Отдельные монолитные фундаменты на естественном основании под колонны зданий и сооружений

Монолитные отдельные фундаменты проектируют ступенчатого типа, плитная часть которых имеет от одной до трех ступеней. Если по конструктивным особенностям и требуемым габаритам подошвы фундамента необходимости в устройстве плитной части нет, фундаменты проектируют столбчатыми без плитной части.

Высоту фундамента, высоты ступеней плитной части и размеры в плане подошвы и подколонника следует принимать кратными 300 мм (3М в соответствии с ГОСТ Р 52085-2003 [3]) из условия их изготовления с применением инвентарной щитовой опалубки.

При соответствующем обосновании в случае массового применения или для отдельных индивидуальных фундаментов разрешается принимать размеры, кратные 100 мм по согласованию с потребителем и высоты ступеней плитной части кратными 50 мм, но не менее 300 мм.

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.

Обрезы фундаментов сборных железобетонных колонн промышленных зданий следует принимать, как правило, на отметке -0,150 для обеспечения условий выполнения работ нулевого цикла. Обрез фундамента монолитных железобетонных колонн рекомендуется принимать в уровне верха фундаментной балки, а при ее отсутствии – на отметке -0,050.

Отметка обреза фундамента стальных колонн определяется размером базы колонны, принятого способа опирания башмака и метода монтажа стальных колонн. Например, при безвыверочном монтаже стальных колонн, имеющих фрезерованный торец и строганую плиту башмака, требуется устройство подливки под плитой башмака толщиной 50-70 мм, что и определяет отметку верха фундамента.

Рекомендуемые размеры сечений подколонников, высот фундаментов и плитной части, а также подошвы (см. рисунок 25) приведены в табл. 26.

Таблица 26 (рисунок 25 должен быть рядом)

Модульные размеры фундамента, м, при модуле, равном 0,3
		соответственно h­pl	подошвы	подколонника
h­	h­pl	h­1	h­2	h­2	квадратной b´l	прямо- угольной b´l	под рядовые колонны bcf´lcf	под колонны в температурных швах bcf´lcf
1,5	0,3	0,3	-	-	1,5´1,5	1,5´1,8	0,6´0,6	0,6´1,8
1,8	0,6	0,3	0,3	-	1,8´1,8	1,8´2,1	0,6´0,9	0,9´2,1
2,1	0,9	0,3	0,3	0,3	2,1´2,1	1,8´2,4	0,9´0,9	1,2´2,1
2,4	1,2	0,3	0,3	0,6	2,4´2,4	2,1´2,7	0,9´1,2	1,5´2,1
2,7	1,5	0,3	0,6	0,6	2,7´2,7	2,4´3,0	0,9´1,5	1,8´2,1
3,0	1,8	0,6	0,6	0,6	3,0´3,0	2,7´3,3	1,2´1,2	2,1´2,1
3,6	-	-	-	-	3,6´3,6	3,0´3,6	1,2´1,5	2,1´2,4
4,2	-	-	-	-	4,2´4,2	3,3´3,9	1,2´1,8	2,1´2,7
Далее с шагом 0,3 м или 0,6 м	-	-	-	-	4,8´4,8	3,6´4,2	1,2´2,1	-
					5,4´5,4	3,9´4,5	1,2´2,4	-
	-	-	-	-	-	4,2´4,8	1,2´2,7	-
	-	-	-	-	-	4,5´5,1	-	-
	-	-	-	-	-	4,8´5,4	-	-
	-	-	-	-	-	5,1´5,7	-	-
	-	-	-	-	-	5,4´6,0	-	-

Здесь h­_pl – суммарная высота плитной части фундамента.

Сопряжение фундамента с колонной выполняется монолитным для фундаментов под монолитные колонны (рисунок 31, а) и стаканным для сборных или монолитных фундаментов под сборные колонны (рисунок 31, б, в).

При монолитном сопряжении фундамента с колонной размеры поперечного сечения подколонника по сравнению с размерами поперечного сечения колонны принимают увеличенными не менее чем на 50 мм в каждую сторону.

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 сборных 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 (см. рисунок 31).

Глубина стакана d_p принимается на 50 мм больше глубины заделки колонны d_с, которая назначается из следующих условий:

для типовых колонн - по данным рабочей документации;

для индивидуальных прямоугольных колонн - по таблице 27, но не менее, чем определенных по условиям анкеровки рабочей арматуры колонн;

для двухветвевых колонн:

при ld ³ 1,2 м dc = 0,5 + 0,33 ld ,

(44)

но не более 1,2 м,

где l_d — ширина двухветвевой колонны по наружным граням;

при l_d < 1,2 м как для прямоугольных колонн с высотой сечения равным:

lc = ld [1 - 0,8 (ld - 0,9)] ,

(45)

но во всех случаях не менее величин, определенных по условиям анкеровки рабочей арматуры колонн и не более 1,2 м.

