Армирование столбчатых фундаментов: Армирование столбчатого фундамента | ИНФОПГС

Содержание

Армирование столбчатого фундамента | ИНФОПГС

Пособие попроектированию бетонных и железобетонных конструкций (к СП 52-101-2003)
2.4. Для железобетонных конструкций рекомендуется принимать класс бетона на сжатие не ниже В15; при этом для сильно нагруженных сжатых стержневых элементов рекомендуется принимать класс бетона не ниже В25.

Продольное армирование
Руководство по конструированию бетонных и железобетонных конструкций из тяжелого бетона(без предварительного напряжения) МОСКВА СТРОЙИЗДАТ 1978 г.

3.31. Подколонники, если необходимо по расчету, должны армироваться продольной и поперечной арматурой по принципу армирования колонн.
Площадь сечения продольной арматуры с каждой стороны железобетонного подколонника должна быть не менее 0,05 % площади поперечного сечения подколонника.
Диаметр продольных стержней монолитных подколонников должен быть не менее 12 мм.

Шаг поперечного армирования
СП 52.

103-2007
8.3.12 Во внецентренно сжатых линейных элементах, а также в изгибаемых элементах при наличии необходимой по расчету сжатой продольной арматуры с целью предотвращения выпучивания продольной арматуры следует устанавливать поперечную арматуру с шагом не более 15d и не более 500 мм (d – диаметр сжатой продольной арматуры).
Если площадь сечения сжатой продольной арматуры, устанавливаемой у одной из граней элемента, более 1,5 %, поперечную арматуру следует устанавливать с шагом не более 10d и не более 300 мм.

Армирование подошвы
Руководство по проектированию фундаментов на естественном основании под колонны зданий и сооружений промышленых предприятий. МОСКВА 1978г
 5.14 Армирование подошвы отдельных фундаментов рекомендуется осуществлять сварными сетками. Расстояние между осями стержней сеток должно приниматься равным 200 мм.
 Диаметр рабочих стержней, укладываемых вдоль стороны фундамента размером 3м и менее, должен быть не менее 10 мм; диаметр рабочих стержней укладываемых вдоль стороны размером более 3 м – не менее 12 мм.


 Арматурные сетки должны быть сварены во всех точках пересечения стержней. Допускается часть пересечений связывать проволокой при условии обязательной сварки всех точек пересечения в двух крайних рядах по периметру сеток.
 
Руководство по конструированию бетонных и железобетонных конструкций из тяжелого бетона(без предварительного напряжения) МОСКВА СТРОЙИЗДАТ 1978 г.
3.27. Диаметр рабочих стержней арматуры (сварной или вязаной) подошвы, укладываемых вдоль стороны 3 м и менее, должен быть не менее 10 мм, а стержней, укладываемых вдоль стороны более 3 м, – не менее 12 мм.

3.29. Допускается, при необходимости, армировать подошвы фундаментов отдельными стержнями. В этом случае стержни раскладываются во взаимно-перпендикулярных направлениях, параллельных сторонам подошвы. Шаг стержней рекомендуется принимать 200 мм, длина стержней каждого направления должна быть одинаковой. В случае применения арматуры периодического профиля два крайних ряда пересечений стержней по периметру сетки должны быть соединены сваркой.

Допускается применение дуговой сварки. Внутренние пересечения должны быть перевязаны через узел в шахматном порядке. Если для армирования подошв применяется гладкая арматура, стержни должны заканчиваться крюками, а сварка пересечений по периметру в этом случае не требуется.

Подготовка
СП 50.101-2004
13.2.22. При возведении монолитных фундаментов, как правило, устраивают подготовку из уплотненного слоя щебня или тощего бетона, обеспечивающую надежную установку арматуры и не допускающую утечки раствора из бетонной смеси бетонируемого фундамента. Если основание сложено глинистыми грунтами с показателем текучести более 0,5 или водонасыщенными песками, уплотнение следует выполнять легкими катками или трамбовками.

Руководство по конструированию бетонных и железобетонных конструкций из тяжелого бетона(без предварительного напряжения) МОСКВА СТРОЙИЗДАТ 1978 г.

3.24. Под монолитными фундаментами независимо от грунтовых условий (кроме скальных грунтов) рекомендуется всегда предусматривать бетонную подготовку толщиной 100 мм из бетона марки М50, а под сборными – из среднезернистого песка слоем 100 мм.
При необходимости устройства фундаментов на скальных грунтах следует предусматривать выравнивающий слой по грунту из бетона марки М50.
3.26. Толщина защитного слоя бетона аб для рабочей арматуры подошвы монолитных фундаментов должна удовлетворять требованиям п. 3.3 настоящего Руководства и приниматься не менее 35 мм (с учетом, что выполняется бетонная подготовка), а при отсутствии бетонной подготовки – 70 мм. Толщина защитного слоя в сборных фундаментах и подколонниках монолитных фундаментов должна быть не менее 30 мм.

При необходимости армирования подошвы фундамента, устраиваемого на скальном грунте, следует предусматривать защитный слой бетона толщиной 35 мм.

Защитный слой бетона
СП 52-101-2004
8.3.2 Толщину защитного слоя бетона назначают исходя из требований 8.3.1 с учетом типа конструкций, роли арматуры в конструкциях (продольная рабочая, поперечная, распределительная, конструктивная арматура), условий окружающей среды и диаметра арматуры.

Минимальные значения толщины слоя бетона рабочей арматуры следует принимать по таблице 8.1.

Условия эксплуатации конструкций зданий

 

Толщина защитного слоя бетона, мм, не менее

1. В закрытых помещениях при нормальной и пониженной влажности

20

2. В закрытых помещениях при повышенной влажности (при отсутствии дополнительных защитных мероприятий)

25

3. На открытом воздухе (при отсутствии дополнительных защитных мероприятий)

30

4. В грунте (при отсутствии дополнительных защитных мероприятий), в фундаментах при наличии бетонной подготовки

40

Для сборных элементов минимальные значения толщины защитного слоя бетона рабочей арматуры, указанные в таблице 8.

1, уменьшают на 5 мм.

Для конструктивной арматуры минимальные значения толщины защитного слоя бетона принимают на 5 мм меньше по сравнению с требуемыми для рабочей арматуры.

Во всех случаях толщину защитного слоя бетона следует также принимать не менее диаметра стержня арматуры.

Руководство по конструированию бетонных и железобетонных конструкций из тяжелого бетона(без предварительного напряжения) МОСКВА СТРОЙИЗДАТ 1978 г.
3.26. Толщина защитного слоя бетона аб для рабочей арматуры подошвы монолитных фундаментов должна удовлетворять требованиям п. 3.3 настоящего Руководства и приниматься не менее 35 мм (с учетом, что выполняется бетонная подготовка), а при отсутствии бетонной подготовки – 70 мм. Толщина защитного слоя в сборных фундаментах и подколонниках монолитных фундаментов должна быть не менее 30 мм.
При необходимости армирования подошвы фундамента, устраиваемого на скальном грунте, следует предусматривать защитный слой бетона толщиной 35 мм.

 

Способы и пример армирования столбчатого фундамента, видео

Основным конструкционным материалом столбчатого фундамента является бетон. Он прочен, надежен, долговечен. Он выдерживает значительные нагрузки на сжатие, а потому основание дома остается целым на протяжении всего времени эксплуатации здания, независимо от давления грунта на него. Однако существуют еще нагрузки на растяжение и изгиб. Они возникают при давлении всей конструкции на подземную часть постройки. Кроме того в холодное время года, когда грунт промерзает на значительную глубину, заледенелая земля пытается вытолкнуть из себя столбы фундамента, когда как не промерзший грунт удерживает его внутри. Чтобы под подобными нагрузками основание дома не потеряло своей целостности, используется армирование столбчатого фундамента.

Способы армирования столбчатого фундамента

Сегодня в строительном мире существуют следующие виды армирования столбчатого фундамента:

  • вертикальное – оно же и основное. Выполняется из ребристой арматуры, класса не ниже А-III. Толщина материала может лежать в пределах 10-15 мм. Данный показатель зависит от предполагаемых нагрузок на фундамент и вычисляется, исходя из табличных данных нормативной документации и полевых исследований. Фактурная поверхность арматуры обеспечивает улучшение ее степени сцепления с бетоном, что только усилит конструкцию. Вертикальная арматура проходит вдоль всего столба фундамента. В зависимости от площади сечения последнего вертикальных армирующих прутов может быть от 2 штук до 6 штук. Чем больше количество армирующих прутков содержит столб, тем равномернее распределится нагрузка на изгиб и растяжение, а следовательно долговечнее будет фундамент. Однако здесь нужно выполнять определенные требования к армированию столбчатого фундамента: армирующий каркас не должен проходить ближе, чем на 5 см к краю бетонного столба;
  • горизонтальное – считается вспомогательным. Выполняется из гладкой арматуры, диаметром не более 6 мм. Она необходимо лишь для обвязки каркаса. В таком случае последний не потеряет свой первоначальной формы.

Чаще всего столбчатый фундамент заканчивается горизонтальным ростверком. Данная конструкция также подлежит армированию, так как на нее действуют переменные нагрузки. С одной стороны от тяжелых несущих и ограждающий конструкций здания, а с другой – от вспучивания грунта. Последние передаются от столбов основания строения. Армирование ростверка проходит по принципу усиления армирующим каркасом ленточного конструкции.

Совет!!! Диаметр лучей арматуры рассчитываются исходя из относительного содержания железных прутьев в бетонном столбе. Так, общее сечение арматуры не должно быть меньше 0,1% от общего сечения столба основания дома.

Нормативная документация по армированию столбчатого фундамента

Армирование столбового фундамента проходит согласно следующего ряда нормативных документов:

  • СНиП 52-01-2003 о бетонных и железобетонных конструкциях;
  • СНиП 2.01.07-85 о нагрузках и воздействии;
  • СП 50-101-2004 проектирование и устройство различных оснований здания;
  • СНиП 3.02.01-87 основания и фундаменты, другие земляные сооружения.

Пример расчета армирования столбчатого фундамента

Примерный расчет армирования столбчатого фундамента:
Согласно СНиПу 52-01-2003, для армирования стандартного двухметрового столба, диаметром 200 мм необходимо 4 стальных прута с площадью поперечного сечения каждого до 10 мм. Согласно стандартам такой каркас должен закрепляться в минимум четырех местах горизонтальным армирование. Оно выполняется проволокой 6 мм в диаметре.

Итак, для одного столба для вертикального армирования нужно 8 м ребристой арматуры, для горизонтального армирования 1,2 м обычной стальной проволоки. Если фундамент е из приведенных значений умножаем на 30. Получаем необходимую для армирования столбчатой основы длину стальной проволоки.

Вывод

Итак, для усиления столбчатого фундамента необходимо вертикальное и горизонтальное армирование. Усилению стальной проволокой подлежит и горизонтальный ростверк. Армирование проводится только в полном соответствии с нормативной документацией. Согласно установленным нормам проводятся и предварительные расчеты относительно требуемого количества арматуры.

Видео-обзор заливки столбчатого фундамента:

Армирование столбчато-ростверкового фундамента

Надежность и прочность столбчатого фундамента с ростверком во многом зависит от его правильного армирования. Рассмотрены особенности армирования столбчатого фундамента, последовательность работ при армировании, требования к арматуре, расположение арматуры в углах здания и на пересечении с несущими стенами. Также показаны нормативные документы, согласно которым ведется строительство и перечислены ошибки, которые не должны допускаться в ходе работ.

Особенности армирования столбчатого фундамента

Повышение крепости и надежности фундамента достигается его армированием. Бетон выдерживает большие нагрузки на сжатие. Изгибные или растягивающие усилия даже небольшие, разрывают его.

На столб фундамента действуют такие нагрузки:

  • на сжатие – вес здания;
  • на разрыв – зимой пучение грунта сжимает стенки столба и отрывает его вверх от подошвы;
  • на излом/сдвиг, зимой – горизонтальные подвижки грунта при замерзании или летом – сдвиг плотного слоя по водонасыщенному или слабому грунту.

Для нагрузок на сжатие не армируют, а воздействие от пучения грунта полностью устраняют, обернув столб тремя слоями полиэтилена или рубероида. Сдвиговая нагрузка возможна редко, но защищают от нее армированием.

Второй зоной армирования в столбчатых фундаментах, является ростверк. Армирование ростверка свайного фундамента производят только по его нижней и верхней поверхности с учетом толщины защитного слоя бетона.

Требования к арматуре столбов фундамента и ростверка

Для горизонтальной продольной арматуры ростверка берут прутки с регулярным профилем и диаметром 10 – 16 мм. Вертикальные и горизонтальные поперечные участки каркаса – из гладкой арматуры, диаметром 6 – 8 мм.

Для столбов вертикальная арматура – профилированная, горизонтальная – гладкая. Диаметры те же.

Обычно используют прутки марок А I и А III (А 400 С).

Можно использовать новый вид арматуры – композитную. Практика пока не велика, а характеристики у нее хорошие.

Последовательность армирования столбов и ростверка

Столбы армируют вертикальными прутьями. Их варят или вяжут проволокой в каркасы.

На дно ямы насыпают песок, толщиной 200 – 250 мм и сверху такой же слой песка со щебнем. Укладывают не менее 50 – 100 мм бетона для защиты металла от грунтовой влаги и коррозии.

Готовые каркасы опускают в скважины буронабивных свай или ямы под столбы.

Размеры каркаса в сечении должны быть меньше диаметра скважины на 35 – 50 мм с каждой стороны. Этот слой бетона называется защитным. Щелочной реакцией он защищает металл от коррозии.

Выпуски арматуры столбов при изготовлении каркаса загибают горизонтально на длину 30 – 40 диаметров прута. Если дипломированный сварщик умеет правильно, и не перекаливая варить арматуру, загибы не делают.

В ростверк стержни укладывают двумя слоями:

  • верхний слой ниже верхнего среза на толщину защитного слоя;
  • в нижнем слое, на ту же толщину выше подошвы.

Середина не армируется, тут нагрузок почти не бывает.

Схема расположения прутов арматуры определяется требованиями к частям фундамента:

  • для буронабивных свай или железобетонных свайных столбов – требования прочности на срез обуславливается нагрузкой от горизонтального смещения массивов грунта;
  • для горизонтального, обычно монолитного ростверка нагрузка будет изгибающей, т. к. балка ростверка расположена концами на опорах, а под средней ее частью опоры почти нет.

Как располагают арматуру в углах ростверка?

Армирование углов ростверка свайного фундамента и пересечения с несущими внутренними стенами нужно вести с загибанием прутов на длину не менее 0,4 – 0,8 м. Отогнутые части горизонтальных прутьев одной стороны ростверка должны заходить на перпендикулярную ей другую сторону и наоборот.

Варить можно не всегда – некоторые марки стали не варятся обычными электродами, возможны перегрев прутков, вытекание металла и ослабление стыков, швов и т. п.

Нормативные документы по столбчатым фундаментам

Количество прутков, марки арматуры, значение диаметров получают в результате расчета столбчатого фундамента профессиональным инженером-строителем. Как и чертежи для его армирования.

Для этого используют такие нормативные документы:

  • СП 20.13330.2011 (СНиП 2.01.07-85*) «Нагрузки и воздействия» – терминология и нагрузки на столбчатый фундамент;
  • СП 50-101-2004 (актуализация СНиПов 2. 02.01-83 и 3.02.01-87) – Свод Правил по фундаментам зданий и сооружений, п. с 12.1 – по 12.8 – общие требования к расчету, расчет столбчатых фундаментов – п. 12.3;
  • СП 22.13330.2011 (обновленный СНиП 2.02.01-83) «Основания зданий и сооружений» – нагрузки, глубина заложения, учет грунтовых вод, особенности стадий проектирования;
  • СП 63.13330.2012 (актуализация СНиП 52-01-2003) «Бетонные и железобетонные конструкции», расчетные требования в п. 5, 7, 10.

Расчет по документам позволяет точнее определять цену на армирование столбчатого фундамента.

Ошибки при армировании

Наиболее часто встречающиеся ошибки:

  1. Арматурный каркас устанавливают на грунт. Металл корродирует, расширяется в объеме и рвет бетон в самом важном месте – подошве столбов.
  2. При установке в скважину каркас не центрируется. Арматура может выйти наружу столба или остаться малая толщина защитного слоя.
  3. Не выпускается арматура для связей с каркасом ростверка. Монолитный ростверк не сможет противостоять горизонтальным подвижкам грунта, и фундамент может разрушиться.
  4. При сварке стержней соединения не должны быть на углах и на пересечениях стен.
  5. При изгибе прутов место сгиба не греют – прут дает микротрещины.
  6. Арматура в средней части любого железобетонного изделия – грубая ошибка – бетонная балка или плита растягивается или сверху при нагрузке на края и опоре посередине, или снизу – когда опоры по краям, а нагрузка в середине. Эти растягивающие усилия и должна выдерживать арматура. В средней части изделия нагрузок почти нет, и арматура там – выброшенные деньги, время и труд.
  7. При заливке бетона глубинный вибратор использовать только во внутренней зоне каркаса и аккуратно, чтобы не нарушить его конфигурацию.

Арматура для столбчатого фундамента

Сегодня использование приемов армирования строительных конструкций из бетона и камня превратилось в классический технологический прием перераспределения и выравнивания части нагрузок от цементного камня к более пластичным и упругим металлическим или композитным закладным элементам. Сваи для столбчатых фундаментов промышленного применения давно изготавливаются из напряженного бетона и с закладкой арматуры. Для «частника» такие способы усиления столбов фундамента пока недоступны, так как требуют серьезных инженерных знаний и ресурсов. Поэтому на практике применяется простой вариант армирования столбчатого фундамента «add a resource» –дополнительного усиления бетонной основы закладкой стальных каркасов.

Что дает армирование столбчатого фундамента

Несмотря на внешнюю прочность и твердость, бетон в столбчатом фундаменте под нагрузкой ведет себя, как колкая и твердая субстанция, например, лед или стекло. Обладая солидным запасом прочности, бетонная столбчатая опора может разрушиться задолго до наступления предельного состояния только из-за неоптимального распределения нагрузок внутри отливки.

Арматура для столбчатого фундамента позволят решить несколько важных задач обеспечения прочности:

  • Большая часть критически важных напряжений на поверхности столбчатой опоры переносится в более глубокие внутренние слои бетона и преимущественно воспринимается не камнем, а стальной арматурой;
  • Армирующему каркасу удается эффективно соединить между собой два основных элемента столбчатого фундамента –железобетонный ростверк и бетонные столбчатые опоры;
  • Благодаря арматуре ресурс железобетонных элементов фундамента вырос в разы по сравнению с обычной неармированной конструкцией.

Важно! В отдельных случаях использование арматуры позволяет избежать катастрофических последствий разрушения бетона. Вместо скачкообразного обрушения происходит медленное, пластичное расползание конструкции.

Как выполняется армирование столбчатого фундамента

Любые задачи построения оптимального каркаса из арматуры для любого типа фундамента слишком сложны, чтобы точные данные и рекомендуемые размеры стальных прутков, форму и глубину закладки в бетоне можно было получить из нескольких простых формул строительной механики. Расчет армирования столбчатого фундамента давно выполняется программным способом, с получением мощности и способа армирования, и даже построением эпюр напряжений по арматуре и бетонной основе столбчатого фундамента.

Для упрощенной оценки и повышения эффективности использования арматуры можно использовать следующие рекомендации:

  1. Количество армирующего прутка в бетонном элементе определяют из зависимости — суммарного сечения арматуры в бетоне должно быть 0,2-0,25% от сечения балки или столбчатой опоры;
  2. Оптимальное соотношение диаметра армирующего прутка к поперечному размеру балки составляет 1/20-1/25;
  3. Закладные элементы арматуры укладываются в бетоне на расстоянии 2,5-3,5 см от поверхности балки;
  4. Армирование столбчатых опор фундамента выполняется в виде пространственного каркаса, отдельные пруты перевязываются мягкой проволокой для фиксации их расположения в опалубке до заливки формы бетоном.

Важно! Перед бетонированием прутья арматуры должны быть очищены от окалины, краски и ржавчины, обработаны специальными антикоррозионными растворами на основе фосфорной кислоты.

Схема закладки арматуры в столбчатом фундаменте

Для армирования столбов используется вязаный каркас из горячекатаного прутка класса А-III с накатанными на поверхности ребрами сцепления с бетоном. Диаметр прутка выбирается в зависимости от диаметра столбчатых обор, оптимальное значение 8-10 мм. В столбчатом опорном элементе квадратного сечения обычно устанавливают четыре нитки арматуры по 10 мм, для круглого сечения оптимальным будет 6 прутков по 8 мм.

Опорная плита под столб усиливается сварной сеткой из 6-8 мм арматуры, при толщине закраин бетонной подошвы более 15 см армирование выполняется в два слоя.

Для отдельных видов столбов, например, с переменным, ступенчатым сечением, армирование может выполняться в виде двух или больше отдельных каркасов, вложенных коаксиально друг в друга и связанных между собой мягкой проволокой.

Для грибовидных столбчатых элементов допускается двойное армирование. Первый слой армирующих элементов выгибается из отдельных L- образных фрагментов, вертикальная часть арматуры равна высоте столба фундамента, выгнутая горизонтальная часть обрезается по диаметру опалубки. После закладки в пробуренную скважину отдельные элементы разворачиваются так, чтобы горизонтальные участки арматуры расходились радиально от центра к периферии подошвы столбчатой опоры. Далее в скважину устанавливается стандартный арматурный каркас, и весь объем заливается бетоном. Таким образом, получается очень прочный и стойкий к выдавливанию опорный элемент столбчатого фундамента.

Армирование железобетонного ростверка выполняется по схожей схеме. В придонной, срединной и в верхней части будущей бетонной балки укладывается по два-три металлических прута, диаметром 10 мм. На углах концы арматурных прутьев загибаются по ходу балки так, чтобы загнутая часть составляла не менее 20-22 см. Загибы соединяются с примыкающим куском арматурного прута с помощью сварки или проволочных петель.

Аналогичным способом выполняется сращивание арматурного каркаса столбчатых опор и горизонтальных ниток арматуры в ростверке. Бетон опоры не должен подниматься выше ¼ высоты ростверка. Каждую нитку выгибают под прямым углом и сваривают с горизонтальными прутьями каркаса ростверка. Любые другие способы соединения приводят к потере жесткости и эффективности армирования.

Как используется стеклопластиковая арматура в фундаментах

На сегодня о композитных видах арматуры существует огромное количество противоречивой информации. Во–первых, стеклопластиковая арматура гораздо удобнее и легче в работе, чем тяжелые стальные прутки. Во-вторых, модуль упругости у композитной арматуры выше, чем у стали, она более жесткая и менее пластичная. Существующие таблицы перевода утверждают, что прочность стеклопластика в 6 мм эквивалентна стали диаметром 8 мм. В теории армирование стеклопластиком должно обойтись не дороже стального варианта.

Кроме того, стеклопластиковая арматура не способна противостоять срезающим усилиям, а значит, для соединения композитных ниток в углах ростверка потребуется устанавливать переходные соединения.

Необходимо отметить, что стеклопластиковая арматура хорошо подойдет для армирования буронабивных свай и опор столбчатого фундамента. Материал арматуры не подвержен коррозии, не создает мостиков холода и способен воспринимать знакопеременные вертикальные нагрузки. Изгибающие и срезающие усилия для него запрещены. Это значит, что стеклопластиком можно армировать ростверк и опоры столбчатого фундамента при условии использования фирменных методов сращивания арматурных прутков под прямым углом с помощью специального приспособления. Если попытаться соединить стеклопластиковые нитки по аналогии с металлическими прутками, эффективность армирования снизится до 10-15% от проектной величины.

Заключение

Использование стальной или стеклопластиковой арматуры дает немалый прирост прочности, но только на оригинальных материалах. Попытки использовать композитную или стальную проволоку, не предназначенную для целей армирования, как правило, дают обратный эффект и приводят к разрушению бетонного тела фундамента.

Армирование столбчатого фундамента своими руками

Прочность, а также надежность фундамента напрямую зависит от его корректного армирования. В этой публикации освящены вопросы относительно последовательности выполнения работ при армировании, основных требований, предъявляемых к арматуре, распространенных ошибок, которые можно сделать при выполнении работ.

В чем заключаются особенности армирования?

Армирование столбчатых фундаментов – это залог крепкой, надежной, долговечной постройки. Небольшие изгибные усилия могут разорвать бетон, несмотря на то, что данный материал выдерживает большие нагрузки. Специалисты считают, что это основной недостаток данного материала, который необходимо учитывать при выполнении работ.

На столб фундамента воздействуют следующие нагрузки:

  • на сдвиг – либо происходит сдвижение плотного слоя по водонасыщенному грунту, либо осуществляются подвижки грунта в горизонтальном направлении;
  • на сжатие материалов – вес постройки;
  • на разрыв – в зимний период пучения земли стенки сжимаются, в результате чего отрываются от подошвы.

Если брать в расчет нагрузки на сжатие – в таких случаях армирование столбчатого фундамента специалисты не выполняют, для того, чтобы устранить неблагоприятное воздействие, вызванное пучением грунта, будет достаточно просто обернуть столб тремя слоями рубероида. Некоторые специалисты в данном случае также рекомендуют использовать полиэтилен. Сдвиговая нагрузка – явление редко, но именно для того, чтобы избежать данного явления, осуществляют армирование.

 

Еще одна зона армирования – это ростверк. Так называют горизонтально расположенную часть фундамента, которая передает и воспринимает вес от стен здания на сваи. Помимо этого фактора также играет роль предназначение ростверка – оно состоит в равномерном распределении нагрузки за счет объединения свай в единое целое. Поэтому и важно при устройстве ростверка обеспечить качественную жесткость соединяющих узлов.

Зачем нужно делать армирование?

Заниматься армированием столбчатого фундамента необходимо для того, чтоб укрепить материал. Несмотря на что, что бетон является довольно прочным и надежным, под нагрузкой он ведет себя как твердая, но при этом колкая субстанция (к примеру – стекло). Даже притом, что материал обладает хорошим запасом прочности, если нагрузки распределены некорректно – опора из бетона может разрушиться.

Благодаря арматуре можно сразу решить несколько вопросов относительно обеспечения оптимальной прочности:

  1. Практически все значимые напряжения переносятся в более глубокие слои бетона, за счет чего они, в основном, воспринимаются стальной арматурой, а не камнем.
  2. Благодаря каркасу можно соединить два главных элемента фундамента – опоры и ростверк.
  3. Ресурсы фундамента благодаря арматуре в несколько раз возрастают, обеспечивая ей надежность и прочность.

Важно: часто благодаря использованию арматуры можно избежать последствий разрушения бетона. Конструкция не разрушится скачкообразно.

Какие требования предъявляются к арматуре?

Для выполнения работ прутки, как правило, используются марок А I и А III (А 400 С). При желании можно использовать композитную арматуру, она появилась на рынке относительно недавно, но уже хорошо себя зарекомендовала и имеет отличные характеристики.

Вообще, в данном случае лучше воспользоваться помощью опытного специалиста, он подскажет, какую именно арматуру стоит подобрать исходя из веса планируемой постройки. Стоит сразу отметить: экономить в данном случае нельзя, поскольку именно от фундамента зависит, насколько долго простоит здание.

Как осуществляется армирование ростверка и столбов?

  1. Столбчатого фундамента армирование выполняется при помощи прутьев. Их связывают, либо сваривают с использованием проволоки в каркасы.
  2. На дно необходимо насыпать слой песка. Сверху кладется щебень вперемешку с песком в таком же количестве. Далее, для того, чтобы металл был надежно защищен от влаги, укладывается приблизительно 100 мм бетона.
  3. Заранее подготовленные каркасы опускаются в скважины под столбы.
  4. В сечении размеры каркасы должны быть не менее диаметра самой скважины. Такой слой бетона специалисты именуют защитный, поскольку благодаря щелочной реакции он оберегает металл от коррозионных повреждений.
  5. Во время изготовления каркаса выпуски арматуры нужно загнуть горизонтально, на длину порядка 30-40 см. Если же работу выполняет опытный и компетентный специалист, который знает, как правильно осуществлять сварку (не перекаливая арматуру), в таком случае загибы не потребуются.

Середину армировать нет необходимости, поскольку на нее нагрузки практически не приходятся. Данная схема для армирования столбчатого фундамента применяется уже в течение долгих лет опытными специалистами, поэтому и считается корректной и надежной.

Что касается схемы расположения прутьев арматуры, в таких случаях необходимо обращать внимание непосредственно на части фундамента:

  1. Если используется свайный столб из железобетона, либо буронабивной свай – в таком случае учитывается нагрузка, исходящая от смещения массивов грунта в горизонтальном положении.
  2. Если ростверк является монолитным и горизонтальным – нагрузка изгибающая, поскольку балка располагается на опорах с концов, в то время, как под средней частью опора практически отсутствует.

Как должна быть расположена арматура в углах ростверка?

Арматура столбчатых фундаментов должна выполняться по четко указанной схеме. Что касается углов – загибание прутов должно быть не менее 0,4 мм.

Далеко не всегда можно осуществлять сварку – существуют такие марки стали, которые обычными электродами не варятся, поскольку существует риск перегрева прутьев, ослабление швов и т.д.

Как армируется подошва столбчатого фундамента?

При выборе армирующего материала в любом случае необходимо учитывать, с какой целью будет использоваться бетон. Например, для того, чтобы усилить подошву столба используют особые сетки.

Для того, чтобы выполнить расчет армирования, важно учесть схему консоли, на которую будет приходиться отпор грунта. Но, если строительство осуществляется не специалистом, а в частном порядке, в таком случае подобных сложных расчетов не делают.

Были произведены расчеты, благодаря которым удалось установить, что, если нагрузка планируется небольшая – в таком случае будет достаточно арматурной сетки, которая имеет диаметр порядка 5-6 мм. Тем не менее, в строительных нормативах недопустимо использовать каркас, который будет иметь диаметр менее 12 мм. Поэтому, если нужно выполнить все работы согласно нормам, в таком случае специалисты рекомендуют под постройку с небольшим весом арматурную сетку с диаметром 12 мм, а также ячейкой 200 х 200 мм.

Как выполняется армирование ростверка?

Перед выполнением работ фундамента чертежи должны быть внимательно изучены – вне зависимости от того, кто будет заниматься строительством: специалист или новичок.

Что касается усиления плитной части фундамента – в нее необходимо укладывать арматурную сетку в два слоя. При этом стоит учитывать тот факт, что они обязательно должны быть друг от друга изолированы слоем бетона, который в данном случае будет выполнять защитную функцию. Между прутками должно быть расстояние примерно 200 мм.

Чтобы каркас был пространственным, горизонтальные сетки нужно соединить между собой – используя вертикальные отрезки. Длину подбирать самую маленькую – иначе существует вероятность, что каркас утратит устойчивость, при этом его прочность может значительно снизиться.

Ленточный ростверк армируется так же, как и плитный. Но здесь нужно учитывать, что условия установки будут отличаться – если нужно монтировать ленту, то движения специалиста будут ограничены размерами опалубки. Но в любом случае – оба раза связывание каркаса нужно осуществлять в опалубке.

Самые распространенные ошибки, которые допускать при выполнении работ нельзя:

  • установка каркаса на грунт;
  • отсутствие центрирования каркаса при монтаже в скважину;
  • создание соединений на углах стен при сварке стержней;
  • нагревание мест сгиба прутьев во время сварки.

Если вы не уверены в том, что все работы сможете корректно выполнить самостоятельно – лучше воспользоваться помощью специалистов, поскольку армирование столбчатого фундамента является важной задачей, которую нужно выполнить идеально.

Армирование столбчатого фундамента своими руками

Не всегда заливка ленточного монолитного фундамента на глубину промерзания является верным решением.

Плитный вариант максимально пригодится в строительстве второстепенных помещений на участке: капитальные беседки, хозяйственные постройки, веранды, летние кухни, гаражи.

Остается третий ключевой тип фундамента: свайный или столбчатый. В силу специфических особенностей не в каждой местности и не каждый дом можно воздвигать на столбах. В работе используется кирпич или металл. Установка на столбах относится к менее затратному варианту с точки зрения времени и денежных расходов.

Зачем делать армирование

Принцип столбчатого фундамента сводится к тому, что свая проходит все слабые грунты выше промерзания. Опорная часть закладывается непосредственно на более надежный грунт ниже глубины промерзания.

На проблемных почвах столбики в скором времени могут начать гулять, изменяя свое месторасположение и вертикальность.

Чтобы основание дома было надежным и функциональным долгие годы, обязательно делается армирование фундамента. Один из принципов монтажа каркаса — придерживаться строгого соответствия проекта. А, чтобы совсем быть уверенным в правильности чертежей, проект можно отдать независимым экспертам.

Какого диаметра нужна арматура

Когда интересуются размерами, надо хорошо понимать, что заложить можно любой вариант, включая 40 мм.

Оптимальный диаметр для хомутов составляет 6-8 мм. Для продольной арматуры нужны размеры 10-12 мм.

По центру устанавливается металлическая шпилька с крюком на конце, которая заливается в бетон для лучшей фиксации.

Расчет количества арматуры

Основной принцип армирования — следовать расчету, если хотите получить рациональное решение и не тратить деньги зря. Недостача и переизбыток в равной степени предполагает дополнительные расходы.

На один 2-х метровый столб требуется четыре двухметровых стержня, всего 8 метров. Плюс четыре стержня по 0,4 метра тонкого не рифленого изделия, всего 1,2 метра. Чтобы узнать конечный результат, полученные данные перемножаются на количество столбов по проекту.

Если диаметр сваи меньше 200 мм, берутся три десятимиллиметровых стержня. Количество зависит от размера опалубки. Вертикальные прутки соединяются между собой гладкими стержнями сечением 6 мм.

Чтобы понять, какую заложить арматуру фундамента, необходимо собрать нагрузки и вывести точный показатель.

Изготовление конструкции

Армирование производится в местах изгиба: сверху и снизу. Конструкция располагается, как можно, ближе к поверхности, оставляя 5 см на защитный слой бетона. Стержни устанавливаются горизонтально. Их объединяют в пространственный каркас с помощью поперечных конструктивных стержней.

