27. Классификация железобетонных фундаментов. Отдельные, ленточные и сплошные фундаменты, области их применения.

Делятся на: отдельные — под каждой колонной; ленточные — под рядами колонн в одном или двух направлениях, а также под не­сущими стенами; сплошные — под всем сооружением. Фундаменты возводят чаще всего на естественных основаниях (они преимущественно и рассмотрены здесь), но в ряде случаев выполняют и на сваях. В последнем случае фундамент представляет собой группу свай, объединенную поверху распределительной железобетонной плитой — ростверком.

Отдельные фундаменты устраивают при относительно небольших нагрузках и достаточно редком размещении колонн. Ленточные фундаменты под рядами колонн делают тогда, когда подошвы отдельных фундаментов близко подходят друг к другу, что обычно бывает при слабых грунтах и больших нагрузках. Целесообразно применять ленточные фундаменты при неоднородных грунтах и внешних нагрузках, различных по значению, так как они выравнивают неравномерные осадки основания. Если несущая способность ленточных фундаментов недостаточна или деформации основания под ними больше допустимых, то устраивают сплошные фундаменты. Они в еще большей мере выравнивают осадки основания. Эти фундаменты применяют при слабых неоднородных грунтах, а также при значительных и неравномерно распределенных нагрузках.

По способу изготовления фундаменты бывают сборные и монолитные.

28. Железобетонные фундаменты неглубокого заложения. Расчет центрально нагруженных фундаментов.

В зависимости от размеров сборные фундаменты ко­лонн выполняют сборными и монолитными. Их выполняют из тяжелых бетонов классов В15...В25, уста­навливают на песчано-гравийную уплотненную подготов­ку толщиной 100 мм. В фундаментах предусматривают арматуру, располагаемую по подошве в виде сварных сеток. Минимальную толщину защитного слоя арматуры принимают 35 мм. Если под фундаментом нет подготовки, то защитный слой делают не менее 70 мм.

Необходимая площадь подошвы центрально-нагруженного фундамента при предварительном расчете

A=ab=(1,2…1,6)Ncol/(R-γ_md) R – расчетное давление на грунт; γ_m усредненная нагрузка от веса фундамента и грунта на его ступенях; D – глубина заложения фундамента

Минимальную высоту фундамента с квадратной по­дошвой определяют условным расчетом его прочности на продавливание в предположении, что оно может проис­ходить по поверхности пирамиды, боковые стороны кото­рой начинаются у колонн и наклонены под углом 45°. Это условие выражается формулой (для тяжелых бето­нов)

P<=Rbt ho u_m

Продавливающую силу принимают согласно расчету по первой группе предельных состояний на уровне верха фундамента за вычетом давления грунта по площади основания пирамиды продавливания: P=N-A1 p.

P=N/A1; A1=(hc+2ho)(b_c+2h₀)

29. Железобетонные фундаменты неглубокого заложения. Особенности расчета внецентренно нагруженных отдельных фундаментов.

Внецентренно нагруженные фундаменты. Их целесообразно выполнять с прямоугольной подошвой, вытяну­той в плоскости действия момента.

Соотношение сторон b/a=0,6…0,8. При том размеры сторон округляем в большую сторону до значения кратного 30 см при использовании металлической инвентарной опалубки и 10 см при неинвентарной опалубки.

Максимальное и минимальное давление под краем подошвы определяют из предположения линейного распределения напряжений в грунте:

Pmax min=Ntot/A+-Mtot/W=Ntot/ab(1+-b*eo/a)

Ntot Mtot – нормальная сила и изгибающий момент при гамма ф =1 на уровне подошвы фундамента.

Ntot=Ncol+A гамма м Н

Mtot=Mcol+Qcol H

Eo – эксцентриситет продольной силы относительно центра тяжести подошвы фундамента. Eo= Mtot/ Ntot

Максимальное краевое давление на грунт не должно превышать 1,2R а среднее давление – R.

В промышленных здания с мостовыми кранами Q<75 т принимают pmin>0, не допускается отрыв фундамента от грунта.

Высоту внецентренно нагруженного фундамента определяют из условия:

Ho=-hcol/2+0,5(Ncol/Rbt+P)^0,5

И конструктивных требований

Hsoc=>(1-1,5)hcol+0.05

Hsoc=>lan+0.05

Hsoc – глубина стакана

Lan – длина анкеровки арматуры колонны в стакане фундаментаю

Определив высоту фундамента из расчета на продавливание и конструктивных требования принимают большую из них.

При h<450 мм фундамент выполняют одноступенчатым, при 450<h<900 мм двухстпенчатым, более 900 – 3ступенчатым.

Затем проверяют дно стакана на продавливание, проверяют высоту ступени на действие поперечной силы по наклонному сечению и подбирают арматуру.

30. Классификация одноэтажных производственных зданий по конструктивным признакам. Компоновка конструктивной схемы здания, привязка элементов к разбивочным осям. Устройство температурно-деформационных швов.

Одноэтажные промышленные здания делятся на:

По количеству пролетов – однопролетные и много пролтеные;

По наличию кранового оборудования: здания без кранового оборудования, здания с подвесными кранами, здания с мостовыми кранами;

Фонарные и бесфонарные здания;

Здания со скатной кровлей, здания с малоуклонной кровлей.

