Последовательность проектирования фундаментов мелкого заложения
Обновлено: 05.05.2024
6. Конструктивные указания по проектированию фундаментов мелкого заложения
Для монолитных железобетонных фундаментов следует применять тяжелый бетон классов по прочности В12,5 и В15 на сжатие, при соответствующем обосновании допускается применение бетона класса В20.
Для замоноличивания колонн в стакане применяется бетон класса не ниже В12,5. Бетон подготовки под подошвой фундамента принимается класса В3,5.
Для армирования фундаментов рекомендуется применять горячекатаную арматуру периодического профиля класса А-III (А400). Для слабонагруженных сечений, где прочность арматуры используется не полностью (конструктивные сетки армирования подколонника, сетки косвенного армирования дна стакана и т.п.), а также в тех случаях, когда прочность арматуры класса А-III не используется полностью из-за ограничения по раскрытию трещин, допускается применять арматуру классов A-II (А300) и Вр-I.
Монолитные фундаменты рекомендуется проектировать ступенчатого типа, плитная часть которых имеет от одной до трех ступеней.
Все размеры фундамента следует принимать кратными 300 мм из условия их изготовления с применением инвентарной щитовой опалубки.
При соответствующем обосновании разрешается принимать размеры, кратные 100 мм в соответствии с ГОСТ 23477-79.
При центральной нагрузке подошву фундамента следует принимать квадратной.
При внецентренной нагрузке, соответствующей основному варианту нагружения, подошву рекомендуется принимать прямоугольной с соотношением сторон не менее 0,6.
Высота фундамента h назначается с учетом глубины заложения подошвы и уровня обреза фундамента. Обрез фундамента железобетонных колонн зданий следует принимать, как правило, на отметке 0,15 для обеспечения условий выполнения работ нулевого цикла.
Сопряжение фундамента с колонной выполняется стаканным.
Стакан под двухветвевые колонны с расстоянием между наружными гранями ветвей не более 2400 мм выполняется общим под обе ветви, с расстоянием более 2400 мм - раздельно под каждую ветвь. Под колонны в температурных швах также рекомендуется выполнять раздельные стаканы.
Размеры стакана для колонн следует назначать из условия обеспечения необходимой глубины заделки колонны в фундамент и обеспечения зазоров, равных 75 мм по верху и 50 мм по низу стакана с каждой стороны колонны.
Глубина стакана dp принимается на 50 мм больше глубины заделки колонны dс, которая назначается из следующих условий:
для типовых колонн - по данным рабочей документации;
для индивидуальных прямоугольных колонн - по табл. 5, но не менее, чем по условиям заделки рабочей арматуры колонн, указанным в табл. 6;
для двухветвевых колонн:
при ld 1,2 м
dc = 0,5 + 0,33 ld , но не более 1,2 м, (144)
где ld — ширина двухветвевой колонны по наружным граням;
при ld < 1,2 м как для прямоугольных колонн, с большим размером сечения lc, равно:
lc = ld [1 - 0,8 (ld - 0,9)], (145)
но во всех случаях не менее величин, указанных в табл. 6 и не более 1,2 м.
Глубина заделки типовых колонн в фундамент
Отношение толщины стенки стакана к высоте верхнего уступа фундамента t/hcf
или глубине стакана t/dp (см. рис. 17)
Глубина заделки колонн прямоугольного сечения dcпри эксцентриситете продольной силы
Величина заделки рабочей арматуры колонн
Глубина заделки рабочей арматуры dспри проектном классе бетона
П р и м е ч а н и я:
1. d - диаметр рабочей арматуры.
2. Значения в скобках относятся к глубине заделки сжатой рабочей арматуры.
Глубину заделки двухветвевых колонн необходимо проверять также по анкеровке растянутой ветви колонны в стакане фундамента.
Глубину заделки растянутой ветви двухветвевой колонны в стакане необходимо проверять по плоскостям контакта бетона замоноличивания:
- с бетонной поверхностью стакана — по формуле
; (146)
- с бетонной поверхностью ветви колонны — по формуле
. (147)
В формулах (146), (147):
dc - глубина заделки двухветвевой колонны, м;
Np - усилие растяжения в ветви колонны, тс;
hc, bc - размеры сечения растянутой ветви, м;
Ran, Ran - величина сцепления бетона, принимаемая по таблице 7.
