетоном для фиксации;
• для металлических элементов – болтовое/сварное крепление.

1. Расчет фундамента колонны

Чтобы корректно рассчитать свайное основание для подобных несущих элементов, необходимо обладать данными:

• о физико-механические свойствах грунта, которые могут быть получены в ходе выполнения динамического зондирования грунтов (методика, разработанная специалистами ГК «ГлавФундамент» на основании ГОСТ 19912 «Грунты. Методы полевых испытаний сваями статическим и динамическим зондированием», подробнее «Геотехнические и геолого-литологические исследования и измерения коррозионной агрессивности грунтов»);
• о нагрузках.

Компания «ГлавФундамент» неоднократно участвовала в строительстве объектов, требовавших устройства свайных фундаментов под колонны.

2. Строительство производственно-складского корпуса на территории фабрики «Керама Марацци»

При проектировании нового производственно-складского корпуса (одноэтажного здания для производства и хранения продукции площадью более восьми тысяч квадратных метров) на территории фабрики «Керама Марации» возникла необходимость в научно-техническом сопровождении специалистами «ГлавФундамент».

Это связано с тем, что по данным инженерно-геологических изысканий участок строительства имеет сложные грунтовые условия, обусловленные напластованием разных грунтов – насыпных, глинистых (от мягкопластичной до полутвердой консистенции) и мелких песчаных (различной плотности). Более того, данные грунты имеют большой перепад как по мощности слоев, так и по распространению в плане площадки.

Таким образом, перед отделом НИОКР стояла задача по выбору оптимальной конструкции винтовых свай под каждую зону с относительно однородными грунтовыми условиями.

В результате под объекты были рекомендованы винтовые сваи с диаметром ствола 325 мм, которые различались по:

• количеству лопастей;
• конфигурации лопастей;
• расстоянию между лопастями;
• шагу, углу наклона и диаметру лопастей;
• длине (от трех до семи метров).

Для включения в совместную работу винтовой сваи и максимального объема околосвайного грунта сваи моделировались с различным расстоянием между лопастями (подробнее «Особенности расчета многолопастных винтовых свай»). Помимо межлопастного расстояния, на включение в работу грунта влияют и такие расчетные величины, как шаг, угол наклона и конфигурация лопастей (подробнее «Ключевые принципы подбора параметров лопастей»), которые позволяют установить сваю с минимальным нарушением структуры грунта.

Выбор толщины металлопроката обусловлен коррозионной агрессивностью грунтов площадки строительства. Для уточнения правильности подбора данного параметра после выполнения расчета срока службы свай в грунте выполняется проверка соответствия остаточной толщины стенки ствола проектным нагрузкам и требованиям нормативной документации (подробнее «Расчет толщины стенки ствола»).

Расчет долговечности выполняется без учета покрытия. Это связано с тем, что в процессе погружения винтовая свая испытывает значительное абразивное воздействие, что не позволяет гарантировать целостность любого покрытия (подробнее «Сравнительный анализ различных типов антикоррозийного покрытия»).

Для подтверждения принятого проектного решения специалистами компании были проведены полевые испытания грунтов статическими вдавливающими нагрузками, которые подтвердили требуемую несущую способность свай.

В настоящее время проект успешно реализован.

Источник

Пособие к СНиП 2.03.01-84 Пособие по проектированию железобетонных ростверков свайных фундаментов под колонны зданий и сооружений

ЦЕНТРАЛЬНЫЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ
И ПРОЕКТНО-ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЙ ИНСТИТУТ
ПРОМЫШЛЕННЫХ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ (ЦНИИпромзданий)
ГОССТРОЯ СССР

НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ
БЕТОНА И ЖЕЛЕЗОБЕТОНА (НИИЖБ)
ГОССТРОЯ СССР

ПОСОБИЕ
по проектированию железобетонных ростверков
свайных фундаментов под колонны зданий
и сооружений

Утверждено
приказом ЦНИИпромзданий
Госстроя СССР
от 30 ноября 1984 г № 106а

Центральный институт типового проектирования

Рекомендовано к изданию решением секции несущих конструкций научно-технического совета ЦНИИпромзданий Госстроя СССР.