Современные одноэтажные производственные здания в большинстве случаев решаются по каркасной схеме.

Каркас может быть образован из плоских элементов, работающих по балочной схеме (стропильных конструкций), либо включать в себя пространственную конструкцию покрытия (в виде оболочек, опертых на колонны).

Пространственный каркас условно расчленяют на поперечные и продольные рамы, каждая из которых воспринимает горизонтальные и вертикальные нагрузки.

Основным элементом каркаса является поперечная рама, состоящая из колонн защемленных в фундаментах, ригелей (ферма балка арка), покрытия над ними в виде плит.

Поперечная рама воспринимает нагрузку от массы снега, кранов, стен, ветра и обеспечивает жесткость здания в поперечном направлении.

В продольную раму включают один ряд колонн в пределах температурного блока и продольные конструкции, такие как подкрановые балки, вертикальные связи, распорки по колоннам, конструкции покрытия.

Продольная рама обеспечивает жесткость здания в продольном направлении и воспринимает нагрузки от продольного торможения кранов и ветра, действующего в торец здания.

В задачу компоновки конструктивной схемы входят:

Выбор сетки колонн и внутренних габаритов здания

Компоновка покрытия

Разбивка здания на температурные блоки

Выбор схемы связей, обеспечивающих пространственную жесткость здания

В целях обеспечения максимальной типизации элементов каркаса приняты следующие привязки к продольным и поперечным координационным разбивочным осям:

1. Наружные грани колонн и внутренние поверхности стен совмещаются с продольными разбивочными осями (нулевая привязка) в зданиях без мостовых кранов и в зданиях, оборудованных мостовыми кранами грузоподъемностью до 30 т включительно при шаге колонн 6 м и высоте от пола до низа несущих конструкций покрытия менее 16,2 м.

2. Наружные грани колонн и внутренние поверхности стен смещаются с продольных разбивочных осей наружу здания на 250 мм в зданиях, оборудованных мостовыми кранами грузоподъемностью до 50 т включительно при шаге колонн 6 м и высоте от пола до низа несущих конструкций покрытия 16,2 и 18 м, а также при шаге колонн 12 м и высоте от 8,4 до 18 м.

3. Колонны средних рядов (за исключением колонн, примыкающих к продольному температурному шву, колонн, установленных в местах перепада высот пролетов одного направления, а также кроме колонн при поперечных температурных швах и колонн, примыкающих к торцам зданий) располагают так, чтобы оси сечения подкрановой части колонны совпадали с продольными и поперечными разбивочными осями.

4. Геометрические оси торцовых колонн основного каркаса смещаются с поперечных разбивочных осей внутрь здания на 500 мм, а внутренние поверхности торцовых стен совпадают с поперечными разбивочными осями (нулевая привязка).

5. Перепады высот между пролетами одного направления и продольные температурные швы в зданиях с железобетонным каркасом следует осуществлять, как правило, на двух колоннах со вставкой.

6. Поперечные температурные швы осуществляют на парных колоннах. При этом ось температурного шва совмещается с поперечной разбивочной осью, а геометрические оси парных колонн смещаются с разбивочной оси на 500 мм.

7. В зданиях, оборудованных электрическими мостовыми кранами грузоподъемностью до 50 т включительно, расстояние от продольной разбивочной оси до оси подкранового рельса принимается равным 750 мм.

8. Примыкание двух взаимно перпендикулярных пролетов следует осуществлять на двух колоннах со вставкой размером 500 и 1000 мм.

Высота здания определяется по технологическим условиям и назначается исходя из верха кранового рельса.

С изменением температуры железобетонные конст­рукции деформируются — укорачиваются или удлиня­ются; вследствие усадки бетона — укорачиваются. При неравномерной осадке основания части конструкций взаимно смещаются в вертикальном направлении. В большинстве случаев железобетонные конструкции представляют собой статически неопределимые системы и поэтому от изменения температуры, усадки бетона, а также от неравномерной осадки фундаментов в них возникают дополнительные усилия, что может привести к появлению трещин или к разрушению части конструк­ции. Чтобы уменьшить усилия от температуры и усадки, железобетонные конструкции делят по длине и ширине температурно-усадочными швами на отдельные части — деформационные блоки. Температурно-усадочные швы выполняют в назем­ной части здания—от кровли до верха фундамента, разделяя при этом перекрытия и стены. Ширина температурно-усадочного шва составляет 20-30 мм. Осадочные швы, служащие одновременно и темпе­ратурно-усадочными, устраивают между частями зданий разной высоты или в зданиях, возводимых на участке с разнородными грунтами; такими швами делят и фун­даменты. Осадочные швы устраивают с помощью вкладного пролета из плит и балок.

Наибольшее допустимое расстояние между температурно-усадочными швами в железобетонных конструкциях нормируется и составляет в отапливаемых одноэтажных зданиям из сборного железобетона 72 м, в неотапливаемых – 48 м..

В ряде случаев целесообразно рассчитать температуру Δt и усадочные деформации Δsh: Δt=αbt ltb Δto; Δsh= αsh ltb; αbt=1*10-5 1/град