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.

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

31. Поперечные рамы здания. Состав поперечной рамы каркаса. Обеспечение пространствен­ной жесткости каркасного здания.

Поперечная рама является основной несущей конструкцией каркаса. В состав рамы входят:

- колонны, жестко заделанные в стаканы фундаментов

- ригель.

Ригели поперечных рам по своей конструкции могут быть сплошными или сквозными, а соединение их со стойками — жесткое или шарнирное. Выбор очертания и формы сечения ригеля, его конструкции и характера соединения со стойками зависит от размера перекрывае­мого пролета, вида кровли, принятой технологии изго­товления и монтажа.

Жесткое соединение ригелей и колонн рамы приводит к уменьшению изгибающих моментов.

Шарнирное соединение ригелей с колонна­ми упрощает их форму и конструкцию стыка, отвечает требованиям массового заводского производства.

В ре­зультате конструкции одноэтажных рам с шарнирными узлами как более экономичные приняты в качестве ти­повых.

Основными факторами, обеспечивающими поперечную пространственную жесткость, является защемление колонн в фундаментах и достаточная изгибная жесткость колонн.

Для обеспечения продольной жесткости в продольном направлении используются вертикальне святи из стандартного проката, устанавливаемые по продольным рядам колонн в серединах температурних блоков для снижения температурных усилий в колоннах.

Они устраиваются на висоту от пола до низа подкрановых балок и привариваются к закладным деталям колонн. По конструкции бывают крестовые и портальные.

Помимо обеспечения пространственной жесткости здания в целом д.б. обеспечена пространственная жесткость его отдельных элементов.

Для устранения деформаций от верта, торможения крана, в торцах температурних блоков между колоннами устраиваются вертикальне связевые фермы из уголков и поверху колонны связываются распорками.

В межферменном пространстве для обеспечения жест кости фахверков и стропильних констуркций по торцам температурних блоков устанавливаются горизонтальне связевые фермы.

Система вертикальных и гори­зонтальных связей имеет следующие назначения: обес­печить жесткость покрытия в целом; придать устойчи­вость сжатым поясам ригелей поперечных рам; воспри­нимать ветровые нагрузки, действующие на торец здания; воспринимать тормозные усилия от мостовых кранов. Система связей работает совместно с основными элементами каркаса и повышает пространственную же­сткость здания.

Рис. 13.14. Схемы связей покрытия

а — вертикальные связи; б — горизонтальные связи по нижнему поясу; в — то же по верхнему поясу: г — связи фонаря; 1 — вертикальные связевые фер~ мы; 2 —распорка по верху колонн; 3 — вертикальные связи по колоннам; 4 — ригель поперечной рамы; 5 — распорка по оси верхнего пояса фермы; 6 — плоскость остекления фонаря; 7 — фермы фонаря

32. Продольные рамы. Обеспечение пространственной жесткости каркасного здания. Верти­кальные и горизонтальные связи.

Основными факторами, обеспечивающими поперечную пространственную жесткость, является защемление колонн в фундаментах и достаточная изгибная жесткость колонн.

Для обеспечения продольной жесткости в продольном направлении используются вертикальне связи из стандартного проката, устанавливаемые по продольным рядам колонн в серединах температурних блоков для снижения температурних усилий в колоннах.

Они устраиваются на висоту от пола до низа подкрановых балок и привариваются к закладным деталям колонн. По конструкции бывают крестовые и портальные.

Помимо обеспечения пространственной жест кости здания в целом д.б. обеспечена пространственная жесткость его отдельных элементов.

Для устранения деформацій от верта, торможения крана, в торцах температурних блоков между колоннами устраиваются вертикальне связевые фермы из уголков и поверху колонны связываются распорками.

В межферменном пространстве для обеспечения жест кости фахверков и стропильних констуркций по торцам температурних блоков устанавливаются горизонтальне связевые фермы.

Рис. 13.14. Схемы связей покрытия

а — вертикальные связи; б — горизонтальные связи по нижнему поясу; в — то же по верхнему поясу: г — связи фонаря; 1 — вертикальные связевые фер~ мы; 2 —распорка по верху колонн; 3 — вертикальные связи по колоннам; 4 — ригель поперечной рамы; 5 — распорка по оси верхнего пояса фермы; 6 — плоскость остекления фонаря; 7 — фермы фонаря

Вертикальные связи. При действии горизонтальных нагрузок в продольном направлении здания (ветер на торец, торможение кранов и т.д.) усилия воспринимаются продольной рамой, ригелем которой является покрытие. Сопряжение между плитами покрытия и колоннами осуществляется через балки или фермы, обладающие малой жесткостью из своей плоскости. Поэтому при отсутствии связей горизонтальная сила, приложенная к покрытию, может привести к значительным деформациям ригелей из их плоскости, а горизонтальная сила, приложенная к одной из колонн, может вызвать существенную деформацию данной колонны без передачи нагрузки на остальные колонны. Система вертикальных связей по линии колонн здания предусматривается для того, чтобы создать жесткое, геометрически изменяемое в продольном направлении покрытие.

Вертикальные связевые фермы из стальных уголков устанавливают в крайних пролетах блока между колоннами и связывают железобетонными распорками или распорками из стальных уголков по верху колонн (рис. XIII.14,а). Решетка вертикальных связевых ферм для восприятия горизонтальных сил, действующих слева или справа, проектируется крестовой системы. Вертикальные связи между колоннами из стальных уголков устанавливают в каждом продольном ряду в середине температурного блока. Эти связи приваривают к стальным закладным деталям колонн.

Горизонтальные связи по нижнему поясу ригелей. Ветровая нагрузка, действующая на торец здания, вызывает изгиб колонн торцевой стены. Для уменьшения расчетного пролета этих колонн покрытие используют как горизонтальную опору (рис. XIII.13,г). В зданиях большой высоты и со значительными пролетами рационально создать горизонтальную опору для торцевой стены и в уровне нижнего пояса ригеля устройством горизонтальной связевой фермы (рис. XIII.14,б). Дополнительная опора для торцевой стены возможна также в виде горизонтальной фермы в уровне верха подкрановых балок.

Горизонтальные связи по нижнему поясувыполняют из стальных уголков, образующих вместе с нижним поясом крайнего ригеля связевую ферму с крестовой решеткой. поясом крайнего ригеля связевую ферму с крестовой решеткой. Горизонтальные связи по верхнему поясу ригелей. Устойчивость сжатого пояса ригеля поперечной рамы из своей плоскости обеспечивается плитами покрытия, прикрепленными сваркой закладных деталей к ригелям. При наличии фонарей расчетная длина сжатого пояса ригеля из плоскости равна ширине фонаря. Чтобы уменьшить расчетный пролет сжатого пояса ригеля, по оси фонаря устанавливают распорки, которые в крайних пролетах температурного блока прикрепляют к горизонтальным фермам из стальных уголков (рис. XIII.14, в). Если же фонарь не доходит до торца температурного блока, то горизонтальную связевую ферму по верхнему поясу ригелей не делают, так как железобетонные панели покрытия за пределами фонаря сами образуют жесткую диафрагму. В этом случае распорки прикрепляют к элементам покрытия крайнего пролета.

Связи по фонарям. Фонарные фермы объединяют в жесткий пространственный блок устройством системы стальных связей: вертикальных - в плоскости остекления и горизонтальных - в плоскости покрытия фонаря (рис. ХIII.14,г).