Определение сечений арматуры плитной части фундамента

Плита фундамента под действием реактивного давления грунта снизу работает на изгиб. Армирование фундамента по подошве определяют расчетом на изгиб по нормальным сечениям, проходящим по боковым граням ступеней и подколонника. Изгибающие моменты в i–м сечении на расстоянии с_i от наиболее нагруженного края фундамента на всю ширину фундамента при трапециевидной и треугольной эпюрах давления грунта (е £ l/6)в направлении действия момента М_х вычисляют по формуле

(7.15)

Площадь арматуры определяют в следующей последовательности. Вычисляют коэффициент a_m

(7.16)

где b_i – ширина сжатой зоны (в верхней части) рассматриваемого сечения;

h_0i – рабочая высота рассматриваемого сечения;

γ_b1= 0,9 – коэффициент условий работы для бетонных и железобетонных конструкций при действии только постоянных и длительных нагрузок, вводимый к расчетным сопротивлениям R_b и R_bt.

Требуемую площадь сечения растянутой арматуры определяем по формуле

(7.17)

Примеры армирования подошвы фундамента приведены на рис. 7.2. В случае, когда меньшая из сторон подошвы фундамента имеет размер b ≤ 3 м, следует применять сетки с рабочей арматурой в двух направлениях (рис. 7.2, а). При b > 3 м применяются отдельные сетки с рабочей арматурой в одном направлении, укладываемые в двух плоскостях. При этом рабочая арматура, параллельная большей стороне подошвы l, укладывается снизу. Сетки в каждой из плоскостей укладываются без нахлестки с расстоянием между ними не более 200 мм (рис. 7.2, б). При больших размерах подошвы фундамента b > 3 м экономичнее применять вязаные сетки, в которых отсутствует монтажная арматура. Минимальный диаметр рабочей арматуры сеток подошва, принимается равным 10 мм вдоль стороны l ≤ 3 м и 12 мм при l > 3 м.

Железобетонные подколонники армируют вертикальными сварными плоскими сетками, объединяемыми в пространственный каркас. Сетки рекомендуется ставить по четырем сторонам подколонника (рис. 7.3).

а) б)

Рис. 7.2. Армирование подошвы фундамента:

а – при b £ 3м; б – при b > 3 м;1 – нижние сетки; 2 – верхние сетки

Рис.7.3. Армирование железобетонного подколонника пространственными каркасами, собираемыми из плоских сеток: 1 – арматурная сетка

При расчетном или конструктивном армировании подколонника диаметр продольных стержней вертикальной арматуры принимается не менее 12 мм.

Горизонтальное армирование стаканной части подколонника осуществляется сварными плоскими сетками с расположением продольных стержней у наружных и внутренних поверхностей стенок стакана. Продольная вертикальная арматура должна размещаться внутри горизонтальных сеток. Диаметр стержней сеток принимается не менее 8 мм и не менее четверти диаметра продольной арматуры вертикального армирования подколонника.

Расположение сеток следует принимать по рисунку 7.4. В пределах высоты стакана стенки армируют горизонтальными сетками в количестве пяти штук при глубине 700 мм и шести при большей глубине.

Толщина защитного слоя бетона для рабочей арматуры подколонника должна быть не менее 30 мм, а для подошвы фундамента при условии устройства под ним бетонной подготовки принимается равной 35 мм.

а) б)

Рис. 7.4. Схема расположения горизонтальных сеток

армирования подколонника:а – при е_а > lc/2; при lc/6 < е_а ≤ lc/2

Расчет подколонника в сечениях по стакану производят как внецентренно нагруженного элемента с расчетным двутавровым сечением без учета η_v, η_h и е_а на продольную силу (N – N_c)и изгибающий момент в уровне заделанного конца колонны. Расчетное усилие N_c определяют по формуле

,

(7.18)

где N – расчетное продольное усилие, передаваемое с колонны на фундамент; N_c – продольное усилие, передаваемое с колонны на плитную часть фундамента; a – коэффициент, учитывающий частичную передачу продольной силы N на плитную часть фундамента через стенки стакана и принимаемый равным

, но не менее 0,85,

(7.19)

где A_c = 2(b_c + h_c)d_c – площадь боковой поверхности колонны, заделанной в фундамент, R_bt – расчетное сопротивления бетона замоноличивания стакана с учетом коэффициентов условий работы γ_b1, γ_b2 по табл. 5.2 СП 52.-101 -2003.

Для увеличения несущей способности подколонника по смятию бетона под торцом колонны ниже стакана устанавливают две горизонтальные сетки косвенного армирования (рис. 7.4, б). Бетонные столбики для опирания фундаментных балок, как правило, бетонируют после изготовления фундаментов, но могут бетонировать и одновременно.

Пример расчета фундамента

Дано: продольная сила в колонне на уровне верхнего обреза фундамента N=1532,96 кН; изгибающий момент М = 50,97 кН·м (из расчета колонны); поперечная сила определена по изгибающим моментам в колонне

кН;

грунт – супесь, коэффициент пористости е =0,7, I_L = 0, R₀=250 кПа; глубина промерзания – 1,6 м. Бетон фундамента В15, R_b =8,5 МПа, R_bt = 0,75 МПа. Арматура плитной части фундамента класса А300 с R_s = 270 МПа.

Принимаем типовой размер подколонника: сечение подколонника l_cf × b_cf = 900×900 мм; глубина стакана d_p =800 мм, размер стакана понизу – 500×500 мм, поверху – 550×550 мм.