Расчет сечений арматуры плитной части фундамента под колонну

Площадь сечения рабочей арматуры подошвы фундамента (A_sl и A_sb - соответственно вдоль сторон l и b) определяется из расчета на изгиб консольного вылета плитной части фундамента на действие отпора грунта под подошвой от расчетных нагрузок в сечениях по граням колонны, подколонника и ступеней фундамента (рис.2.5). Подбор арматуры рекомендуется вести на всю ширину (длину) фундамента.

 

Площадь сечения рабочей арматуры, расположенной параллельно стороне l (b), в j-м сечении на всю ширину

 

(длину) подошвы фундамента вычисляется по следующей формуле, м²:

A

=

M

Ij

 

 

 

 

 

 

sIj

 

R v h

 

 

 

 

 

 

s j

0 j

 

(2.47)

 

где R_s - расчетное сопротивление арматуры растяжению, принимаемое по СНиП 2.03.01 - 84*[24], для классов арматуры:

 

M_{I j} - расчетный момент в расчетном сечении j, кНм; h_oj - рабочая высота рассматриваемого сечения, м;

 

ν_j - коэффициент, зависящий от расчетного момента, расчетного сопротивления бетона на сжатие, размера (ширины) сжатой зоны в рассматриваемом сечении, рабочей высоты. Допускается [1] принимать ν=0,9.

 

Изгибающие моменты в расчетных сечениях плитной части определяются от действия реактивного давления грунта по подошве фундамента баз учета нагрузки от собственного веса фундамента и грунта на его уступах. В качестве расчетного сочетания нагрузок допускается принять то i-е сочетание для расчетов по первой группе предельных состояний, которое соответствовало максимальному значению p_{I max} по формуле (2.37) и использовалось ранее при определении максимального выноса нижней ступени.

 

В зависимости от вида эпюры контактных давлений грунта от расчетных нагрузок для первого предельного

состояния изгибающие моменты в j-м сечении на расстоянии С_j от наиболее нагруженного края фундамента при действии внешних моментов ∑M_{I j}, только вдоль одной стороны (вдоль длины подошвы l) вычисляются по формулам:

при

eIj

£

l

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

M

 

=

åNIj C j

(1+

6c

Ij

-

4cIj

C j

)

 

Ij

 

2l

l

 

l

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(2.48)

при eIj

£

l

 

 

 

 

 

 

 

N

C

j

 

2C

j

 

 

 

M

 

=

å

Ij

 

 

(1-

 

 

)

 

Ij

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3(l - 2e

 

)

 

9(l - 2e

 

)

 

 

 

 

Ij

 

Ij

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(2.49)

 

В этих формулах:

 

i - номер невыгодного сочетания нагрузок, принятый в п.2.4.1;

j - номер рассматриваемого сечения (рис.2.5);

e

=

åM

Ij

( м);

 

 

 

 

Ij

 

åN Ij

 

 

 

 

 

 

(2.50)

∑M_{I i} , ∑N_{I j} - определяются по формулам (2.39) - (2.42); C_j - расстояние от грани фундамента до рассматриваемого

сечения, м.

 

Вычисляют площадь сечения арматуры во всех назначенных сечениях (j= 1, 2,..., n) (рис.2.5) и выбирают наибольшее значение А _{s1 max}.

 

Площадь сечения арматуры, параллельной стороне b, в j'-м сечении (рис.2.5) на всю длину подошвы фундамента определяется по формуле

 

A

 

=

M

Ij

,j=1’,2’,3’,…,K’,

 

 

 

 

 

 

 

 

sIj

 

R v h

 

 

 

 

 

 

 

 

 

s j

0 j

 

 

(2.54)

 

 

 

 

 

 

где

 

 

 

 

 

 

M

 

=

åN Ij C j

 

Ij

2b

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(2.55)

 

Вычисляют площадь сечения арматуры во всех назначенных сечениях j'= 1',2',...,К' и выбирают наибольшее

значение А_{sl max}. По значениям А_{sl max} и А_{sb max} производится армирование подошвы фундаментов. При этом учитываются

 

следующие конструктивные требования:

 

- шаг рабочих стержней принимается равным 200 мм;

 

- в случае, когда меньшая из сторон подошвы фундамента имеет размер b≤ 3 м , следует применять сетку с рабочей арматурой в двух направлениях;

 

- при b > Зм применяются отдельные сетки с рабочей арматурой в одном направлении; укладываемые в двух плоскостях; при этом рабочая арматура, параллельная большей стороне подошвы l, располагается снизу; сетки в каждой плоскости укладываются без нахлестки с расстоянием между крайними стержнями не более 200 мм; шаг стержней конструктивной арматуры составляет 600 мм;

 

- минимальный диаметр рабочей арматуры сеток подошв принимается равным 10 мм вдоль стороны l ≤ 3 м и 12 мм при l > 3 м.

 

Окончательное сечение арматуры принимается с учетом проверки ширины-раскрытия трещин.

 

19. Расчет прочности поперечных сечений подколонника

2.34. Проверка прочности бетонных и железобетонных подколонников производится по двум сечениям по их высоте:

 

прямоугольного сечения в уровне плитной части (сечение 1-

 

1, черт. 20);

 

коробчатого сечения стаканной части в уровне заделанного торца колонны (сечение 2-2, см. черт. 20).

 

 

Черт. 20. Расчетные сечения бетонных и железобетонных подколонников

 

2.35. Расчет прямоугольных сечений 1-1 производится на следующие величины расчетных усилий (вычисленных с учетом веса подколонника и нагрузок от опирающихся на него фундаментных балок): продольную силу N, изгибающие моменты Мx и Мy.

 

Расчет коробчатого сечения 2-2 производится на продольную силу N-Nc и изгибающие моменты Мx, Мy (в уровне заделанного торца колонны).

 

Величина продольной силы Nс принимается согласно указаниям п. 2.20.

 

2.36. В общем случае расчет прямоугольного сечения l-l производится на косое внецентренное сжатие. В связи со сложностью вычислений рекомендуется производить его с использованием стандартных программ на ЭВМ или с помощью графиков несущей способности (см. прил. 5) — для железобетонных сечений, по формулам прил. 4 — для бетонных сечений.

 

2.37. В случае, если величина приведенного момента в одном направлении составляет не более 0,1 момента в другом, меньший момент допускается не учитывать, и сечение рассчитывается как внецентренно сжатое в одной плоскости.

 

2.38. При вычислении изгибающих моментов для прямоугольного сечения 1-1 должен учитываться случайный эксцентриситет еа, как для элементов статически определяемых конструкций в соответствии с указаниями п.

 

1.21 СНиП 2.03.01-84.

 

2.39. Для подколонников, находящихся в грунте, при соотношении hcf / bcf □ 6, а также подколонников с hcf / bcf □ 4 при отсутствии засыпки грунтом коэффициент □ принимается равным 1. В остальных случаях величину коэффициента □ следует определять в соответствии с пп. 3.6 и 3.24 СНиП 2.03.01-84. В этом случае расчетная длина подколонника принимается равной lо = hcf (при наличии засыпки), lо = 1,2 hcf (при отсутствии засыпки).

 

2.40. Для выявления необходимости расчетного армирования подколонника в зоне прямоугольного сечения первоначально производится проверка его прочности как внецентренно сжатого бетонного сечения согласно п. 3.5 СНиП 2.03.01-84. Размеры сжатой зоны и ее площадь Аb для бетонных неармированных подколонников рекомендуется определять по формулам, приведенным в прил. 4 для четырех форм сжатой зоны в зависимости от величины эксцентриситетов. Для форм сжатой зоны 1, 3 и 4 определяются размеры, площадь сечения сжатой зоны Аb и проверяется прочность бетона из условия N □ RbАb .

 

Для 2-й формы сжатия определяются размеры х и y и

положение центра тяжести сжатой зоны сх и сy. Бетонное сечение удовлетворяет услиям прочности при выполнении условий: сx > еx, сy > ey.

 

При расчете бетонных подколонников по прочности расчетные сопротивления бетона следует принимать с необходимыми коэффициентами условий работы согласно табл. 15 СНиП 2.03.01-84 (для бетонных конструкций □b9 = 0,9; при бетонировании подколонников в вертикальном положении при высоте слоя бетонирования более 1,5 м □b3 =

0,85).

 

При выполнении бетонных подколонников должны быть выполнены конструктивные требования п. 4.23.

 

2.41. Проверка прочности прямоугольного железобетонного сечения 1-1 (см. черт. 20) при действии момента в одной плоскости производится по формулам (36)-(39) СНиП 2.03.01 При расчете прочности прямоугольных сечений железобетонных подколонников сжатую арматуру рекомендуется не учитывать. В этом случае армирование подколонника выполняется в соответствии с п. 4.21. Продольная арматура железобетонных подколонников должна быть подобрана с учетом требований по ширине раскрытия трещин (см. разд. 2).

 

2.42. Расчет коробчатых сечений 2-2 (см. черт. 20) производится как внецентренно сжатых железобетонных сечений на усилия, указанные в п. 2.35 без учета величин □, еа.

 

Для коробчатых сечений стаканной части подколонника продольную арматуру допускается определять на действие условных изгибающих моментов Мk, М’k без учета нормальной силы, раздельно для каждого направления изгиба.

 

Изгибающие моменты Мk, М’k определяют от действующих сил относительно точек k, k’ (черт. 21) поворота колонны. Моменты в плоскости х принимают равными:

 

при ех □ lc / 2 Mkx = 0,8 (Mx + Qxdp — 0,5 N lc) ; (58) при lc / 2 □ ex □ lc / 6 Mkx□ = 0,3 Mx + Qx dp . (59)

 

Аналогично вычисляют изгибающие моменты Мky, Мky□ с заменой Mx, Qx, lc соответственно на My, Qy, bc.

 

Черт. 21. Расчетная схема стаканной части подколонника 1 — горизонтальные сетки

 

2.43. При расчете железобетонных подколонников расчетные сопротивления бетона следует принимать с необходимыми коэффициентами условий работы (□b2 = 1,1 или □b2 = 0,9) в зависимости от характера учитываемых нагрузок (см. табл. 15 СНиП 2.03.01-84).

 

2.44. Поперечная арматура стаканной части подколонника, выполняемая в виде горизонтальных сварных сеток, определяется в сечении 1-1 (см. черт. 21) по расчету на

условные изгибающие моменты Мk, М’k, определяемые по формулам (58) и (59).

 

Площадь поперечной арматуры сеток (суммарная площадь стержней в одном направлении) определяется из уравнений:

 

(60)

 

где Аsi — площадь сечения всех стержней арматуры в одном направлении на i-м уровне;

 

zi — привязка сеток поперечной арматуры к торцу колонны. 2.45. При одинаковых диаметрах стержней арматуры сеток и одинаковой марке стали площадь сечения рабочей арматуры сварной сетки равна:

 

при е □ lc / 2

(61)

при lc / 2 □ c □ lc / 6

(62)

 

Аналогично определяется арматура Аsy от изгибающих моментов Мky, Мky□.

 

2.46. В случае действия продольной силы в пределах ядра сечения (е □ lc / 6, e □ bc / 6) поперечное армирование подколонника назначается конструктивно.