книги из ГПНТБ / Кальницкий, А. А. Расчет и конструирование железобетонных фундаментов гражданских и промышленных зданий и сооружений учебное пособие

мально к плоскости действия момента. По граням, параллельным этой

конструктивных требований к армированию фундаментных ста­ канов, устанавливаем в верхней части его четыре плоскости попе­

При четырех стержнях в каждом направлении необходимая пло­ щадь сечения одного их них составляет (рис. III. 23, s) fx = 2,2/4 =

=0,55 см2.

Принимаем по конструктивным соображениям поперечные стер­

жни d = 8 A-I [fx ~ 0,785 см2).

Особенности расчета фундаментов под стальные колонны. Опре­ деление размеров и расчет арматуры фундаментов под стальные ко­ лонны производят таким же образом, что и для фундаментов под железобетонные колонны.

Анкерные болты фундамента должны воспринимать расчетные на­ грузки от колонн. Расчетом следует определять диаметр болтов, ис­ ходя из их прочности, и длину из условия передачи всего усилия через сцепление металла с бетоном.

91

В обычных условиях — при температуре окружающей среды от —40° и выше анкерные болты изготавливают из стали ВстЗкп по

быть заделаны в фундамент на величину нормальной заделки, рав­ ную 35 d (см. рис. III. 7). Если высота фундамента этого не позво­ ляет, допускается принимать минимальную заделку. В последнем слу­ чае болты необходимо снабжать по их кон­

случаях целесообразно уменьшить или совсем устранить эксцентри­ ситет всех сил относительно центра тяжести подушки фундамента. Для этого ось подошвы фундамента должна быть смещена на неко­ торую величину х и фундамент при этом получится несимметричным

конструкции на величину х. Тогда, в общем случае, равнодействую­ щая собственного веса фундамента и грунта на его консольных уширениях будет приложена с некоторым эксцентриситетом ефотносительно центра тяжести его подошвы, а эксцентриситет от внешней нагрузки станет равным е0—х.

Для обеспечения равномерного давления на грунт необходимо и достаточно, чтобы сумма моментов всех сил относительно центра тя­ жести подошвы фундамента была равна нулю (рис. 111.24), т. е.

М = N0(е0 — х) + Л/ф еф = 0,

* Более подробные сведения по этому вопросу приведены в книге Е. И. Беленя, А. Н. Гениева и др. Металлические конструкции. Стройиздат, 1973.

92

откуда

Однако такая подвижка является чрезмерной и может вызвать резко несимметричную форму фундамента. В большинстве случаев достаточно ограничиться требованием, чтобы среднее давление на грунт было не более величины нормативного давления R н, а наиболь­ шее краевое давление было не более 1,2 R".

Как известно, для соблюдения этих условий достаточно, чтобы эксцентриситет всех сил относительно центра тяжести подошвы фун­ дамента был не более0,033 а (рис. III. 24). Тогда величина подвижки подошвы фундамента может быть получена из выражения

Заметим, что величина эксцентриситета от собственного веса фун­ дамента и грунта на его уступах еф может возникать только за счет разности в объемах грунтовой засыпки справа и слева от опираемой конструкции. Учитывая незначительность этой разности, в подавля­ ющем большинстве случаев ею можно пренебречь. Тогда еф = 0 и выражения (III. 50) и (III. 51) примут более простой вид.

Решение вопроса об устройстве несимметричного фундамента в каждом отдельном случае зависит от общих конструктивных условий и характера приложенных нагрузок. Если в расчетное сочетание уси­

будет происходить с обратным эксцентриситетом. Поэтому при проек­ тировании несимметричных фундаментов необходима проверка как на расчетное сочетание усилий, так и на действие только постоянных нагрузок.

Пример III. 8. Железобетонная колонна сечением 50 х 50 сиг пе­ редает на фундамент постоянную вертикальную нормативную на­

щая которой проходит на расстоянии 10 см от оси колонны и времен­ ную горизонтальную нормативную нагрузку Qo = 10 Т (1 • 105 Н),

93

ности и средней плотности. Табличное значение нормативного дав­

рительно определяем площадь подошвы фундамента без учета дей­

Принимая фундамент квадратным в плане, получим размер сторо­ ны подошвы фундамента

а = b = ]/Ч,61 = 2,14 м.

Округляя полученное значение до целых дециметров, получим

а — b = 2,2 м.

Проверим величину нормативного давления на грунт

Ян = (1,68-2,2 + 7,73; 1,5) 1,8 + 0,1-9,595 = 28,48 Т/м2 « 2,8 кГ/см2 (2,8 • 105 Н/м2).

Полученное значение R н удовлетворяет условиям расчета по де­ формациям основания, и размер подошвы фундамента а = 2,2 м может быть принят для дальнейших расчетов (рис. III. 25).

Сумма моментов всех сил относительно центра подошвы фундамента

Собственный вес фундамента и грунта на его консольных ушире;- ниях

Л'ф = 2,2 - 2,22 • 1,5 == 16,0 Т (16 • 104 Н).

Сумма вертикальных сил без веса фундамента и грунта на его уши-

рениях N\ = 90,0 + 10,0 = 100,0 Т (100 • Ю4 Н).

Эксцентриситет от действия всех внешних сил без учета веса фу н- дамента и грунта на его уступах

е, = ЛЬ2- = 0,26 м = 26,0 см.

0 100,0

94

Сместив подушку фундамента на 26 см, получим равномерное дав­ ление на грунт

р = 1° ° ’” + -'|1 - = 24 Т1м2 = 2,4 кГ/см2 (2,4 • 10® Н/м2). 212 •

При этих условиях несущая способность грунта будет недоисполь­ зована. Однако при отсутствии временных нагрузок, обратный общий

Рис. III.25. Габаритные размеры несимметричного фундамента и эпю­ ры давлений на грунт к примеру III.8:

/ — схема фундамента прн подвижке его подушки на 26 ем; 2 — то же, при по­

эксцентриситет только от постоянных нагрузок составит

Заметим, что краевое давление не может, в данном случае превы­

Следовательно, полная подвижка подушки фундамента на 26 см при расчетном сочетании усилий обеспечивает равномерное давление

95

Глава IV

ЛЕНТОЧНЫЕ ФУНДАМЕНТЫ ПОД КОЛОННЫ И СТЕНЫ

§ И. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Ленточные (балочные и стеновые) фундаменты осуществляют в фор­ ме лент достаточно большой протяженности, расположенных под

плане они повторяют план несущих стен.

Применение балочных ленточных фундаментов должно быть обо­ сновано технико-экономическими расчетами, выполненными с уче­ том инженерно-геологических данных, характеризующих место по­

фундаментов окажется достаточно целесообразным в следующих случаях:

а) при устройстве фундаментов с относительно небольшой глу­ биной заложения, на грунтах с низким нормативным давлением (£"<1,0 кГ/см2), значительных нагрузках на колонны (более 100—120 Т на каждую) при шаге их до 6 м. Кроме того, во всех случаях, когда столбчатые (одиночные) фундаменты, несущие отдельные колонны или

руемых фундаментов к существующим сооружениям, когда представ­ ляется возможным развивать размеры фундамента только вдоль оси стен или ряда колонн;

в) при наличии включений слабых или неоднородных грунтов; г) в зданиях при наличии малоизменчивых по сжимаемости осно­

Етах и Emin — соответственно, максимальное и минимальнее зна­ чения модуля деформации под подошвами фундаментов в пределах контура здания; Еср — среднее значение модуля деформации грунта в пределах контура здания, определяемое согласно [10].

Ленточные балочные фундаменты можно проектировать в виде отдельных или перекрестных лент (рис. IV. 1). Применение фунда­ ментов из перекрестных лент целесообразно при грунтах, восприни­ мающих небольшие нормативные давления или в случае, когда на фундаменты действуют очень большие нагрузки (промышленные объ­ екты, высотные здания), особенно если к тому же важно обеспечить равномерную осадку сооружения в целом. В последнее время фунда­ менты из перекрестных лент получили распространение в сейсмичес­ ких условиях.

98

Условия работы балочных и стеновых фундаментов под нагрузкой и их расчеты различны, поэтому каждый из этих видов фундаментов рассматривается отдельно.

§ 12. ОСНОВЫ РАСЧЕТА ЛЕНТОЧНЫХ БАЛОЧНЫХ ФУНДАМЕНТОВ

Выбор метода расчета балочных ленточных фундаментов в первую

может быть принята за линейную.

Работу балочных фундаментов в виде отдельных лент легче всего представить мысленно, перевернув их статическую схему. Тогда по­ добные ленты будут представлять собой неразрезные балки, опертые на колонны и загруженные реактивным давлением грунта. Несмотря на неразрезность, такие балки являются статически определимыми, так как опорные реакции их известны и равны усилиям, которые ко­ лонны передают на фундамент. По такой расчетной схеме работают и ленточные фундаменты, воспринимающие нагрузку от верхнего стро-

ения сооружения не только в виде нормальных сил, но и в виде мо­

ментов.

В противоположность отдельным лентам, статическая схема ра­ боты перекрестных фундаментных лент далеко не проста. При рас­ чете таких конструкций возникают значительные трудности, вызван­ ные необходимостью учета ряда факторов, в значительной мере усло­ жняющих их расчет (кручение лент, распределение давления на грунт на участках балки, прилегающих к местам пересечения лент и

некоторые другие).

Как показывают сравнительные расчеты, эпюра давления на грунт без особой погрешности может, по данным различных авторов, прини­

поперечного расширения грунта основания; Е й— модуль упругости бетона, кГ/см2 (Н/м2); I — момент инерции поперечного сечения фундамента, см\ I — расстояние между осями колонн, см.

Все расчеты ленточных балочных фундаментов, основанные на линейной эпюре давления на грунт, исходят из определения ее крайних

дошвы ленточного фундамента; е — общий эксцентриситет приложения нагрузки; L — полная длина балки фундамента.

При этом следует вновь подчеркнуть, что при несоблюдении усло­ вия (IV. 1) результаты расчетов, основанных на использовании вы­ ражения (IV. 3), как правило, в значительной мере отличаются от ре­ зультатов, полученных на основе расчета ленточных фундаментов

"как балок на упругом основании.

Внаибольшей мере это относится к величине изгибающих моментов, значения которых па участках лент, расположенных между колон­ нами, могут отличаться от истинных не только по величине, но и по знаку (см. рис. V. 20, в и е).

Следует также отметить, что в фундаментных лентах, загруженных распределенной нагрузкой (например, нагрузкой от стен), если их рассчитывать по линейной эпюре реактивного давления грунта, из-

100