Величина сцепления по плоскостям контакта бетона
замоноличивания с бетоном фундамента и колонны
Величина сцепления по плоскостям контакта бетона замоноличивания с бетоном
стенок стакана Ran
Минимальную толщину стенок неармированного стакана поверху следует принимать не менее 0,75 высоты верхней ступени (подколонника) фундамента или 0,75 глубины стакана dp и не менее 200 мм.
В фундаментах с армированной стаканной частью толщина стенок стакана определяется расчетом и принимается не менее величин, указанных в таблице 8.
Минимальная толщина стенок стакана фундамента
Толщина стенок стакана t, мм
колонны прямоугольного сечения с эксцентриситетом продольной силы
В плоскости изгибающего момента
0,2 lc, но не менее 150
0,3 lc, но не менее 150
0,2 ld, но не менее 150
Из плоскости изгибающего момента
Толщину дна стакана фундаментов следует принимать не менее 200 мм.
Для опирания фундаментных балок на фундаментах следует предусматривать столбчатые набетонки, которые выполняются на готовом фундаменте. Крепление набетонок к фундаменту рекомендуется осуществлять за счет сцепления бетона с предварительно подготовленной поверхностью бетона фундамента (насечки) или приваркой анкеров к закладным изделиям, или с помощью выпусков арматуры, предусмотренных в теле фундамента (при отношении высоты набетонки к ее меньшему размеру в плане 15).
Армирование подошвы фундаментов следует производить сварными сетками по ГОСТ 23279-84 [21].
В случае, когда меньшая из сторон подошвы в фундаменте имеет размер b 3 м, следует применять сетки с рабочей арматурой в двух направлениях.
При b>3 м применяются отдельные сетки с рабочей арматурой в одном направлении, укладываемые в двух плоскостях. При этом рабочая арматура, параллельная большей стороне подошвы l, укладывается снизу. Сетки в каждой из плоскостей укладываются без нахлестки с расстоянием между крайними стержнями не более 200 мм (рис. 32, б).
Рис. 32. Армирование подошвы фундамента
а - при b 3 м; б - при b > 3 м; 1- нижние сетки; 2 - верхние сетки
Минимальный диаметр рабочей арматуры сеток подошв принимается равным 10 мм вдоль стороны l 3 м и 12 мм при l > 3 м.
При выполнении условия (148) анкеровка продольной рабочей арматуры сеток подошв считается обеспеченной
, (148)
lb - длина участка нижней ступени, на котором прочность наклонных сечений обеспечивается бетоном, определяемая по формуле
, (149)
где h1 - высота нижней ступени фундамента;
рmax - максимальное краевое давление на грунт;
lan - длина анкеровки арматуры, определяемая по формуле
, (150)
Asf - фактическая площадь принятой арматуры;
Аst - площадь арматуры, требуемая по расчету прочности.
d - диаметр продольной арматуры.
При невыполнении условия (148) в сетках необходимо предусмотреть приварку поперечных анкерующих стержней на расстоянии не более 0,8lb от края продольного стержня. Диаметр анкерующего стержня рекомендуется принимать не менее 0,5d продольной арматуры.
Анкеровка рабочей арматуры в подошве фундамента считается обеспеченной, если хотя бы один из поперечных стержней сетки, приваренный к рабочей продольной арматуре, располагается в пределах участка lb.
Подколонники рекомендуется армировать, если это необходимо по расчету, вертикальными сварными плоскими сетками объединяемыми в пространственный каркас. Сетки рекомендуется устанавливать по четырем сторонам сечения подколонника (рис. 33). Минимальный процент содержания арматуры s и s' во внецентренно сжатом железобетонном подколоннике должен составлять не менее 0,04 % площади его поперечного сечения. В подколонниках с продольной арматурой, расположенной равномерно по периметру сечения, минимальная площадь сечения всей продольной арматуры должна приниматься не менее 0,08 %.