Пособие по проектированию железобетонных ростверков свайных фундаментов под колонны зданий и сооружений (к СНиП 2.03.01-84 „Бетонные и железобетонные конструкции”)/ЦНИИпромзданий Госстроя СССР и НИИЖБ Госстроя СССР. — М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1985.

В Пособии приведены рекомендации по проектированию железобетонных ростверков свайных фундаментов под колонны зданий различного назначения, указания по расчету стаканных ростверков под сборные, железобетонные колонны, плитных ростверков под монолитные железобетонные и стальные колонны, примеры расчета ростверков.

Для инженерно-технических работников проектных и строительных организаций.

Разработано ЦНИИпромзданий Госстроя СССР (инженеры Б.Ф. Васильев, В.А. Бажанова, А.Я. Розенблюм) и НИИЖБ Госстроя СССР (канд. техн. наук Н.Н. Коровин) при участии в составлении примеров расчета ЦНИИЭП торгово-бытовых зданий (кандидаты техн. наук В.Л. Морозенский, Б.В. Карабанов).

При пользовании Пособием необходимо учитывать утвержденные изменения строительных норм и правил и государственных стандартов, публикуемые в журнале ,,Бюллетень строительной техники» Госстроя СССР и информационном указателе „Государственные стандарты СССР» Госстандарта.

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. Пособие по проектированию железобетонных ростверков свайных фундаментов под колонны зданий и сооружений составлено к СНиП 2.03.01-84 „Бетонные и железобетонные конструкции” и распространяется на проектирование монолитных ростверков квадратной и прямоугольной формы в плане, с кустами из двух, четырех и более свай, под сборные и монолитные железобетонные колонны и под стальные колонны.

Примечание. Свайные фундаменты с кустами из двух свай рекомендуется применять только в каркасных бескрановых зданиях при условии расположения свай в створе пролета здания и величине эксцентриситета приложения нагрузки в перпендикулярном направлении не превышающей 5 см.

При проектировании ростверков, предназначенных для эксплуатации в сейсмических районах, а также в агрессивных средах должны соблюдаться дополнительные требования, регламентированные соответствующими нормативными документами.

1.2. Ростверк является элементом свайного фундамента, опирающимся на куст свай ( черт. 1.). Проектировать куст свай следует в соответствии со СНиП II-17-77 „Свайные фундаменты”.

Сопряжение ростверков со сборными железобетонными колоннами предусматривается стаканным (с подколонником или без него) с монолитными железобетонными колоннами — монолитным, со стальными колоннами — с помощью анкерных болтов.

Черт. 1. Схема образования пирамиды продавливания под сборной железобетонной колонной прямоугольного сечения

1.3. Расчет ростверков производится по предельным состояниям первой группы (по прочности) и по предельным состояниям второй группы (по раскрытию трещин).

Величины нагрузок и воздействий, значения коэффициентов надежности по нагрузке и коэффициентов сочетаний, а также подразделения нагрузок на постоянные и временные — длительные, кратковременные, особые — должны приниматься в соответствии с требованиями СНиП 2.01.07-85 «Нагрузки и воздействия» и СНиП 2.03.01-84 «Бетонные и железобетонные конструкции», а значения коэффициентов надежности по назначению — согласно „Правилам учета степени ответственности зданий и сооружений при проектировании конструкций”.

При определении нагрузок от колонн на ростверки следует учитывать увеличение моментов в месте заделки колонн от действия вертикальных нагрузок при прогибе колонн.

При расчете ростверков расчетные сопротивления бетона следует умножать на коэффициент условий работы бетона g _b2, принимаемый равным 1,1 или 0,9 в зависимости от длительности действия нагрузок. Коэффициент условий работы бетона g _b9 принимается равным 1.

1.4. Расчет ростверков на сваях сплошного круглого сечения производится так же, как и на сваях квадратного сечения. При этом в расчете ростверка сечения круглых свай условно приводятся к сваям квадратного сечения, эквивалентного круглым сваям по площади, т.е. с размером стороны сечения, равным 0,89 d_sv, где d_sv — диаметр свай.

