Проектирование железобетонных фундаментов: ACI 318-14 и IS456 - Строительство и ремонт

Железобетонные подножия проектируются на основе нагрузок на колонны и моментов в основании, а также данных о грунте. Эта статья проливает свет на проектирование железобетонных опор.

Передача нагрузки на основание колонны

Типы железобетонных фундаментов

Ниже приведены типы фундаментов в порядке предпочтения с точки зрения экономии:

Отдельные фундаменты (изолированные фундаменты)

Комбинированные фундаменты (комбинация отдельных фундаментов)

Ленточные фундаменты с подпорной стенкой, выполняющей роль ленточной балки, где это применимо.

Свайные фундаменты типа (a) плита (b) балка-плита.

Также могут быть спроектированы фундаменты под кирпичные стены. Часто для поддержки кирпичных стен, а также в качестве связей при землетрясении в каждом главном направлении предусматриваются цокольные балки.

Важные соображения при проектировании фундаментов

фундаменты – это конструктивные элементы, которые передают нагрузки от здания или отдельных колонн на землю.
Для того чтобы эти нагрузки передавались надлежащим образом, фундаменты должны быть спроектированы таким образом, чтобы предотвратить чрезмерную осадку или поворот, минимизировать дифференциальную осадку и обеспечить достаточную безопасность от скольжения и опрокидывания.

Глубина заложения фундамента

В соответствии с пунктом 34.1.3 стандарта IS456: 2000 и разделом 15.7 стандарта ACI 318-14 толщина основания у его края не должна быть менее 15 см на грунтах или менее 30 см для фундаментов на сваях.
Глубина фундамента ниже уровня земли может быть получена с помощью формулы Ранкина:Где:h: минимальная глубина фундаментаp: полная несущая способность
: плотность грунта
: угол откоса или внутреннее трение грунта.

Размеры постамента

В случае постаментов из обычного цементобетона угол между плоскостью, проходящей через нижний край постамента и соответствующий край стыка колонны с постаментом и горизонтальной плоскостью, определяется выражением.

где:
qo: расчетное максимальное опорное давление в основании пьедестала/опоры в Н/мм2
: характеристическая прочность бетона в 28 дней в Н/мм2

размер пьедестала

Рекомендации IS 456: 2000, Проектирование в предельном состоянии

Для определения площади фундамента, необходимой для надлежащей передачи общей нагрузки на грунт, рассматривается общая нагрузка (комбинация мертвой нагрузки, живой нагрузки и любой другой нагрузки без умножения на какой-либо коэффициент нагрузки).

Максимальный изгибающий момент в фундаменте

Согласно ACI 318- 14 раздел 15.4.1 и 15.4.2, и IS 456: 2000 пункт 34.2.3.1 и 34.2.3.2, Изгибающий момент будет рассматриваться на торце колонны, постамента или стены и должен быть определен путем прохождения через сечение вертикальной плоскости, которая простирается полностью через фундамент, и по всей площади фундамента или с одной стороны указанной плоскости.

Максимальный изгибающий момент в фундаменте

Проверка прочности подножия на сдвиг

Прочность подножия на сдвиг определяется следующими двумя факторами:

Фундамент действует в основном как широкая балка, с потенциальной диагональной трещиной, направленной в плоскости по всей ширине, критическое сечение для этого условия принимается как вертикальное сечение, расположенное от торца колонны, постамента или стены на расстоянии, равном эффективной глубине фундамента в случае фундамента на грунтах. Для одностороннего сдвиганоминальное напряжение сдвига рассчитывается как:

где:
: напряжение сдвига
:факторизованная вертикальная сдвигающая сила
b: ширина критического сечения
d: эффективная глубина
гдегде:расчетная прочность бетона на сдвиг, основанная на % продольного растяжения арматуры. См. таблицу 61 СП -16)

Критическое сечение для одностороннего сдвига в фундаменте

2. Для двустороннего сдвига (или двустороннего изгиба или пробивного сдвига) фундамента, при пробивном сдвиге необходимо проверить следующее. Пробивной сдвиг должен происходить по периметру на 0,5-кратную эффективную глубину от торца колонны или постамента.
При двустороннем сдвигеноминальное напряжение сдвига вычисляется в соответствии с п. 31.6.2 IS456: 2000 следующим образом:
Где
: напряжение сдвига
: периферия критического сечения
d : эффективная глубина
: факторизованная вертикальная поперечная сила
Если поперечное армирование не предусмотрено, номинальное напряжение сдвига на критическом участке не должно превышать
= 0,5 + Bc (но не более 1)
Bc: короткий размер колонны или пьедестала / длинный размер колонны или пьедестала

Результат уравнения 6 приводится в Н/мм2
Примечание: Обычно фундамент делают достаточно глубоким, чтобы не требовалось усиление на сдвиг.

Длина арматурных стержней в фундаменте

Согласно ACI 318-14 раздел 15.6 и IS 456: 2000 пункт 34.2.4.3, критическое сечение для проверки длины развития в фундаменте должно приниматься в следующих плоскостях:

На торце колонны, постамента или стены, для фундаментов, поддерживающих бетонную колонну, постамент или стену.

На полпути между осевой линией и краем стены, для фундаментов под стены из каменной кладки.

Половина расстояния между лицевой стороной колонны или постамента и краем основания с фермами, для фундаментов под основания с фермами.

Все другие вертикальные плоскости, где происходит резкое изменение сечения.

Армирование в фундаменте

Минимальное армирование в фундаментной плите, предусмотренное нормами, составляет 0,12%, а максимальное расстояние между элементами – 3-кратная эффективная глубина или 450 мм в зависимости от того, что меньше. (пункт 34.3).
В односторонне армированном основании; двусторонне армированном квадратном основании; и длинном направлении двустороннего прямоугольного основания, арматура, распространяющаяся в каждом направлении, должна быть распределена равномерно по всей ширине основания.
Однако в коротком направлении двухстороннего прямоугольного фундамента должна быть центральная полоса, равная ширине фундамента. Арматура в центральной полосе должна быть выполнена в соответствии со следующим уравнением.

Где B – отношение длинной стороны фундамента к его короткой стороне.

Передача нагрузки на основание колонны

Согласно IS 456: 2000, п: 34.4, силы и моменты в основании колонны, стены или усиленного постамента должны передаваться с помощью подшипников на верх опорного постамента или подножия.
Давление подшипника на нагруженную площадь не должно превышать допустимое напряжение подшипника при прямом сжатии, умноженное на величину, равную но не более 2.
: площадь опоры для несущего основания, которое является наклонным или ступенчатым, может быть принята как площадь нижнего основания наибольшей части пирамиды или конуса, полностью находящегося внутри основания и имеющего верхнее основание, фактически нагруженную площадь и имеющего боковой уклон от одного вертикального до двух горизонтальных.
: нагруженная площадь у основания колонны.
Для расчета по предельным состояниям допустимое напряжение в опоре составляет 45 fck.
Если допустимое опорное напряжение превышено либо в бетоне колонны, либо в бетоне основания, необходимо предусмотреть армирование для развития избыточного усилия. Армирование может быть выполнено либо путем удлинения продольных стержней в фундамент, либо путем установки дюбелей в соответствии с кодексом, как указано ниже:

Минимальная площадь удлиненных продольных стержней или штифтов должна составлять 0,5% от площади поперечного сечения поддерживаемой колонны или постамента.

Должно быть предусмотрено не менее четырех стержней.

При использовании штифтов их диаметр не должен превышать диаметр стержней колонны более чем на 3 мм.

Должна быть предусмотрена достаточная длина развития для передачи сжатия или напряжения на опорный элемент.

Стержни колонн диаметром более 36 мм, работающие только на сжатие, могут быть закреплены в основании стержнями меньшего диаметра. Штифт должен входить в колонну на расстояние, равное длине развития стержня колонны. В то же время, шпонки должны вертикально уходить в фундамент на расстояние, равное длине развития шпонки.

различные типы фундаментов с деталями армирования

Читайте далее:

<\/div>window.yaContextCb.push(()=>{Ya.Context.AdvManager.render({\"blockId\": \"R-A-2348978-11\",\"renderTo\": \"yandex_rtb_R-A-2348978-11\"})})<\/scr"+"ipt>"; cachedBlocksArray[337936] = "

<\/div>window.yaContextCb.push(()=>{Ya.Context.AdvManager.render({\"blockId\": \"R-A-2348978-10\",\"renderTo\": \"yandex_rtb_R-A-2348978-10\"})})<\/scr"+"ipt>"; cachedBlocksArray[337935] = "

<\/div>window.yaContextCb.push(()=>{Ya.Context.AdvManager.render({\"blockId\": \"R-A-2348978-9\",\"renderTo\": \"yandex_rtb_R-A-2348978-9\"})})<\/scr"+"ipt>"; cachedBlocksArray[337934] = "

<\/div>window.yaContextCb.push(()=>{Ya.Context.AdvManager.render({\"blockId\": \"R-A-2348978-8\",\"renderTo\": \"yandex_rtb_R-A-2348978-8\"})})<\/scr"+"ipt>"; cachedBlocksArray[337933] = "

<\/div>window.yaContextCb.push(()=>{Ya.Context.AdvManager.render({\"blockId\": \"R-A-2348978-7\",\"renderTo\": \"yandex_rtb_R-A-2348978-7\"})})<\/scr"+"ipt>"; cachedBlocksArray[337932] = "

<\/div>window.yaContextCb.push(()=>{Ya.Context.AdvManager.render({\"blockId\": \"R-A-2348978-6\",\"renderTo\": \"yandex_rtb_R-A-2348978-6\"})})<\/scr"+"ipt>"; cachedBlocksArray[337931] = "

<\/div>window.yaContextCb.push(()=>{Ya.Context.AdvManager.render({\"blockId\": \"R-A-2348978-5\",\"renderTo\": \"yandex_rtb_R-A-2348978-5\"})})<\/scr"+"ipt>"; cachedBlocksArray[337930] = "

<\/div>window.yaContextCb.push(()=>{Ya.Context.AdvManager.render({\"blockId\": \"R-A-2348978-4\",\"renderTo\": \"yandex_rtb_R-A-2348978-4\"})})<\/scr"+"ipt>"; cachedBlocksArray[337940] = "

<\/div>window.yaContextCb.push(()=>{Ya.Context.AdvManager.render({\"blockId\": \"R-A-2348978-3\",\"renderTo\": \"yandex_rtb_R-A-2348978-3\",\"type\": \"feed\"})})<\/scr"+"ipt>"; -->