В железобетонных подколонниках, где по расчету сжатая арматура не требуется, а количество растянутой арматуры не превышает 0,3 %, допускается не ставить продольную и поперечную арматуру по граням, параллельным плоскости изгиба. В этих случаях допускается:
установка сеток только по двум противоположным сторонам сечения подколонника, как правило, в плоскостях, перпендикулярных плоскости действия большего из двух воздействующих на фундамент изгибающих моментов;
соединение плоских сеток в пространственный каркас без соединения продольных стержней хомутами и шпильками. Толщина защитного слоя бетона в этом случае должна быть не менее 50 мм и не менее двух диаметров продольной арматуры (рис. 34);
сетки устанавливаются на всю высоту подколонника.
В случаях, когда по расчету принято бетонное сечение подколонника, пространственный каркас устанавливается только в пределах стаканной части с заглублением ниже дна стакана на величину не менее 35 диаметров продольной арматуры (рис. 35).
Если в сечении бетонного подколонника возникают растягивающие или сжимающие напряжения менее 10 кгс/см 2 , то при максимальных сжимающих напряжениях более 0,8Rb (напряжения определяются как для упругого тела) необходимо выполнять конструктивное армирование на всю высоту подколонника. При этом площадь сечения арматуры с каждой стороны подколонника должна быть не менее 0,02% площади его поперечного сечения, а в случае расположения арматуры по периметру сечения — не менее 0,04 %.
Рис. 33. Армирование железобетонного подколонника пространственными каркасами, собираемыми из плоских сеток
Рис. 34. Армирование железобетонного подколонника двумя сетками
1 - арматурная сетка
При расчетном или конструктивном армировании подколонника диаметр продольных стержней вертикальной арматуры принимается не менее 12 мм. В бетонном подколоннике минимальный диаметр продольной арматуры принимается равным 10 мм.
Горизонтальное армирование стаканной части подколонника осуществляется сварными плоскими сетками с расположением стержней у наружных и внутренних поверхностей стенок стакана. Продольная вертикальная арматура должна размещаться внутри горизонтальных сеток. Диаметр стержней сеток принимается не менее 8 мм и не менее четверти диаметра продольной арматуры вертикального армирования подколонника. Расположение горизонтальных сеток следует принимать по рис. 36.
Рис. 35. Армирование бетонного подколонника, имеющего стакан под сборную колонку
Рис. 36. Схема расположения горизонтальных сеток армирования подколонника:
а - при e0 lc/2; б - при lc/6 e0 lc/2
Толщина защитного слоя бетона для рабочей арматуры подколонника должна быть не менее 30 мм, а для подошвы фундамента при условии устройства под ним бетонной подготовки принимается равной 35 мм.
При необходимости косвенного армирования дна стакана устанавливают сварные сетки (от двух до четырех).
Пример 5.1 Расчет внецентренно нагруженного фундамента под сборную колонну
Дано: фундамент со ступенчатой плитной частью и стаканным сопряжением с колонной серии 1.423-3 сечением lc · bc = 400 · 400 мм (рис. 37); глубина заделки колонны dc = 750 мм; отметка обреза фундамента - 0,15 м; глубина заложения - 2,55 м; размер подошвы, определенный из расчета основания по деформациям в соответствии с указаниями СНиП 2.02.01-83*, l · b = 3,3·2,7 м. Расчетные нагрузки на уровне обреза фундамента приведены в табл. 9.
15. Последовательность проектирования фмз.
Проектирование фундаментов мелкого заложения производится в следующей последовательности:
1.выбирают глубину заложения;
2. определяют размеры подошвы;
3. рассчитывают деформации основания;
4. конструируют фундамент;
5. производят расчет фундамента по прочности;
6. армируют фундамент.
ВЫБОР ГЛУБИНЫ ЗАЛОЖЕНИЯ ПОДОШВЫ ФУНДАМЕНТА
Глубина заложения фундамента с/ — это расстояние от поверхности планировки (при срезке грунта) или пола подвала до подошвы фундамента. Подошва фундамента должна опираться на достаточно прочные слои грунта, обеспечивающие восприятие нагрузки от фундамента и долговременную эксплуатационную надежность сооружения. Не рекомендуется опирать фундаменты на свеженасыпные, илистые и заторфованные грунты, рыхлые пески и грунты, содержащие растительные остатки. Для надежной передачи нагрузки на основание фундамент заглубляют в несущий слой грунта не менее чем на 10—20 см.