2. РАСЧЕТ РОСТВЕРКОВ ПО ПРОЧНОСТИ

А. РАСЧЕТ ПО ПРОЧНОСТИ РОСТВЕРКОВ ПОД СБОРНЫЕ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫЕ КОЛОННЫ

2.1. Расчет по прочности плитной части ростверков под сборные железобетонные колонны производится: на продавливание колонной; продавливание угловой сваей; по прочности наклонных сечений на действие поперечной силы; на изгиб по нормальному и наклонному сечениям; на местное сжатие (смятие) под торцами колонн. Помимо этого проверяется прочность стакана ростверка.

Расчет ростверков на продавливание колонной

2.2. Расчет на продавливание колонной центрально-нагруженных ростверков свайных фундаментов с кустами из четырех и более свай производится по формуле (1 ) из условия, что продавливание происходит по боковой поверхности пирамиды, высота которой равна расстоянию по вертикали от рабочей арматуры плиты до низа колонны, меньшим основанием служит площадь сечения колонны, а боковые грани, проходящие от наружных граней колонны до внутренних граней свай, наклонены к горизонтали под углом не менее 45° и не более угла, соответствующего пирамиде с c=0,4 h₀ (см. черт. 1 ):

(1)

где F_per — расчетная продавливающая сила, равная сумме реакций всех свай, расположенных за пределами нижнего основания пирамиды продавливания, определяемая из условия

При этом реакции свай подсчитываются только от продольной силы N, действующей в сечении колонны у верхней горизонтальной грани ростверка;

здесь n — число свай в ростверке;

n₁ — число свай, расположенных за пределами нижнего основания пирамиды продавливания;

R_bt — расчетное сопротивление бетона растяжению для железобетонных конструкций с учетом коэффициента условий работы бетона;

h₀ — рабочая высота сечения ростверка на проверяемом участке, равная расстоянию от рабочей арматуры плиты до низа колонны, условно расположенного на 5 см выше дна стакана;

и _i — полусумма оснований i-й боковой грани фигуры продавливания с числом граней m;

с _i — расстояние от грани колонны до боковой грани сваи, расположенной за пределами фигуры продавливания;

a — коэффициент, учитывающий частичную передачу продольной силы на плитную часть через стенки стакана, определяемый по формуле

(2)

здесь A_f — площадь боковой поверхности колонны, заделанной в стакан фундамента, определяемая по формуле

(3)

h_апс — длина заделки колонны в стакан фундамента.

При расчете на продавливание центрально-нагруженных ростверков колонной прямоугольного сечения формула (1) приобретает следующий вид:

(4)

c₁ — расстояние от грани колонны с размером b_col до параллельной ей плоскости, проходящей по внутренней грани ближайшего ряда свай, расположенных за пределами нижнего основания пирамиды продавливания;

c₂ — расстояние от грани колонны с размером h_col до параллельной ей плоскости, проходящей по внутренней грани ближайшего ряда свай, расположенных за пределами нижнего основания пирамиды продавливания.

Отношение принимается не менее 1 и не более 2,5.

Класс бетона ростверка по прочности на сжатие В25, коэффициент условий работы бетона g _b2 = 1,1.

Черт. 16. Внецентренно нагруженный свайный фундамент под сборную железобетонную колонну

Расчетное сопротивление бетона осевому растяжению с учетом коэффициента условий работы бетона R_bt = 1,1 ×1,05 = 1,16 МПа (11,8 кгс/см 2 ).

Призменная прочность бетона с учетом коэффициента условий работы R_b = 1,1 ×14,5 = 16 МПа (163 кгс/см 2 ).

Арматура из стали класса A- III.

Ростверк принимаем прямоугольной формы в плане размером 270 ´240 см. Размеры подколонника (стакана) в плане 150 ´90 см, глубина заделки колонны в стакане — h_anc = 90 см. Отметка верха ростверка — 0,15 м (от уровня чистого пола).

Куст свай под ростверком принимается из девяти свай. Расположение свай в кусте и расстояние между сваями в осях приведены на черт. 16. Верхние концы свай заделываются в плиту ростверка на 50 мм. Глубина уровня грунтовых вод 5 м.

Расчет ростверка на продавливание колонной

Расчет производится по формуле (4)

Величины реакций свай от нагрузок колонны на ростверк на уровне верхней горизонтальной грани ростверка определяются по формулам:

а) в первом ряду свай от края ростверка со стороны наиболее нагруженной его части

б) во втором ряду от края ростверка

Величина продавливающей силы определяется по формуле (см. п. 2.3)

Задаемся толщиной дна стакана h_bot = 60 см.

