Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Ленточные фундаменты

22.12.2018

Ленточные фундаменты чаще всего используют как фундаменты под стены, реже они применяются при устройстве фундаментов под равномерную сетку колонн, в виде системы перекрестных лент. Обычно в их состав входит фундаментная плита и стена подвала, передающая нагрузку от стен или колонн здания. Фундаменты в виде перекрестных лент под колонны устраивают, если площади подошв отдельных фундаментов под колонны велики и подошвы смыкаются краями, или при необходимости получения жесткого фундамента в случае расположения здания недостаточно жесткой конструктивной схемы на неравномерно сжимаемом основании. Разработаны разнообразные конструкции ленточных фундаментов в виде сборных блоков сплошного сечения, ребристых, пустотелых, кессонных, решетчатых (рис. 7.2). Блоки сплошного сечения могут быть трапециевидной или прямоугольной формы. Для снижения расхода бетона на 20—30% применяются ребристые и пустотелые блоки, но они менее технологичны при изготовлении.

Наибольшее применение нашли блоки сплошного трапециевидного сечения, представляющие собой двухконсольные плиты, толщина которых определяется величиной поперечной силы при отсутствии поперечной арматуры. Имеются разработки по криволинейному очертанию верхней поверхности консольного участка, соответствующего эпюре моментов; по созданию безопорных участков на нижней поверхности фундаментной плиты для снижения величины изгибающего момента. Монолитные фундаментные плиты имеют трапециевидную или прямоугольную форму.

С целью экономии материалов предусматривают трапециевидные сечения консолей блоков подушек и обрывы рабочей арматуры в соответствии с эпюрами изгибающих моментов. Сечение типовых плит принимают по ГОСТ. Часть рабочей арматуры проектируют с обрывом стержней в соответствии с эпюрой материалов. Для передачи нагрузки от вышележащих конструкций здания на фундаментные плиты служат монолитные или сборные, бетонные или железобетонные стены (чаще всего они служат стенами подвала). Сборные стены монтируют из фундаментных стеновых блоков или панелей (рис. 7.3). Стеновые блоки могут быть сплошные или пустотелые с различной формой пустот. Применение пустотелых блоков позволяет на 20—30 % сократить расход бетона. Бетон для монолитных фундаментов принимается тяжелый конструкционный средней плотности от 2200 до 2500 кг/м3 включительно, класса не ниже В15, а для сборных фундаментов — В20, В30.

При воздействии отрицательных температур от -5 до -40°С принимают марку бетона по морозостойкости не ниже F75, а при расчетной температуре наружного воздуха выше -5°C марку бетона по морозостойкости не нормируют. Для рабочей арматуры рекомендуется арматура периодического профиля класса А400, чтобы получить увеличенное сечение стержней с целью более надежного сопротивления коррозии. При технико-экономическом обосновании может применяться арматура более высоких классов (А500 и др.), а также преднапряженная арматура. Толщину защитного слоя бетона для конструкций фундаментов в грунте при отсутствии специальных защитных мероприятий и при наличии бетонной подготовки принимают 40 мм, а при ее отсутствии — 70 мм.

Глубина заложения подошвы фундаментов принимается не менее 0,5 м от поверхности планировки и больше толщины почвенного слоя. При ее назначении учитывают глубину промерзания и возможность морозного пучения грунтов в основании. При возможности морозного пучения глубина заложения подошвы принимается ниже глубины промерзания, определяемой нормами (не менее расчетной глубины промерзания df);

где dfn — нормативная глубина промерзания, принимаемая по карте нормативных глубин промерзания; kh — температурный коэффициент, зависящий от температурного режима помещения и определяемый по СП. Глубину заложения выбирают с учетом расположения фундамента на достаточно прочном слое грунта, исключая слабые грунты в качестве возможного основания. Если рядом с будущим фундаментом расположены существующие фундаменты — необходимо исключить их взаимовлияние. Для этого нужно, чтобы разница в глубине заложения подошв существующего и нового фундаментов была не более половины расстояния между краями подошв в плане. Ленточные фундаменты под несущие стены рекомендуется применять, как правило, при условии полного использования нормативного давления на основание. Их широко применяют при заложении подошвы 2...3 м и более в случае использования подземного пространства под зданием. Фундаменты, стены подвалов и цоколи следует, как правило, выполнять сборными из блоков или панелей. Блоки укладывают с перевязкой вертикальных швов и с тщательным заполнением их цементно-песчаным раствором.