Глубина заложения фундамента принимается с учетом следующего:
1) вида сооружения и его конструктивных особенностей (наличие подвалов, фундаментов под оборудование);
2) значения и характера нагрузок, действующих на фундамент;
3) глубины заложения фундаментов примыкающих сооружений;
4) инженерно-геологических и гидрогеологических условий площадки;
5)возможности морозного пучения грунта основания при его промерзании.
Определение размеров подошвы центрально-нагруженных фундаментов
Ориентировочная площадь подошвы центрально-нагруженно-го фундамента А определяется исходя из условий равновесия по формуле
где Nm - расчетная нагрузка по II группе предельных состояний, приложенная к обрезу фундамента (в уровне планировочной поверхности земли), кН; R - принятое расчетное сопротивление грунта основания, рассчитанное для условного фундамента с шириной подошвы b = 1 м. утП - осредненное расчетное значение удельного веса грунта и материала фундамента, обычно принимаемое при наличии подвала - 17 кН/м при отсутствии подвала - 20 кН/м 3 . d - глубина заложения фундамента, считая от планировочной отметки или пола здания по грунту, м
По полученным значениям конструируют монолитный фундамент в соответствии с предъявляемыми конструктивными требованиями или выбирают больший ближайший размер блок-подушки сборного фундамента.
Расчет осадок фундаментов
Основными рекомендуемыми нормами (СНиП 2.02.01-83) методами определения конечной осадки фундаментов мелкого заложения являются метод послойного суммирования и метод линейно деформируемого слоя конечной толщины.
Метод послойного суммирования основан на том, что осадка основания фундамента по центральной оси подошвы определяется как сумма осадок отдельных слоев грунта п, на которые разбивается сжимаемая толща Нс в пределах каждого геологического слоя
23. Определение несущей способности свай методом статического зондирования.
Испытание грунта методом статического зондирования проводят с помощью специальной установки, обеспечивающей вдавливание зонда в грунт. При статическом зондировании по данным измерения сопротивления грунта определяют удельное сопротивление грунта под наконечником (конусом) зонда и удельное сопротивление грунта на участке боковой поверхности (муфте трения) зонда. Общее сопротивление зондированию включает сопротивление грунта конусу зонда и сопротивление грунта по муфте трения зонда.
По величине сопротивления погружению (Робщ = Рост + Рбок) судят о несущей способности сваи. Зонд может иметь уширенное относительно трубы остриё и в этом случае определяется только сопротивление под остриём (Рост).
В состав установки для испытания грунта статическим зондированием входят:
зонд (набор штанг и конический наконечник);
устройство для вдавливания и извлечения зонда;
устройства для измерения нагрузки и показателей сопротивления грунта.
Статическое зондирование выполняется путем непрерывного вдавливания зонда в грунт. Показатели сопротивления грунта регистрируются непрерывно или с интервалами по глубине погружения зонда не более 0,2 м. Скорость погружения зонда в грунт составляет (1,2+-0,3) м/мин. Испытание заканчивают после достижения заданной глубины погружения зонда или достижения предельных усилий для применяемого оборудования.
По данным измерений, полученных в процессе испытания, вычисляют значения удельного сопротивления грунта под конусом зонда и удельного сопротивление на муфте трения зонда, после чего строят графики изменения этих величин по глубине зондирования.
При расшифровке графиков статического зондирования выделяют характерные интервалы с одинаковыми или близкими значениями удельного сопротивления грунта под наконечником и на боковой поверхности.
Сопротивление конуса в песках и глинистых грунтах отличаются. В глинах и суглинках удельное сопротивление конуса возрастает медленно, равномерно и редко превышает 4-5 МПа. В песках сопротивление конуса увеличивается с глубиной быстро и скачкообразно и составляет более 5-15 МПа. Удельное сопротивление на боковой поверхности зонда в глинистых грунтах значительно больше, чем в песках, что обусловлено большим удельным сцеплением глин и суглинков.
Статическое зондирование позволяет не только оценить возможность и целесообразность применения свайных фундаментов, но и получить полный объем показателей, необходимых для составления рабочих чертежей свайного фундамента. Применение статического зондирования позволяет во многих случаях минимизировать объем дорогостоящих и трудоемких опытных испытаний свай статической нагрузкой.
