Центральный институт типового проектирования

Москва

Рекомендовано к изданию решением секции несущих конструкций научно-технического совета ЦНИИпромзданий Госстроя СССР.

Пособие по проектированию железобетонных ростверков свайных фундаментов под колонны зданий и сооружений (к СНиП 2.03.01-84 „Бетонные и железобетонные конструкции”)/ЦНИИпромзданий Госстроя СССР и НИИЖБ Госстроя СССР. - М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1985.

В Пособии приведены рекомендации по проектированию железобетонных ростверков свайных фундаментов под колонны зданий различного назначения, указания по расчету стаканных ростверков под сборные, железобетонные колонны, плитных ростверков под монолитные железобетонные и стальные колонны, примеры расчета ростверков.

Для инженерно-технических работников проектных и строительных организаций.

Табл. 2, ил. 19.

Разработано ЦНИИпромзданий Госстроя СССР (инженеры Б.Ф. Васильев, В.А. Баженова, А.Я. Розенблюм) и НИИЖБ Госстроя СССР (канд. техн. наук Н.Н. Коровин) при участии в составлении примеров расчета ЦНИИЭП торгово-бытовых зданий (кандидаты техн. наук В.Л. Морозенский, Б.В. Карабинов).

При пользовании Пособием необходимо учитывать утвержденные изменения строительных норм и правил и государственных стандартов, публикуемые в журнале ,,Бюллетень строительной техники" Госстроя СССР и информационном указателе „Государственные стандарты СССР" Госстандарта.

ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. Пособие по проектированию железобетонных ростверков свайных фундаментов под колонны зданий и сооружений составлено к СНиП 2.03.01-84 „Бетонные и железобетонные конструкции” и распространяется на проектирование монолитных ростверков квадратной и прямоугольной формы в плане, с кустами из двух, четырех и более свай, под сборные и монолитные железобетонные колонны и под стальные колонны.

Примечание. Свайные фундаменты с кустами из двух свай рекомендуется применять только в каркасных бескрановых зданиях при условии расположения свай в створе пролета здания и величине эксцентриситета приложения нагрузки в перпендикулярном направлении не превышающей 5 см.

При проектировании ростверков, предназначенных для эксплуатации в сейсмических районах, а также в агрессивных средах должны соблюдаться дополнительные требования, регламентированные соответствующими нормативными документами.

1.2. Ростверк является элементом свайного фундамента, опирающимся на куст свай (черт. 1.). Проектировать куст свай следует в соответствии со СНиП II-17-77 „Свайные фундаменты”.

Сопряжение ростверков со сборными железобетонными колоннами предусматривается стаканным (с подколонником или без него) с монолитными железобетонными колоннами - монолитным, со стальными колоннами - с помощью анкерных болтов.

0220S10-01221

Черт. 1. Схема образования пирамиды продавливания под сборной железобетонной колонной прямоугольного сечения

1.3. Расчет ростверков производится по предельным состояниям первой группы (по прочности) и по предельным состояниям второй группы (по раскрытию трещин).

Величины нагрузок и воздействий, значения коэффициентов надежности по нагрузке и коэффициентов сочетаний, а также подразделения нагрузок на постоянные и временные - длительные, кратковременные, особые - должны приниматься в соответствии с требованиями СНиП 2.01.07-85 "Нагрузки и воздействия" и СНиП 2.03.01-84 "Бетонные и железобетонные конструкции", а значения коэффициентов надежности по назначению - согласно „Правилам учета степени ответственности зданий и сооружений при проектировании конструкций”.

При определении нагрузок от колонн на ростверки следует учитывать увеличение моментов в месте заделки колонн от действия вертикальных нагрузок при прогибе колонн.

При расчете ростверков расчетные сопротивления бетона следует умножать на коэффициент условий работы бетона g_b2, принимаемый равным 1,1 или 0,9 в зависимости от длительности действия нагрузок. Коэффициент условий работы бетона g_b2 принимается равным 1.

