Допускается обрыв стержней арматуры на консольных участках фундаментной плиты на расстоянии от грани подколонника (колонны) не ближе h0,pl при выполнении условия Qmax,i  1,6 Rbl bi h0,i, где Qmax,i, bi, h0,i - максимальная поперечная сила, средняя ширина и рабочая высота i-го уступа на участке с уменьшенным армированием.

Обрываемая арматура должна быть заведена на длину не менее lan за сечение, где она полностью используется.

При этом допускается обрыв менее 50 % стержней, требуемых в сечении по грани подколонника (колонны).

РАСЧЕТ ПОПЕРЕЧНЫХ СЕЧЕНИЙ ПОДКОЛОННИКА

2.34. Проверка прочности бетонных и железобетонных подколонников производится по двум сечениям по их высоте:

прямоугольного сечения в уровне плитной части (сечение 1-1, черт. 20);

коробчатого сечения стаканной части в уровне заделанного торца колонны (сечение 2-2, см. черт. 20).

Черт. 20. Расчетные сечения бетонных и железобетонных подколонников

2.35. Расчет прямоугольных сечений 1-1 производится на следующие величины расчетных усилий (вычисленных с учетом веса подколонника и нагрузок от опирающихся на него фундаментных балок): продольную силу N, изгибающие моменты Мx и Мy.

Расчет коробчатого сечения 2-2 производится на продольную силу N-Nc и изгибающие моменты Мx, Мy (в уровне заделанного торца колонны).

Величина продольной силы Nс принимается согласно указаниям п. 2.20.

2.36. В общем случае расчет прямоугольного сечения l-l производится на косое внецентренное сжатие. В связи со сложностью вычислений рекомендуется производить его с использованием стандартных программ на ЭВМ или с помощью графиков несущей способности (см. прил. 5) - для железобетонных сечений, по формулам прил. 4 - для бетонных сечений.

2.37. В случае, если величина приведенного момента в одном направлении составляет не более 0,1 момента в другом, меньший момент допускается не учитывать, и сечение рассчитывается как внецентренно сжатое в одной плоскости.

2.38. При вычислении изгибающих моментов для прямоугольного сечения 1-1 должен учитываться случайный эксцентриситет еа, как для элементов статически определяемых конструкций в соответствии с указаниями п. 1.21 СНиП 2.03.01-84.

2.39. Для подколонников, находящихся в грунте, при соотношении hcf / bcf  6, а также подколонников с hcf / bcf  4 при отсутствии засыпки грунтом коэффициент  принимается равным 1. В остальных случаях величину коэффициента  следует определять в соответствии с пп. 3.6 и 3.24 СНиП 2.03.01-84. В этом случае расчетная длина подколонника принимается равной lо = hcf (при наличии засыпки), lо = 1,2 hcf (при отсутствии засыпки).

2.40. Для выявления необходимости расчетного армирования подколонника в зоне прямоугольного сечения первоначально производится проверка его прочности как внецентренно сжатого бетонного сечения согласно п. 3.5 СНиП 2.03.01-84.

Размеры сжатой зоны и ее площадь Аb для бетонных неармированных подколонников рекомендуется определять по формулам, приведенным в прил. 4 для четырех форм сжатой зоны в зависимости от величины эксцентриситетов.

Для форм сжатой зоны 1, 3 и 4 определяются размеры, площадь сечения сжатой зоны Аb и проверяется прочность бетона из условия N  RbАb .

Для 2-й формы сжатия определяются размеры х и y и положение центра тяжести сжатой зоны сх и сy. Бетонное сечение удовлетворяет услиям прочности при выполнении условий: сx > еx, сy > ey.

При расчете бетонных подколонников по прочности расчетные сопротивления бетона следует принимать с необходимыми коэффициентами условий работы согласно табл. 15 СНиП 2.03.01-84 (для бетонных конструкций b9 = 0,9; при бетонировании подколонников в вертикальном положении при высоте слоя бетонирования более 1,5 м b3 = 0,85).

При выполнении бетонных подколонников должны быть выполнены конструктивные требования п. 4.23.

2.41. Проверка прочности прямоугольного железобетонного сечения 1-1 (см. черт. 20) при действии момента в одной плоскости производится по формулам (36)-(39) СНиП 2.03.01-84.

При расчете прочности прямоугольных сечений железобетонных подколонников сжатую арматуру рекомендуется не учитывать. В этом случае армирование подколонника выполняется в соответствии с п. 4.21.

Продольная арматура железобетонных подколонников должна быть подобрана с учетом требований по ширине раскрытия трещин (см. разд. 2).

2.42. Расчет коробчатых сечений 2-2 (см. черт. 20) производится как внецентренно сжатых железобетонных сечений на усилия, указанные в п. 2.35 без учета величин , еа.

Для коробчатых сечений стаканной части подколонника продольную арматуру допускается определять на действие условных изгибающих моментов Мk, М'k без учета нормальной силы, раздельно для каждого направления изгиба.

Изгибающие моменты Мk, М'k определяют от действующих сил относительно точек k, k' (черт. 21) поворота колонны. Моменты в плоскости х принимают равными:

при ех  lc / 2 Mkx = 0,8 (Mx + Qxdp - 0,5 N lc) ;(58)

при lc / 2  ex  lc / 6 Mkx = 0,3 Mx + Qx dp .(59)

Аналогично вычисляют изгибающие моменты Мky, Мky с заменой Mx, Qx, lc соответственно на My, Qy, bc.

Черт. 21. Расчетная схема стаканной части подколонника 1 - горизонтальные сетки

2.43. При расчете железобетонных подколонников расчетные сопротивления бетона следует принимать с необходимыми коэффициентами условий работы (b2 = 1,1 или b2 = 0,9) в зависимости от характера учитываемых нагрузок (см. табл. 15 СНиП 2.03.01-84).

2.44. Поперечная арматура стаканной части подколонника, выполняемая в виде горизонтальных сварных сеток, определяется в сечении 1-1 (см. черт. 21) по расчету на условные изгибающие моменты Мk, М'k, определяемые по формулам (58) и (59).

Площадь поперечной арматуры сеток (суммарная площадь стержней в одном направлении) определяется из уравнений:

,(60)

где Аsi - площадь сечения всех стержней арматуры в одном направлении на i-м уровне;

zi - привязка сеток поперечной арматуры к торцу колонны.

2.45. При одинаковых диаметрах стержней арматуры сеток и одинаковой марке стали площадь сечения рабочей арматуры сварной сетки равна:

при е  lc / 2Asx = Mkx / Rs ;(61)

при lc / 2  c  lc / 6 Asx = Mkx / Rs .(62)

Аналогично определяется арматура Аsy от изгибающих моментов Мky, Мky.

2.46. В случае действия продольной силы в пределах ядра сечения (е  lc / 6, e  bc / 6) поперечное армирование подколонника назначается конструктивно.

РАСЧЕТ ПОДКОЛОННИКА НА МЕСТНОЕ СЖАТИЕ

2.47. Расчет подколонника на местное сжатие (смятие) под торцом колонны (или ветви двухветвевой колонны) выполняется в соответствии с пп. 3.39, 3.41 СНиП 2.03.01-84.

2.48. При расчете на местное сжатие дна стакана подколонника без поперечного (косвенного) армирования должно удовлетворяться условие

Nc  loc Rb,loc Aloc 1 ,(63)

где Nc - расчетная продольная сила в уровне торца колонны или ветви двухветвевой колонны, определяемая по п. 2.20;

loc - коэффициент, равный при e0  lc / 6 (bc / 6) - 1,0, при e0  lc / 6 (bc / 6) - 0,75 ;

Rb,loc - расчетное сопротивление бетона смятию, определяемое по формуле

Rb,loc = loc Rb ,(64)

где loc = , но не более 2,5 ,(65)

здесь Rb - призменная прочность бетона подколонника, принимаемая как для бетонных конструкций с учетом необходимых коэффициентов условий работы b3, b9 по табл. 15 СНиП 2.03.01-84;

Аloc2 - площадь поперечного сечения подколонника;

Аloc1 - площадь торца колонны или ветви двухветвевой колонны.

2.49. При невыполнении условия (63) ниже дна стакана должны быть установлены сетки косвенного армирования, сечение арматуры которых и шаг стержней определяются по п. 2.50.

2.50. Несущая способность сечения при наличии сеток косвенного армирования определяется из условия

Nc  Rb,red Aloc1 ,(66)

где Nc, Aloc1 - см. п. 2.48;

Rb,red - приведенная призменная прочность бетона при работе на местное сжатие, определяемая по формуле

Rb,red = Rb loc,b +  xy Rs,xy loc,s ,(67)

где loc,b = , но не более 3,5 ;

Rs,xy - расчетное сопротивление арматуры сеток.

loc,s = 4,5 - 3,5 Аloc1 / Alf ;(68)

xy = (nx Asx lx + ny Asy ly) / Alf S ,(69)

где Аlf - площадь сечения бетона внутри контура сеток;

nx, Asx, lx - соответственно число стержней, площадь поперечного сечения и длина стержня в одном направлении (считая в осях крайних стержней);

ny, Asy, ly - то же в другом направлении;

S - расстояние между сетками.

 = 1 / (0,23 + ) ,(70)

где  = xy Rs,xy / (Rb + 10) ;(71)

2.51. Минимальное число сеток принимается равным 2 (см. п. 4.28). При этом выполняется проверка на местное сжатие бетона в уровне нижней сетки но условию (63). Площадь смятия Аloc1 в формуле (63) определяют как

Аloc1 = (bp + 2z) (lp + 2z) ,(72)

где z — расстояние от дна стакана до нижней сетки.

При невыполнении условия прочности (63) следует увеличить число сеток до трех или четырех с соответствующей проверкой.

РАСЧЕТ ФУНДАМЕНТОВ ПО ОБРАЗОВАНИЮ И РАСКРЫТИЮ ТРЕЩИН

2.52. Расчет по образованию и раскрытию трещин плитной части фундамента и подколонника производится в соответствии со СНиП 2.03.01-84.

Для коробчатого сечения подколонника 2-2 (по черт. 20), а также для прямоугольного сечения 1-1 в подколонниках, процент армирования которых по одной стороне не превышает 0,008, или растягивающие напряжения  по наименее сжатой грани не превышают 2Rbt,ser, расчет по образованию и раскрытию трещин не производится.

Величина растягивающего напряжения определяется по формуле

 = N / Ared - (M + Qhcf) / 1,75 Wred .(73)

2.53. Расчет по образованию и раскрытию трещин плитной части фундамента производится для сечения, в котором требуется максимальное количество арматуры из расчета по прочности.

2.54. Проверка ширины раскрытия трещин не требуется, если от действия постоянных, длительных и кратковременных нагрузок, вводимых в расчет с коэффициентом надежности по нагрузке f = 1, трещины не образуются. Расчет по образованию трещин, нормальных к продольной оси элемента, выполняется в соответствии с пп. 4.5—4.7 СНиП 2.03.01-84.

2.55. Определение ширины acrс раскрытия трещин, нормальных к продольной оси элементов фундамента, производится в соответствии с указаниями пп. 4.14—4.16 СНиП 2.03.01-84 и рекомендациями пп. 2.56-2.60 настоящего Пособия.

2.56. Проверка ширины раскрытия трещин для изгибаемой плитной части и внецентренно сжатого подколонника при однорядном армировании не производится в следующих случаях:

если коэффициент армирования сечения , равный отношению площади сечения арматуры Аsl или Asb к площади соответствующего сечения бетона при рабочей высоте h0, дня арматуры классов A-II и A-III более 0,02;

если при любом коэффициенте армирования сечения диаметр арматуры класса A-II не превышает 22 мм.

2.57. Расчет ширины раскрытия трещин, нормальных к продольной оси элемента, производится только один раз:

если Mr1 / Mr2  , то проверяется продолжительное раскрытие трещин от длительного действия постоянных и длительных нагрузок;

если Mr1 / Mr2  , , то проверяется непродолжительное раскрытие трещин от действия полной нагрузки,

здесь Мr1 — изгибающий момент Мr от постоянных и длительных нагрузок;

Mr2 — суммарный момент Мr от полной нагрузки, включающей и кратковременные нагрузки.

2.58. Ширина раскрытия трещин аcrc, мм, определяется по формуле

acrc = l  s 20 (3,5 - 100) /Es ,(74)

где l - коэффициент, принимаемый равным: при учете кратковременных нагрузок и непродолжительного действия постоянных и длительных нагрузок - 1, при учете продолжительного действия постоянных и длительных нагрузок для фундаментов, расположенных выше уровня грунтовых вод, и при переменном уровне грунтовых вод

l = 1,6 - 15  ;(75)

для фундаментов, расположенных ниже уровня грунтовых вод, - 1,2;

 - коэффициент, принимаемый равным 1 при стержневой арматуре периодического профиля, при гладкой - 1,3;

 - коэффициент армирования сечения, принимаемый равным отношению площади сечения арматуры к площади сечения бетона (при рабочей высоте h0 и без учета сжатых свесов полок), но не более 0,02;

d - диаметр арматуры, в мм, принимаемый при различных диаметрах стержней из условия

d = (n1 d12 + n2 d22 + n3 d32) / (n1 d1 + n2 d2 + n3 d3) .(76)

Для слабоармированных элементов при   0,008 и Mr2 < М0 ширину раскрытия трещин от непродолжительного действия всех нагрузок допускается определять линейной интерполяцией между значением аcrc = 0 при моментах:

Mcrc = Rbt,ser Wpl ;(77)

и значением acrc, вычисленным по формуле (74), при моменте

где М0 = Mcrc +  b h2 Rbt,ser(78)

 = 15  /  , но не более 0,6; (79)

b, h - ширина и высота сечения сжатой грани.

В формуле (79) ,  - обозначения те же, что в формуле (74).

При этом ширина продолжительного раскрытия трещин от действия постоянных и длительных нагрузок определяется умножением acrc от действия всех нагрузок на отношение

l1 Mr1 / Mr2 ,(80)

где l1 = 1,8 l Mcrc / Mr2 , но не менее l.

Момент сопротивления приведенного сечения для крайнего растянутого волокна Wpl рекомендуется определять по формулам:

при расчете подколонников и плитной части фундамента (нижняя ступень) прямоугольного сечения

Wpl = (0,292 + 1,5 As  / bh + 0,15 As  / bh) bh2 ;(81)

при расчете плитной части ступенчатого фундамента таврового сечения

Wpl = 2 (Ib,0 +  Is,0) / (h - x) + Sbt ,(82)

где Ib,0 , Is,0 — моменты инерции соответственно площади сечения сжатой зоны бетона и растянутой арматуры относительно нулевой линии.

2.59. Величину s допускается определять упрощенным способом по формуле

s = Rs M / Mpr ,(83)

где Мpr — предельный момент по прочности, равный

Mpr = Mcal Asf / Ast ,

где Mcal — момент от действия полной нагрузки с коэффициентом надежности по нагрузке f  1;

Asf — фактическая площадь принятой арматуры;

Аst — площадь арматуры, требуемая по расчету прочности.

2.60. Ширина непродолжительного раскрытия трещин от действия полной нагрузки определяется как сумма ширины раскрытия от длительного действия постоянных и длительных нагрузок и приращения ширины раскрытия от действия кратковременных нагрузок, определяемого при коэффициенте l = 1 по формуле

acrc = acrc1 - acrc2 + acrc3 ,(84)

где acrc1 - ширина раскрытия трещин от кратковременного действия полной нагрузки;

acrc2 - начальная ширина раскрытия трещин от постоянных и длительных нагрузок (при их кратковременном действии);