Между собой продольные элементы стыкуются внахлест вязальной проволокой. Если берется стержень 12 мм, нахлест составит 25-30 см.

Для армирования каркаса необходимо:

  • Подготовить шаблон для продольной арматуры;
  • Изготовить соединительные петли-хомуты для армирования;
  • Связать продольную арматуру поперечными хомутами.

Шаблон можно сделать из двух кусков плотной фанеры с использованием саморезов. Делается четыре отверстия, после чего хомут подгоняется к шаблону. Если действовать наоборот, хомут может не войти по размерам в шаблон.

Разметка производится по углам с арматурой 12 мм для будущего ростверка. Потом подсоединяется элемент размером 6 мм. Потребуется линейка, уголок, ручка, маркер. В проделанные отверстия шаблона с четырех сторон по углам вставляется 12 мм-арматура и крепится фиксаторами. Учитывается особенность: бетонный раствор, поступающий из миксера, должен попадать и заполнять низ конструкции.

Как связать арматуру

Делается замер проволок в диаметре 6 мм. Понадобится две стороны: ширина и длина, отмечается маркером или мелом. Заготовку для хомутов сгибают по обозначенным меткам. Готовый хомут прямоугольной формы примеряется на шаблон с четырьмя длинными арматурами.

Арматуру для каркаса столба вяжут простейшими способами. Гнуть хомуты можно на специальном приспособлении. К стене крепятся два уголка по длине стенки хомута. Между ними оставляют расстояние, равное по размеру арматуре, которая будет использована.

Каркасы связываются миллиметровой проволокой и соединяется между собой в три раза более толстой проволокой, что обеспечивает хорошую жесткость и прочность.

Если брать ленту высотой 45 см и шириной 35 см, на обноску ставится четыре прута 12 мм. На них сразу насаживаются хомуты. Их количество составляет около трехсот штук, гнуть придется заранее.

  • С шагом 20 см делается разметка широкой арматуры;
  • Расставляются ровно хомуты;
  • Стержни укладываются на специальные приспособления, вяжется верхняя сторона;
  • Спицы соединяются между собой специальной вязальной проволокой по направлению резьбы;
  • Согнутая пополам проволока пропускается снизу в местах пересечения элементов;
  • Крючком (можно самодельным), вставленным в шуруповерт, захватывается проволока снизу и аккуратно закручивается.

Так вяжутся все узлы. В местах скрепления хомутами, проволока сгибается пополам, образуя петлю, и накрепко закручивается крючком. Хомуты связываются в местах соединения. Оставшиеся каркасы делаются аналогично.

Дополнительные советы

Первое время хорошо работать полуавтоматическими крючками. Крутить вручную не надо, проволока затягивается быстро. Но после непродолжительного периода использования на резьбе появляются изъяны, прутья застревают, все приходится докручивать вручную.

В больших объемах полуавтоматы не спасают при армировании.

  • Обычный механический крючок стоит раза в три дешевле, легко вращается — работа без труда выполняется;
  • Когда хомуты надеваются на шаблон, концы должны сидеть прочно, не болтаясь на длинных прутьях. Арматуру «шестерку» подгоняют по размерам;
  • Если поставить пластиковые фиксаторы, песчано-цементный раствор не будет выпирать на стенки арматурной конструкции.

Вязать арматуру фундамента следует по направлению рифленой поверхности. В рифленой арматуре всегда обращают внимание на пазы. На ровные грани проволока плохо ложится и начинает скользить. По ребристой поверхности проволока никуда не сместится. Это особенно важно, когда дело дойдет до заливки бетона.

На строительном рынке представлено огромное количество технологий, но все они имеют единое начало — организация подошвы и опоры в фундаменте. Выбор способа определяется несущей способностью, стоимостью, особенностью типа грунта и эксплуатации конструкции в определенных климатических условиях.

Еще несколько советов даны в видео:

Столбчатый фундамент — это, вполне, подходящее решение для большинства частных домов. Стоимость обустройства значительно меньше, чем монолит ленточного фундамента. Меньше работ предстоит делать по рытью котлована, заливке бетона и армированию. Устройство столбов и легкая обвязка является классикой выполнения такого типа фундамента.

Армирование столбчатых фундаментов

Отдельностоящие мелкозаглубленные столбчатые фундаменты устраиваются в каркасных и бескаркасных зданиях под колоннами, столбами и пилястрами. Использование фундаментов данного типа в качестве опор под несущие стены бескаркасных зданий — возможно, но для этого отдельные вертикальные фундаментные столбы должны быть связаны между собой единым монолитным ленточным ростверком, обеспечивающим их совместную пространственную работу и служащим площадкой для опирания стен.

Отдельностоящие монолитные фундаменты столбчатого типа как правило состоят из двух частей: плитной и подколонной (оголовка). Плитная часть может быть выполнена ступенчатой (количество ступеней обычно принимается не более трех). В фундаментах стаканного типа под сборные железобетонные колонны подколонная часть (оголовок) может отсутствовать.

Все размеры столбчатых фундаментов должны назначаться расчетом.

Армирование

Армирование плитной части столбчатых фундаментов выполняется сварными сетками (уложенными в 1 слой) или одиночными стержнями, укладываемых с равным шагом в продольном и поперечном направлениях. При этом длина стержней в обоих направлениях должна быть одинаковой.

Толщину защитного слоя бетона для плитной части принимают равной:
— при возведении фундамента на прочных скальных грунтах и при наличии под подошвой бетонной подготовки – 40 мм;
— при отсутствии бетонной подготовки – 70 мм.

Диаметр стержней рабочей арматуры при армировании плитной части столбчатых фундаментов должен быть не менее 10 мм. При длине стороны подошвы более 3-х метров, диаметр укладываемых вдоль нее стержней должен составлять не менее 12 мм. Шаг стержней принимается равным не менее 100 и не более 200 мм. Соответственно, при армировании сварными стеками минимальный размер их ячеек должен быть 100х100 мм, максимальный – 200х200 мм.

Рис. 1. Принципиальные схемы армирования столбчатых фундаментов

Подколонники (оголовки) столбчатых фундаментов армируются по аналогии с колоннами квадратного или прямоугольного сечений: вертикальные стержни продольной арматуры диаметром 10-12 мм располагается по углам и объединяются в единый пространственный каркас посредством обвязки по четырем сторонам поперечными стержнями диаметром 6-8 мм. Шаг поперечных стержней обычно составляет не более 200 мм.

Следует отметить, что армирование плитной части столбчатых фундаментов является обязательным. Необходимость армирования подколонной части фундаментов, согласно действующим нормам, следует устанавливать расчетом. Т.е. в принципе армирование фундаментных подколонников (оголовков) не является обязательным. Несмотря на это, я рекомендую всегда предусматривать их армирование.

(PDF) Проектирование фундаментов, армированных колоннами

Проектирование армированных грунтов колоннами

Мунир Буассида,

Университет Туниса Эль-Манар, Группа инженерно-геологических исследований.

Национальная инженерная школа Туниса, Тунис, Тунис

РЕЗЮМЕ

Проектирование фундаментов на укрепленном грунте с помощью колонн обычно включает две проверки: во-первых, несущую способность

и, во-вторых, расчетную осадку. В этой статье подробно описывается комплексная методология определения оптимизированного коэффициента

улучшенной площади, чтобы избежать завышенных количеств столбцов материала.Основа предлагаемой методики

состоит в оценке, во-первых, минимального коэффициента площади улучшения (IAR), соответствующего допустимой несущей способности армированного грунта

; тогда максимальный IAR выводится из проверки допустимого урегулирования. Проанализирован проект резервуара

, чтобы показать, что использование новой методологии проектирования, которая была включена в недавно разработанное программное обеспечение для

расчет армированного грунта колоннами, позволяет избежать завышенного армирования.

РЕЗЮМЕ

Le Dimensnement d’une fondation sur sol renforcé par colnes inclut, en premier replace, la vérification de la capacity

portante, et, en second replace, la vérification du tassement. Этот вклад представляет собой новый метод

, определение оптимальных постоянных условий для оценки количества составляющих

колонн. Une valeur minimale du taux d’incorporation is идентифицируется как допущенный к проверке портовой емкости

; Допускается suivie de l’estimation d’une valeur maximale du taux d’incorporation découlant de la vérification du

tassement.Проект резервуара является разоблачением для наблюдения за созданием нового творчества

Методология измерения, используемая в качестве инкорпорированного в логическом канале канала для получения выгоды от обеспечения защиты.

1 ВВЕДЕНИЕ

Хорошо известно, что усиление слабых грунтов колоннами

направлено на увеличение несущей способности, уменьшение осадки на

, ускорение консолидации

мягких грунтов за счет осушенного столба материала и

предотвращение риска разжижения, особенно

насыщенных рыхлых песков.Стоимость схем

фундамента из армированного грунта (RS) с использованием каменных колонн,

уплотняющих свай или метода глубокого перемешивания, по существу, составляет

, контролируемая объемной долей заделанного материала

, как указано на коэффициент площади улучшения (IAR). Коэффициент площади улучшения

(IAR) определяется как общее поперечное сечение колонн

, деленное на площадь нагруженного фундамента

.

Слабые грунты часто имеют очень низкие характеристики прочности и жесткости.

.В эту категорию грунтов в основном входят

высокосжимаемых грунтов с недренированной прочностью на сдвиг менее

более 30 кПа, модулем Юнга менее 2 МПа и

рыхлых песков с углом трения менее 30 ° (т.е. SPT <

10) .

В зависимости от принятой техники армирования колонн

IAR варьируется от:

– от 0,15 до 0,35 для каменных колонн; Прочность материала колонны

в основном характеризуется большим углом трения

(т.е.е. больше 40 °).

– от 0,2 до 0,7 для глубокого перемешивания; Прочность материала колонны

в основном характеризуется повышенной когезией

(в двадцать раз и более, чем у исходного грунта).

– от 0,05 до 0,15 для виброуплотнения, с добавлением материала

или без него; Прочность материала колонны составляет

, характеризуется умеренным сцеплением и повышенным углом трения

.

При проектировании фундаментов на усиленном грунте колоннами

обычно проводятся проверки, во-первых, несущей способности

и, во-вторых, осадки.Конструкция

также может включать ускорение консолидации, когда колонны

ведут себя как вертикальные стоки, и потенциал разжижения в случае

рыхлых насыщенных песков.

Существующие методы часто нацелены на однократную проверку

несущей способности или осадки путем принятия модели ячейки

. Кроме того, существующие методы были сформулированы для

уникального типа техники установки колонн, то есть каменных

колонн (Priebe, 1995), (французский стандарт, 2005) или глубокого перемешивания

(Broms, 2000) и т. Д.

В этих материалах IAR рассматривался только как

данных, поэтому оптимизация количества материала колонки

не обсуждалась. Обратите внимание, что IAR не учитывается французским стандартом

для оценки несущей способности RS

по модели изолированной колонны.

Далее, независимо от способа установки колонны или

моделирования RS, ни один из предыдущих методов расчета

не учитывал как несущую способность, так и проверки осадки

.

Чтобы предложить комплексную процедуру проектирования

, в этой статье представлена ​​новая методология, которая включает в себя проверки несущей способности

и осадки

. Более того, предлагаемая методология

учитывает результаты недавних исследований, которые были получены в рамках четко сформулированных рамок

.

Эта методология проектирования подробно описана для усиленных грунтов

концевыми несущими и плавающими колоннами.Составляющие

армированного грунта, то есть исходный грунт также

, называемый слабым грунтом и армирующими колоннами, идентично

моделируется как трехмерная среда. Армирующие колонны

расположены в произвольном порядке под

От теории к практике. Основная лекция. Продолжение

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ФУНДАМЕНТОВ НА КОЛОННО-АРМИРОВАННЫХ ПОЧВАХ: ОТ ТЕОРИИ К ПРАКТИКЕ

40

использование моделирования группы столбцов, добавление к модели изолированной колонны и элементарной ячейки, которые ранее рассматривались несколькими авторами (Greenwood, 1970). ; Brauns 1979 и др.).

Первоначально были исследованы прямые подходы, то есть нижняя и верхняя границы YDT:

* На основе модели изолированной колонки, Bouassida & Hadhri (1995) выделили минимальные требования к материалу колонки

, чтобы обеспечить увеличение несущая способность за счет арматуры

. Эта модель была также рассмотрена для двух связных фрикционных материалов, загруженных в

различных конфигурациях (площадь нагрузки по сравнению с поперечным сечением колонны).Это исследование (Bouassida

и Jellali, 2002) привело к полному аналитическому решению верхней границы коэффициента несущей способности

(BCF), а затем по сравнению с существующим решением (Madhav & Vitkar, 1978). Совсем недавно для модели изолированной колонны

было предложено, чтобы калибровка модели из эластопласта после

регистрировала результаты испытаний на полную нагрузку. Такой инструмент, созданный в результате исследований на месте, все же

остается предпочтительным, поскольку не представлено решение для верхней границы раствора чисто связной среды

, армированной каменными колоннами (Frikha et al, 2008).

* На основе модели единичной (составной) ячейки Bouassida и др. (1995) сформулировали точное аналитическое решение

для чисто связного грунта, армированного связующим фрикционным материалом колонны.

Эта модель была успешно проверена для восстановленной тунисской мягкой глины, армированной песком

колонн (Bouassida, 1996a). Основываясь на результатах консолидированных трехосных испытаний без дренажа, прочность на сжатие

(Q / S)

exp

модели замкнутой композитной ячейки (в кПа) как функция удерживающего давления

p (для коэффициента площади улучшения из η = 1/25 и η = 4/25) можно записать как:

1/25, exp

(Q / S) 1.195p 14,06 = + (3)

4/25, exp

(Q / S) 1,554p 15,4 = + (4)

.

Коэффициент линейной корреляции уравнений (3) и (4) составляет соответственно 0,999 и 0,998.

Прогнозируемые аналитические решения (Q / S)

th

, рассчитанные на основе механических характеристик

тунисской мягкой глины и армирующего песка, могут быть представлены как:

1/25, th

(Q / S) 1.144p 20,8 = + (5)

4/25, th

(Q / S) 1,576p 23,2 = + (6)

* На основе модели элементарной ячейки Bouassida et al (1995) сообщили о первой нижней границе BCF из чисто связного грунта

, усиленного группой колонн, состоящих из связного фрикционного материала

(как каменные колонны). Он последовал предложению оптимального расстояния между колонками,

в зависимости от угла трения материала колонны, чтобы обеспечить лучшую нижнюю границу BCF

(Bouassida, 1996b).В случае чисто связного мягкого грунта, армированного чисто связным материалом колонн

(что может быть достигнуто методом глубокого перемешивания), было получено ограничение коэффициента BCF

(Bouassida, 1996b), и оно было тщательно оценено после масштабного испытания. модели

(Bouassida & Porbaha, 2004). Недавно Kasama и др. (2006), выполнив расчет численного предела

для анализа, предоставили ту же величину верхней границы BCF, связанной с этим случаем армирования

, для диапазона отношения когезии между сцеплениями материала колонн и

начальных значений. почва от 15 до 37.Эти результаты сравнивались с прогнозами, сформулированными Бромсом

(1982), последний в основном показал консервативность в текущем диапазоне коэффициента сцепления: более

20.

Типы фундаментов: столбчатый, ленточный, свайный фундамент | Бетон

Фундамент столбчатый

Фундамент на столбах – самый распространенный и дешевый тип фундамента. Особенно эффективно использование столбчатых фундаментов на пучинистых грунтах глубокого промерзания.У них есть ряд особенностей, которые в некоторых случаях мешают их успешному использованию. Горизонтально подвижный грунт отличается отсутствием сопротивления опрокидыванию, поэтому во избежание бокового сдвига требуется установить жесткий железобетонный плот-фундамент. Limited используются на мягких грунтах при строительстве зданий с толстыми стенами. Также при столбчатом фундаменте возникают трудности со строительством цоколя, что является сложным и трудоемким. Устройство опорное основание применяется для дома с легкими стенами.Этот вид фундамента по затратам материалов и затрат вдвое экономичнее ленточных фундаментов. Столбы встраиваются в углы на пересечении стен, под опорами, под опорами и в других местах, где сосредоточена нагрузка. Сверху уложены столбы обвязка балками.

Ленточный фундамент

Поясами называются основания, которые возводятся прямо под несколькими отчетливыми столбами или стенами дома. Они выполнены в виде подземных стен, состоят из железобетонных поперечных балок.Такие фундаменты для возведения домов с толстыми стенами. Он проложен под основными стенами. Устройство ленточного фундамента под домом теплые погреба, подвал, подвал или гараж делают этот тип фундамента необходимым. Ленточные фундаменты отличаются большим объемом земляных работ, большим расходом используемых материалов, сложностью строительства и значительным весом. Но, несмотря на это, эти фундаменты считаются самыми распространенными из-за относительно простой технологии.Фундаменты бывают ленточные, монолитные и модульные. На дне котлована для устройства монолитного фундамента сделана деревянная опалубка, установлены изоляционные листы, арматура, а в пространстве между стенами залита бетонная опалубка. При отоплении дома с целью снижения тепловых потерь в такие фундаменты закладывается утеплитель. Национальные фундаменты делают из железобетона или крупных бетонных блоков.

Плитный фундамент

Плитный фундамент построен под квадратное здание.Это сетка или сплошная плита, которая изготавливается из железобетонных или сборных поперечных балок с жесткой герметизацией стыков. Построен плиточный фундамент из железобетонного фундамента для придания жесткости. Это становится необходимым при строительстве на сжимаемом грунте, например, насыпью или на плаву. Устройство плитный фундамент отличается большим расходом материалов и целесообразно только при возведении компактных и небольших зданий или других сооружений, в которых не требуется возводить высокий фундамент, а печь можно использовать как перекрытие.Это может быть гараж, сауна и другие подобные сооружения. Для зданий более высокого класса используется в виде фундамента из усиленных поперечин или оребрения.

Фундамент свайный

Эти фундаменты состоят из свай, покрытых верхней балкой, бетоном или бетонной плитой. Устройство свайного фундамента – это очень дорогое и трудоемкое в процессе реализации, поэтому при индивидуальном строительстве они используются очень редко.Устанавливается в тех случаях, когда требуется передать пониженную нагрузку на грунт. Нагрузка здания в этом случае переносится на твердый грунт, расположенный на глубине. В зависимости от материала различают сваи деревянные, бетонные, железобетонные, стальные и комбинированные. По способу погружения в грунт и изготовления сборных свай различают и распечатывают. В зависимости от поведения свай в грунте есть сваи-стойки, которые имеют достаточно крепкие подземные и подвесные сваи.Их использовали при слишком большой глубине надежного грунта. Наиболее экономичными считаются деревянные сваи, но во влажной почве быстро загнивают. Бетонные сваи более дорогие, но прочные и выдерживают большие нагрузки.

Подушки песочные

Устройство фундамента на песчаных подушках желательно использовать для экономии строительных материалов, для частичной или полной замены непригодных грунтов у основания, для поднятия уровня пола неглубоких грунтовых вод. Для их строительства ямы засыпают пластами песка, которые тщательно промывают и поливают.В пучиноопасных грунтах при промерзании не рекомендуется устанавливать устройство без дренажа такого фундамента. В противном случае возможно заиливание подушки, что приведет к потере первоначальных свойств.

Срок службы фундаментов разного типа

При установке фундамента важно запланированное время использования, то есть конструкция, из которой он построен. Для разных фундаментов срок службы разный. Например, лента из бетона может простоять сто пятьдесят лет, а фундамент на бетонных столбах – около пятидесяти лет.Меньше всего срока службы деревянных свай – десять лет.

Виды материалов, из которых выполнен фундамент

В зависимости от материалов, используемых для устройства фундамента, они бывают из щебня, бутового бетона, бетона и кирпича.

Бутовские фундаменты возведения большого каменного карьера, который выбирается по размеру и форме. Кладка производится в цементном растворе, при этом камни укладываются плотно между собой. Толщина бутового фундамента зависит от проектных соображений.Это массивный и трудоемкий из всех типов фундаментов, поэтому при строительстве жилых домов его использование не оправдано. Бутовские фундаменты рекомендуется только на участках, где есть каменный карьер в необходимом количестве, и является местным материалом. К положительным качествам бутового фундамента можно отнести максимально возможную долговечность и прочность. Также он довольно устойчив к грунтовым водам и морозам.

Фундамент бутовый бетон состоит из заполнителя и раствора.В качестве наполнителя можно использовать бутовый камень, гравий или крупный щебень. Вы можете использовать боевой кирпич и железную руду.

Бетонный фундамент называют заливным. Он выполнен из бетона без камней, заполнен щебнем или гравием. Бетон заливается в форму с небольшим утрамбовыванием. Для этого могут использоваться вибраторы. По прочности и долговечности аналогичен бутербетонному фундаменту. Недостатком бетонных фундаментов является повышенный расход цемента и немалая стоимость.

Кирпичный фундамент – кладка из обычного жженого кирпича, который кладется на цементный раствор. Устройство кирпичного фундамента считается нецелесообразным, поскольку это достаточно дорогой и недолговечный материал из-за плохой водостойкости. Рекомендуется использовать только в сухих почвах и наличии необходимого количества дешевого кирпича.

ФУНДАМЕНТ

Выбор типа фундамента

Выбор подходящего тип фундамента определяется некоторыми важными факторами, такими как

  1. Характер конструкции
  2. Нагрузки от структура
  3. Характеристики недр
  4. Выделенная стоимость фундамент

Поэтому принять решение о тип фундамента, необходимо проведение геологоразведочных работ.Тогда почва характеристики в зоне поражения под зданием должны быть тщательно оценен. Допустимая несущая способность пораженного грунта затем следует оценить слои.

После этого исследования можно было затем решите, следует ли использовать фундамент неглубокий или глубокий.

Фундаменты мелкого заложения, такие как опоры и плоты дешевле и проще в исполнении. Их можно было бы использовать, если бы выполняются следующие два условия;

  1. Наложенное напряжение (Dp) вызванная зданием, находится в пределах допустимой несущей способности различных слоев почвы, как показано на рис.1.

Это условие выполнено когда на рисунке 1 меньше и меньше, чем меньше и меньше, и так далее.

  1. Здание выдержало ожидаемая осадка по данному типу фундамента

Если один или оба из этих двух условия не могут быть выполнены использование глубоких фундаментов должно быть считается.

Глубокие фундаменты используются, когда верхние слои почвы мягкие и имеется хороший несущий слой на разумная глубина.Толщина грунта, лежащего под несущим слоем, должна быть достаточная прочность, чтобы противостоять наложенным напряжениям (Dp) из-за нагрузок, передаваемых на опорный слой, как показано на рисунке 2.

Глубокие фундаменты обычно сваи или опоры, которые передают нагрузку здания на хорошую опору страта. Обычно они стоят дороже и требуют хорошо обученных инженеров для выполнять.

Если исследуемые слои почвы мягкий на значительной глубине, и при разумных пределах не обнаруживается несущего пласта. глубины, можно использовать плавучие фундаменты.

построить плавающий фундамент, масса грунта, примерно равная весу Предлагаемое здание будет демонтировано и заменено зданием. В в этом случае несущее напряжение под зданием будет равно весу удаленной земли (γD) что меньше

(q a = γD + 2C)

а также Дп будет равно нулю.Это означает, что несущая способность под здания меньше, чем (q a ), и ожидаемое поселение теоретически равно нуль.

Наконец, инженер должен подготовить смету стоимости наиболее перспективного типа фундамента что представляет собой наиболее приемлемый компромисс между производительностью и Стоимость.

Фундамент мелкого заложения

Фундаменты неглубокие – это те выполняется у поверхности земли или на небольшой глубине.Как упоминалось ранее в предыдущей главе фундаменты мелкого заложения использовались при грунтовых разведка доказывает, что все слои почвы, затронутые зданием, могут противостоять наложенным напряжениям (Dp) не вызывая чрезмерных заселений.

Фундаменты мелкого заложения либо опоры или плоты.

Опоры

Фундамент является одним из старейший и самый популярный вид фундаментов мелкого заложения.Опора – это увеличение основания колонны или стены с целью распределения нагрузка на поддерживающий грунт при давлении, соответствующем его свойствам.

Типы опор

Существуют разные виды опоры, соответствующие характеру конструкции. Подножки можно классифицировать на три основных класса

Настенный или ленточный фундамент

Он проходит под стеной мимо его полная длина, как показано на рис.3. обычно используется в несущей стене типовые конструкции.

Изолированный фундамент колонны

Он действует как основание для колонны. Обычно применяется для железобетонных зданий типа Скелтон. Может принимать любую форму, например квадратную, прямоугольную или круглую, как показано на рисунке 4.

Инжир.4 Типовые раздвижные опоры

Комбинированная опора колонны

Это комбинированное основание для внешней и внутренней колонн здания, рис.5. Он также используется когда две соседние колонны здания расположены близко друг к другу другой, их опоры перекрывают друг друга

Распределение напряжений под опорами

Распределение напряжений под опорами считается линейным, хотя на самом деле это не так. Ошибка участие в этом предположении невелико, и на него можно не обращать внимания.

Загрузить сборники

Нагрузки, влияющие на обычные типы строений:

  1. Постоянная нагрузка (D.L)
  2. Живая нагрузка (L.L)
  3. Ветровая нагрузка (W.L)
  4. Землетрясение (E.L)

Собственная нагрузка

Полная статическая нагрузка, действующая на элементы конструкции следует учитывать при проектировании.

Живая нагрузка

Маловероятно, что полная интенсивность динамической нагрузки будет действовать одновременно на всех этажах многоэтажный дом.Следовательно, кодексы практики позволяют снижение интенсивности динамической нагрузки. Согласно египетскому кодексу на практике допускается следующее снижение временной нагрузки:

или . перекрытий Снижение временной нагрузки%

Земля нулевой этаж%

1 ул нулевой этаж%

2 nd этаж 10.0%

3 rd этаж 20,0%

4 этаж 30,0%

5 -й этаж и более 40,0%

Временная нагрузка не должна снижаться в течение склады и общественные здания, такие как школы, кинотеатры и больницы.

Ветровые и землетрясения нагрузки

Когда здания высокие и узкие, Необходимо учитывать ветровое давление и землетрясение.

Допущение, использованное при проектировании спреда Опоры

Теория анализа эластичности указывает на что распределение напряжений под симметрично нагруженными фундаментами не является униформа. Фактическое распределение напряжений зависит от типа материала. под опорой и жесткостью опоры. Для опор на рыхлых не связный материал, зерна почвы имеют тенденцию смещаться вбок на края из-под груза, тогда как в центре почва относительно ограничен.Это приводит к диаграмме давления, примерно такой, как показано на рисунке 6. Для общего случая жестких оснований на связных и несвязных материалов, Рис.6 показывает вероятное теоретическое распределение давления. Высокое краевое давление можно объяснить тем, что краевой сдвиг должен иметь место до урегулирования.

Потому что давление интенсивность под опорой зависит от жесткости опоры, тип почвы и состояние почвы, проблема в основном неопределенный.Обычно используется линейное распределение давления. под фундаментом, и в этом тексте будет следовать этой процедуре. В в любом случае небольшая разница в результатах проектирования при использовании линейного давления распределение

Допустимые опорные напряжения под опорами

Коэффициент запаса прочности при расчете допустимая несущая способность под фундаментом должна быть не менее 3 если учитываемые при расчете нагрузки равны статической нагрузке + пониженная живая нагрузка.Коэффициент запаса прочности не должен быть меньше 2, когда рассматривается наиболее тяжелое состояние нагрузки, а именно: статическая нагрузка + полный рабочий ток. нагрузка + ветровая нагрузка или землетрясения.

Нагрузки на надстройку обычно рассчитывается на уровне земли. Если указано допустимое допустимое давление на опору, оно должно быть уменьшено на объем бетона. под землей на единицу площади основания, умноженную на разница между удельным весом бетона и грунта.Если принять равной среднюю плотность грунта и бетона рис.7, тогда следует уменьшить на

Конструктивное исполнение раздвижных опор

Для опоры на ноги следующие позиции следует рассматривать как

1 ножницы

Напряжения сдвига съедали обычно контролировать глубину расставленных опор.Критическое сечение для широкой балки сдвиг показан на рис.8-а. Находится на расстоянии d от колонны или стены. лицо. Значения касательных напряжений приведены в таблице 1. сечение для продавливания сдвига (двусторонний диагональный сдвиг) показано на рис. 8-б. Он находится на расстоянии d / 2 от лицевой стороны колонны. Это предположение в соответствии с Кодексом Американского института бетона (A.CI).

Таблица 1): допустимые напряжения в бетоне и арматуре: –

Виды напряжений

условное обозначение

Допустимые напряжения в кг / см 2

Прочность куба

ж у.е.

180

200

250

300

Осевой комп.

f co

45

50

60

70

Простые изгибающие и эксцентрические усилия с большим эксцентриситетом

ж в

70

80

95

105

Напряжения сдвига

Плиты и опоры без армирования.

Другие участники

Элементы с армированием

q 1

q 1

q 2

7

5

15

8

6

17

9

7

19

9

7

21

Пробивные ножницы

q cp

7

8

9

10

Армирование

Низкоуглеродистая сталь 240/350

Сталь 280/450

Сталь 360/520

Сталь 400/600

f s

1400

1600

2000

2200

1400

1600

2000

2200

1400

1600

2000

2200

1400

1600

2000

2200

Пробивные ножницы обычно контролировать глубину разложенных опор.Из принципов статики Рис. 8-б , сила на критическом участке сдвига равна силе на опора за пределами секции сдвига, вызванная чистым давлением грунта f n .

где q p = допустимое напряжение сдвига при штамповке

= 8 кг / см 2 (для куба сила = 160)

f n = чистое давление на грунт

b = Сторона колонны

d = глубина продавливания

Можно предположить, что критический участок для продавливания сдвига находится на торце колонны, и в этом случае допустимое напряжение сдвига при штамповке можно принять равным 10.0 кг / см 2 (для прочности куба = 160).

Фундамент обычно проектируется чтобы гарантировать, что глубина будет достаточно большой, чтобы противостоять сдвигу бетона без армирования полотном ..

2- Облигация

Напряжение связи рассчитывается как

.

где поперечная сила Q равна взятые в том же критическом сечении для изгибающего момента или при изменении бетонное сечение или стальная арматура.Для опор постоянное сечение, сечение для склеивания находится на торце колонны или стены. В арматурный стержень должен иметь достаточную длину д г , Рис.9, чтобы избежать выдергивания (разрыва соединения) или раскалывание бетона. Значение d d вычисляется следующим образом:

Для первого расчета возьмем f s равно допустимой рабочей стресс.Если рассчитанный d d есть больше имеющегося d d затем пересчитайте d d взяв f с равно действительному напряжению стали.

Допустимая стоимость облигации напряжение q b следующие

3- Изгибающий момент

Критические разделы для изгибающий момент определяется по рис.10 следующим образом:

Для бетонной стены и колонны, это сечение берется на лицевой стороне стены или колонны рис.10-а.

Для кладки стены этот участок берется посередине между серединой и краем стены Рис.10-б.

Для стальной колонны этот раздел расположен на полпути между краем опорной плиты и лицевой стороной столбец Рис.(10-с).

Глубина, необходимая для сопротивления изгибающий момент

4- Опора на опору

Когда железобетон колонна передает свою нагрузку на опору, сталь колонны, которая несущий часть груза, не может быть остановлен на опоре, так как это может привести к чрезмерной нагрузке на бетон в зоне контакта колонны.Следовательно, это необходимо передать часть нагрузки, которую несет стальная колонна, на напряжение сцепления с основанием за счет удлинения стальной колонны или дюбеля. С Рис.11:

где f s – фактическое напряжение стали

5- Обычная бетонная опора под R.C. Опора

Распространенной практикой является размещение простой бетонный слой под железобетонным основанием. Этот слой около 20 см. до 40 см. Проекция C плоского бетонного слоя зависит от его толщины t. Ссылаясь на Рис.12, максимальный изгибающий момент на единицу длины в сечении a-a равно

Где f n = чистое давление почвы.

Максимальное растягивающее напряжение внизу раздела а-а это:

ДИЗАЙН R.C. СТЕНА:

Основание стены представляет собой полосу из железобетон шире стены. На Рис.13 показаны различные типы стеновые опоры. Тип, показанный на рис. 13-а, используется для опор, несущих легкие. нагрузки и размещены на однородном грунте с хорошей несущей способностью.Тип, показанный в Рис. 13-б используется, когда грунт под фундаментом неоднородный и разная несущая способность. Используется тип, показанный на рисунках 13-c и 13-d. для больших нагрузок.

Процедура проектирования:

Рассмотрим 1.0 метров длиной стена.

1. Найдите P на уровне земли.

2. Найти, если дано, то оно сокращается или вычисляется P T .

3. Вычислить площадь опоры

Если напряжение связи небезопасно, либо увеличиваем за счет использования стальных прутков меньшего диаметра, либо увеличивать ∑ О глубина d.Сгибая вверх стальная арматура по краям фундамента помогает противостоять сцеплению стрессы. Диаметр основной стальной арматуры не должен быть меньше более 12 мм. Для предотвращения растрескивания из-за неравномерного оседания под стеной Само по себе дополнительное армирование используется, как показано на рис. 13-c и d. это принимается за 1,0% от поперечного сечения бетона под стеной и одинаково сверху и снизу.

19.Проверить анкерный залог

Конструкция одностоечной опоры

одноколонный фундамент обычно квадратный в плане, прямоугольный фундамент – используется, если есть ограничение в одном направлении или если поддерживаемые столбцы слишком удлиненный.прямоугольное сечение. В простейшем виде они состоят из единой плиты ФИг.15-а. На рис. 15-б изображена колонна на опоре опора, пьедестал обеспечивает глубину для более благоприятной передачи нагрузки и во многих случаях

требуется чтобы обеспечить необходимую длину для дюбелей. Наклонные опоры, такие как те, что на Рис. 15-c

Методика расчета опор квадратной колонны

Американец Кодексы практики равно момент около критического сечения y-y чистого напряжения, действующего на вылупился.area abcd Рис. 16-a. Согласно континентальным кодексам практики M max . равно любому; момент действия чистых напряжений на заштрихованной области abgh, показанной на рис. 16-b, около критического сечения y-y или 0,85 момент результирующих напряжений, действующих на площадь abcd на рис. 16-а. о г-у.

8.Определите необходимую глубину сопротивления пробивке d p .

9. Рассчитайте d м , глубину сопротивления

b = B, сторона опоры в соответствии с Американскими нормами практики

.

b = (b c + 20) см где b c – сторона колонны по континентальному Кодексы практики.

Следует отметить, что d м вычисленное континентальным методом, больше, чем вычисленное американским кодом. Большая глубина уменьшит количество стальной арматуры и обычно соответствует глубине, необходимой для штамповки. Американский код дает меньший d м с более высоким значением стальной арматуры, но с использованием высокопрочной стали, площадь стальной арматуры может быть уменьшена. В этом тексте изгибающий момент рассчитывается в соответствии с Американскими нормами, а b равно принимается либо равным b c + 20, когда используется обычная сталь, либо равно B при использовании стали с высоким пределом прочности.

Глубина основания d может быть принимает любое значение между двумя значениями, вычисленными двумя вышеуказанными методами. Это Следует отметить, что при одном и том же изгибающем моменте большая глубина будет требуется меньшая площадь арматурной стали, которая может не удовлетворять требованиям минимальный процент стали. Также небольшая глубина потребует большой площади стали. особенно при использовании обычной низкоуглеродистой стали.

10. Выберите большее из d m или d p

11.Проверить d d , глубину установки дюбеля колонны.

Методика расчета прямоугольной опоры

Процедура такая же, как и квадратный фундамент. Глубина обычно контролируется пробивными ножницами, за исключением случаев, когда отношение длины к ширине велико, сдвиг широкой балки может контролировать глубина. Критические сечения сдвига находятся на расстоянии d по обе стороны от столбец Рис.17-а. Изгибающий момент рассчитывается для обоих направлений, вокруг оси 1-1 и вокруг оси b-b, как показано на рис. 17.b и c.

Армирование в длинном направление (сторона L) рассчитывается по изгибающему моменту и равномерно распределяется по ширине B. армирование в коротком направлении (сторона B) рассчитывается по изгибу момент М 11 .При размещении стержней в коротком направлении один необходимо учитывать, что опора, обеспечиваемая опорой колонны, является сосредоточены около середины, следовательно, зона опоры, прилегающая к колонна более эффективна в сопротивлении изгибу. По этой причине произведена регулировка стали в коротком направлении. Эта регулировка помещает процент стали в зоне с центром в колонне шириной, равной к длине короткого направления опоры.Остальная часть арматура должна быть равномерно распределена в двух концевых зонах, рис.18. По данным Американского института бетона, процент стали в центральная зона выдается по:

где S = отношение длинной стороны к короткой сторона, L / B.

САМЕЛЛЫ

Одиночные опоры должны быть связаны вместе пучками, известными как semelles, как показано на рис.19.a. Их функция нести стены первого этажа и переносить их нагрузки на опоры. Семелла могут предотвратить относительное оседание, если они имеют очень жесткое сечение. и сильно усиленный.

Семелле представляет собой неразрезную железобетонную балку прямоугольного сечения. несущий вес стены. Ширина семели равна ширина стены плюс 5 см и не должна быть меньше 25 см. Должно сопротивляться усилиям сдвига и изгибающим моментам, которым он подвергается, semelles должен

быть усиленным сверху и снизу для противодействия дифференциальным расчетам.равным усилением A s .

Верх уровень семелы должен быть на 20 см ниже уровня платформы. окружающие здание. Если уровень первого этажа выше, чем уровень платформы, уровень внутренней полумельки можно принять 20 см. ниже уровня первого этажа

Опоры, подверженные воздействию момента

Введение

Многие основы сопротивляются, в в дополнение к концентрической вертикальной нагрузке, момент вокруг одной или обеих осей основания.Момент может возникнуть из-за нагрузки, приложенной не к центру основание. Примеры основ, которые должны противостоять моменту, – это основания для подпорные стены, опоры, опоры мостов и колонны фундаменты высотных зданий, где давление ветра вызывает заметный прогиб моменты у основания колонн.

Результирующее давление на почву под внецентренно нагруженным основанием считается совпадающим с осевым нагрузка P, но не с центром тяжести фундамента, что приводит к линейному неравномерное распределение давления.Максимальное давление не должно превышать максимально допустимое давление на почву. Наклон опоры из-за возможна более высокая интенсивность давления почвы на пятку. Это может быть уменьшенным за счет использования большого запаса прочности при расчете допустимого грунта давление. Глава 1, Раздел «Опоры с эксцентрическими или наклонными нагрузками» обеспечивают снижение допустимого давления на грунт для внецентренно нагруженных опоры.

Опоры с моментами или эксцентриситетом относительно Одна ось

где P = вертикальная нагрузка или равнодействующая сила

е = Эксцентриситет вертикальной нагрузки или равнодействующей силы

q = интенсивность давления грунта (+ = сжатие)

и не должно быть больше допустимого

давление почвы q a

c-Нагрузка P за пределами средней

Когда нагрузка P находится за пределами средней трети, то есть е > L / 6, Уравнение7 указывает на то, что под опорой возникнет напряжение. Однако нет между почвой и основанием может возникнуть напряжение, поэтому напряжение напряжения не принимаются во внимание, а площадь основания, которая находится в натяжение не считается эффективным при несении нагрузки. Следовательно диаграмма давления на почву всегда должна быть в сжатом состоянии, как показано на Рис.21-.c. Для в эксцентриситет е > L / 6 с участием относительно только одной оси, можно управлять уравнениями для максимальной почвы давление q 1 , найдя диаграмму давления сжатия, результирующая должна быть одинаковой и на одной линии действия нагрузки P.Этот диаграмма примет форму треугольника со стороной = q 1 и основанием =

Опоры с моментами или эксцентриситетом относительно обе оси

Для опор с моментами или эксцентриситет относительно обеих осей Рис. 22, давление может быть вычислено с помощью следующее уравнение

a- Нейтральная ось за пределами базы:

Если нейтральная ось находится снаружи основание, то все давление q находится в сжатом состоянии, и уравнение (9) имеет вид действительный.Расположение максимального и минимального давления на почву может быть определяется быстро, наблюдая направления моментов. Максимум давление q 1 находится в точке (1)

Рис.22-а и минимальный давление q 2 находится в точке (3). Давление q 1 и q 2 определяются из уравнения (9).

б – Нейтральная ось режет основание

Если нейтральная ось режет основание, то некоторый участок основания подвергается растяжению Рис.22. Как почва вряд ли захватит опору, чтобы удерживать ее на месте, поэтому диаграмму, показанную на рис. 22-б, и уравнение (9) использовать нельзя. Расчет Максимальное давление на почву должно зависеть от площади, фактически находящейся на сжатии. Диаграмма сжатия должна быть найдена таким образом, чтобы ее результирующая должны быть равны и на одной линии действия силы P. Простейший способ получить эту диаграмму – методом проб и ошибок следующим образом:

1- Находить давление почвы во всех углах, применяя уравнение.(9).

2- Определите положение нейтральной оси N-A (линия нулевого давления). Это не прямая линия, но предполагается, что это так. Поэтому необходимо найти только две точки, по одной на каждой соседней стороне. основания.

3- Выбрать другой нейтральная ось (N’-A ‘) параллельна (N-A), но несколько ближе к месту результирующей нагрузки P, действующей на опору.

4- Вычислить момент инерции сжатой области по отношению к N’-A ‘. В Самая простая процедура – нарисовать опору в масштабе и разделить площадь на прямоугольники и треугольники

4.4 КОНСТРУКЦИЯ ПРЕДНАЗНАЧЕННЫХ ФУНТОВ К МОМЕНТУ

Основная проблема в конструкция эксцентрично нагруженных опор – это определение распределение давления под опорами. Как только они будут определены, процедура проектирования будет аналогична концентрически нагруженным опорам, выбраны критические сечения и произведены расчеты напряжений из-за момент и сдвиг сделаны.

Где изгибающие моменты на колонну поступают с любого направления, например от ветровые нагрузки, квадратный фундамент; предпочтительнее, если не хватает места диктуют выбор прямоугольной опоры. Если изгибающие моменты действуют всегда в том же направлении, что и в колоннах, поддерживающих жесткие каркасные конструкции, опору можно удлинить в направлении эксцентриситета

Размеры фундамента B и L пропорциональны таким образом, чтобы максимальное давление на носке не превышает допустимого давления почвы.

Если колонна несет постоянный изгибающий момент, например, кронштейн, несущий длительной нагрузке, может оказаться преимуществом смещение колонны от центра на опоры так, чтобы эксцентриситет результирующей нагрузки был равен нулю. В этом случае распределение давления на основание будет равномерным. Долго носок опоры должен быть спроектирован как консоль вокруг сечение лицевой стороны колонны, Расчет глубины сопротивления пробивные ножницы и ножницы для широкой балки такие же, как при опоре фундаментов концентрические нагрузки

Поскольку изгибающий момент на основание колонны, вероятно, будет большим для этого типа фундамента, арматура колонны должна быть правильно привязана к фундаменту., Детали армирования для этого типа фундаментов показаны на Рис.24.

Для квадратного фундамента это как правило, удобнее всего поддерживать одинаковый диаметр стержня и расстояние между ними направления во избежание путаницы при креплении стали.

Комбинированные опоры

Введение

В предыдущем разделе были представлены элементы оформления разворота и стены. опоры.В этом разделе рассматриваются некоторые из наиболее сложных проблемы с мелким фундаментом. Среди них опоры, поддерживающие более один столбец в ряд (комбинированные опоры), который может быть прямоугольным или трапециевидной формы, или две накладки, соединенные балкой, как ремешок опора. Эксцентрично нагруженные опоры и опоры несимметричной формы тоже будет рассмотрено.

Прямоугольные комбинированные опоры

Когда линии собственности, расположение оборудования, расстояние между колоннами или другие соображения ограничить расстояние от фундамента в местах расположения колонн, возможное решение: использование фундамента прямоугольной формы.Этот тип фундамента может поддерживать два столбца, как показано на рисунках 25 и 26, или более двух столбцов с только небольшое изменение процедуры расчета. Эти опоры обычно проектируется, предполагая линейное распределение напряжений в нижней части основания, и если равнодействующая давления почвы совпадает с равнодействующая нагрузок (и центр тяжести опоры), грунт предполагается, что давление равномерно распределено, линейное давление Распределение подразумевает твердую опору на однородной почве.Настоящий опора, как правило, не жесткая, и давление под ней неравномерно, но Было обнаружено, что решения, использующие эту концепцию, являются адекватными. Этот Концепция также приводит к довольно консервативному дизайну.

Конструкция жесткой прямоугольной опоры заключается в определении расположение центра тяжести (cg) нагрузки на колонну и длина и такие размеры ширины, чтобы центр тяжести основания и центр силы тяжести колонны нагрузки совпадают.С размерами опоры установили, ножницы

можно подготовить диаграмму моментов, выбрать глубину сдвига (опять же является обычным, чтобы сделать глубину достаточной для сдвига без использования сдвига армирование, чтобы косвенно удовлетворить требованиям жесткости), и армирование сталь, выбранная для требований к гибке. Критические секции на сдвиг, оба диагональное натяжение и широкая балка, следует принимать, как указано в предыдущем раздел.Максимальные положительные и отрицательные моменты используются при проектировании армирующей стали, и в результате получится сталь как в нижней, так и в верхней части луч.

В коротком направлении очевидно, что вся длина не будет эффективен в сопротивлении изгибу. Эта зона, ближайшая к колонне, будет наиболее эффективен для изгиба, и рекомендуется использовать этот подход. Это в основном то, что Кодекс ACI определяет в Ст.15.4.4 для прямоугольного опоры

Если принять, что зона, в которую входят столбцы, больше всего эффективная, какой должна быть ширина этой зоны? Конечно, это должно быть что-то больше ширины столбца. Наверное, не должно быть больше ширина столбца плюс d до 1,5d, в зависимости от расположения столбца на основе аналитическая работа автора, отсутствие руководства по Кодексу и признание того, что дополнительная сталь «укрепит» зону и увеличит моменты в этой зоне и уменьшить момент выхода из зоны.Эффективная ширина при использовании этого метода проиллюстрирован на рис.27. Для оставшейся части фундамента в коротком направлении Кодекс ACI Должно использоваться требование для минимального процентного содержания стали (ст. 10.5 или 7.13).

При выборе размеров для комбинированного фундамента размер длины равен несколько критично, если желательно иметь диаграммы сдвига и момента математически близко как проверка ошибок.Это означает, что если длина точно вычисленное значение из местоположения cg столбцов, Эксцентриситет будет внесен в основание, что приведет к нелинейному диаграмма давления грунта. Однако фактическая длина в заводском состоянии должна быть округляется до практической длины, скажем, с точностью до 0,25 или 0,5 фута (от 7,5 до 15 см).

Нагрузки на колонну могут быть приняты как сосредоточенные нагрузки для расчета сдвига и диаграммы моментов.Для расчета значения сдвига и момента на краю (торце) столбца следует использовать. Результирующая ошибка при использовании этого подхода: незначительно Рис. (28)

Если основание нагружено более чем двумя колоннами, проблема все еще сохраняется. статически детерминированный; реакции (нагрузки на колонку) известны также как распределенная нагрузка, то есть давление грунта.

Методика расчета прямоугольной комбинированной опоры: –

Ссылаясь на рис.29, этапы проектирования можно резюмировать следующим образом:

1- Найдите направление применения результирующего R. Это исправление L / 2, поскольку y равно известные и ограниченные. Следует указать, что если длина L не равна точно рассчитанное значение, эксцентриситет будет введен в опоры, в результате чего получается нелинейная диаграмма давления грунта.Фактическая в состоянии постройки длину, однако, следует округлить до практической длины, например, до ближайшие 5 см или 10 см.

максимальный + ve момент в точке K, где сила сдвига = ноль

6- Определите глубину сдвига. Принято делать глубину адекватной на сдвиг без использования сдвига армирование. Критическое сечение сдвига находится на расстоянии d от грани. столбца, имеющего максимум сдвиг, рис.30

7-Определить глубина продавливания сдвига для обеих колонн. По данным ACI, критическое сечение это на d / 2 от грани колонны. Рис.30.

9-д выбран наибольший из

т = д + 5-8 см.

11- Проверьте напряжения сцепления и длину анкеровки d.

12- Короткое направление:

Нагрузки на колонну распределяются поперечно поперечными балками (скрытыми), одна под каждым столбцом.Длина балок равна ширине балки. опоры B. Эффективную ширину поперечной балки можно принять как минимум из следующего:

а- Ширина колонны a + 2 d или ширина колонны a + d + проекция фундамента за столбцом y, рис.31.

б- Ширина подошвы

Следует отметить, что код ACI считает, что эффективная ширина поперечная балка равна ширине колонны a + d или ширине колонны a + d / 2 + y. Поперечный изгибающий момент M T1 в колонне (1) равен

Поперечная арматура должна быть распределена по полезной ширине. поперечной балки.Для остальной части фундамента минимум следует использовать процентную сталь. Напряжения связи и длина анкеровки d d , следует проверить.

Стойка комбинированная трапециевидная: –

Комбинированная трапециевидная опора для двух колонн, используемая, когда колонна несет самая большая нагрузка находится рядом с линией собственности, где проекция ограничена или когда есть ограничение на общую длину опоры.Ссылаясь на Рис.32 ,

Положение результирующей нагрузки на столбцы R определяет положение центриод трапеции. Длина L определяется, а площадь A равна вычислено из:

Процедура проектирования такая же, как и для прямоугольного комбинированного фундамента, за исключением того, что диаграмма сдвига будет кривой второй степени, а изгибающий момент – кривая третьей степени.

Конструкция ременных или консольных опор

Можно использовать ленточную опору. где расстояние между колоннами настолько велико, что комбинированная или трапециевидная опора становится довольно узкой, что приводит к высоким изгибающим моментам, или где, как в предыдущем разделе.

Ремешок основание состоит из двух опор колонн, соединенных элементом, называемым ремень, балка или консоль, передающая момент извне опора.На рис.33 показано ленточное основание. Поскольку ремешок предназначен для

момент, либо это должно быть образуются вне контакта с почвой или почву следует разрыхлить на на несколько дюймов ниже ремешка, чтобы ремешок не оказывал давления на грунт действуя по нему. Для простоты разбора, если ремешок есть. не очень долго, весом ремешка можно пренебречь.

При проектировании ленточной опоры сначала необходимо выровнять опоры.Это делается при условии, что равномерное давление грунта под основаниями; то есть 1 и 2 (Рис.33) действуют в центре опоры.

Ремешок должен быть массивным член, чтобы это решение было действительным. Развитие уравнения 1 подразумевает жесткую вращение тела; таким образом, если ремень не может передать эксцентрик момент из столбца 1 без вращения, решение недействительно.Избежать рекомендуется вращение внешней опоры.

I ремень / I опора > 2

Желательно пропорции обе опоры так, чтобы B и q были как можно более равны для управления дифференциальные расчеты.

Методика расчета опор ремня

реакция под интерьер фундамент будет уменьшен на такое же значение, как показано на Рис.33

1- Дизайн начинается с пробной стоимости

евро.

6- Убедитесь, что центр тяжести площадей двух опор совпадают с равнодействующей нагрузок на колонну.

7- Рассчитайте моменты и сдвиг в различных частях ремня. опора.

8- Дизайн ремешка

Ремешок представляет собой однопролетная балка нагружена вверх нагрузками, передаваемыми ей двумя опор и поддерживаются нисходящими реакциями по центральным линиям двух столбцы.Таким образом, нагрузка вверх по длине L равна R 1 / L. т / м ‘. Местоположение максимального момента получается приравниванием сдвига сила до нуля. Момент уменьшается к внутренней колонне и равен нулю. по центральной линии этого столбца. Следовательно, половина армирования ремня составляет снята с производства там, где больше нет необходимости, а вторая половина продолжается до внутренняя колонна. Проверьте напряжения сдвига и используйте хомуты и изогнутые стержни, если нужно.

9- Конструкция наружной опоры

Внешняя опора действует точно так же, как настенный фундамент длиной, равной L. Хотя колонна расположен на краю, балансирующее действие ремня таково, что передают реакцию R 1 равномерно по длине L 1 Таким образом достигается желаемое равномерное давление на почву. Дизайн выполнен точно так же, как для настенного фундамента.

10- Дизайн межкомнатной опоры

Внутренняя опора может быть спроектирован как простой одноколонный фундамент. Основное отличие состоит в том, что Пробивные ножницы следует проверять по периметру fghj, рис.33.

ФУНДАМЕНТЫ

Введение

Фундамент плота непрерывное основание, которое покрывает всю площадь под конструкцией и поддерживает все стены и колонны.Термин мат также используется для обозначения фундамента. этого типа. Обычно используется на грунтах с низкой несущей способностью и там, где площадь, покрытая расстеленными опорами, составляет более половины площади, покрытой структура. Плотный фундамент применяется также там, где в грунтовой массе содержится сжимаемые линзы или почва достаточно неустойчива, так что дифференциал урегулирование будет трудно контролировать. Плот имеет тенденцию переходить мост неустойчивые отложения и уменьшает дифференциальную осадку.

Несущая способность плотов по песку

Биологическая способность основания на песке увеличивается по мере увеличения ширины. Благодаря большой ширине плота по сравнению с шириной обычной опоры, допустимая опора вместимость под плотом будет намного больше, чем под опорой.

Было замечено на практике что при допустимой несущей способности под плотом, равной удвоенной допустимая несущая способность определяется для обычной опоры.отдых на том же песке даст разумная и приемлемая сумма урегулирования.

Если уровень грунтовых вод находится на глубина равна или больше B, ширина плота, допустимая Несущая способность, определенная для сухих условий, не должна уменьшаться. Если существует вероятность того, что уровень грунтовых вод поднимается до тех пор, пока не затопит площадка, допустимая несущая способность следует уменьшить на 50%.Если уровень грунтовых вод находится на промежуточной глубине между B и основанием плот, следует сделать соответствующее уменьшение от нуля до 50%.

Несущая способность плотов по глине.

В глинах несущая способность не влияет на ширину фундамента. вместимость под плотом будет такая же, как и под обычным основанием.

Если предполагаемый дифференциал осадка под плотом более чем терпима или если вес здание, разделенное на его площадь, дает несущее напряжение больше, чем допустимая несущая способность, плавающий или частично плавающий фундамент должен быть на рассмотрении.

Выполнить плавающий фундамент, земляные работы должны проводиться до глубины D, на которой вес выкопанного Грунт равен весу конструкции, рисунок 2.В этом случае избыточное наложенное напряжение Δp на уровне фундамента равна нулю и, следовательно, здание не пострадает.

Если полный вес building = Q

и вес удаленной почвы = W s

и превышение нагрузки при уровень фундамента = Q e

\ Q e = QW s

В случае плавающего фундамента ;

Q = W s и, следовательно, Q e = Ноль

В случае частично плавающего фундамент, Q e имеет определенный значение, которое при делении на площадь основания дает допустимый подшипник емкость почвы;

Проектирование плотных фундаментов;

Плоты могут быть жесткими. конструкции (так называемый традиционный анализ), при которых давление грунта действует против плиты плота предполагается равномерно распределенным и равным общий вес постройки, деленный на площадь плота.Это правильно, если столбцы более или менее загружены и расположены на равном расстоянии, но на практике выполнить это требование сложно, поэтому допускается чтобы нагрузки на колонны и расстояния варьировались в пределах 20%. Однако если нисходящие нагрузки на одних участках намного больше, чем на других, это желательно разделить плот на разные части и оформить каждую зону на соответствующее среднее давление. Непрерывность плиты между такими области обычно предоставляются, хотя для областей с большими различиями в давление рекомендуется строить вертикальный строительный шов через плита и надстройка, чтобы учесть дифференциальную осадку.

В гибком плотном фундаменте дизайн не может быть основан только на требованиях к прочности, но это необходимо подвергнуться из-за прогнозируемого заселения. Толщина и количество армирования плота следует подбирать таким образом, чтобы предотвратить развитие трещин в плите. Поскольку дифференциальный расчет не учтено в конструктивном дизайне, принято усиливать плот с вдвое большей теоретической арматурой.Количество сталь может быть принята как 1% площади поперечного сечения, разделенной сверху и Нижний. Толщина плиты не должна превышать 0,01 от радиус кривизны. Толщина может быть увеличена возле колонн до для предотвращения разрушения при сдвиге.

Есть два типа плотных фундаментов:

1- Плоская плита перекрытия, которая представляет собой перевернутую плоскую плиту Рис.34-а. Если толщина плиты недостаточна, чтобы противостоять продавливанию под колонны, пьедесталы могут использоваться над плитой Рис. 34-.b или, ниже плиты, с помощью утолщение плоской плиты под колоннами, как показано на Рис. 34-c.

2- Плита и балка на плоту, есть. перевернутый R.C. пол, состоит из плит и балок, идущих вдоль колонны, рядами в обоих направлениях, Рис.34-d, он также называется ребристым матом. Если желателен сплошной пол в цоколь, ребра (балки) могут быть размещены под плитой, рис.34-е.

Конструкция плота плоской перекрытия

Плот, , который равномерной толщины, делится на полосы столбцов и средние полосы как показано на рис. 35-а. Ширина полосы столбцов равна b + 2d, где b = сторона колонки. Глубину плота d можно принять примерно равной 1/10 свободный промежуток между столбцами.Также ширину полосы столбца можно принять равно 3 б.

Планки колонн выполнены в виде неразрезные балки, нагруженные треугольными нагрузками, как показано на рис. 35-b. Сеть интенсивность равномерного восходящего давления f n под любой площадью, для Например, площадь DEFG можно принять равной одной четвертой общей нагрузки. на столбцах D, E, F и G, разделенных на площадь DEFG.

Суммарные нагрузки, действующие на планка колонны BDEQ, рис.35-a приняты в виде треугольных диаграмм нагружения, показанных на рис. 35-б. Общая нагрузка на деталь DE, P DE , принимается равной чистое давление, действующее на площадь DHEJ.

Конструкция жесткого плота (традиционный метод)

Размер плота устанавливается равнодействующая всех нагрузок и определяется давление грунта. вычисляется в различных местах под основанием по формуле.

Плот подразделяется на ряд непрерывных полос (балок) с центром в рядах колонн, как показано на Рис.37.

Диаграммы сдвига и момента могут быть установлены с использованием либо комбинированного анализа фундамента, либо балочного момента коэффициент Коэффициенты момента балки. Коэффициент момента балки PI 2 /10 для длинных направлений и Для коротких направлений может быть принят PI 2 /8.Отрицательный и положительные моменты будем считать равными. Глубина выбрана так, чтобы удовлетворить требования к сдвигу без использования хомутов и растягивающей арматуры выбрано. Глубина обычно будет постоянной, но требования к стали могут варьироваться от полосы к полосе. Аналогично анализируется и перпендикулярное направление.

Расчет перекрытия и фермы (ребристый мат)

Если столбец загружается и интервалы равны или изменяются в пределах 20%, чистое восходящее давление f n действие против плота предполагается равномерным и равным Q / A.

где

Q = вес здания при на уровне земли, и

A = площадь плота (по за пределами внешних колонн).

Если это давление больше чем чистое допустимое давление на грунт, площадь плота должна быть увеличен до площади, достаточно большой, чтобы снизить равномерное давление на сетку допустимое значение. Этого можно добиться, выполнив выступ плиты за пределы внешняя грань внешних колонн.

Ссылаясь на Рис. 38, различные элементы плота могут иметь следующую конструкцию:

Конструкция плиты:

1-Расчет поперечных балок B 1 и B 2

Равномерно распределенная нагрузка / м ‘ на

Пусть R 1 и R 2 быть центральной реакцией балок B 1 и B 2 на центральная балка дальнего света В 3 соответственно.Концевые балки B 1 несет только часть нагрузки, которую несет балка B 2 и, следовательно, центральная реакция R 1 принята равной

KR 2 где K – коэффициент, основанный на сравнительной области, то

Также предполагается, что сумма центральных реакций от поперечных балок B 1 и B 2 равно суммарным нагрузкам от центральных колонн, таким образом,

2R 1 + 8R 2 = 2-пол. 1 + 2-пол. 2 (2)

Решение уравнений.(1) и (2), R 1 и R 2 может быть определен.

Изгибающий момент и сдвиг силовые диаграммы можно нарисовать, как показано на рис.39. Реакции R 1 и R 2 можно определить, приравняв сумму вертикальных сил до нуля. Центральное сечение балок при положительном изгибающем моменте может быть выполнен в виде Т-образной балки, так как плита находится на стороне сжатия. Разделы балки под центральной балкой B 3 должны иметь прямоугольную форму. раздел.

2- Конструкция центральной главной балки B 3

Нагрузка, усилие сдвига, диаграммы и диаграммы изгибающего момента показаны на рис. 40-а. Раздел может быть выполнен в виде Т-образной балки.

3- Конструкция центральной главной балки B 4

Нагрузка, усилие сдвига, и диаграммы изгибающего момента показаны на рис.40-б Разрез может быть спроектирован как тавровая балка

Требуется ли сталь, арматура или волокнистая сетка в столбах и опорах строительных компонентов?

ВВЕДЕНИЕ

Основное назначение фундаментов – распределение и сопротивление силам или нагрузкам, испытываемым несущей конструкцией из-за ветра, дождя, снега, сейсмических и других нагрузок.Когда дело доходит до строительных компонентов, таких как генераторы, знаки и ограждения, код оставляет серую зону для проектирования фундамента. Это происходит потому, что большинство компонентов здания непригодны для жилья и, следовательно, не находятся на переднем крае при установлении требований кода. В этой статье подводятся итоги наших исследований относительно того, в каких ситуациях опор стальная арматура не требуется при проектировании компонентов здания, и предлагаются некоторые альтернативные методы армирования для проектирования.

ЗАДНЯТЬ ИЛИ НЕ ЗАДНЯТЬ?

Руководство ACI 318-14 является ведущим стандартом при проектировании бетона.Глава 2 ACI 318-14 дает нам определение простого бетона: «бетон, простой – бетон без армирования или с армированием меньше минимального количества, указанного для железобетона».

Как уже упоминалось, определение простого бетона не обязательно означает, что в нем нет арматуры, это просто означает, что в нем меньше арматуры, чем указано для выбранного использования. Для целей этой статьи мы предположим, что в обычном бетоне отсутствует всякое армирование.Продолжая главу 14 ACI 318-14, мы, наконец, получаем наши возможности для «простого бетона» и какие случаи, в которых допускается использование обычного бетона:

· «14.1 – Область действия

Данная глава применяется к проектированию простых бетонных элементов, включая (a) и (b):

(а) Элементы строительных конструкций

(b) Элементы в не строительных конструкциях, таких как арки, подземные инженерные сооружения, гравитационные стены и защитные стены »

· «14.1.3 – Обычный бетон разрешается только в случаях (a) – (d):

(a) Элементы, которые постоянно поддерживаются грунтом или другими конструктивными элементами, способными обеспечивать непрерывную вертикальную поддержку

(б) Стержни, для которых действие дуги обеспечивает сжатие при всех условиях нагружения

(в) Стены

(г) Пьедесталы »

· «14.1.4 Обычный бетон разрешается для конструкции, отнесенной к категории сейсмического проектирования (SDC) D, E или F, только в случаях (a) и (b):

(a) Опоры, поддерживающие монолитные железобетонные или каменные стены, при условии, что опоры армированы в продольном направлении как минимум двумя сплошными арматурными стержнями.Бары должны быть не ниже 4 и иметь

балла.

общей площадью не менее 0,002 раза больше общей площади поперечного сечения фундамента. На углах и перекрестках должна быть обеспечена непрерывность арматуры.

(b) Элементы фундамента (i) – (iii) для отдельно стоящих одно- и двухквартирных домов не более трех этажей, построенных с несущими стенами на шпильках:

(i) Опоры опорных стен

(ii) Изолированные опоры, поддерживающие колонны или пьедесталы

(iii) Фундамент или стены подвала не менее 7-1 / 2 дюйма.толщиной и не более 4 футов несбалансированного заполнения ».

Изучая разрешенные случаи для неармированного бетона, выделенные жирным шрифтом наиболее применимы к компонентам здания. Начиная с самого широкого случая; «14.1 – Объем:… (b)», этот случай охватывает большинство компонентов здания, но ограничивается только в зависимости от конкретного случая. ACI 318-14 затем продолжает указывать нам другие ситуации, в которых допускается использование обычного бетона «14.1.3- (a)». Эти определения могут применяться ко многим компонентам здания, таким как солнцезащитные навесы, выступы, внешние украшения здания, прикрепленные к зданию (в эстетических целях), столбы и т. Д.Кроме того, он закладывает основу для изолированных опор, не связанных с семейными жилищами или любыми жилыми помещениями, фраза, которая охватывает это, звучит так: «(а) члены, которые постоянно поддерживаются почвой…». Таким образом, в соответствии с ACI, если основание постоянно поддерживается почвой, его можно спроектировать как простой бетон, подробнее об этом позже в статье. Последний допустимый допустимый случай, указанный ACI, – «14.1.4-… (b)». Этот случай может быть применен к любым основам, используемым для больших или малых заборов, навесов, генераторов или любых других не строительных конструкций, которым могут потребоваться опоры.Комментарии к этому разделу объясняют, почему в таких ограниченных случаях допускается использование обычного бетона. Подводя итог комментариям, поскольку способность простого бетона напрямую коррелирует с прочностью на сжатие, размером и другими свойствами, простой бетон следует использовать только для тех применений, в которых бетон будет в основном находиться: на сжатие, необходимое для того, чтобы допускать случайные трещины без ущерба для его структурная прочность и, как ожидается, низкая пластичность, поскольку это не является важной конструктивной особенностью.

В целом, вы должны рассчитать наихудшую комбинацию нагрузок, испытываемую предлагаемым стержнем. ASCE 7 дает нам наши основные сочетания нагрузок, которые также соответствуют Строительным нормам Флориды, семьдесят редакции (2020), раздел 1605.3. Бетонный фундамент должен выдерживать осевые силы, собственный вес, подъемные силы и силы скольжения, а также опрокидывающие моменты с коэффициентом безопасности 1,5, если наихудшая комбинация нагрузок не равна 0,6 Вт + 0,6D. Если наихудшая комбинация нагрузок равна 0.6W + 0,6D, то бетонный фундамент должен выдерживать указанные выше силы с запасом прочности 1,67. Имейте в виду, что это применимо только в том случае, если ветер является вашим основным вариантом нагрузки, в противном случае этот коэффициент безопасности может быть изменен в соответствии с основной нагрузкой. Фундамент также должен соответствовать критериям ACI 318-14, разделы 14.1, 14.1.3, и категории сейсмостойкости, согласно которой плита относится к категориям, указанным в разделе 14.1.4. Если вы считаете, что ваша плита будет воспринимать высокие усилия сдвига из-за температуры или усадки, рекомендуется армирование волокном, или если основание будет испытывать высокие нагрузки на растяжение, рекомендуется использовать арматуру.Это должно быть проверено специалистом по увеличению нефтеотдачи или проектировщиком.

ФУНДАМЕНТЫ БЕТОННЫЕ

Краткое примечание относительно простых бетонных оснований столбов и их ограничений. Согласно Международным строительным нормам (2018), если основание географически расположено в области, где линия замерзания составляет ноль дюймов, покрытие внутреннего дворика должно быть разрешено опираться на бетонную плиту на уровне без опор при условии, что плита соответствует положениям в Глава 19 Международного строительного кодекса (2018) и что плита не менее 3.5 дюймов толщиной. Колонны не могут выдерживать нагрузки, превышающие 750 фунтов (3,36 кН) на колонну.

БЕТОН, АРМИРОВАННЫЙ ВОЛОКНОМ

Это подводит нас к следующему разделу, что такое фибробетон (FRC)? ACI определяет его в своем руководстве ACI318-14 как в основном бетон, армированный стальной фиброй, но фибробетон (FRC) – это бетон, содержащий волокнистый материал, который увеличивает его структурную целостность. Волокна обычно короткие, дискретные, равномерно распределены и ориентированы случайным образом.Материал волокна может варьироваться от стали до стекла и даже синтетических или натуральных волокон. ACI318-14 рассматривает это в CH 7. Таблица 7.6.1.1 дает нам минимальную требуемую площадь стали или «проволочной арматуры» для не предварительно напряженных плит. Как видно ниже, он дает нам формулу необходимой арматуры на основе общей площади поперечного сечения бетонной плиты и ее предела текучести.

Зачем использовать FRC? Армирование бетона волокнами дешевле, чем арматура, связанная вручную, при этом прочность на разрыв увеличивается во много раз.Волокна могут быть круглыми или плоскими, и их часто описывают удобным параметром, называемым «соотношение сторон». Соотношение сторон – это отношение длины к диаметру. Типичное соотношение сторон составляет от 30 до 150. Волокна помогают бетону в том же вопросе, что и арматура. Поскольку модуль упругости волокон выше, чем у бетона, они помогают выдерживать силы, испытываемые элементом конструкции, за счет увеличения прочности элемента на растяжение. Увеличение соотношения сторон волокон обычно приводит к увеличению прочности на изгиб и ударной вязкости элемента, но если волокна слишком длинные, они могут сжиматься и создавать эффект «комкования» в бетонной смеси и создавать проблемы с удобоукладываемостью.У армирования волокном есть еще одно преимущество, которое еще не решено, а именно то, что оно может улучшить устойчивость бетона к замерзанию и оттаиванию. Соотношение волоконной сетки 0,1% / куб. Ярд обычно используется в промышленности для небольших строительных компонентов.

СОПРОТИВЛЕНИЕ FRC И FORST / THAW

Раздел 1809.5 Строительного кодекса Флориды 7-е издание (2020) и Международный строительный кодекс 2015 года 2018 указывают, что опоры должны быть защищены от мороза, чтобы предотвратить явление, известное как «вздутие».Пучка возникает в регионах, где почва подвержена сезонному промерзанию грунта, когда замерзшая вода в верхнем слое почвы тает и вытесняет окружающую почву. Это, в свою очередь, приводит к оседанию основания. Со временем цикл замораживания-оттаивания вызывает перекос конструкции и увеличивает вероятность разрушения. Промерзшая часть верхнего слоя почвы называется линией промерзания. Один из способов защиты от этого – спроектировать вашу опору так, чтобы она проходила не менее чем на 5 дюймов за линию замерзания, или в соответствии с ASCE 32 вы можете установить изоляционный слой и нечувствительный к замерзанию слой, который ограничивает теплопередачу.Вы можете прочитать больше по этой теме на нашем сайте здесь: https://www.engineeringexpress.com/wiki/frost-protection-concrete-footings-grade/

Было исследование, проведенное Cantin and Pigeon и Pigeon et al. Исследование пришло к выводу, что включение стальных волокон длиной от 54 мм до 60 мм (2-2,5 дюйма) не оказывает значительного влияния на бетон, устойчивый к образованию отложений на поверхности. Напротив, использование коротких волокон длиной 3 мм уменьшило степень разрушения бетона.Хотя это исследование показывает эти результаты, есть и другие исследования, на которые оно ссылается, которые показывают обратное. В целом это преимущество, на наш взгляд, пока неубедительно. Для получения дополнительной информации о требованиях к арматуре посетите ACI-360 и ASCE 7

.

Источники:

https://www.asce.org/uploadedFiles/Newsroom/Content_Pieces/asce-fact-sheet.pdf

https://alleghenydesign.com/fiber-reinforcing-in-concrete-slabs/ https: // theconstructor.орг / из бетона / из бетона, армированного волокнами / 150/

https://www.britannica.com/biography/Joseph-Monier https://www.giatecscientific.com/education/the-history-of-concrete/

https://csengineermag.com/article/clearing-the-confusion-on-plain-concrete/

https://www.engineeringexpress.com/wiki/frost-protection-concrete-footings-grade/

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1877705815013144

https://en.wikipedia.org/wiki/American_Concrete_Institute

https: // en.wikipedia.org/wiki/Fiber-reinforced_concrete

Статья написана Франсиско Сармиенто из Engineering Express 5/2019

Заглушка свай – Designing Buildings Wiki

Фундаменты служат опорой для конструкций, передавая их нагрузку на слои почвы или породы, которые обладают достаточной несущей способностью и подходящими характеристиками осадки для их поддержки.

В широком смысле фундаменты можно разделить на мелкие и глубокие.

Свайные фундаменты – это фундаменты глубокого заложения. Они состоят из длинных, тонких, столбчатых элементов, обычно сделанных из стали или железобетона, а иногда и из дерева. Фундамент называют «свайным», если его глубина более чем в три раза превышает его ширину.

Свайные фундаменты в основном используются для передачи нагрузок от надстроек через слабые сжимаемые пласты или воду на более прочный, более компактный, менее сжимаемый и жесткий грунт или скалу на глубине, увеличивая эффективный размер фундамента и выдерживая горизонтальные нагрузки.Обычно они используются для больших конструкций и в ситуациях, когда почва не подходит для предотвращения чрезмерной осадки.

Сваи можно использовать по отдельности или их можно сгруппировать и соединить железобетонной заглушкой. Заглушки создают устойчивый фундамент и обеспечивают большую площадь для распределения нагрузки здания на сваи. Они действуют аналогично свайным фундаментам на плотах, когда бетонная плита опирается на почву, которая может быть подвержена перемещению, над группой свай.

Количество свай в группе и расстояние между ними определяют форму и размеры в плане заглушки . Формы заглушек обычно либо:

  • Треугольник (на 3 сваи).
  • Шестигранник (на 6-7 свай).
  • Прямоугольная (на все остальное количество свай).

Обычно свайная заглушка имеет большую глубину, чем сопоставимая подушечка, поскольку она обычно подвержена более высоким изгибающим моментам и поперечным силам.Заглушка обеспечивает большую жесткость за счет увеличенной глубины, что позволяет равномерно распределять нагрузку на все сваи в группе. Факторы, определяющие глубину заглушки сваи , включают:

Поскольку бурение или забивание сваи точно по вертикали очень затруднено, заглушка должна быть способна компенсировать некоторые отклонения в конечном положении головок сваи. Заглушка должна выступать над внешними сваями, обычно на расстояние 100-150 мм со всех сторон, в зависимости от размера свай.

Заглушки для свай сооружаются путем выкапывания участка вокруг группы свай для установки опалубки. Верхние части ворса можно обрезать, чтобы они находились на одной высоте. Затем строится арматурный каркас, который размещается в литом ящике опалубки и прикрепляется к сваям. Затем заливают бетон и оставляют для застывания, после чего опалубку снимают.

[править] Статьи по теме “Проектирование зданий” Wiki

Поведение соединения фундамента из сборных колонн при обратном циклическом нагружении

Соединение фундаментов из сборных колонн является одним из критических соединений при обратном циклическом нагружении, и настоящее исследование сосредоточено на этой связи.Были рассмотрены три типа соединений, такие как (i) соединение с опорной пластиной, (ii) карманное соединение и (iii) соединение с залитой втулкой. Все вышеуказанные соединения были спроектированы, и экспериментальные исследования были проведены на моделях в масштабе 1: 2, подвергая колонну боковой обратной циклической нагрузке. Схема нагружения с контролируемым смещением была принята для испытания образцов. Структурная реакция соединения была изучена на их (i) гистерезисное поведение нагрузки-смещения, (ii) деградацию жесткости, (iii) диссипацию энергии и (iv) пластичность.Затем результаты сравнивали с результатами монолитного соединения. Сборное соединение было более пластичным, а энергия, рассеиваемая посредством карманного соединения, была высокой по сравнению с базовой плитой и залитой втулкой. Пластичность и несущая способность залитого цементным раствором соединения втулки были небольшими по сравнению с другими соединениями. Результаты исследования показали, что сборный столбчатый фундамент можно использовать в сейсмоопасных районах.

1. Введение

Быстрый рост строительной отрасли требует качественного строительства, сокращения времени строительства и рентабельности конструктивных элементов и материалов.Это достигается за счет конструкции из сборного железобетона, которая широко используется во всем мире благодаря лучшему контролю качества по сравнению с конструкциями на месте. Несмотря на многие из своих преимуществ, сборные железобетонные конструкции вышли из строя во время землетрясения, и это разрушение объясняется неправильным соединением элементов конструкции [1]. Соединения между различными конструктивными элементами, такими как балки, колонны, плиты и стены, должны эффективно интегрироваться, чтобы гарантировать безопасность, удобство обслуживания и долговечность [2].Реакция сборных железобетонных конструкций определяется наиболее важными соединениями, которые включают внешние и внутренние соединения балки с колоннами, соединения стены с стеной, соединения стены с плитой и соединения колонны с фундаментом. Сейсмический отклик во многом зависит от поведения системы соединений, и ключевую роль сыграла надлежащая конструкция и детализация соединений [3]. Проблема, связанная с внешним соединением балки и колонны, заключается в отсутствии пластичности и низкой прочности на сдвиг.Ряд исследований был сфокусирован на этом соединении с целью улучшения его прочности на изгиб, прочности на сдвиг и пластичности за счет создания разнообразных влажных и сухих соединений [4, 5]. Поведение сборной стены сдвига и соединения плиты было изучено с использованием монолитного бетона и дюбелей [6], и сборное соединение показало превосходное поведение в отношении предельной нагрузки и пластичности по сравнению с монолитным соединением [7]. В регионах с высокой сейсмичностью боковая нагрузка, действующая на конструкцию из-за землетрясения или ветра, может привести к повреждению всей конструкции, если она не спроектирована должным образом.Из всех рассмотренных структурных соединений мало исследований было выполнено для соединения колонны с фундаментом. Конструкция фундамента колонны основана на предположении, что в основании колонны во время сейсмического воздействия может образоваться пластиковый шарнир. Типичная структурная схема состоит из силовых рам с пластиковым шарниром в основании колонны [8].

Метелли и Рива [9] предложили систему соединения Edilmatic для соединения колонны с фундаментом, состоящую из стержней с резьбой с втулками, встроенными в колонну и привязанными к арматуре колонны; пластиковые воздуховоды деактивируют соединение продольных высокопрочных стальных стержней, чтобы обеспечить адекватную пластичность и рассеивающую способность соединения в случае циклического воздействия.Они исследовали, что соединение показало локальные повреждения, что облегчило постсейсмический ремонт колонны. Оценка реакции сварного соединения в башмаке стальной колонны, соединенном с фундаментом с помощью анкерных болтов, была исследована Бьянко и др. [10], и было изучено, что механизм обрушения регулируется поведением анкерных болтов без значительного повреждения образца колонны. Испытание залитого раствора муфты на сейсмическую нагрузку было проведено Buratti et al. [11], где было замечено, что высокие значения вращения были зарегистрированы в основании колонны, в то время как деформация не распространяется по высоте колонны.Также наблюдается стабильное гистерезисное поведение с дрейфом до 5% по сравнению с монолитным соединением. Исследование было проведено Aboukif et al. [12] о соединениях карманного основания с использованием модели Леонхардта и Моннига. Результаты экспериментов показали, что соединение является наиболее близким по типу к монолитному соединению, при котором в самом кармане отказа не произошло.

2. Значение исследования

Когда сборные железобетонные конструкции рассматриваются с точки зрения сейсмических свойств, наиболее важным является соединение между элементами конструкции.Как правило, в сборных железобетонных конструкциях используются различные типы соединений: «мокрые», «эмуляционные», «сухие», сварные и болтовые. Исследования внешнего и внутреннего соединения балки с колонной, соединения стены с стеной, соединения стены с плитой, соединения колонны с колонной, соединения балки с балкой и соединения колонны с фундаментом были выполнены компанией исследователи по всему миру. В этой исследовательской работе основное внимание уделяется связи между сборной колонной и фундаментом для трех различных типов соединений.

Обычно используются следующие соединения колонны с фундаментом: (i) опорная плита с болтовым креплением, встроенная в фундамент, (ii) карманы фундамента, в которые вставляется колонна и заливается раствором, (iii) залитые втулки, и механические соединения. В данной статье представлено экспериментальное исследование сборной колонны, соединенной с фундаментом через простую опорную плиту (PCBJ) и карманное соединение (PC), а также с помощью залитой раствором втулки (GS), подвергнутого обратной циклической нагрузке. Четыре образца, состоящие из сборной колонны и фундамента, были отлиты в масштабе 1: 2, и образцы были подвергнуты обратному циклическому нагружению.Затем результаты испытаний сравнивали с результатами монолитного образца того же размера, подвергнутого тем же условиям нагружения.

3. Экспериментальная программа

Чтобы получить компоненты силы для экспериментальных исследований, четырехэтажная структура была смоделирована и проанализирована с использованием структурного программного обеспечения. Результаты анализа были использованы для тестирования образцов. Методологии и процедура обсуждаются в следующих разделах.

4.Моделирование прототипа

Для исследования рассматривалось четырехэтажное строение с пятью бухтами по 6,0 м каждая в направлении X и четырьмя бухтами по 4,0 м каждая в направлении Y . Общая высота сооружения составляла 12,2 м, при этом высота первого этажа составляла 3,2 м, а остальных этажей – 3,0 м каждый [13]. Строение спроектировано для размещения в Ченнаи, который попадает в зону 3 согласно IS 1893: 2002 с умеренно жестким грунтом.

Структура была смоделирована и проанализирована с помощью программного обеспечения SAP 2000.На рисунках 1 и 2 показан смоделированный вид конструкции для размещения критической колонны. Структура была проанализирована для различных комбинаций нагрузок согласно IS 1893: 2002. Критическая колонна была идентифицирована на основе результирующей осевой силы и изгибающего момента, и то же самое было отмечено на рисунке 2. Критическая колонна и ее соединение с фундаментом были рассмотрены для исследования.



Результирующие силы, действующие на критическую колонну, показаны в таблице 1 и были учтены при проектировании соединения.Для проведения экспериментального исследования был рассмотрен образец с уменьшенной моделью 1: 2.


Критическая нагрузка на колонну Прототип Модель

4803 905 98 кН 6 Мом кН м) (одноосное) 142,5 17,8
Усилие сдвига (кН) 420 105

Размеры указаны для модели .


Размер Прототип Модель

Размер колонны 400618
Размер колонны 400618 мм мм 9018 колонны 3,5 м 1,725 ​​м
Размер квадратной опоры 2,7 м × 2,7 м 1,35 м × 1,35 м
Толщина подошвы 650 мм 32518 мм

3


Детали армирования колонны и фундамента, использованные в данной исследовательской работе для прототипа и модели, приведены в таблице 3.


Детали армирования Прототип Модель

Арматура 905 905 905 905 905 Диаметр основной колонны Прутки диаметром 8 # 10 мм
Поперечная арматура Прутки 8 мм @ 225 мм между цоколями.
Верхний и нижний 500 мм были снабжены стержнями 16 мм при 120 мм c / c для пластичности
6 мм стержни при 100 мм c / c.Верх и низ 240 мм были снабжены стержнями 8 мм при 50 мм c / c для пластичности

Фундамент
Основная арматура стержни 20 мм при 150 мм c / c 10-миллиметровые стержни на 75-миллиметровой глубине
Поперечная арматура 12-миллиметровые стержни на 300-миллиметровой ширине стыка 8-миллиметровые стержни при 100-миллиметровой ширине стыка

5.Конструкция соединения и элементов
5.1. Расчет монолитного соединения

Основание колонны и фундамента было рассчитано на расчетную нагрузку 480 кН и детализировано с учетом пластичности [14, 15]. Размер фундаментного блока рассчитан с учетом грунта средней жесткости с допустимой несущей способностью 200 кН / м 2 . Структурные элементы были спроектированы в соответствии с IS 456 (2000) и детализированы в соответствии с IS 13920 (1993). Конструкция сборной колонны выполнена аналогично монолитной колонне.Конструкция и детализация различных соединений сборного железобетона обсуждаются ниже.

5.2. Сборная колонна и соединение опорной плиты (PCBJ)

Опорная плита была прикреплена к колонне путем приваривания ее к основным арматурным стержням колонны с помощью углового шва диаметром 6 мм. Опорная плита была рассчитана на монтажную нагрузку, а также результирующие силы. Он подвергается двухосному изгибу под действием действующих на поверхность сжимающих сил. Толщина опорной плиты зависит от выступа свеса с торца колонны [16].

Опорная плита размером 300 мм × 300 мм и толщиной 12 мм использовалась для соединения колонны с фундаментом с помощью анкерных болтов, встроенных в фундамент. Гайки и шайбы, используемые для соединения опорной плиты и анкерных болтов, позволяют контролировать вертикальное положение и обеспечивать фиксацию соединения. Анкерные болты, используемые для соединения опорной плиты с фундаментом, были рассчитаны на действующие на них сжимающие силы.

Сжимающая сила на болте рассчитывается по формуле: f cu – марка бетона, b – ширина опорной плиты, Ψ – глубина блока напряжения сжатия, а N – осевое усилие на колонка.

Площадь прижима болтов рассчитывается с использованием где – количество болтов, а f yb – предел прочности болта на растяжение.