Таблица 27

Отношение толщины стенки стакана к высоте верхнего уступа фундамента t/hcf	Глубина заделки колонн прямоугольного сечения dc при эксцентриситете продольной силы
или глубине стакана t/dp (см. рисунок 31)	e0 £ 2lc	e0 > 2lc
> 0,5	lc	lc
£ 0,5	lc	lc + 0,33 (lc - 2t)(e0/lc - 2) , причем lc £ dc £ 1,4lc

Глубина стакана фундамента должна обеспечивать необходимую длину анкеровки продольной рабочей арматуры сборных железобетонных колонн.

Базовая (основная) длина анкеровки, необходимая для передачи усилия в арматуре с полным расчетным значением сопротивления R_s на бетон, определяется в соответствие с [7] по формуле

,

(46)

где A_s и u_s - соответственно площадь поперечного сечения анкеруемого стержня арматуры и периметр его сечения, определяемые по номинальному диаметру стержня;

R_bond - расчетное сопротивление сцепления арматуры с бетоном, принимаемое равномерно распределенным по длине анкеровки и определяемое по формуле

Rbond = η1η2Rbt ,

(47)

здесь R_bt - расчетное сопротивление бетона осевому растяжению;

η₁ - коэффициент, учитывающий влияние вида поверхности арматуры, принимаемый равным:

1,5 - для гладкой арматуры (класса А240);

2 - для холоднодеформированной арматуры периодического профиля (класса В500);

2,5 - для горячекатаной и термомеханически обработанной арматуры периодического профиля (классов А300, А400 и А500);

η₂ - коэффициент, учитывающий влияние размера диаметра арматуры, принимаемый равным:

1,0 - при диаметре арматуры d_s £ 32 мм;

0,9 - при диаметре арматуры 36 и 40 мм.

Требуемая расчетная длина анкеровки арматуры с учетом конструктивного решения элемента в зоне анкеровки определяется по формуле

,

(48)

где - базовая длина анкеровки, определяемая по формуле (46);

, - площади поперечного сечения арматуры, соответственно требуемая по расчету и фактически установленная;

a - коэффициент, учитывающий влияние на длину анкеровки напряженного состояния бетона и арматуры и конструктивного решения элемента в зоне анкеровки.

При анкеровке стержней периодического профиля с прямыми концами (прямая анкеровка) или гладкой арматуры с крюками или петлями без дополнительных анкерующих устройств для растянутых стержней принимают a =1,0, а для сжатых - a =0,75.

Данные о требуемой длине анкеровки рабочей арматуры колонн приведены в Таблице 28.

Таблица 28

Глубина заделки рабочей арматуры при проектном классе бетона, для стержней, работающих с полным расчетным сопротивлением диаметром d_s менее 36 мм.

Класс рабочей арматуры	Характер напряженного состояния	Проектный класс бетона
В15	В20
А400	Растянутая	47ds	39ds
Сжатая	36ds	30ds
А500	Растянутая	58ds	48ds
Сжатая	44ds	36ds

Длина заделки рабочей арматуры колонн в стаканы фундаментов может быть уменьшена, умножением значений, приведенных в таблице 28 на отношение .

Если при конструировании фундаментов невозможно полностью удовлетворить требованиям по длине анкеровки арматуры колонн, приведенным в таблице 28, используют специальные меры по анкеровке продольных стержней в виде: устройства на концах специальных анкеров в виде пластин, шайб, уголков, приварки на длине заделки дополнительных анкерующих стержней.

В любом случае фактическую длину анкеровки принимают не менее 0,3 , а также не менее 15d_s и 200 мм.

Минимальную толщину стенок неармированного стакана поверху следует принимать не менее 0,75 высоты верхней ступени (подколонника) фундамента или 0,75 глубины стакана d_p и не менее 200 мм.

В фундаментах с армированной стаканной частью толщина стенок стакана определяется расчетом и принимается не менее величин, указанных в таблице 29.

Таблица 29

	Толщина стенок стакана t, мм
Направление усилия	колонны прямоугольного сечения с эксцентриситетом продольной силы	двухветве­вой колонны
	e0 £ 2lc	e0 > 2lc
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.

Минимальные размеры подколонников стальных колонн определяются расположением анкерных болтов для крепления колонн, расстоянием от оси болта до края фундамента (таблица 30) и размерами опорных плит башмаков.

Таблица 30

Болты	С отгибом	С анкерной плитой	Прямые	Конические
Диаметр болта (по резьбе) d, мм	12-48	12-90	12-48	12-48
Эскиз
Глубина заделки Н	25d	15d	10d	10d
Минимальное расстояние между осями болтов	6d	8d	5d	10d
Минимальное расстояние от оси болта до грани фундамента (подколонника)	4d	6d	5d	10d

Во всех случаях расстояние от оси болта до грани фундамента не должно быть менее 100 мм для болтов диаметром до 30 мм включительно, 150 мм - для болтов диаметром до 48 мм и 200 мм - для болтов диаметром более 48 мм.

Для опирания фундаментных балок на фундаментах изготавливают столбчатые набетонки (приливы), 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 ³ 15).

Фундаментные железобетонные балки высотой сечения 300 мм для наружных и внутренних стен производственных зданий с шагом колонн 6 м выпускаются по серии 1.415.1-2 четырех типов. Геометрические размеры поперечного сечения и область применения балок показаны в таблице 31.

Таблица 31

Тип балки	Поперечное сечение балки	Область применения
1БФ		Стены панельные навесные и самонесущие и перегородки t £ 200 мм
2БФ		Стены панельные навесные и самонесущие t £ 200 мм, стены кирпичные t = 250 мм
3БФ		Стены панельные навесные и самонесущие t = 350 мм, стены самонесущие блочные t = 400 мм, стены кирпичные t = 380 мм
4БФ		Стены блочные t = 500 мм, стены кирпичные t = 510 мм

Здесь t – толщина стены.

Для кирпичных стен толщин 640 мм и более допускается применение сдвоенных фундаментных балок.

Номенклатура балок и расход материалов сведены в таблицу 32.

Таблица 32

Марка балки	Длина балки, м	Класс бетона	Расход стали, кг	Объем бетона, м3	Масса балки, т
1БФ6-1	5,95	В25	40,3	0,32	0,8
1БФ6-2	В15	14,5
1БФ6-3	5,5	В25	37,6	0,30	0,75
1БФ6-4	В15	13,5
1БФ6-5	5,05	В25	34,4	0,27	0,68
1БФ6-6	В15	12,5
1БФ6-7	4,75	В25	32,5	0,25	0,63
1БФ6-8	В15	11,7
1БФ6-9	4,45	В25	30,5	0,24	0,6
1БФ6-10	В15	11,0
1БФ6-11	4,30	В25	29,3	0,23	0,58
1БФ6-12	В15	10,6
1БФ6-13	4,0	В25	27,4	0,21	0,53
1БФ6-14	В15	10,0
2БФ6-1	5,95	В25	54,8	0,4	1,0
2БФ6-4	В20	33,2
2БФ6-5	В15	21,4
2БФ6-6	5,5	В25	45,6	0,37	0,92
2БФ6-8	В20	31,4
2БФ6-9	В15	20,4
2БФ6-10	5,05	В25	42,4	0,34	0,85
2БФ6-12	В20	29,2
2БФ6-14	В15	19,0
2БФ6-15	4,75	В25	40,2	0,32	0,80
2БФ6-17	В20	27,8
2БФ6-20	В15	18,4
2БФ6-21	4,45	В25	38,2	0,3	0,75
2БФ6-23	В20	26,4
2БФ6-26	В15	17,6
2БФ6-27	4,3	В25	33,6	0,29	0,72
2БФ6-29	В20	25,6
2БФ6-31	В15	17,0
2БФ6-32	4,0	В25	31,8	0,27	0,67
2БФ6-34	В20	24,2
2БФ6-36	В15	16,2
3БФ6-1	5,95	В30	87,3	0,52	1,3
3БФ6-3	В25	63,3
3БФ6-5	В15	23,2
3БФ6-6	5,5	В30	69,2	0,48	1,2
3БФ6-7	В25	59,4
3БФ6-9	В20	41,9
3БФ6-10	В15	22,1
3БФ6-11	5,05	В30	64,1	0,44	1,1
3БФ6-12	В25	55,1
3БФ6-14	В20	26,6
3БФ6-15	В15	20,4
3БФ6-16	4,75	В30	50,6	0,41	1,0
3БФ6-17	В25	46,6
3БФ6-20	В20	25,4
3БФ6-21	В15	19,6
3БФ6-22	4,45	В30	57,4	0,39	0,97
3БФ6-23	В25	44,1
3БФ6-25	В20	27,5
3БФ6-27	В15	18,7
3БФ6-28	4,3	В30	52,3	0,37	0,93
3БФ6-29	В25	42,3
3БФ6-31	В20	23,1
3БФ6-33	В15	17,9
3БФ6-34	4,0	В30	48,9	0,35	0,87
3БФ6-35	В25	39,7
3БФ6-37	В20	22,0
3БФ6-39	В15	17,0
4БФ6-1	5,95	В30	121,4	0,6	1,5
4БФ6-4	В25	79,1
4БФ6-6	5,5	В30	104,1	0,55	1,4
4БФ6-7	В25	74,2
4БФ6-9	5,05	В30	96,1	0,51	1,3
4БФ6-11	В25	68,6
4БФ6-13	В20	41,4
4БФ6-14	4,75	В30	91,2	0,48	1,2
4БФ6-15	В25	64,9
4БФ6-17	В20	39,3
4БФ6-18	4,45	В30	81,3	0,45	1,1
4БФ6-19	В25	61,5
4БФ6-21	В20	33,7
4БФ6-22	4,3	В30	78,1	0,43	1,1
4БФ6-23	В25	59,1
4БФ6-24	В20	35,7
4БФ6-26	4,0	В30	73,2	0,4	1,0
4БФ6-27	В25	55,4
4БФ6-28	В20	33,6