1.4. Расчет ростверков на сваях сплошного круглого сечения производится так же, как и на сваях квадратного сечения. При этом в расчете ростверка сечения круглых свай условно приводятся к сваям квадратного сечения, эквивалентного круглым сваям по площади, т.е. с размером стороны сечения, равным 0,89 d_sv, где d_sv - диаметр свай.

Расчет ростверков на изгиб

2.12. Расчет прочности ростверков на изгиб производится в сечениях по граням колонны, а также по наружным граням подколонника ростверка или по граням ступеней ростверка.

2.13. Расчетный изгибающий момент для каждого сечения определяется как сумма моментов от реакций свай (от расчетных нагрузок на ростверк) и от местных расчетных нагрузок, приложенных к консольному свесу ростверка по одну сторону от рассматриваемого сечения:

0220S10-01221

(17)

0220S10-01221

(18)

где M_xi; M_yi - изгибающие моменты в рассматриваемых сечениях;

F_i - расчетная нагрузка на сваю, нормальная к площади подошвы ростверка;

х_i; у_i - расстояния от осей свай до рассматриваемого сечения;

M_fx; M_fy - изгибающие моменты в рассматриваемых сечениях от местной нагрузки.

При работе свай на выдергивающие нагрузки необходимо производить проверку прочности ростверка на изгиб на действие отрицательных реакций свай.

2.14. Площадь сечения арматуры, параллельной стороне а, на всю ширину ростверка определяется (черт. 8):

в разрезе 1-1

(19)

в разрезе 2-2 по грани ступени (подколонника)

(20)

Площадь сечения арматуры, параллельной стороне b, на всю длину ростверка определяется (см. черт.8):

в разрезе 3-3

(21)

в разрезе 4-4 по грани ступени (подколонника)

(22)

где М_х₁; М_х₂ - изгибающие моменты на всю ширину ростверка соответственно в разрезах 1-1 и 2-2;

M_y₁ и М_у₂ - изгибающие моменты на всю длину ростверка соответственно в разрезах 3-3 и 4-4;

h₀ - рабочая высота ростверка в разрезах 1-1 и 3-3;

h₀₁ - рабочая высота ростверка в разрезах 2-2 и 4-4;

R_s - расчетное сопротивление арматуры;

v - безразмерный коэффициент, определяемый по табл. 2 в зависимости от коэффициента q.

0220S10-01221

Черт. 8. Расчетная схема при определении арматуры подошвы ростверка

Таблица 2

q	v	q	v	q	v	q	v
0,01	0,995	0,18	0,9	0,314	0,805	0,412	0,71
0,02	0,99	0,188	0,895	0,32	0,8	0,416	0,705
0,03	0,985	0,196	0,89	0,326	0,795	0,42	0,7
0,039	0,98	0,204	0,885	0,332	0,79	0,428	0,69
0,049	0,975	0,211	0,88	0,338	0,785	0,435	0,68
0,058	0,97	0,219	0,875	0,343	0,78	0,442	0,67
0,068	0,965	0,226	0,87	0,349	0,775	0,449	0,66
0,077	0,96	0,234	0,865	0,354	0,77	0,455	0,65
0,086	0,955	0,241	0,86	0,36	0,765	0,461	0,64
0,095	0,95	0,248	0,855	0,365	0,76	0,466	0,63
0,104	0,945	0,255	0,85	0,37	0,755	0,471	0,62
0,113	0,94	0,262	0,845	0,375	0,75	0,476	0,61
0,122	0,935	0,269	0,84	0,38	0,745	0,48	0,6
0,13	0,93	0,276	0,835	0,385	0,74	0,489	0,575
0,139	0,925	0,282	0,83	0,39	0,735	0,495	0,55
0,147	0,92	0,289	0,825	0,394	0,73	0,499	0,525
0,156	0,915	0,295	0,82	0,399	0,725	0,5	0,5
0,164	0,91	0,302	0,815	0,403	0,72	-	-
0,172	0,905	0,308	0,81	0,407	0,715	-	-

Значение коэффициента q определяется по формулам:

для разреза 1-1

(23)

для разреза 2-2

(24)

для разреза 3-3

(25)

для разреза 4-4

(26)

где R_b - расчетное сопротивление бетона осевому сжатию;

а, b - размеры подошвы ростверка;

a₁, b₁ - размеры сечения стаканной части ростверка.

2.15. Прочность наклонных сечений по изгибающему моменту считается обеспеченной, если поперечная сила от внешней нагрузки, действующая в наклонном сечении, не менее чем в 1,25 раза меньше, чем поперечная сила в том же сечении, определенная по формуле (15) при минимальном значении =0,5.

Если это условие не соблюдается, должна быть проверена анкеровка арматуры в зоне расположения крайних свай путем расчета прочности наклонных сечений по изгибающему моменту, определяемому по формуле

0220S10-01221

(27)

где с - расстояние от плоскости внутренних граней свай крайнего ряда до ближайшей грани подколонника или ступени ростверка, или до ближайшей грани колонны при плитных ростверках (черт. 9);

d_sv - размер сечения сваи;

- сумма реакций всех свай крайнего ряда со стороны рассматриваемого сечения плитной части ростверка;

M_f - изгибающий момент от местной нагрузки (собственный вес ростверка, засыпка земли на уступы плитной части ростверка и т.п.).

0220S10-01221

Черт. 9. Расчетная схема при проверке прочности наклонных сечений ростверка на действие изгибающего момента

Требуемая площадь арматуры из условия обеспечения прочности наклонного сечения

(28)

Длина анкеровки арматуры определяется по формуле

0220S10-01221

(29)

где w_an, Dl_an - определяются по СНиП 2.03.01-84 для условий заделки арматуры в сжатом бетоне (w_an = 0,5; l_an = 8);

A_s,cal - требуемая площадь сечения арматуры из расчета плитной части ростверка;

A_s,fac - фактическая площадь сечения арматуры плитной части ростверка;

d - диаметр рабочей арматуры.

Условие анкеровки арматуры

(30)

где l_fac определяется из условия

(31)

где l₀ - расстояние от наружной стороны сваи до наружной грани ростверка;

а - защитный слой бетона до торца арматуры.

На длине анкеровки арматуры к продольным стержням сетки должен быть приварен хотя бы один поперечный стержень.

Расчет ростверков на изгиб

2.26. Расчет прочности ростверков на изгиб при стальных колоннах производится в сечениях по осям ветвей колонн, а в ступенчатых ростверках, кроме того, - в сечениях по граням ступеней ростверка.

2.27. Расчетный изгибающий момент для каждого сечения определяется как сумма моментов от реакции свай (от расчетных нагрузок на ростверк) и расчетных нагрузок, приложенных к консольному свесу ростверка по одну сторону от рассматриваемого сечения.

Величины изгибающих моментов определяются по формулам (17) и (18), сечения арматуры - по формулам (19) - (22) (см. пп. 2.12 - 2.15).

Величина с в формуле (27) принимается равной расстоянию от плоскости внутренних граней свай крайнего ряда до ближайшей боковой грани стальной опорной плиты базы колонны при плитном ростверке или до грани ступени при ступенчатом ростверке.

КОНСТРУКТИВНЫЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

4.1. При центральной нагрузке форму ростверков отдельных свайных фундаментов в плане рекомендуется принимать квадратной, если этому не препятствуют фундаменты соседних зданий, подземные сооружения, фундаменты под оборудование и т.п.

При внецентренной нагрузке ростверки рекомендуется принимать прямоугольной формы в плане с соотношением сторон, определяемым на основе сравнений вариантов из условия размещения свай, их несущей способности, эксцентриситета нагрузок и т.п.

Примеры расположения свай под ростверками показаны на черт. 14.

0220S10-01221

Черт. 14. Примеры расположения свай в свайных фундаментах

4.2. Размеры ростверков рекомендуется принимать:

в плане подошвы, ступеней - кратными 300 мм, подколонника - кратными 150 мм;

по высоте плитной части, ступеней и подколонника - кратными 150 мм.

Расстояние от края плиты ростверка до ближайших граней свай - не менее 100 мм.

4.3. Проектный класс бетона по прочности на сжатие для ростверков свайных фундаментов рекомендуется назначать не ниже В12,5.

4.4. Для армирования ростверков применяется стержневая горячекатаная арматура периодического профиля класса A-III и круглая (гладкая) класса A-I.

4.5. При стаканном сопряжении сборных железобетонных колонн с ростверками толщина дна стакана принимается по расчету ростверка на продавливание колонной, но не менее 250 мм.

При конструировании стаканной части ростверка следует руководствоваться „Пособием по проектированию фундаментов на естественном основании под колонны зданий и сооружений”.

4.6. Бетон для замоноличивания колонн в стакане ростверка должен быть не ниже класса бетона ростверка и не ниже класса бетона колонны, уменьшенного на одну ступень.

4.7. Марка бетона ростверков по морозостойкости должна приниматься по СНиП 2.03.01-84 как для конструкций с возможным эпизодическим воздействием температур ниже 0°С в водонасыщенном состоянии.

4.8. Армирование подошв ростверков рекомендуется осуществлять сварными сетками по ГОСТ 23279-84.

Диаметры продольных и поперечных стержней сеток следует назначать из условия обеспечения требуемой по расчету площади сечения арматуры, а также жесткости сеток при монтаже и транспортировании.

Минимальный процент армирования плит ростверка не регламентируется.

Сварные сетки для армирования подошвы ростверка рекомендуется изготавливать из арматурной стали класса A-III.

4.9. При заделке верхних концов свай в плиту ростверка на глубину 50 мм арматурные сетки плиты ростверка укладываются сверху на оголовки свай.

При заделке свай в плиту ростверка на большую глубину стержни сеток, попадающие на сваи, вырезаются, и сетки укладываются с защитным слоем 50 мм.

В случае необходимости по расчету взамен вырезанных стержней по контуру свай укладываются дополнительно местные сетки или отдельные стержни, привязанные к основным сеткам.

4.10. Армирование стенок стакана ростверка под сборные железобетонные колонны производится продольной и поперечной арматурой (черт. 15).

Поперечное армирование стенок стакана следует выполнять в виде сварных плоских сеток с расположением стержней у наружных и внутренних поверхностей стенок стакана.

Диаметр стержней сеток следует принимать по расчету, но не менее 8 мм и не менее 1/4 диаметра продольных стержней арматуры стенок стакана ростверка.

Расстояние между сетками следует назначать не более 1/4 глубины стакана и не более 200 мм.

В случаях, когда сечение арматуры сеток определяется расчетом, в верхней части стакана рекомендуется устанавливать 2-3 сетки с шагом 50 мм.

Минимальная площадь продольной арматуры A_s и А_s₁ в стенках стакана должна составлять не менее 0,05% расчетного сечения бетона стакана. При этом должны удовлетворяться требования по анкеровке продольной арматуры стенок стакана в плитной части ростверка.

Продольная арматура стенок стакана устанавливается по расчету и должна проходить внутри ячеек сеток поперечного армирования.

Диаметр продольных рабочих стержней стенок стакана должен быть не менее 12 мм.

0220S10-01221

Черт. 15. Армирование стаканной части ростверка

1 - сетки поперечного армирования; 2 - пространственный каркас; 3 - сетки косвенного армирования

4.11. Сетки косвенного поперечного армирования, необходимые по расчету на местное сжатие (смятие) под торцами сборных железобетонных колонн, устанавливают не менее двух, а под опорными плитами базы стальных колонн - не менее четырех с расстоянием по высоте 50 - 100 мм.

4.12. Соединение монолитных железобетонных колонн, а также баз стальных колонн с монолитными ростверками осуществляется так же, как и с монолитными фундаментами на естественном основании.

ПРИМЕРЫ РАСЧЕТА РОСТВЕРКОВ

Пример 1. Расчет ростверка внецентренно нагруженного свайного фундамента под сборную железобетонную колонну одноэтажного производственного здания.

Дано: основное сочетание расчетных нагрузок от колонны на фундамент на уровне верхней грани ростверка:

N = 3400 кН (347 тс) ; М = 600 кН×м (61,2 тс×м);

Q = 80 кН (8,2 тс).

Сечение колонны h_col = 80 см, b_col - 40 см.

Сваи забивные железобетонные сечением 30´30 см.

Расчетная нагрузка, допускаемая на сваю по грунту, F_sv = 450 кН (45,9 тс); расчетная нагрузка на сваи крайнего ряда (с учетом возможности их перегрузки на 20%) F^¢_sv=1,2×450 = 540 кН (55,1 тc).

Класс бетона ростверка по прочности на сжатие В25, коэффициент условий работы бетона g_b₂ = 1,1.

0220S10-01221

Черт. 16. Внецентренно нагруженный свайный фундамент под сборную железобетонную колонну

Расчетное сопротивление бетона осевому растяжению с учетом коэффициента условий работы бетона R_bt = 1,1×1,05 = 1,16 МПа (11,8 кгс/см²).

Призменная прочность бетона с учетом коэффициента условий работы R_b = 1,1×14,5 = 16 МПа (163 кгс/см²).

Арматура из стали класса A-III.

Ростверк принимаем прямоугольной формы в плане размером 270´240 см. Размеры подколонника (стакана) в плане 150´90 см, глубина заделки колонны в стакане - h_anc = 90 см. Отметка верха ростверка - 0,15 м (от уровня чистого пола).

Куст свай под ростверком принимается из девяти свай. Расположение свай в кусте и расстояние между сваями в осях приведены на черт. 16. Верхние концы свай заделываются в плиту ростверка на 50 мм. Глубина уровня грунтовых вод 5 м.

Расчет ростверка на изгиб

Величины изгибающих моментов определяем по формулам (17) и (18):

а) в сечениях 1-1 и 3-3 по граням колонны (см. черт. 16)

0220S10-01221

б) в сечениях 2-2 и 4-4 по граням подколонника

0220S10-01221

При определении сечения арматуры в плите ростверка (арматура принимается из стали класса A-III) пользуемся формулами (19) - (22). В сечениях по граням колонны:

сечение 1-1

0220S10-01221

по табл. 2 при q = 0,03 находим v = 0,985.

0220S10-01221

R_s=365 МПа (арматура класса A-III, d ³ 10 мм)

сечение 3-3

0220S10-01221

v = 0,992;

0220S10-01221

В сечениях по граням подколонника:

сечение 2-2

0220S10-01221

v = 0,976;

0220S10-01221

сечение 4-4

0220S10-01221

v = 0,979;

0220S10-01221

Расчетными являются сечения по граням подколонника (сечения 2-2 и 4-4).

Принимается арматура:

в продольном направлении - 12Æ18AIII (A_s = 30,54 см²);

в поперечном направлении - 14Æ16AIII (A_s = 28,15 см²).

Для армирования подошвы ростверка принимается сварная арматурная сетка по ГОСТ 23279-84 марки 0220S10-01221

ПРИЛОЖЕНИЕ

Справочное

Характеристика материалов

R_b - расчетное сопротивление бетона осевому сжатию для предельного состояния первой группы;

R_bt - расчетное сопротивление бетона осевому растяжению для предельного состояния первой группы;

R_s - расчетное сопротивление арматуры растяжению для предельного состояния первой группы;

R_sw - расчетное сопротивление поперечной арматуры растяжению при расчете наклонных сечений на действие поперечной силы.

СОДЕРЖАНИЕ

1. Общие положения. 1 2. Расчет ростверков по прочности. 2 А. Расчет по прочности ростверков под сборные железобетонные колонны.. 2 Б. Расчет ростверков под монолитные железобетонные колонны по прочности. 13 В. Расчет ростверков под стальные колонны по прочности. 13 3. Расчет ростверков по раскрытию трещин. 15 4. Конструктивные рекомендации. 16 5. Примеры расчета ростверков. 17 Приложение Основные буквенные обозначения. 30

0220S10-01221

Москва

Центральный институт типового проектирования

Для инженерно-технических работников проектных и строительных организаций.

Табл. 2, ил. 19.

ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

0220S10-01221