Расчет железобетонных фундаментных подушек и стен подвала производят по указаниям Свода правил, руководства, и других источников. При расчете фундаментных стен в случаях, когда толщина их меньше толщины вышележащих стен, учитывают случайный эксцентриситет е = 8 см; этот эксцентриситет суммируется с эксцентриситетом продольных сил. Толщины фундаментной стены и стены первого этажа должны отличаться одна от другой не более чем на 25 см; оси этих стен должны совпадать. Переход от одной глубины заложения ленточного фундамента к другой производится уступами. При плотных грунтах отношение высоты уступа к его длине должно быть не более 1:1, а высота уступа не более 1 м. При неплотных грунтах отношение высоты уступа к его длине должно быть не более 1:2 и высота уступа — не более 0,5 м. Уширение бутобетонных и бутовых фундаментов к подошве производится уступами. Высота уступа принимается для бутобетона не менее 30 см, а для бутовой кладки — в два ряда кладки, что составляет в зависимости от крупности камня 55—60 см. Ширина уступа назначается так, чтобы отношение высоты к ширине было не менее указанного в табл. 7.1. Проверка уступов расчетом на изгиб и срез не требуется.

При проектировании бутовых, бетонных или бутобетонных фундаментов под стены, размеры каждого из обрезов фундаментов (добавленных к ширине стены) принимают не менее 50 мм с округлением ширины фундамента до размера, кратного 100 мм. При проектировании ленточных фундаментов под стены промышленных зданий рекомендуется применять сборные фундаменты, собираемые из блоков — подушек и стеновых блоков. Сборные ленточные и прерывистые фундаменты можно устраивать только из одних фундаментных стеновых блоков, если их ширина равна или больше расчетной ширины фундамента. Фундаментные блоки — подушки или заменяющие их нижние фундаментные стеновые блоки укладывают вплотную один к другому, в результате чего создается непрерывный ленточный фундамент, или с промежутками при создании прерывистого фундамента (рис. 7.4).

В фундаментах и стенах подвалов из бутобетона толщина стен принимается не менее 55 см, а размеры сечения столбов — не менее 40 см; толщина стен из бутовой кладки принимается не менее 50 см и столбов — не менее 60 см. При применении бута — плитняка допускается уменьшение толщины конструкций из бутовой кладки до 30 см. Наружные подвальные стены рассчитывают с учетом активного бокового давления грунта и находящейся на поверхности грунта распределенной нагрузки. При отсутствии специальных требований нормативная распределенная нагрузка на поверхности принимается равной 10 кН/м2. Типы и размеры фундаментных блоков применяются по утвержденным каталогам типовых индустриальных строительных изделий. Марка раствора для кладки фундаментных стеновых блоков назначается в зависимости от влажности грунта и степени долговечности здания. Рекомендуется марка 50 (для зданий меньшей долговечности — III — марка 25).

Для обеспечения пространственной жесткости сборного фундамента предусматривают связь между продольными и поперечными стенами путем перевязки фундаментными стеновыми блоками, либо закладкой в швы стен сеток из стали классов А400 8—10 мм с шагом 150 мм (рис. 7.5). При малосжимаемых грунтах при E0 > 10 МПа стальные сетки могут не предусматриваться. Сетки должны быть уложены не менее, чем в двух (верхнем и нижнем) горизонтальных швах. Глубина заделки сеток в поперечные стены должна быть не менее двойной ширины фундаментного стенового блока Ъ. Если одна из стен выполнена из кирпича, то при любых грунтах сетки укладывают в каждом ряду фундаментных блоков. Фундаментные стеновые блоки должны укладываться с перевязкой вертикальных швов. Глубина перевязки шва должна быть: при малосжимаемых грунтах — не менее 0,4 высоты фундаментного стенового блока; при сильно сжимаемых (E0 < 10 МПа) и макропористых просадочных грунтах — не менее высоты стенового блока. Для устройства различных вводов от наружных сетей (см. рис. 7.5) оставляют проемы между блоками длиной не более 0,6 м (при отсутствии дополнительных конструктивных мероприятий). Проемы в углах зданий не допускаются. При изменении глубины заложения подошвы переход от одного заложения к другому осуществляется уступами, высота которых должна быть равна высоте фундаментного блока-подушки или стенового блока, а отношение высоты уступа к его длине должно быть не менее 1:2 — при связных грунтах и 1:3 — при песчаных грунтах.

В местах уступов блоки-подушки укладываются при необходимости на подготовку из тощего бетона класса B10 (см. рис. 7.5). При возведении сборных фундаментов на сильно сжимаемых грунтах, а также на площадках с неравномерными напластованиями грунтов, значительно отличающихся по своей сжимаемости, устраивают армированный шов поверх фундаментных блоков-подушек и армированный пояс поверх последнего ряда фундаментных стеновых блоков по всему периметру. Армированный шов должен быть толщиной 3—5 см; цементный раствор для армированного шва делают из марки не ниже марки раствора основной кладки, но не ниже марки 50.

Армированный пояс может выполняться как из монолитного бетона, так и из сборных элементов; высота пояса 10—15 см, бетон класса не ниже В10. Армирование шва и пояса осуществляется стержнями 08—10 мм класса А400 с шагом 100—150 мм, связанными через 50—60 см монтажной арматурой; ширина пояса должна быть не менее 0,8 толщины стены. Армированные пояса наружных и внутренних стен устраивают в одном уровне. Можно устраивать их на разных отметках, но при этом пояса должны перекрывать друг друга на длину не менее 50 диаметров рабочей арматуры и не менее двух расстояний между ними по вертикали. Гидроизоляцию между стенами и фундаментами устраивают из двух слоев навариваемого рулонного материала типа «Изопласт» по цементно-песчаному раствору 1:3 толщиной 20 мм.

Осадочные швы в ленточных фундаментах на сжимаемых грунтах устраивают при разнице в высоте соседних участков зданий более 10,0 м, а также в местах сопряжения участков здания, расположенных на разнородных грунтах, и при наличии разницы в давлении на грунт под фундаментами соседних участков здания более, чем на 50 % от величины большего давления на основание. Ленточные фундаменты под рады колонн выполняют чаще всего в монолитном железобетоне из перекрестных балок таврового поперечного сечения, включающих фундаментную плиту и вертикальные ребра (стены подвала) прямоугольного сечения (рис. 7.6).

Глубину заложения подошвы d принимают как для ленточных фундаментов, высота края консоли — не менее 200 мм. Размеры и армирование плиты и ребер обосновывают расчетом как изгибаемых элементов.

Расчет фундаментов. Ширину подошвы при центральной нагрузке определяют, условно вырезая 1 м длины фундамента (рис. 7.7), определяют внешние нагрузки на него N от всех вышележащих перекрытий и стен здания, от собственного веса фундамента и грунта на обрезах (средний удельный вес бетона и грунта уm = 20 кН/м3).

Ширину подошвы b при центральной ленточной нагрузке N, находят по формуле:

где р — ордината эпюры давления на грунт; Nn — нормативная нагрузка; N — расчетная нагрузка без учета веса фундамента и грунта, кН/пм; Af — площадь подошвы на 1 п.м.; уm — среднее значение объемной массы грунта и фундамента; у — усредненный коэффициент надежности по нагрузке (принимают yf = 1,2); R — расчетное сопротивление грунта для центрально нагруженного фундамента; h — глубина заложения фундамента в м.

При расчете ширины подошвы ленточного фундамента под стену при наличии подвала при внецентренной нагрузке (см. рис. 7.7) учитывают действие вертикального давления от стены здания Nw, горизонтального давления грунта обратной засыпки оаг (как для подпорной стены), и вертикального одностороннего пригруза грунта обратной засыпки N. В расчет вводят временную нагрузку на поверхности грунта р = 10 кН/м2, заменяя ее действие эквивалентным слоем грунта толщиной 0,6 м. Вычисляют момент, действующий в нормальном сечении по грани стены подвала, на 1 п.м. длины фундамента

где Nw — нагрузка от стены здания на 1 п.м. длины фундамента; N — нагрузка от грунта обратной засыпки на 1 п.м.; оаг — давление грунта обратной засыпки оаг = у0Н(45°-0,5фm); H = h+0,6 м; фm — усредненный угол внутреннего трения. Остальные обозначения см. рис. 7.7.

Далее находят

где b — ширина подошвы; pmax < 1,2Rn; pmin > 0.

Прочность ленточных фундаментов под стены рассчитывают на действие изгибающего момента и поперечной силы; возможен учет перераспределения контактных давлений и сил трения по подошве при допущении длительного раскрытия трещин. Расчет прочности на действие изгибающего момента производят для сечений, нормальных к продольной оси. В ленточных фундаментах под жесткие стены рассчитывают только консоли фундаментной плиты (подушки), загруженные контактным давлением (отпором) грунта (рис. 7.8). Расчет по прочности нормальных сечений производят в зависимости от соотношения между значением относительной высоты сжатой зоны бетона e = x/h0, определяемым из соответствующих условий равновесия, и значением граничной относительной высоты сжатой зоны eR, при котором предельное состояние элемента наступает одновременно с достижением в растянутой арматуре напряжения, равного расчетному сопротивлению Rs. Расчет с учетом перераспределения контактных давлений р и реализации сил трения т возможен только при отсутствии динамических нагрузок, которые могут привести к снижению этих факторов.

