22. Конструктивные схемы, принципы расчета и конструирования фундаментов. Глубина заложения.

Применение железобетонных фундаментов вместо каменных или бетонных позволяет значительно уменьшить глубину их заложения Важное преимуще­ство таких фундаментов — возможность повышения индустриальности работ, особенно при сборных железобетонных фундаментах.

Железобетонные фундаменты подразделяются на три вида: отдель­но стоящие (отдельные); ленточные под рядами колонн или под стена­ми; сплошные, устраиваемые под всем сооружением.

Отдельно стоящие и ленточные фундаменты могут быть сборными или монолитными.

Кроме того, фундаменты могут быть свайными — забивными или набивными. Расположенные с определенным шагом, они в верхней час­ти объединяются распределительной политой (ростверком).

Отдельно стоящие фундаменты при центральном загружении обыч­но бывают в плане квадратной формы. При внецентренном загружении или при стесненных условиях, фундаменты могут иметь прямоуголь­ный план с отношением сторон не более чем 3:1.

Сборные фундаменты при небольших размерах изготавливают цель­ными — пирамидальными или ступенчатыми, а при больших — составными из отдельных блоков. Мо­нолитные фундаменты (бетонируемые на месте) имеют обычно ступен­чатую форму.

Монолитные фундаментыармируют только сетками, укладываемыми по подошве. Для жесткой связи фундамента с колонной выпускаемую из фундамента арматуру соединяют с арматурой колонны дуговой сваркой. При вязаных каркасах арматуру соединяют внахлестку без сварки.

Расчет отдельных фундаментов производится в предположении, что фундамент является абсолютно жестким телом, поэтому отпор грунта распределяется по подошве по линейному закону.

Расчет отдельных фундаментов состоит из двух частей: расчета ос­нования (по деформациям), из которого определяют размеры фундамента в плане, и расчета самого фундамента на прочность, по которому оп­ределяют размеры отдельных частей фундамента и его армирование.

Величина деформации основания считается допустимой, если сред­нее давление на основание от нормативных нагрузок не превышает нор­мативного сопротивления грунта. При расчете отдельных фундаментов жесткость их принимают бесконечно большой, а эпюру напряжений в грунте под подошвой — линейной.

На подошву фундамента действует вертикальная нормативная на­грузка от колонны и масса самого фундамента и грунта на его обрезах.

При расчете центрально нагруженных фундаментов, когда внешнее усилие N приложено по отношению к центральной оси фундамента с эксцентриситетом е₀≤е_а, пло­щадь подошвы фундамента определяется из уравнения равновесия

где а, в — размеры подошвы фундамента; N_л — нормативная продольная сила на уровне верха фундамента; R — расчетное сопротивление грунта, принимаемое по нормам; γ_т = 20 кН/м³ — усредненная плотность фунда­мента и грунта на его уступах; Н_r— глубина заложения фундамента.

Высоту фундамента Я определяют из расчета на продавливание в предположении, что разрушение происходит по поверхности пи­рамиды, боковые поверхности которой наклонены под углом 45° к вер­тикали

Продавливающая сила F равна величине продольной силы N, дей­ствующей на пирамиду продавливания, за вычетом нагрузок, приложен­ных к большему основанию пирамиды продавливания (считая от плос­кости расположения арматурной сетки):

гдеp = N/ав.

Для фундамента, показанного на рис. 16.3, среднеарифметическое значение периметров верхнего и нижнего оснований пирамиды продав­ливания:

Высоту нижней ступени фундамента h определяют из расчета сече­ния III—III на поперечную силу, если нет поперечного армирования, ко­торое в отдельных фундаментах не применяется. Для полосы единичной ширины

φ_в3 = 0,6 для элементов из тяжелого бетона.

Аналогичным способом определяется высота верхней ступени.

Площадь сечения арматуры фундамента находят из расчета сечений l—ll и ll—ll по изгибающим моментам, определяемым как в консолях от действия реактивного давления грунта по подошве фундамента. Величи­ны моментов и площади поперечных сечений арматуры в сечениях l—lи ll—ll (ни всю ширину фундамента) определяют по формулам:

При ширине подошвы фундамента до 3 м из двух значений A_SI и А$и принимают большее, по которому подбирают диаметр и количество стер­жней, располагаемых с одинаковым шагом по всей ширине подошвы фундамента. При прямоугольных в плане фундаментах аналогичным расчетом определяют количество арматуры в перпендикулярном направ­лении.

При ширине подошвы фундамента более Ъ мъ целях экономии ста­ли половину стержней можно не доводить до конца на 1/10 длины в каждую сторону.

Минимально допустимый процент армирования фундамента в обоих направлениях принимают как в изгибаемых элементах.