Простой бетонный фундамент или пьедестал – это фундамент мелкого заложения, предназначенный для восприятия небольших нагрузок от колонн без использования продольной напряженной стали. Это наиболее экономичные формы мелкозаглубленных фундаментов. Чтобы выдержать температурные и усадочные нагрузки, стандартные нормы рекомендуют предусматривать распределительные арматурные стержни для обычных бетонных фундаментов.
Требования к проектированию фундаментов из обычного бетона приведены в пунктах 34.1.2 и 34.1.3 стандарта IS: 456-2000.
Данная статья объясняет теорию проектирования железобетонных фундаментов с помощью примера.
Толщина края подножия из обычного бетона для колонн R.C.C.
Железобетонное основание
Как показано на рисунке выше, плоскость, проходящая через нижний край подножия и соответствующий стык колонны, составляет угол ‘α’ с горизонталью. Расчетное максимальное опорное давление, действующее на основание постамента, задается величиной qa в Н/мм2. Этот угол ‘α’ задается следующим уравнением согласно IS:456-2000, п.34.1.3.
Уравнение-1
fck – характеристическая прочность бетона в 28 дней в Н/мм2
Согласно IS:456-2000, пункты 34.1.2 и 34.1.3, минимальная толщина по краям бетонного основания должна быть не менее 150 мм для оснований на грунтах. Если фундаменты установлены на сваях, минимальная толщина по краям железобетонных фундаментов должна быть не менее 300 мм.
Проектирование простого бетонного основания для колонны 400 x 400 мм
Рассмотрим пример проектирования железобетонного основания для колонны сечением 400 x 400 мм. Она несет осевую нагрузку 400 кН при эксплуатационных нагрузках. Примите безопасную несущую способность грунта 300 кН/м2 на глубине 1 м ниже уровня земли. Для проектирования используйте M20 и Fe 415.
Шаг 1: Передача нагрузки на основание колонны
Перед началом проектирования необходимо проверить, будет ли общая факторизованная нагрузка на колонны надежно передана на основание колонны без использования арматуры.
Заданная осевая нагрузка P = 400 кН
Фактированная осевая нагрузка Pu = 400 x 1,5 = 600 кН
Согласно п. 34.4, все силы и моменты, действующие на основание колонны, должны быть надежно переданы на основание фундамента путем сжатия бетона и растяжения стали. Силы сжатия передаются с помощью прямой опоры, а силы растяжения передаются с помощью арматуры.
Согласно п. 34.4, допустимые нагрузки на всю площадь бетона по методу предельных состояний определяются следующим образом:
Уравнение-2
Площадь опоры в наклонном или ступенчатом основании
Вышеуказанное опорное напряжение увеличивается при большой площади основания. Для учета эффекта рассеивания сосредоточенной нагрузки от колонны на основание, как показано на рисунке 2, допустимое опорное напряжение определяется следующим образом:
Уравнение-3
В данной задаче опорное напряжение на границе раздела колонна-основание определяется поверхностью колонны. Следовательно, A1 = A2 =400 x 400 =160000 мм2. Таким образом, A1/A2 =1;
Следовательно, уравнение 3 становится
Допустимое напряжение в опоре = 0,45 x 20 x 1 = 9 Н/мм2
Допустимое усилие на подшипник = Pbr = Допустимое напряжение в подшипнике x A1
Pbr = (9 x 160000 )/1000 = 1440 кН > Pu = 600 кН
Так как усилие на опоре Pbr на границе колонны и фундамента больше, чем осевая нагрузка Pu, можно передавать нагрузку Pu без усиления.
Шаг 2: Размер подножия
Предположим, что вес основания и грунта обратной засыпки = 15% от Pu
Общая вертикальная нагрузка = Pu + 15% от Pu = (1,15 x 400) кН.
Необходимая площадь основания = Общая вертикальная нагрузка / Несущая способность грунта
= (1,15 x 400)/300 = 1,533 м2
Поперечное сечение 1250 x 1250 мм, что дает площадь 1,5625 м2.
Несущее давление qa = (400 x 1,15) / (1,25 x 1,25) = 294,4 кН/м2
Шаг 3: Толщина основания
Глубина заложения фундамента
Из уравнения-1,
Из рисунка-3,
Следовательно, обеспечьте 1250 x 1250 x 670 мм блок из обычного бетона.
Шаг 4: Минимальное армирование
Блок из обычного бетона размером 1250 x 1250 x 670 мм должен иметь минимальное армирование 0,12% от площади поперечного сечения для учета температурных и усадочных трещин.
Размер основания
Ast (мин) = 0,12% x 1250 x 670 = 1005 мм2
Предположим, что диаметр стержней 12 мм;
Количество прутков = Аст (мин) / Площадь одного прутка = 1005 / (113,04) = 8,89 = 9 шт.
Расстояние между прутьями = (1250 – 50 – 12 )/8 = 148,5 мм с/c [где, покрытие = 50 мм].
Следовательно, поставьте 9 штук прутков диаметром 12 мм с шагом 140 мм.
Шаг 5: Проверка общего базового давления
Эксплуатационная нагрузка = 400 кН
Вес основания = Объем основания х удельный вес обычного бетона
= (0,67 x 1,25 x 1,25 ) x 24
= 25,125 кН
Вес грунта над основанием = Объем грунта х удельный вес грунта
Объем грунта = 0,330 x 1,25 x 1,25
Следовательно, вес грунта = 0,330 x 1,25 x 1,25 x 20 = 10,3125 кН.
Общий вес = 400 + 25,125 + 10,3125 = 435,4375 кН;
Полное давление на основание qa = общий вес / площадь поперечного сечения
= 435,4375/ (1,25 x 1,25) = 278,68 кН/м2 < 300 кН/м2
Следовательно, конструкция безопасна.
Часто задаваемые вопросы
Что такое простое бетонное основание или пьедестал?
Простой бетонный фундамент или постамент – это фундамент мелкого заложения, предназначенный для восприятия небольших нагрузок от колонны без использования продольных или основных арматурных стержней. Это наиболее экономичные формы мелкозаглубленных фундаментов. Для выдерживания температурных и усадочных напряжений стандартные нормы рекомендуют предусматривать распределительные арматурные стержни для обычных бетонных фундаментов.
Какое количество арматуры необходимо предусмотреть в фундаменте из обычного бетона для выдерживания температурных и усадочных напряжений?
Для учета усадочных и температурных напряжений в фундаменте из обычного бетона необходимо предусмотреть минимальное распределительное армирование в размере 0,12% от сечения фундамента в соответствии с IS:456-2000.
Проектирование двухпустотной плиты перекрытия методом коэффициентов
Проектирование двухпутной плиты методом прямого расчета в соответствии с ACI 318-11
Руководство по проектированию и деталировке железобетонных плит IS456: 2000
Читайте далее:- Мостовые подшипники – типы подшипников для мостовых конструкций и детали.
- Как спроектировать одностороннее перекрытие в соответствии с ACI 318-19? | Прилагается пример.
- График гибки стержней подножия (BBS) – оценка количества стали.
- Как спроектировать короткую колонну RC с осевой нагрузкой в соответствии с ACI 318-19? Пример прилагается.
- Проектирование железобетонных фундаментов: ACI 318-14 и IS456.
- Минимальное и максимальное соотношение армирования в различных железобетонных элементах.
- ПРОЕКТИРОВАНИЕ ФУНДАМЕНТОВ – РЕКОМЕНДАЦИИ IS-456.