Проектирование фундаментов мелкого заложения
Методические указания разработаны к курсовому проекту по дисциплине «Основания и фундаменты» для студентов специальности 270102 «Промышленное и гражданское строительство» и курсовой работе специальности 270115 «Экспертиза и управление недвижимостью» очной и заочной форм обучения.
Печатаются по решению методического семинара кафедры оснований, фундаментов и испытаний сооружений № 2 от 15.11.2009.
Утверждены и введены в действие проректором по учебной работе В.В. Дзюбо
с 11.01.10 до 11.01.15
Оригинал-макет подготовлен авторами
Подписано в печать Формат 60 90/16. Бумага офсет. Гарнитура Таймс.
Уч.-изд. л. 1,79 . Тираж 200 экз. Заказ №
Изд-во ТГАСУ, 634003, г. Томск, пл. Соляная, 2. Отпечатано с оригинал-макета в ООП ТГАСУ.
634003, г. Томск, ул. Партизанская, 15.
Оценка инженерно-геологических условий
Проектирование фундаментов мелкого заложения для
зданий (расчет оснований по деформациям) .
2.1. Назначение глубины заложения фундаментов.
2.2. Определение размеров подошвы фундаментов.
Проверка прочности подстилающего слоя.
Определение конечных осадок фундаментов.
2.5. Расчет фундаментов по первой группе
Список рекомендуемой литературы.
В настоящих указаниях на примерах показаны основные этапы проектирования фундаментов мелкого заложения для промышленных и гражданских зданий. Основное внимание уделено расчетам оснований фундаментов по деформациям (назначение глубины заложения, определение размеров подошвы фундаментов, конечных осадок и др.). Вопросы расчета устойчивости оснований и прочности конструкций фундаментов не рассматриваются. Для лучшего усвоения материала перед каждым примером даны краткие пояснения к расчетам, а также указаны источники, где можно более подробно с ними ознакомиться.
При подготовке указаний использована Международная система единиц (СИ). В скобках указаны расчетные величины в единицах технической системы (СГС). Основные соотношения между некоторыми единицами физических величин и единицами СИ приведены в приложении.
Задания к курсовому проекту для студентов специальности 270102 «Промышленное и гражданское строительство» всех форм обучения, выполнены в методическом указании «Фундаменты промышленного здания» / Составители А.А. Лобанов, С.В. Батищева. Задания для студентов специальности 270115 «Экспертиза и управление недвижимостью» всех форм обучения к курсовому проекту выдаются преподавателем. Порядок выполнения и защиты проекта указан в задании, которое выдается преподавателем.
1. ОЦЕНКА ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ СТРОИТЕЛЬНОЙ ПЛОЩАДКИ
Оценка инженерно-геологических условий производится с целью выяснения возможности использования грунтов предполагаемой площадки строительства в качестве основания проектируемого здания или сооружения. Для этого необходимо
иметь материалы инженерных изысканий, в которых должны быть указаны формы рельефа, особенности напластования, мощность отдельных пластов грунта, положение уровня грунтовых вод. Должны быть также приведены данные о физикомеханических свойствах грунтов, глубине сезонного промерзания, геологические разрезы и др. [1,18].
В курсовом проекте на основе данных о площадке строительства и физико-механических свойств грунтов (см. задание) необходимо построить геологический профиль строительной площадки, рассмотреть ее строение, определить наименование и состояние отдельных слоев (для глинистых грунтов), степень влажности (коэффициент водонасыщения) и другие показатели.
Для предварительной оценки загружения отдельных слоев основания определяется табличное значение расчетного сопротивления грунта основания R 0 , используя для этого таблицы
1. 5, приложения 3 СНиП 2.02.01–83* [1,18,19].
Сжимаемость основания в пределах площади проектируемого сооружения оценивается по результатам анализа и сопоставления модулей общей деформации грунтов Е 0 (или коэффициентов сжимаемости т 0 ) всех слоев по глубине залегания [7,9,10]. В заключении рассматриваемого раздела курсового проекта дается общая оценка грунтовых условий площадки строительства.
Пример 1. Оценить инженерно-геологические условия строительной площадки. Геологический профиль площадки представлен на рис. 1. 1. Данные о площадке строительства и свойствах грунтов приведены в табл. 1. 1.
Решение. Анализируем грунтовые условия площадки для каждого слоя [1, 18, 19, 3, 8].
Читайте также: