3 Розрахунок та проектування фундаментів мілкого закладання

3.5 Конструювання фундаментів

Загальна висота стовпчастих фундаментів під колони визначається з конструктивних вимог; умов міцності та умов забезпечення стику з колоною (заглиблення колони в стакан для збірних залізобетонних колон, розміщення анкерного болта для металевих колон, забезпечення анкерування робочої арматури колони для монолітних залізобетонних колон), глибини закладання підошви, тощо, відповідно до нормативних вказівок [3].

Для безпідвальних споруд застосовуються стовпчасті фундаменти з підколонниками під збірні та монолітні колони. У цьому випадку висота підколонника залежить від глибини закладання підошви фундаменту, а висота плитної частини визначається з розрахунку на продавлювання (рис. 3.4).

Рисунок 3.4 – Конструкція фундаменту з підколонником

Для будинків та споруд з підвалами улаштовуються або фундаменти з високими підколонниками, що служать колонами підвалу, або без підколонника (рис. 3.5).

У першому наближенні конструктивна висота стаканного фундаменту приймається відповідно до рисунка 3.5.

H_f = d₀ + h_оb + h_d + h_h,                                                (3.16)

Рисунок 3.5 – Конструкція фундаменту без підколонника

де d₀ - товщина захисного шару бетону, яка приймається для нижньої арматури фундаментів не менше 70 мм при відсутності бетонної підготовки, та 35 мм - при її наявності;

h_ob - робоча висота дна стакана, яка визначається з розрахунку на продавлювання і приймається від дна стакана до площини розташування розтягнутої арматури, але не менше 200 мм;

h_d - товщина шару бетону, який укладається при замонолічуванні колони, дорівнює 50 мм;

h_h - величина заглиблення колони в стакан.

Величина заглиблення в стакан колони прямокутного перерізу при ексцентриситеті поздовжньої сили е₀ £ 2h_c приймається не менше h_c (висоти поперечного перерізу колони). При е₀ > 2h_c і ексцентри­ситеті поздовжньої сили е₀ £ 2h_c приймається h_c. При е₀ > 2h_c і відношенні товщини стінки стакана d_n до висоти h_cf верхнього уступу d_n/h_cf > 0,5, величина заглиблення h_h = h_c. Якщо відношення d_n/h_ct £ 0.5 при е₀ > 2h_c (рис. 3.5), то

                                (3.17)

При цьому h_c £ h_h £  1,4 h_c.

Величина заглиблення двовіткових колон визначається за умовою, м:

h_h = 0,5 + 0,33 h_out,                                                     (3.18)

де h_out - відстань між зовнішніми гранями віток колони, м. При
h_h > 1,2м глибина замуровування приймається 1.2м. Крім того, величина заглиблення колон у стакан повинна задовольняти вимоги запуску робочої арматури колон.

Глибина запуску робочої арматури класу А300С колон прямокутного перерізу з бетону класу В20 і вище, становить 20d розтягнутої та 10d - стиснутої робочої арматури, для двовіткових колон тих же класів арматури та бетону відповідно 25d та 10d. Для робочої арматури класу А400С колон прямокутного перерізу, глибина запуску приймається відповідно 25d та 15d для розтягнутої та стиснутої зони, і 30d та 15d - для двовіткових колон (d - діаметр робочої арматури).

Мінімальну товщину стінок неармованого стакана належить приймати не менше 0,75 висоти верхнього уступу або 0,75 глибини стакана. Товщина стінок армованого стакана, які розташовані перпендикулярно до площини дії згинального моменту, повинна бути не менше 0,2h_с при  е₀ £ 2h_c та 0.3h_c при е₀ > 2h_c. У будь-якому випадку товщина стінок армованого стакану приймається не менше 175 мм. Для двохвіткової колони у тому і другому випадках - 0,2h_out.

Висоту фундаменту приймають кратною 150 мм при його висоті до 1200 мм, а далі - кратною 300 мм. Розміри у плані підошви фундаменту, уступів та підколонника рекомендується приймати кратними 300 мм. Висоту уступів приймають рівною 300, 450 мм, а при великій висоті плитної частини - 600 мм.

Винесення нижнього уступу фундаменту при тиску на ґрунт р під його підошвою, без урахування ваги фундаменту та ґрунту на його уступах, до 350 кПа приймається не більше 3,0h₀₁. При р>350 кПа – не більше 2,5 h₀₁. Тут h₀₁ - робоча висота нижнього уступу.

Для залізобетонних фундаментів слід призначати бетон класу В 12,5 та В15.

Армування підошви окремих фундаментів рекомендується виконувати зварними сітками з арматури періодичного профілю класу А400С відповідно до [3].

Позначення сіток:

де х - тип сітки: 1-5; С - сітка зварна; С_р - сітка рулонна; d та d₁ - діаметр відповідно поздовжніх та поперечних стержнів, мм,: k та k₁ клас арматури відповідно поздовжніх та поперечних стержнів: S та S₁ - крок відповідно поздовжніх та поперечних стержнів, мм; В і Е - ширина та довжина сітки, см: a₁ та a₂ - випуски поздовжніх стержнів, мм: а - теж саме, поперечних, мм.

Наприклад,

Рекомендується приймати крок стержнів в обох напрямках 200 мм. У цьому випадку він не вказується.

Для визначення випусків поздовжніх та поперечних стержнів при умові, що їхні кроки по 200 мм кожен, а бокові захисні шари бетону по 25мм, існує таке правило. Якщо ширина або довжина підошви фундаменту в дециметрах кратна двом, то величина випуску дорівнює 75 мм, а якщо не кратна - 25 мм,

Типи сіток:

1 – важкі, з робочою арматурою в поздовжньому напрямку;

2 - теж саме, в двох напрямках;

3 - теж саме, в поперечному напрямку;

4 – легкі, з поперечними стержнями на всю ширину сітки;

5 – легкі, із зміщеними стержнями.

Діаметр робочих стержнів, що укладаються вздовж сторони фундаменту розміром 3 м і менше, повинні бути не менше 10 мм; діаметр робочих стержнів, які укладаються вздовж сторони розміром більше 3 м - не менше 12 мм.

Висота фундаменту під стальні колони визначається глибиною замуровування анкерних болтів. Анкерні болти діаметром d₁ повинні бути замуровані в фундамент на величину, яка дорівнює 25d₁ для анкерів з відгином та 15d₁ для болтів з анкерною плитою. Крім того, необхідно виконати перевірку на місцеве зім’яття відповідно до [3]. Геометричні розміри уступів підколонника та фундаменту в цілому аналогічні описаним раніше.