6.1.3. Определение площади сечений арматуры плитной части

Площадь сечений рабочей арматуры A_s в обоих направлениях определяется из расчета на изгиб консольного выступа плитной части фундамента в сечениях на грани колонны (подколонника) и по граням ступеней от действия давления грунта.

Площадь сечения арматуры на всю ширину фундамента определяется по формуле

(6.34)

где М_i — изгибающий момент в рассматриваемом сечении консольного выступа (по грани колонны или по граням ступеней); h_i — рабочая высота рассматриваемого сечения от верха ступени до центра арматуры; R_s — расчетное сопротивление арматуры.

Изгибающие моменты M_i в расчетных сечениях определяются по давлению грунта р, вычисленному от расчетных значений нормальной силы М, приложенной по обрезу фундамента, и изгибающего момента М на уровне подошвы, действующего в плоскости определяемого момента M_i [6].

Изгибающий момент M_i в сечении i, определяемый в направлении l (большего размера подошвы),

(6.35)

и в направлении b (меньшего размера подошвы)

(6.36)

где c_i — длина консоли от края фундамента до расчетного сечения (рис. 6.8); p_max — максимальное краевое давление на грунт, определяемое по формуле (6.9); р_i — давление на грунт в расчетном сечении:

(6.37)

(6.38)

6.1.4. Расчет плитной части на «обратный» момент

При неполном касании подошвой фундамента грунта (см. гл. 5) необходимо проверять прочность плитной части на изгиб в обратном направлении в сечениях (по граням ступеней), расположенных в пределах участка отрыва подошвы от действия веса грунта на уступах фундамента и от нагрузок на полу над фундаментом, которые вызывают так называемый обратный момент.

Обратный момент должен быть воспринят бетонным сечением плитной части (без постановки горизонтальной арматуры в растянутом сечении). Предельное значение обратного момента M_ir должно удовлетворять условию

(6.39)

где М_ir — изгибающий обратный момент в рассматриваемом i-м сечении консольного выступа (по грани колонны или по граням ступеней): W_i — момент сопротивления для растянутой грани i-го бетонного сечения.

Изгибающий обратный момент М_ir определяется как сумма изгибающих моментов в рассматриваемом сечении от действия нагрузки на поверхности и веса фундамента с лежащим выше грунтом (рис. 6.9):

(6.40)

где q — нагрузка на пол, кН/м²;

;

(6.41)

здесь  — усредненный удельный вес грунта и фундамента кН/м³; d — глубина заложения фундамента.

Момент сопротивления бетонных сечений определяется по формуле

(6.42)

где h_i — высота сечения.

6.1.5. Расчет прочности поперечных сечений подколонника

Расчет продольной арматуры железобетонного подколонника производится на внецентренное сжатие в двух сечениях по высоте (рис. 6.10): прямоугольного сечения на уровне плитной части (сечение I-I) и коробчатого сечения стаканной части на уровне заделанного торца колонны (сечение II-II).

При расчете прямоугольных сечений I-I принимаются расчетные усилия: нормальная сила N по обрезу фундамента и изгибающие моменты  и  на уровне рассматриваемого сечения.

Для коробчатого сечения III-III или III′-III′ стаканной части подколонника площадь сечения поперечной арматуры (рис. 6.11) допускается определять от действия условных изгибающих моментов М_kx и М_ky относительно оси, проходящей через точку k (k′), без учета нормальной силы:

в плоскости х (вдоль стороны l)

при e_0x ≥ l_c/2

(6.43)

при l_c/2 > e_0x > l_c/6

(6.44)

в плоскости у (вдоль стороны b)

при е_0у ≥ b_с/2

(6.45)

при b_c/2 > e_0y > b_c/6

(6.46)

где N, М_х, M_y, Q_x, Q_y —нормальная сила, изгибающие моменты и горизонтальные силы на уровне обреза фундамента.

Стенки стакана армируют горизонтальными сварными сетками, площадь поперечной арматуры которых в сечении III-III или III´-III´ (см. рис. 6.11) определяется из уравнений:

; ,

(6.47)

где А_i — площадь всех стержней одного направления в сетке; z_i — расстояние от плоскости сетки до низа колонны: R_s — расчетное сопротивление арматуры.

При одинаковых диаметрах поперечной арматуры и одинаковой марке стали площадь сечения поперечной рабочей арматуры каждой сварной сетки будет:

при е₀ > l_с/2

;

(6.48)

при l_c/2 > e₀ > l_c/6

.

(6.49)

Поперечное армирование подколонника при действии нормальной силы в пределах ядра сечения (e₀ ≤ h_с/6) назначается конструктивно. Если это необходимо по расчету, то допускается увеличивать диаметр стержней двух верхних сеток по сравнению с диаметром стержней остальных сеток, который назначается в соответствии с расчетом.

При заглублении стакана в плитную часть фундамента площадь сечения поперечной рабочей арматуры сеток также определяется по формулам (6.48), (6.49), а сетки поперечного армирования устанавливаются в пределах подколонника.

Стенки стакана допускается не армировать в следующих условиях: при их толщине поверху более 200 мм и более 0,75 высоты верхней ступени (при глубине стакана большей, чем высота подколонника); при их толщине поверху более 200 мм и более 0,75 глубины стакана (при глубине стакана меньшей, чем высота подколонника), Проверка прочности дна стакана подколонника производится расчетом на местное смятие от торца колонны.

Для внецентренно сжатых подколонников и изгибаемой плитной части ширина раскрытия трещин рассчитывается следующим образом: если M_t/M_s ≥ 2/3 — проверяется длительное раскрытие трещин, от действия момента M_i, если M_t/М_s < 1/3 — проверяется кратковременное раскрытие трещин от действия момента M_s (где М_t — момент от постоянных и длительных нагрузок; М_s — суммарный момент, включающий и кратковременные нагрузки).

Проверка ширины раскрытия трещин при однорядном армировании не производится в таких случаях [9]:

• – если коэффициент армирования μ превышает 0,02 для арматуры классов A-II и А-III;
• – если при любом μ диаметр арматуры не превышает 22 мм для класса А-II и 8 мм для класса А-III.

Предельная ширина трещин не должна превышать:

• – при расположении элемента выше уровня грунтовых вод при кратковременной нагрузке 0,4 мм, при длительной 0,3 мм;
• – при расположении элемента ниже уровня грунтовых вод при кратковременной нагрузке 0,3 мм, при длительной 0,2 мм.