Значение eR определяют по формуле (7.4) или по табл. 4.3.

Расчет прямоугольного поперечного сечения консоли с одиночной арматурой (рис. 7.8) производится в зависимости от высоты сжатой зоны

при х < eRh0 из условия

где х — высота сжатой зоны;

при х > eRh0 из условия

где aR — см. табл. 4.3; При равномерно распределенном контактном давлении р (см. рис. 7.8) максимальный изгибающий момент в нормальном сечении на 1 п.м длины

Если допустимо длительное раскрытие трещин аcrc = 0,3 мм, ведущее к расширению площади контакта с грунтом и реализации сил трения по подошве, и если отсутствуют вибрационные нагрузки, которые могут снизить силы трения, можно учесть разгружающий момент сил трения т = pf по подошве на 1 п.м длины фундамента Mт; его нужно вычитать из момента М.

где f — коэффициент трения бетона по грунту (меняется в широких пределах в зависимости от вида и состояния грунта, может быть принят не более 0,1-0,2.

Учет перераспределения контактных давлений р по подошве возможен при использовании коэффициента постели грунта К (МПа/мм) в случае длительного раскрытия трещин аcrc = 0,3 мм. Снижение р на краю консоли

Тогда p1 = p + Ар; p2 = р - А;

Сниженный изгибающий момент

Подбор продольной арматуры производят следующим образом.

Вычисляют значение

Если am < aR (см. табл. 4.3), сжатая арматура по расчету не требуется (необходимо стремиться к такому армированию). При отсутствии сжатой арматуры площадь сечения растянутой арматуры определяется по формуле

Если am > aR, нужно увеличить сечение фундаментной плиты или повысить класс бетона. Расчет по прочности фундаментных плит без поперечной арматуры на действие поперечной силы производится как для изгибаемых элементов из условий

где Qmax — максимальная поперечная сила у грани опоры;

где Q — поперечная сила в конце наклонного сечения, начинающегося от грани стены подвала, опирающейся на плиту; значение с принимается не более сmax = 2ho.

При расчете плиты на действие распределенных сил реактивного отпора грунта, если выполняется условие

условие (7.15) принимает вид

(что соответствует с = 3ho), а при невыполнении условия (7.16)

что соответствует

Для фундаментных плит с переменной высотой сечения при проверке условия (7.14) значение ho принимается в опорном сечении, а при проверке условия (7.15) — как среднее значение ho в пределах наклонного сечения. Для плит с высотой сечения, увеличивающейся к участку опирания стены подвала с увеличением поперечной силы, значение cmax принимается равным

где ho1 — рабочая высота плиты в опорном сечении; в — угол наклона верхней наклонной грани плиты.

Расчет прочности фундаментов под ряд колонн. Учет распора. При действии сравнительно регулярных нагрузок и напластовании грунтов, обеспечивающем равномерную осадку (однородный грунт или горизонтально расположенные слои грунта) фундаменты под ряды колонн можно рассчитывать, как многопролетные неразрезные балки на действие равномерно распределенного давления грунта р (возможен учет распора и перераспределения этого давления) (рис. 7.9). При нерегулярных нагрузках, а также при неоднородных грунтах с включениями сложных наклонных прослоек, в сложных и особых грунтовых условиях, рекомендуется рассчитывать фундаменты с использованием компьютерных программ. Изгибающий момент в пролете и на опорах многопролетной балки без учета сил распора

где р — погонное контактное давление с учетом ширины подошвы.

Можно учесть снижение момента на опоре с учетом расположения максимального значения эпюры моментов в толще стены здания. Учет перераспределения контактных давлений р по подошве возможен при использовании коэффициента постели грунта К. Небольшое снижение давления в средней части плиты

где К — коэффициент постели; аcrc — ширина раскрытия трещин; порядок определение коэффициента постели К: определить среднее давление по подошве от нормативных нагрузок рm; определить осадку s; К = pm/s. Сниженный изгибающий момент

Подбор сечения арматуры Аs1 и As2 см. (7.13), (7.14).

Расчет прочности с учетом сил распора производят по формулам. Согласно рекомендациям, при отсутствии данных о возможности горизонтальных перемещений контура плит при h/l > 1/30 расход арматуры можно снизить без расчета на 20%, кроме крайних и вторых от края пролетов, где силы распора не будут проявляться в полной мере ввиду горизонтальных перемещений плит. Учет усилий распора сводится к определению дополнительного момента AM, воспринимаемого за счет распора.

Расчет фундамента под ряд колонн на действие поперечных сил. Расчет при действии поперечных сил должен обеспечить прочность на действие поперечной силы и момента по наклонному сечению. Ввиду сплошного сечения балки и действия распределенного давления грунта по подошве расчет по полосе между наклонными сечениями не производится. В качестве поперечной арматуры используют вертикальные стержни. Рассчитывают ленточный фундамент (балку) по наклонным сечениям на действие поперечных сил как элемент постоянной высоты. Расчет производят из условия (рис. 7.10)

где Q — поперечная сила в наклонном сечении с длиной проекции с от внешних сил, расположенных по одну сторону от рассматриваемого наклонного сечения; Qb — поперечная сила, воспринимаемая бетоном сжатой зоны в наклонном сечении; Qsw — поперечная сила, воспринимаемая хомутами в наклонном сечении. Поперечную силу Qb определяют по формуле

Значение Qb принимают не более 2,5 Rblbho и не менее 0,5 Rblbho. Определение с описано ниже. Усилие Qsw определяют по формуле

где qsw — усилие в хомутах на единицу длины элемента, равное

сo — длина проекции наклонной трещины, принимаемая равной с, но не более 2ho. Хомуты учитывают в расчете, если соблюдается условие

Можно не выполнять это условие, если в формуле (7.27) учитывать такое уменьшенное значение Rbtp, при котором условие (7.28) превращается в равенство, т.е. принимать Mb = 6h02qsw. При проверке условия (7.25) в общем случае задаются рядом наклонных сечений при различных значениях с, не превышающих 3ho. Так как на балку действует равномерно распределенное давление грунта, то невыгоднейшее значение с принимают равным C = VMb/q1, а если при этом VMb/q1 < 2h0/1-0,5qsw/Rbtb или qsw/Rbtb >2, нужно принимать с = VMb/0,75sw+q1; значение q1 определяют следующим образом: если действует сплошная равномерно распределенная нагрузка р, q1 = р; если нагрузка q включает в себя временную нагрузку, которая приводится к эквивалентной по моменту равномерно распределенной нагрузке qv (то есть когда эпюра моментов M от принятой в расчете нагрузки qv всегда огибает эпюру M от любой фактической временной нагрузки, q = р — 0,5qv. При этом в условии (1.21) значение Q принимают равным Qmax — q1c, где Qmax — поперечная сила в опорном сечении. Поперечные стержни должны отвечать конструктивным требованиям, приведенным в «Пособии».

Расчет трещиностойкости. В соответствии с действующими нормами расчет изгибаемых конструкций фундаментов производят по образованию трещин, и (в случае образования) — по раскрытию трещин. Расчет по раскрытию трещин позволяет учитывать их раскрытие при перераспределении контактных давлений грунта с целью снижения изгибающего момента.

Прерывистые фундаменты проектируют с целью снижения расхода материалов, допуская небольшое превышение расчетного сопротивления грунта основания. He допускается применение прерывистых фундаментов с превышением расчетного сопротивления основания в случаях макропористых просадочных грунтов II категории просадочности; в сейсмических районах с расчетной сейсмичностью 9 баллов (при слабых грунтах); если площадка сложена из неоднородных грунтов, значительно отличающихся по своей сжимаемости, при неравномерном напластовании этих грунтов. В этих случаях возможно при обосновании применение прерывистых фундаментов без превышения расчетного сопротивления грунта основания. Некоторые мероприятия по сокращению расхода бетона и арматурной стали даны выше (рациональная форма сечения фундаментов, устройство пустотелых и ребристых фундаментов, применение прерывистых ленточных фундаментов) и на рис. 7.11. Можно применять рациональное изменение профиля консоли; создание безопорных участков на контактной поверхности; обрезку плиты в плане; обрыв части рабочей арматуры. Для фундаментов в виде перекрестных лент можно использовать экономичные решения, описанные в «Расчет и конструирование плитных фундаментов»; при обосновании можно применять напрягаемую арматуру. Все мероприятия должны быть обоснованы технико-экономически.
Имя:*
E-Mail:
Комментарий: