ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ПРОЕКТНЫЙ ИНСТИТУТ
ЛЕНИНГРАДСКИЙ ПРОМСТРОЙПРОЕКТ ГОССТРОЯ СССР
ПОСОБИЕ
ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ ФУНДАМЕНТОВ
НА ЕСТЕСТВЕННОМ ОСНОВАНИИ
ПОД КОЛОННЫ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ
(к СНиП 2.03.01-84 и СНиП 2.02.01-83)
Утверждено
приказом Ленпромстройпроекта от 14 декабря 1984 г.
Москва
Центральный институт типового проектирования
1989
Изменение в «Пособии по проектированию фундаментов на естественном основании под колонны зданий и сооружений (к СНиП 2.03.01—84 и СНиП 2.02.01—83)»
Внесено изменение ГПИ Ленпромстройпроекта, измененные пункты отмечены *.
Рекомендовано к изданию решением технического совета Ленпромстройпроекта Госстроя СССР.
Приведены указания по проектированию различных типов фундаментов и их расчет с помощью ЭВМ.
Для инженерно-технических работников проектных организаций.
При пользовании Пособием необходимо учитывать утвержденные изменения строительных норм и правил и государственных стандартов, публикуемые в журнале «Бюллетень строительной техники» Госстроя СССР, «Сборнике изменений к строительным нормам и правилам» и информационном указателе «Государственные стандарты СССР» Госстандарта СССР.
ПРЕДИСЛОВИЕ
Пособие разработано к СНиП 2.03.01-84 «Бетонные и железобетонные конструкции» и СНиП 2.02.01-83 «Основания зданий и сооружений».
В Пособии содержатся основные положения по проектированию монолитных и сборных фундаментов под железобетонные и стальные колонны, их расчет и конструирование; приводятся указания по выбору оптимального варианта проектирования фундаментов, расчет и проектирование анкерных болтов и приемы армирования фундаментов.
Для облегчения труда проектировщиков приведены графики и таблицы для определения размеров фундаментов, примеры расчета и конструирования различных типов фундаментов.
Пособие разработано Ленпромстройпроектом — канд. техн. наук М.Б.Липницкий, В.А.Егорова; совместно с ЦНИИпромзданий — кандидаты техн. наук Н.А.Ушаков, А.М.Туголуков, Ю.В.Фролов; ПИ-1 - канд. техн. наук А.Л.Шехтман, А.В.Шапиро; НИИЖБом — кандидаты техн. наук Н.Н.Коровин, М.Б.Краковский; НИИОснований — д-р техн. наук Е.А.Сорочан.
Замечания и предложения по содержанию Пособия просьба направлять по адресу: 186190, Ленинград, Ленинский пр., 160, Ленпромстройпроект.
1. ОБЩИЕ УКАЗАНИЯ
1.1. Настоящее Пособие, разработанное к СНиП 2.03.01-084 и СНиП 2.02.01-83, распространяется на проектирование отдельных железобетонных фундаментов на естественном основании под колонны зданий и сооружений.
1.2. Проектирование оснований зданий и сооружений, то есть подбор размеров подошвы фундамента из расчета оснований, рекомендуется выполнять в соответствии со СНиП 2.02.01-83 и «Пособием по проектированию оснований зданий и сооружений» (к СНиП 2.02.01-83).
1.3. Нагрузки и воздействия на основания, передаваемые фундаментами сооружений, должны устанавливаться расчетом, как правило, исходя из рассмотрения совместной работы сооружения и основания или фундамента и основания. Учет нагрузок и воздействий в расчетах оснований рекомендуется выполнять в соответствии со СНиП 2.02.01-83 и «Пособием по проектированию оснований зданий и сооружений».
1.4. Проектирование фундаментов, эксплуатирующихся в агрессивной среде, производится с учетом требований СНиП 2.03.11-85.
1.5. Применяемые в строительстве железобетонные фундаменты могут быть представлены следующими типами:
монолитные с применением многооборачиваемой инвентарной опалубки (черт. 1, 2);
сборные железобетонные из одного блока (черт. 3);
сборно-монолитные (черт. 4, 5).
Черт. 1. Монолитные фундаменты стаканного типа со ступенчатой плитной частью
Черт. 2. Монолитные фундаменты с пирамидальной плитной частью
Черт. 3. Сборные железобетонные фундаменты а - пирамидальные; б - с уширением плитной части
Черт. 4. Сборно-монолитные фундаменты с подколонниками рамного типа
а - для зданий без подвала; б - для зданий с подвалом
Черт. 5. Сборно-монолитные фундаменты с подколонником, состоящим из сборных плит и монолитного бетона
1 - сборные железобетонные плиты; 2 - монолитный бетон; 3 - металлические скрутки; 4 - петлевые выпуски
При этом рекомендуется расширять область применения монолитных конструкций фундаментов с учетом повышения технического уровня монолитного фундаментостроения. Сборные и сборно-монолитные фундаменты рекомендуется применять при технико-экономическом обосновании, подтверждающем целесообразность их применения, в соответствии с «Руководством по выбору проектных решений фундаментов».
2. РАСЧЕТ ОТДЕЛЬНО СТОЯЩИХ ФУНДАМЕНТОВ ПОД ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫЕ КОЛОННЫ
ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ
2.1. Расчет прочности фундаментов и определение ширины раскрытия трещин производится в соответствии с требованиями СНиП 2.02.01-83 «Основания зданий и сооружений», СНиП 2.03.01-84 «Бетонные и железобетонные конструкции», СНиП 2.01.07-85 «Нагрузки и воздействия», а также «Пособия по проектированию бетонных и железобетонных конструкций из тяжелых и легких бетонов без предварительного напряжения арматуры».
2.2. Расчет фундаментов по прочности включает определение высоты плитной части фундамента, размеров ступеней, арматуры плитной части, расчет поперечных сечений подколонника и его стаканной части и производится на основное или особое сочетание расчетных нагрузок, вводимых в расчет с коэффициентом надежности по нагрузке f > 1.
2.3. Расчет элементов фундамента (плитной части и подколонника) по образованию и раскрытию трещин производится на основное или особое сочетание расчетных нагрузок при f = 1.
2.4. Исходными данными для расчета фундаментов по прочности, кроме сочетаний расчетных нагрузок, являются:
размеры в плане b и l подошвы плитной части фундамента, определяемые в соответствии с п. 1.2;
полная высота фундамента h, определяемая глубиной заложения и отметкой обреза фундамента;
сечения колонны bc, lc и подколонника в плане bcf, lcf.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЫСОТЫ ПЛИТНОЙ ЧАСТИ ФУНДАМЕНТА И РАЗМЕРОВ СТУПЕНЕЙ РАСЧЕТОМ НА ПРОДАВЛИВАНИЕ
2.5. Минимальная высота плитной части фундамента при соотношении сторон его подошвы b/l 0,5 определяется из расчета на продавливание. При этом продавливающая сила должна быть воспринята бетонным сечением плитной части фундамента, как правило, без постановки поперечной арматуры. В стесненных условиях (при ограничении высоты фундамента) допускается поперечная арматура.
2.6. Следует различать две схемы расчета на продавливание в зависимости от вида сопряжения фундамента с колонной:
1-я — при монолитном сопряжении колонны с фундаментом (черт. 6, а) или подколонника с плитной частью фундамента при высоте подколонника hcf 0,5 (lcf - lc) (черт. 6, б), а также при стаканном сопряжении сборной колонны с высоким фундаментом — при высоте подколонника, удовлетворяющей условию hcf - dp 0,5 (lcf - lc) (черт. 6, в). В этом случае продавливание плитной части рассматривается от низа монолитной колонны или подколонника на действие продольной силы N и изгибающего момента М;
2-я — при стаканном сопряжении сборной колонны с низким фундаментом — при высоте подколонника, удовлетворяющей условию hcf - dp 0,5 (lcf - lc) (черт. 7). В этом случае фундаменты рассчитываются на продавливание колонной от дна стакана и на раскалывание от действия только продольной силы Nc (п. 2.20).
Черт. 6. Виды сопряжений фундамента с колонной по 1-й схеме расчета на продавливание
а - монолитное сопряжение колонны с плитной частью фундамента; б - то же при высоте подколонника hcf 0,5 (lcf - lc); в - стаканное сопряжение колонны с высоким фундаментом при hcf - dp 0,5 (lcf - lc)
Черт. 7. Сопряжение сборной колонны с низким фундаментом при hcf - dp 0,5 (lcf - lc)
2.7. При опирании на фундамент двух или более колонн, а также двухветвевых колонн продавливание рассматривается при воздействии на фундамент условной колонны, размеры которой равны габаритам по наружным граням колонн, а глубина стакана принимается в уровне наиболее заглубленной колонны (черт. 8).
Черт. 8. Схемы продавливания фундамента при опирании на него двух колонн
а - расположение колонн в одном уровне; б - расположение колонн в разных уровнях; 1 — внутренняя грань стакана; 2 — наружная грань условной колонны
Расчет на продавливание по схеме 1 (см. черт. 6)
2.8. Расчет на продавливание плитной части центрально-нагруженных квадратных железобетонных фундаментов производится из условия
F Rbt um h0,pl ,(1)
где F - продавливающая сила;
Rbt - расчетное сопротивление бетона осевому растяжению, принимаемое с необходимыми коэффициентами условий работы b2 и b3 в соответствии с табл. 15 СНиП 2.03.01-84 как для железобетонных сечений;
um - среднеарифметическое значение периметров верхнего и нижнего оснований пирамиды, образующейся при продавливании в пределах рабочей высоты сечения h0,pl
um = 2 (bc + lc + 2 h0,pl) .(2)
При определении величин um и F предполагается, что продавливание происходит по боковой поверхности пирамиды, меньшим основанием которой служит площадь действия продавливающей силы (площадь сечения колонны или подколонника), а боковые грани наклонены под углом 45° к горизонтали (черт. 9).
Черт. 9. Схема образования пирамиды продавливания в центрально-нагруженных квадратных железобетонных фундаментах
В формуле (2) и последующих формулах раздела величины bc, lc заменяются размерами в плане сечения подколонника bcf, lcf, если продавливание происходит из нижнего обреза подколонника.
Величина продавливающей силы F принимается равной величине продольной силы N, действующей на пирамиду продавливания, за вычетом величины реактивного давления грунта, приложенного к большему основанию пирамиды продавливания (считая до плоскости расположения растянутой арматуры).
2.9. Расчет на продавливание центрально-нагруженных прямоугольных, внецентренно нагруженных квадратных и прямоугольных фундаментов (черт. 10) также производится в соответствии с п. 2.8 и условием (1). При этом рассматривается условие прочности на продавливание только одной наиболее нагруженной грани пирамиды продавливания.
Величина продавливающей силы F в формуле (1) принимается равной
F = Аo рmax , (3)
где Ao — часть площади основания фундамента, ограниченная нижним основанием рассматриваемой грани пирамиды продавливания и продолжением в плане соответствующих ребер (многоугольник abcdeg, см. черт. 10).
Черт. 10. Схема образования пирамиды продавливания в центрально-нагруженных прямоугольных, а также внецентренно нагруженных квадратных к прямоугольных фундаментах
Ао = 0,5b (l - lc - 2h0,pl) - 0,25 (b - bc - 2h0,pl)2 ,(4)
при b - bc - 2h0,pl 0 (черт. 11) последний член в формуле (4) не учитывается;
Черт. 11. Схема образования пирамиды продавливания во внецентренно нагруженных прямоугольных фундаментах при 0,5 (b - bc) h0,pl
рmax — максимальное краевое давление на грунт от расчетной нагрузки, приложенной на уровне верхнего обреза фундамента (без учета веса фундамента и грунта на его уступах);
при расчете внецентренно нагруженного фундамента в плоскости эксцентриситета
,(5)
при расчете в перпендикулярной плоскости, а также для центрально-нагруженного фундамента
.(6)
Средний периметр пирамиды продавливания um в формуле (1) заменяется средним размером проверяемой грани bm и вычисляется по формулам:
при b - bc 2h0,pl (см. черт. 10) bm = bc + h0,pl ;(7)
при b - bc (см. черт. 11) bm = 0,5 (b + bc) ,(8)
где bc — размер сечения колонны или подколонника, являющийся верхней стороной рассматриваемой грани пирамиды продавливания.
2.10. При действии на фундамент изгибающих моментов в двух направлениях расчет на продавливание выполняется раздельно для каждого направления.
2.11. Рабочую высоту h0,pl центрально-нагруженных, внецентренно нагруженных квадратных и прямоугольных фундаментов можно определить по графику прил. 1, составленному на основании условия 1.
2.12. Рабочую высоту h0,pl внецентренно нагруженных фундаментов можно определить также по формулам:
при 0,5 (b - bc) > h0,pl (см. черт. 10)
h0,pl = 0,5 bc ,(9)
где безразмерная величина r = Rbt / pmax ;
cl = 0,5 (l - lc), cb = 0,5 (b - bc) ;
при 0,5 (b - bc) h0,pl (см. черт. 11)
h0,pl = .(10)
2.13. Высота ступеней назначается в зависимости от полной высоты плитной части фундамента, которую можно получить добавлением толщины защитного слоя к рабочей высоте плитной части фундамента h0,pl и приведением полной высоты h к модульному размеру.
Высоту ступеней рекомендуется назначать в соответствии с табл. 4 (см. п. 4.7).
2.14. Вылеты ступеней фундамента определяются расчетом но продавливание в соответствии с положениями п. 2.9. Вылет нижней ступени c1 (черт. 12) можно определить, предварительно задавшись шириной второй ступени b1 из условия
F Rbt h01 bm1 .(11)
Черт. 12. Схема образования пирамиды продавливания в нижней ступени прямоугольных железобетонных фундаментов
Величина силы F и величина среднего размера грани пирамиды продавливания первой ступени bm1 принимаются равными:
F = A01 pmax ;(12)
при b - b1 2h01 bm1 = b1 + h01 ;(13)
при b - b1 2h01 bm1 = 0,5 (b + b1 0 ,(14)
где А01 - площадь многоугольника a1b1u1d1e1g1, равная
А01 = 0,5b (l - l1 - 2h01) - 0,25 (b - b1 - 2h01)2 ;(15)
при b - b1 - 2h01 0 последний член формулы (15) не учитывается.
2.15. Вылет нижней ступени с1 можно получить при условии равенства вылетов с1 = с2 (см. черт. 12) по формуле
с1 = с2 = 0,5b + (1 + r)h01 - .(16)
Вылеты ступеней, при условии их равенства в двух направлениях (например, с1 = с2), рекомендуется определять с помощью прил. 2, где приведены модульные размеры вылетов ступеней с для фундаментов из бетона класса В15 (Rbt = 0,75 МПа и b2 = 1). При бетоне других марок и других значений b2 величины максимальных давлений грунта рmax умножаются на отношение b2 Rbt/0,75, где величина Rbt — в МПа.
2.16. Вылет нижней ступени c1 принимается не более величин, указанных в прил. 3.
2.17. Вылет второй ступени фундамента определяется расчетом на продавливание аналогично вылету нижней ступени (пп. 2.14, 2.15). При этом можно предварительно задаться размерами в плане третьей ступени пересечением линии АВ (см. черт. 12) с линией, ограничивающей высоту второй ступени, по формулам:
