Основания и фундаменты промышленных зданий (стр. 2 из 4)
Следовательно, боковые грани фундамента должны быть наклонными или ступенчатыми (рис. 29.3). Если уширение фундаментов к низу незначительно (рис. 29.3,а), то в теле фундамента возникают только напряжения сжатия. Если же консольные уширения фундамента достаточно велики, то под действием реактивного давления грунта они изгибаются и в них возникают растягивающие и скалывающие напряжения (рис. 29.3,6). Различают две основные группы фундаментов:
1) жесткие, в которых растягивающие и скалывающие напряжения отсутствуют или настолько малы, что ими можно пренебречь;
2) гибкие, испытывающие значительные растягивающие и скалывающие напряжения.
Опытами установлено, что может быть найдено значение предельного уширения фундамента, при котором растягивающих и скалывающих напряжений в теле фундамента совсем не будет или они настолько малы, что ими можно пренебречь. Это значение предельного уширения фундамента зависит от материала, из которого устраивается фундамент, и обычно выражается через угол уширения или тангенс этого угла. Тангенс угла уширения a равен отношению размера уширения (размера выноса консоли) к высоте конструкции фундамента (см. рис. 29.2 и 29.3).
Так как угол предельного уширения фундамента апр определяет контур, в границах которого фундамент будет жестким, то он носит название угла жесткости. При проектировании фундаментов рекомендуется вводить в расчет некоторый запас жесткости. Этот запас учитывается заменой предельных углов жесткости ан нормативным.
В качестве материалов для устройства фундаментов могут применяться железобетон, бетон, бутобетон, каменная (бутовая или кирпичная) кладка. Каменную кладку, бутобетон и бетон применяют в более или менее одинаковых условиях, в конструкциях жестких фундаментов. Необходимость применения железобетона определяется наличием в конструкции фундамента растягивающих или скалывающих напряжений. Поэтому железобетон применяют при устройстве гибких фундаментов, а также для изготовления конструкций сборных фундаментов.
2. КОНСТРУКТИВНЫЕ ФОРМЫ СБОРНЫХ ФУНДАМЕНТОВ
Применение сборных элементов в фундаментостроении началось несколько позже, чем в строительстве наземных конструкций. Это объясняется особенностями работы фундаментов. В 1933—1935 гг. автором в его исследованиях была показана полная возможность перехода к устройству фундаментов из сборных элементов и предложена методика их проектирования. Основную трудность перехода на фундаменты из сборных элементов составляет проектирование такого набора типоразмеров блоков, при котором удовлетворяются требования соответствия площади подошвы фундамента несущей способности грунта и требования жесткости конструкции. В зависимости от конструктивной схемы здания сборные фундаменты могут осуществляться в виде сплошных ленточных фундаментов под стены, отдельных фундаментов-столбов, нагрузка на которые передается через рандбалки, и одиночных фундаментов под отдельные опоры (столбы или колонны). Кроме того, в самое последнее время получили распространение так называемые прерывистые ленточные фундаменты под стены. В таких фундаментах верхняя часть, выкладываемая из блоков, образует непрерывную стенку-ленту, а нижняя образуется из блоков-подушек, укладываемых с некоторыми промежутками. Рассматривая конструкции сборных фундаментов, можно установить, что для их устройства необходимо два основных типа сборных элементов:
1) блоки, обеспечивающие необходимую площадь передачи давления на грунт;
2) блоки, обеспечивающие необходимую конструктивную высоту фундамента в целом.
Первый тип элементов, укладываемых непосредственно на грунт или на подготовку из песка или тощего бетона, получил название блоков-подушек. Элементы, служащие для возведения основной конструкции фундамента, называются стеновыми блоками, поскольку в ленточных фундаментах они образуют подземную стенку, представляющую собой продолжение наземной стены здания. Блоки фундаментов, на которые непосредственно опираются колонны, называют башмаками. Конструктивные формы, размеры и материалы самих фундаментных блоков весьма разнообразны. В качестве материала для блоков применяют бетон и железобетон. Марки бетона для изготовления фундаментных блоков- подушек назначают в зависимости от водонасыщенности грунта основания. Блоки-подушки изготовляют трех типов: в виде прямоугольных параллелепипедов (рис. 29.4); плит, имеющих в одном направлении трапециевидное, а в другом — прямоугольное сечение (рис. 29.4,6, г), и плит, имеющих трапециевидное сечение в двух направлениях (рис. 29.4, в). Блоки-подушки, как правило, делают сплошными, причем блоки, представленные на рис. 29.4, а, — бетонными, а все остальные — железобетонными. В ленточных (стеновых) сборных фундаментах номинальная толщина шва между блоками принята равной 20 мм. Поэтому длина блока (размер по длине стены) принимается такой, чтобы вместе со швами получались размеры, кратные целым дециметрам. В прерывистых сборных фундаментах зазор между блоками определяется по расчету и достигает 900 мм.
Стеновые блоки, как правило, представляют собой прямоугольные параллелепипеды, размеры которых должны соответствовать утвержденной номенклатуре. Общий вид такого стенового блока представлен на рис. 29.5.
В пределах утвержденной номенклатуры блоков отдельными строительными и научно-исследовательскими организациями разработаны различные конструктивные варианты. Разработка вариантов конструкций блоков в основном имела цель заменить сплошные полнотелые блоки пустотелыми.
3. ЛЕНТОЧНЫЕ СБОРНЫЕ ФУНДАМЕНТЫ ПОД СТЕНЫ
Блоки-подушки ленточных фундаментов проектируют в соответствии с приведенной выше номенклатурой и основными габаритными размерами. Конструктивную высоту блоков-подушек принимают в пределах 300— 500 мм. Стеновые блоки ленточных фундаментов могут быть запроектированы в виде прямоугольных брусков или плит-панелей, высота которых соответствует всей высоте фундамента. В зданиях, имеющих подвалы, высота фундаментных плит-панелей должна быть равна высоте подвала (рис. 29.6). При кладке фундаментов из сборных блоков обязательна перевязка швов не менее чем на треть длины блока. Кроме того, горизонтальный шов между блоком- подушкой и стеновым блоком следует армировать стальными стержнями диаметром 5—8 мм. Точно так же необходимо армировать горизонтальный шов в плоскости обреза фундамента. В случаях, когда применяют пустотелые блоки, стержни арматуры должны проходить под опорными частями блоков (рис. 29.7).
4. ПРЕРЫВИСТЫЕ ФУНДАМЕНТЫ
Размеры фундаментных блоков-подушек, как правило, не совпадают с необходимыми размерами площади фундамента, полученной расчетом. В таких случаях ширина блока-подушки получается больше расчетной ширины фундамента. Чтобы уравнять расчетную площадь фундамента и площадь, получающуюся при укладке блоков, разрешается укладывать блоки с разрывами между ними. В качестве примера на рис. 29.8 показан фундамент под стену с расчетными размерами и эквивалентный ему прерывистый фундамент из блоков. В первом приближении можно считать, что расчетная площадь подошвы фундамента F=Lb должна быть равна площади подошвы прерывистого фундамента F пр=[L-с(n— 1)]b гр. Однако из рис. 29.8 видно, что вследствие разрывов между блоками сплошное давление на грунт передается не непосредственно по подошве, а по плоскости, лежащей на некотором расстоянии от подошвы фундамента. Следовательно, осадку каждого блока следует рассчитывать как осадку отдельного фундамента с учетом влияния соседних блоков и образования арочного эффекта. Такой расчет затруднителен. Поэтому на практике разрешается рассчитывать прерывистый фундамент в целом, принимая среднее давление на грунт несколько большим, чем нормативное.
Рис. 29.8. Фундамент под стену
а — сплошной;
б — прерывистый из блоков
5. СБОРНЫЕ ФУНДАМЕНТЫ ПОД ОТДЕЛЬНЫЕ ОПОРЫ
Основной тип сборного фундамента под колонну — башмак стаканного типа. Его изготовляют из железобетона, а конструкция башмака должна полностью соответствовать рекомендациям и требованиям, изложенным в разделе железобетонных конструкций. Конструктивное оформление фундаментного блока- башмака стаканного типа показано на рис. 29.9 и 29.10.