Столбчатые крестообразные фундаменты
|
В практике строительства фундаменты под колонны устраивают в основном квадратной и прямоугольной формы. Дальнейшее совершенствование конструкции этих фундаментов возможно путем изменения формы подошвы, в частности, применения подошвы крестообразного очертания. Грунт в зоне вырезов таких фундаментов участвует в работе, поэтому расчет их оснований производят по внешним габаритам, включая площадь вырезов. Отношение площади сплошного фундамента к площади фундамента с вырезами kd принимают равным 1.1. В общем виде расчетная формула для определения максимального давления на грунт под подошвой крестообразного фундамента имеет вид  В качестве примера определены размеры и расход стали для крестообразных фундаментов при трех сочетаниях нагрузок и соответствующих отношениях а1/а2:  Для каждого указанного сочетания нагрузок принято три значения коэффициентов k1 и k2:  Расчетные усилия, количество арматуры и расход стали для крестообразных фундаментов сопоставляли с аналогичными параметрами для прямоугольных фундаментов при тех же отношениях а1/a2. Армирование крестообразных фундаментов принимали в двух вариантах: из двух сеток (при неограниченной ширине сеток) и из трех (при максимальной ширине сварных сеток 2,6 м). Высота фундаментов определена из расчета на продавливание при максимальной действующей вертикальной нагрузке и принята равной 90 см.  На основании проведенных расчетов можно сделать следующие основные выводы: - площадь крестообразных фундаментов, как правило, меньше площади прямоугольных на 5—11 %; - при k = 1/6 габариты крестообразных фундаментов практически совпадают с габаритами прямоугольных, а при k=1/4 и 1/5 превышают их на 5—10%; максимальные моменты сопротивления крестообразных фундаментов меньше, чем прямоугольных на 16—25% и возрастают с увеличением k; моменты инерции для сечений Б—Б (см. рис. 1.20), проходящих по внутренней грани выреза, больше» чем у прямоугольных, на 15—67 %; - расчетное краевое давление на грунт в крестообразном фундаменте на 10 % больше» чем в прямоугольном, при этом от действия нормальной силы давление увеличивается на 3—10 %, а от действия момента на 15—30%; - расчетное давление на внутренней грани выреза крестообразного фундамента в зависимости от соотношения M/N оказывается меньше или больше, чем у прямоугольного; - максимальные расчетные моменты по грани колонны относительно большей стороны для крестообразного фундамента меньше, чем для прямоугольного, на 4—7,5 %, относительно меньшей стороны — на 13—18%; - площадь сечения арматуры по грани колонны относительно большей стороны для крестообразного фундамента меньше, чем для прямоугольного, на 5%, относительно меньшей стороны — на 3—13 %; - при армировании крестообразных фундаментов двумя сетками расход стали меньше, чем при армировании прямоугольных, на 32—40 %; с увеличением k расход стали снижается на 6—7 %; - при армировании крестообразных фундаментов тремя сетками расход стали меньше, чем при армировании прямоугольных, на 7—16%; с увеличением k расход стали увеличивается. Таким образом, при армировании крестообразного фундамента двумя сетками для обеспечения минимального расхода стали следует принимать k=1/6. при армировании их тремя сетками k=1/6. Необходимо отметить, что сопоставление расхода стали дано при условии, что сетки имеют рабочую арматуру постоянной длины, т. е. выполнены без обрыва арматуры. Расчетом установлено, что при традиционном армировании прямоугольного фундамента четырьмя сетками с обрывом арматуры по длине расход стали в нем больше, чем в крестообразном, на 22 %. Только в случае армирования прямоугольного фундамента пятью сетками разница в расходе стали сокращается до 8% (табл. 1.17).  При выборе значения k необходимо учитывать его влияние не только на расход арматуры, но и на осадку фундамента и расход бетона Сумма площадей крестообразного фундамента и треугольников (последние вводят в расчет, учитывая наличие арочного эффекта в грунте), заключенных между смежными гранями в зоне вырезов, которая определяет осадку фундамента, а также площадь прямоугольного фундамента приведена в табл. 1.18.  Из табл. 1.18 видно, что наибольшая площадь получается при k=1/4, и в этом случае она превышает площадь прямоугольного фундамента на 5—12 %; при k=1/6 площади фундаментов практически совпадают, кроме случая N=6000 кН и Mx=200 кН*м, который практически соответствует центральной нагрузке. Рассмотрим переход от традиционного квадратного фундамента к крестообразному через восьмиугольный (рис. 1.21), который по отношению к крестообразному является как бы описанным. Площадь подошвы столбчатого квадратного фундамента (рис. 1.21, а) определяют из условия:   Так как A1=A2=A3, поручим расчетное уравнение для определения размеров крестообразного фундамента  На основании полученных зависимостей для различных значений kd были определены соответствующие значения b1 и b2 и их соотношения (табл. 1.19). Таким образом, если принять коэффициент kd=1,15, то b2=0,5 b1 и b1=0809а. Расчет крестообразных фундаментов должен выполняться по двум предельным состояниям. По первому предельному состоянию следует выполнять расчет сечений, нормальных к продольной оси элемента и наклонных, а также расчет на продавливание. По второму предельному состоянию требуется производить расчет по образованию трещин нормальных и наклонных сечений к продольной оси элемента.  Площадь сечения рабочей арматуры определяют из расчета на изгиб консольного выступа фундамента в сечениях по граням колонны и ступеней фундамента. В сечениях, где крестовые выступы соединяются с основной частью фундамента (в зоне обрыва рабочей арматуры), следует проверять прочность фундамента в двух сечениях: по грани уступа при ширине сечения, равной ширине выступа, и на расстоянии десяти диам нижней арматуры от грани при ширине сечения, равной всей ширине фундамента. Расчет фундаментов на продавливание рекомендуется выполнять после определения в соответствии с действующими усилиями размеров фундамента в плане, полной высоты плитной части и высоты отдельных ступеней Вынос нижней ступени может определяться в соответствии с общими рекомендациями. |