Расчетная высота дна стакана

Определяем величины c₁ и с₂ (расстояния от граней колонны до соответствующих ближайших граней свай):

Определяем коэффициент a, учитывающий частичную передачу продольной силы на плитную часть ростверка через стенки стакана, для чего предварительно определяем площадь боковой поверхности заделанной в стакан части колонны A_f

и принимаем a = 0,85.

По формуле (4) определяем предельную величину продавливающей силы, которую может воспринять ростверк с заданной толщиной дна стакана

т.е. прочность ростверка на продавливание колонной обеспечена.

Полная высота ростверка h = h_anc + h_bot = 90 + 60 = 150 см.

Определяем величины расчетных нагрузок на сваи с учетом нагрузок от веса ростверка и грунта на его уступах.

Усредненный объемный вес материала ростверка и грунта принимаем равным V= 21 кН/м 3 , коэффициент перегрузки g _f = 1,1.

Расчетная нагрузка на сваи от собственного веса ростверка и грунта на его уступах G равна:

Величины продольной силы и момента, действующие на уровне подошвы ростверка, определяем по формулам:

N_bot = N + G = 3400 + 246 = 3646 кН (371,8 т c);

M_bot = M+Qh= 600+80 × 1,5=720 кН ×м (73,5 тс ×м ).

Расчетные нагрузки на сваи:

а) в первом ряду свай от края ростверка со стороны наиболее нагруженной части ростверка

б) во втором ряду свай от края ростверка

405 кН (41,3 тс) 3 ×1,16 = 3688 кН (375 т c) > Q = 1542 кН (157,2 т c).

Следовательно, прочность наклонных сечений плиты ростверка обеспечена.

Расчет ростверка на изгиб

Величины изгибающих моментов определяем по формулам (17) и (18):

а) в сечениях 1-1 и 3-3 по граням колонны (см. черт. 16 )

б) в сечениях 2-2 и 4-4 по граням подколонника

При определении сечения арматуры в плите ростверка (арматура принимается из стали класса A- III) пользуемся формулами (19) — (22). В сечениях по граням колонны:

по табл. 2 при q = 0,03 находим v = 0,985.

R_s=365 МПа (арматура класса A- III, d ³ 10 мм)

В сечениях по граням подколонника:

Расчетными являются сечения по граням подколонника (сечения 2-2 и 4-4).

в продольном направлении — 12 Æ18 AIII ( A_s = 30,54 см 2 );

в поперечном направлении — 14 Æ16 AIII ( A_s = 28,15 см 2 ).

Для армирования подошвы ростверка принимается сварная арматурная сетка по ГОСТ 23279-84 марки

Проверка прочности наклонных сечений плиты ростверка по изгибающему моменту

Проверка производится со стороны наиболее нагруженной части плиты ростверка.

Поперечная сила от внешней нагрузки, действующая в нормальном сечении, проходящем через начало наклонного сечения, равна

Предельная величина поперечной силы, которую может воспринять плита ростверка по наклонному сечению, обеспеченному от образования нормальных трещин, определяется по формуле (15) с введением в правую часть неравенства дополнительного коэффициента

Следовательно, прочность наклонных сечений по изгибающему моменту обеспечена.

Пример 2. Расчет ростверка под сквозную (решетчатую) стальную колонну с раздельными базами под каждую ветвь колонны ( черт. 17).

Черт. 17. Свайный фундамент под стальную решетчатую колонну с раздельными базами

Дано: свайный фундамент с куском из 15 свай.

Размеры ростверка в плане 450 ´240 см. Высота ростверка из условия заделки анкерных болтов для крепления баз колонн принята равной 120 см. Верх ростверка принят на отметке минус 100 см от уровня чистого пола.

Размеры опорных листов баз колонны: a_bas = 71 см; b_bas = 90 см.

Сваи сечением 30 ´30 см заделываются в ростверк на глубину 5 см. Арматурные сетки плиты ростверка уложены на оголовки свай.

Класс бетона по прочности на сжатие В15, коэффициент условий работы бетона g _b2=1.

Расчетное сопротивление бетона осевому растяжению R_bt = 0,75 МПа (7,65кгс/см 2 ).

Расчетные нагрузки на ростверк:

N₁ = 5140 кН (524 т c) — продольная сила на уровне верха ростверка от наиболее нагруженной ветви колонны;

N ₂ = 2450 кН (300,8 т c) — продольная сила на уровне верха ростверка от менее нагруженной ветви колонны.

Требуется проверить прочность ростверка на продавливание колонной и угловой сваей.

Проверка ростверка на продавливание колонной

Проверка на продавливание плиты ростверка производится наиболее нагруженной ветвью колонны по периметру стальной плиты базы этой ветви по формуле (32) с учетом рекомендаций п. 2.23

Величина продавливающей силы равна

где F₁ — величина реакции свай в первом ряду от края ростверка со стороны наиболее нагруженной части ростверка от расчетных нагрузок от колонны:

F₂ — величина реакций свай во втором ряду от края ростверка со стороны наиболее нагруженной части ростверка:

.

Продольная сила и изгибающий момент относительно поперечной оси ростверка:

h₀ = 112 см,

принимаем

Предельная величина продавливающей силы F, которую может воспринять ростверк, будет равна:

F=2 ×1,12 ×0,75 [2,26 ×(0,9+0,448)+2,5(0,71+0,495)] ×10 3 = 10179 кН (998 т c) > F_per = 5334 кН (543,9 т c).

Следовательно, прочность ростверка на продавливание колонной обеспечена.

Проверка ростверка на продавливание угловой сваей

Определяем величину расчетной нагрузки на наиболее нагруженную угловую сваю с учетом нагрузок от собственного веса ростверка и веса грунта на ростверк (объемный вес конструкции в кН/м 3 принимаем равным 0,01 от плотности материала, т.е. для ростверка объемный вес будет равен V₁ = 25 кН/м 3 , для грунта V₂ = 18 кН/м 3 ):

а) расчетная нагрузка на сваи от собственного веса ростверка

б) расчетная нагрузка на сваи от засыпки земли на ростверк

Определяем величину реакции угловой сваи от полных расчетных нагрузок

Предельную величину продавливающей силы угловой сваи определяем по формуле (14)

По табл. 1 определяем коэффициенты b _i:

Следовательно, прочность ростверка на продавливание угловой сваей обеспечена.

Пример 3. Расчет центрально-нагруженного плитного ростверка квадратной формы в плане под сборную железобетонную колонну.

Дано: колонна сечением 40 ´40 см заделана в плиту ростверка на 60 см.

Размеры ростверка в плане — 330 ´330 см; высота — 120 см.

Ростверк опирается на куст из 16 свай сечением 30 ´30 см; расстояние между осями свай — 90 см.

Остальные размеры ростверка указаны на черт. 18.

Черт. 18. Плитный ростверк свайного фундамента под сборную железобетонную колонну

Класс бетона ростверка по прочности на сжатие В25, коэффициент условий работы бетона g _b2 = 0,9.

R_bt = 0,9 ×1,05 = 0,94 МПа (9,64 кгс/см 2 ).

Расчетная продольная сила от нагрузки на колонну на уровне верха ростверка

N = 4050 кН (413 т c).

Требуется проверить прочность ростверка на продавливание и на раскалывание продольной силой N.

Расчет ростверка на продавливание от низа колонны производим по формуле (5)

где h₀ = 1130 — 600 = 530 мм;

мм.

По формуле (2) определяем значение коэффициента a:

A_f = 2 ×0,8 ×0,6 = 0,96 м 2 = 0,96 ×10 6 мм 2 ,

тогда

По формуле (9) находим несущую способность ростверка на раскалывание

где

По формуле (10) определяем значение коэффициента m, для чего предварительно определяем значение напряжения бокового обжатия s _sid

МПа,

m = 0,8 — 0,025 s _sid = 0,8 — 0,025 × 5,95 = 0,651;

За несущую способность ростверка принимаем большее значение, полученное из расчета ростверка на раскалывание, и сравниваем его с несущей способностью на продавливание от верха ростверка, т.е. при h₀ = 1130 мм:

Поскольку найденная величина несущей способности ростверка на раскалывание не превосходит величину его несущей способности на продавливание от верха ростверка, условия п. 2.8 выполнены:

4084 кН> N = 4050 кН.

Следовательно, прочность ростверка обеспечена.

Пример 4. Расчет железобетонного монолитного ростверка внецентренно нагруженного свайного фундамента со сборным башмаком по серии 1.020-1/83 под колонну средней зоны каркаса общественного здания.

Дано: расчетные нагрузки от колонны на фундамент на уровне верхней грани ростверка:

N = 5000 кН (510 тс); M = 49 кН ×м (5тс ×м); Q = 20 кН (2 т c).

Сваи забивные железобетонные квадратные сечением 30 ´30 см.

Расчетная нагрузка, допускаемая на сваю по грунту, F_sv = 450 кН (45,9 т c); расчетная нагрузка на крайние сваи в кусте (с учетом перегрузки их в размере 20%) = 1,2 ×450 = 540 кН (55,1 т c).

Класс бетона ростверка по прочности на сжатие В25.

Коэффициент условий работы бетона g _b2 = 1,1.

R _b = 14,5 ×1,1 = 16 МПа (163 кгс/см 2 );

R _bt = 1,05 ×1,1 = 1,16 МПа (11,8 кгс/см 2 );

Арматура из горячекатаной стали класса A- III.

Ростверк принимаем прямоугольной формы в плане размером 330 ´240 см. Марку сборного башмака подбираем в соответствии с указаниями серии 1.020-1/83 вып. 1-1 (2Ф12.9-1).

Класс бетона сборного башмака В15:

Черт. 19. Составной ростверк под сборную железобетонную колонну

1 — монолитная плита; 2 — сборный башмак

Размеры сборного башмака в плане 120 ´120 см, высота 90 см, толщина дна сборного башмака 25 см. Отметка верхней грани монолитного ростверка — 1,05 м, сборного башмака — 0,15 м (от уровня чистого пола).

Куст свай под ростверком принимается из 12 свай. Расположение свай в кусте и расстояние между сваями в осях приведены на черт. 19. Верхние концы свай заделываются в плиту ростверка на 5 см. Глубина уровня грунтовых вод 5 м.

Расчет ростверка на продавливание колонной

Расчет производится по формуле (4).

Величины реакций свай от нагрузок колонны на ростверк на уровне верхней горизонтальной грани ростверка определяются:

а) в первом ряду свай от края ростверка со стороны наиболее нагруженной части ростверка

б) во втором ряду от края ростверка со стороны наиболее нагруженной части ростверка

Величина продавливающей силы

кН (441 тс).

Задаемся толщиной монолитного ростверка 60 см. Расчет на продавливание проводим для составной конструкции из днища сборного стакана и плиты ростверка. Суммарная толщина дна сборного стакана и монолитного ростверка (от нижней грани колонны) равна

Расчетная высота h₀ = h_bot— a₁ = 90 — 7 = 83 см, в том числе расчетная высота монолитной части ростверка равна 53 см.

Определяем величины c₁ и c₂ (расстояния от граней колонны до соответствующих ближайших граней свай):

Если то принимаем c₁ = h₀ = 83 см;

По формуле (2) определяем коэффициент a, учитывающий частичную передачу продольной силы на плитную часть ростверка через стенки стакана

По формуле (4) определяем предельную величину продавливающей силы, которую может воспринять составной ростверк

т.е. прочность ростверка на продавливание колонной обеспечена.

Принимаем толщину монолитной плиты 60 см.

Определяем величины расчетных нагрузок на сваи с учетом нагрузок от веса ростверка, сборного башмака и грунта на уступах ростверка.

Усредненный объемный вес материала составного ростверка и грунта принимаем равным V = 21 кН/м 3 , коэффициент перегрузки g _f = 1,1.

Величины продольной силы и момента, действующие на уровне подошвы монолитного ростверка:

N_bot = N + G = 5000 + 302 = 5302 кН (540,6 т c);

Расчетные нагрузки на сваи:

а) в первом ряду свай от края ростверка со стороны наиболее нагруженной части ростверка

б) во втором ряду свай от края ростверка

Следовательно, несущая способность сваи обеспечена.

Расчет ростверка на продавливание угловой сваей

Расчет производим по формуле (14).

Проверяем толщину плиты монолитного ростверка h₁ = 60 см.

Высота плиты ростверка от верхнего конца свай равна

принимаем b₁ = 0,6;

принимаем b₂ = 1;

Определяем предельную нагрузку на сваю из условия продавливания плиты ростверка угловой сваей

Следовательно, прочность плиты ростверка на продавливание угловой сваей обеспечена.

Расчет прочности наклонных сечений плиты ростверка по поперечной силе

Расчет производим по формуле (15).

Определяем расчетную величину поперечной силы со стороны наиболее нагруженной части ростверка как сумму реакций всех свай крайнего ряда от расчетных нагрузок на сваи

3 ×450,6 = 1352 кН (137,8 т c);

Определяем предельную величину поперечной силы, которую может воспринять плита ростверка по наклонному сечению:

Следовательно, прочность наклонных сечений плиты ростверка по поперечной силе обеспечена.

Расчет плиты ростверка на изгиб

Определяем величины изгибающих моментов в сечениях 1-1 и 2-2, проходящих по краям подошвы сборного башмака

Пользуясь формулами (19) и (23), определяем требуемое сечение арматуры из стали класса A- III ( R_s = 365 МПа):

по табл. 2 при q = 0,09 находим v = 0,952;

в продольном направлении 23 Æ18 AIII

в поперечном направлении 17 Æ16 AIII

Для армирования подошвы ростверка принимается сварная арматурная сетка по ГОСТ 23279-84 марки

Проверка прочности наклонных сечений плиты ростверка по изгибающему моменту

Проверка производится со стороны наиболее нагруженной части плиты ростверка.

Определяем предельную величину поперечной силы, которую может воспринять монолитная плита ростверка по наклонному сечению, обеспеченному от образования нормальных трещин и проходящему от плоскости внутренних граней свай крайнего ряда до ближайшей наружной грани сборного башмака:

Полученная величина больше суммы реакций всех свай крайнего ряда со стороны рассматриваемого сечения: 1352 кН (137,8 т c).

Следовательно, прочность наклонных сечений по изгибающему моменту обеспечена.

ПРИЛОЖЕНИЕ

ОСНОВНЫЕ БУКВЕННЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

Усилия от внешних нагрузок и воздействий

M — изгибающий момент;

N — продольная сила;

Q — поперечная сила;

F_per — продавливающая сила;

F — реакция сваи.

R_b — расчетное сопротивление бетона осевому сжатию для предельного состояния первой группы;

R_bt — расчетное сопротивление бетона осевому растяжению для предельного состояния первой группы;

R_s — расчетное сопротивление арматуры растяжению для предельного состояния первой группы;

R_sw — расчетное сопротивление поперечной арматуры растяжению при расчете наклонных сечений на действие поперечной силы.

а; b — соответственно длина и ширина подошвы ростверка;

a₁; b₁ — соответственно больший и меньший размер сечения подколонника;

h — полная высота ростверка;

h₁ — высота плиты ростверка;

h₀ — рабочая высота ростверка;

h₀₁ — рабочая высота плиты ростверка;

h_апс — длина заделки колонны в стакан или плиту ростверка;

S — шаг свай в свайном кусте;

a_bas; b_bas — размеры в плане опорной плиты базы стальной колонны;

а — защитный слой бетона до поверхности арматуры;

е₀ — эксцентриситет продольной силы N относительно центра тяжести приведенного сечения колонны;

и _i — полусумма оснований i-й боковой грани фигуры продавливания;

с _i — длина проекции i-го наклонного сечения;

d — диаметр арматуры;

А _s — площадь сечения арматуры;

А _f — площадь боковой поверхности колонны, заделанной в стакан фундамента;

A_b — площадь сечения ростверка, учитываемая при расчете прочности ростверка на раскалывание.

1. Общие положения . 1

2. Расчет ростверков по прочности . 2

А. Расчет по прочности ростверков под сборные железобетонные колонны .. 2

Б. Расчет ростверков под монолитные железобетонные колонны по прочности . 13

В. Расчет ростверков под стальные колонны по прочности . 13

3. Расчет ростверков по раскрытию трещин . 15

4. Конструктивные рекомендации . 16

5. Примеры расчета ростверков . 17

Приложение Основные буквенные обозначения . 30

Источник