Болты изготовлены из стальной шпильки в форме буквы J длиной 410 мм и диаметром 12 мм. Отверстия в плите обычно имеют увеличенный размер, чтобы компенсировать конструктивные отклонения и производственные допуски. На рисунке 3 показано распределение усилий в основании колонны сборного соединения. POWERGROUT-NS3, нерасширяющийся полимер на основе цемента, обладающий высокими эксплуатационными характеристиками, высокой начальной прочностью и высококачественным вяжущим для прецизионных затирочных работ, был использован для затирки участка между опорной плитой и фундаментом.Прочность на сжатие раствора, испытанного согласно IS 4031 Часть 6, используемого для заливки образца, предоставленного поставщиком, составила 60 Н / мм 2 через 28 дней при 10% водном соотношении.


5.3. Карманное соединение (ПК)

При соединении кармана с фундаментом сборная колонна жестко прикреплена к фундаменту, и нагрузки передаются в карман за счет трения и концевой опоры. Для обеспечения полной фиксации колонка вставляется в карман на 1,5 D , где D – это наибольший размер поперечного сечения колонны, рекомендованный комитетом по деталям соединений PCI [17].В сборной колонне предусмотрены дополнительные звенья, чтобы избежать разрывного давления, создаваемого концевыми опорными силами. Зазор между стенкой кармана и колонной должен составлять не менее 50–75 мм по всему периметру и должен быть заполнен раствором. Распределение сил в кармане колонны показано на рисунке 4.


В кармане горизонтальные силы действуют следующим образом [14].

Горизонтальная сила H B получается откуда M – момент относительно точки A, h – высота стенки кармана, H – осевое усилие на колонне и H D – горизонтальная сила на поверхности поперечной стенки.

Горизонтальная сила H A в точке A получается по следующему уравнению равновесия:

Армирование в гнезде рассчитывается откуда A SA – это кольцевое армирование в H Уровень , A SB – кольцевая арматура на уровне H B , R – вертикальная реакция, μ – коэффициент трения и f y – предел текучести стальной арматуры.

Вертикальное армирование в стенке кармана рассчитывается с использованием

Поверхность колонны и внутренних стенок кармана была шероховатой для передачи осевых сил от колонны к фундаменту. Карманное соединение было детализировано двумя различными способами и обозначено как PC I и PC II. Фундамент был спроектирован с учетом сил трения и горизонтальной реакции, действующих на стенки кармана фундамента [16].

Детализация поперечных стенок кармана была сосредоточена, и расчетная модель, предложенная Canha et.al [18] использовался для ПК I. Сжимающие силы H B и H A действуют на верх и низ поперечных стенок вместе с силами трения мкГн B (Рисунок 4). Чтобы противостоять этим силам, на стенках кармана были предусмотрены поперечные усиления A SA и A SB . Углы стены являются областями высокой концентрации напряжений, и основная вертикальная арматура A svm была спроектирована таким образом, чтобы выдерживать это напряжение.Кроме того, в средней части стен была предусмотрена вторичная арматура A svs . Анализ этой связи основан на теории изгиба [18]. Давление, создаваемое колонной на стык, вызовет изгиб стенки кармана фундамента и будет передаваться в углы. Чтобы противостоять таким силам, вторичные арматурные стержни наматывались вокруг основной арматуры стенок кармана. Кроме того, углы были усилены загнутыми по углам дюбелями на каждом слое горизонтальной арматуры.

Во втором типе соединения карманов, PC II, детализация проводилась с учетом каждой из поперечных стенок отдельно, как было предложено Canha et al. [19]. Армирование A SA и A SB были предусмотрены вокруг основной арматуры каждой стены отдельно и были привязаны по углам стены. Дополнительная связь предусмотрена в зоне анкерного крепления на растяжение на 300 мм у основания колонны, чтобы противостоять разрывному давлению, создаваемому концевыми опорными силами.Основная вертикальная арматура кармана была продлена до основания фундамента и связана с его основной арматурой.

5.4. Соединение с залитой втулкой (GS)

Это одно из экономичных соединений из сборных железобетонных изделий, когда пусковые стержни, выступающие из фундамента, помещаются в гильзу, предусмотренную в колонне. Колонна устанавливается на уплотнительных шайбах, которые обеспечивают фиксирующий допуск. Конструкция колонны основана на предположении, что к стартовому стержню обеспечено полное сцепление, обеспечивающее их полную прочность через раствор и гильзу.

Основание колонны и фундамента выполнено аналогично монолитному соединению. С четырех сторон колонны размещалась гибкая гофрированная поливиниловая гильза с проволочной арматурой. Гильзы были привязаны близко к основным арматурным стержням колонны перед бетонированием на длину, равную развернутой длине стержней, которые будут размещены. Диаметр использованной гильзы составлял 25 мм, и она была размещена на расстоянии 475 мм от основания колонны. Один конец гильзы был изогнут так, что он был смыт с лицевой стороны колонны, чтобы в нее можно было закачивать раствор.Четыре стержня диаметром 10 мм были сделаны так, чтобы выступать из фундамента, и они были вставлены в колонну при установке колонны на основание фундамента. Для соединения колонны и фундамента через гильзу использовался безусадочный раствор NS3. Между колонной и фундаментом также был помещен раствор толщиной около 10 мм.

6. Детали соединения

Детали армирования монолитного соединения, сборной колонны с опорной пластиной (PCBJ), карманных соединений PC I и PC II, а также соединения с залитой гильзой (GS) показаны на рисунках 5–9.Специальная ограничивающая арматура [14] в виде близко расположенных звеньев предусмотрена на длине 250 мм от верха и основания колонны к середине пролета. Это область, где под действием сил землетрясения может возникнуть деформация при изгибе. При монолитном соединении в фундамент проходит специальная ограничивающая арматура колонны.

7. Испытательная установка и приборы

Экспериментальная установка была сделана для испытания монолитного и сборного образца соединения колонны и фундамента в условиях обратного циклического нагружения.Вся программа контролировалась смещением [20]. Для исследования использовалась грузовая рама грузоподъемностью 2000 кН. Осевая нагрузка для имитации гравитационной нагрузки на колонну была приложена к верхней стороне колонны с помощью датчика нагрузки 400 кН. Обратная циклическая нагрузка была вызвана в верхней части колонны на двух противоположных сторонах с использованием датчика нагрузки 100 кН. Два LVDT были размещены по обе стороны от колонны, и он может измерять боковое смещение до 50 мм с каждой стороны. Установка была подключена к «Dewesoft 7.1.1 ”программное обеспечение для измерения смещения и соответствующей нагрузки. Образец был прикреплен к полу сильной реакции, жестко прикрепив фундамент к полу. Схема испытания приведена на рисунке 10.

8. Протокол нагружения

Для экспериментального исследования был принят протокол нагружения с контролируемым смещением. Обратное циклическое нагружение применялось с помощью двух датчиков нагрузки, которые были установлены на боковой поверхности колонны вверху с противоположных сторон. Для каждого уровня смещения применялось три цикла нагружения.Протокол нагрузки, рассмотренный для исследования, состоял из смещения мм, мм, мм, мм, мм, мм, мм, мм, мм, мм и мм с максимальным смещением 2,5%. Осевая нагрузка 0,1 f c была приложена к колонке перед началом циклической нагрузки, и такая же нагрузка сохранялась на протяжении всего испытания с использованием датчика нагрузки 400 кН [21]. На рисунке 11 представлена ​​история загрузки для испытания образца. Образцы подвергались циклическому нагружению согласно ACI 374.1-05, а циклы должны иметь заранее заданные коэффициенты дрейфа [22].


9. Результаты и обсуждение

Образцу подвергали постоянное смещение как для положительного, так и для отрицательного циклов, и для каждого цикла отмечали соответствующую нагрузку. Испытание продолжалось до достижения значения смещения 40 мм. Образцы были изучены на их структурную реакцию на обратную циклическую нагрузку, и результаты сравниваются и обсуждаются ниже.

9.1. Предельная грузоподъемность

Предельная грузоподъемность каждого образца, как в положительном, так и в отрицательном направлении, была получена в результате экспериментального исследования.То же самое было показано на рисунках 12 (a) и 12 (b).

Было замечено, что предельная несущая способность монолитного образца была выше по сравнению со всеми другими образцами. В положительном направлении предельная несущая способность монолитного образца была на 33,5%, 28,88%, 85,2% и 244,04% больше, чем у образцов PC I, PC II, PCBJ и GS, тогда как в отрицательном направлении предельная несущая способность монолитного образца 48,28%, 51,11%, 53.На 2% и на 291,02% больше, чем у образцов PC I, PC II, PCBJ и GS. Диапазон нагрузки-смещения показан на рисунке 13.


9.2. Наблюдения

Изначально трещины были видны на стыке колонны и фундамента. По мере увеличения нагрузки трещины развивались вместе с высотой образца примерно до 1 м. Картина трещин наблюдалась на каждом из образцов на протяжении всего испытания. Все образцы начали развивать горизонтальные трещины в колонне, когда нагрузка достигла предела нагрузки.Первая трещина образовалась в колонне на ее поверхности нагрузки. После того, как пластиковый шарнир образовался в месте соединения, новые трещины не образовались, но существующие трещины начали расширяться в каждом из циклов смещения, и на стыке между колонной и фундаментом был виден хорошо установленный узор трещин.

В монолитном соединении видимые трещины развивались на высоте 1,0 м от основания колонны, так как образец был нагружен как в положительном, так и в отрицательном направлении.Пластиковый шарнир был разработан при смещении 32 мм, при превышении которого новые трещины не развивались, но существующие трещины расширялись для каждого цикла смещения до 40 мм. Рисунки 14 (a) –14 (e) показывают визуальные трещины, развивающиеся в образцах для испытаний.

Аналогичное наблюдение было сделано в сборной колонне. В PCBJ трещина начала развиваться в разных местах вместе с высотой колонны. Нагрузка передается на фундамент через соединение опорной плиты и фундамента.По мере увеличения смещения цементный раствор между опорной плитой и фундаментом начал отслаиваться, и соединение начало выходить из строя. Это произошло из-за податливости анкерных болтов. При смещении около 35 мм в положительном направлении наблюдался полный отказ анкерного болта. В этот момент несущая способность соединения постепенно уменьшалась, и основные стержни колонны начали сопротивляться нагрузке для дальнейшего увеличения смещения до 40 мм.На этом эксперимент был остановлен, и визуальные трещины были отмечены.

В карманном соединении, которое во многих аспектах было похоже на монолитное соединение, пластиковая петля была разработана в колонне с циклом перемещения 26 мм для соединения PC I и циклом перемещения 32 мм для соединения PC II. В это время цементный раствор между колонной и карманом начал разрушаться из-за давления подшипников как в ПК I, так и в ПК II. В PC I было замечено несколько трещин по диагонали вместе с углами стенки розетки.От лицевой стороны колонны к краям стены было замечено несколько видимых микротрещин. В случае соединения PC II затирка между колонной и стеной разрушалась до развития трещин в стенках кармана. Визуальное наблюдение показало, что детализация PC II работает лучше, чем детали PC I.

В залитом цементным раствором соединении гильзы по мере увеличения смещения начали развиваться видимые трещины, и они начали формироваться на поверхности колонны. Когда нагрузка достигла значения 16 мм, раствор между колонной и фундаментом начал разрушаться.Трещина распространялась вдоль рукава, что свидетельствует о том, что раствор разрушился, и нагрузка была передана на бетон перед передачей на стержень внутри рукава. Колонна больше не могла воспринимать нагрузку, превышающую смещение 20 мм, но она смогла смещаться сверх предельной нагрузки, отражающей ее пластичный характер и способность рассеивать энергию.

9.3. Коэффициент повышения прочности после упругости (коэффициент нагрузки)

Коэффициент повышения прочности после упругости или коэффициент нагрузки [20] рассчитывается как отношение между средней максимальной нагрузкой, полученной во время каждого цикла, и пределом текучести образца.Коэффициент нагрузки показывает развитие несущей способности за пределами текучести, а также степень износа. В таблице 4 приведены значения коэффициента Lad для всех образцов.

96053 905 905 9019 9018 905 905 96053 905 905

3


Рабочий объем (мм) Монолитный PC I PC II PCBJ GS6
0,350 0.423 0,678
4 0,424 0,692 0,523 0,529 0,978
6 0,498 0,805 0,498 0,805

0,805 0,579 0,919 0,843 0,769 1,264
10 0,669 0,993 0,935 0,824 1.385
14 0,768 1,197 1,148 0,844 1,426
16 0,812 1,320 605 0,812 1,320 605 1,232

03

1,320 1,232

03

0 1,98

1,391 1,291 1,179 1,495
26 1,015 1,597 1,317 1,249 1,319
28038 1.552 1.443 1.341 1.316
30 1.098 1.559 1.455 1.398 1.258 1.258 1,138
34 1,395 1,395 1,290 1,238 1,044
38 1,501 1.395 1,272 1,112 0,967
40 1,585 1,394 1,266 1,069 0,695
906
908

коэффициент нагрузки увеличивается для монолитного образца по мере увеличения смещения. В случае сборного образца было обнаружено, что соотношение нагрузок увеличивается до смещения 26 мм для образца PC I, 32 мм для образца PC II, 30 мм для PCBJ и 20 мм для образца GS, соответственно, за пределами которых значения начали снижаться.Значение нагрузки текучести сборного образца ниже, чем у монолитного образца. Наблюдение за соотношением нагрузок помогает оценить несущую способность сборного образца, превышающую предел текучести, и видно, что все образцы были способны выдерживать нагрузку до максимального рассматриваемого смещения 40 мм. На рисунке 15 показано сравнение коэффициента нагрузки всех соединений.


9.4. Гистерезисное поведение

Гистерезисная петля «нагрузка-смещение» для монолитного образца, образца PCBJ, PC I, PC II и GS показаны на рисунках 16 (a) –16 (e).Верх колонны подвергался обратной боковой нагрузке с использованием датчика нагрузки 100 кН. Одновременно с этим было измерено смещение от LVDT, подключенного на лицевой стороне колонны, который может измерять смещение до 100 мм. Вся установка была подключена к «Dewesoft версии 7.1.1», и график зависимости нагрузки от смещения был получен на ее основе. Гистерезисное поведение характеризует сжимающее действие железобетонных элементов конструкции. Чем шире петли, тем больше будет способность рассеивания энергии и производительность в случае землетрясения будет лучше.Также более широкие петли указывают на хорошее сцепление арматуры с бетоном. Из петли гистерезиса всех образцов видно, что эффект защемления больше для сборного образца по сравнению с монолитным образцом.

В соединении PCBJ анкерные болты, предусмотренные в соединении, проложили путь для хорошего рассеивания энергии. Нагрузке, приложенной к колонне, противостояли опорная плита и болты, защищающие колонну, не вызывая повреждений колонны. Заливка между колонной и фундаментом обеспечивала хорошее рассеивание энергии.При этом наблюдался хороший эффект защемления, превышающий смещение 24 мм. Тот же эффект ощущался и в случае карманного соединения PC I и PC II. Нагрузка, приложенная к колонне, передавалась на стенки кармана через раствор. Заливка между колонной и фундаментом обеспечивала хорошее рассеивание энергии. За пределами смещения 26 мм в случае PC I и 22 мм в PC II, раствор начал разрушаться, и петли начали расширяться, что указывает на хорошее рассеивание энергии.Наблюдение за образцом втулки, залитой раствором (GS), не показало большого эффекта защемления, а рассеиваемая энергия также была меньше по сравнению с монолитным образцом. Меньше защемления в монолитном образце из-за изгиба трещин на стыке колонны и фундамента.

9,5. Мощность рассеивания энергии

Удовлетворительные характеристики конструкции в неупругом диапазоне измеряются ее способностью поглощать энергию. При циклическом нагружении область соединения будет пластичной, если достаточное количество энергии рассеивается без существенной потери прочности и жесткости.Площадь, ограниченная петлей гистерезиса в данном цикле, представляет собой энергию, рассеиваемую образцом в течение этого цикла. Кумулятивная рассеиваемая энергия вычислялась путем суммирования всей рассеиваемой энергии в последовательных циклах на протяжении всего испытания. На рисунке 17 показано сравнение суммарной энергии, рассеиваемой в монолитном и сборном образцах.


Из графика видно, что сборный образец способен рассеивать больше энергии по сравнению с монолитным образцом.И карманный ПК I, и ПК II служили для рассеивания большего количества энергии, после чего следовало подключение PCBJ. Энергия, рассеиваемая PC I, превышала 26,76% PC II, 59,21% PCBJ, 90,46% монолитного и 137,6% GS образца.

9.6. Пластичность

Отношение максимального смещения, которое может претерпеть конструкция или элемент без значительной потери максимальной несущей способности, к начальной податливой деформации определяется как пластичность смещения. Из кривой зависимости нагрузки от смещения, текучесть и предельное смещение были взяты с использованием концепции эквивалентной упругопластической текучести с пониженной жесткостью [23].Предельное смещение соответствовало 85% пиковой нагрузки [24]. Первое смещение текучести было найдено путем экстраполяции измеренной жесткости при 75% теоретической прочности на изгиб образца до теоретической прочности образца [25]. Пластичность смещения и средний коэффициент пластичности приведены в таблице 5.

926 Δ

2 u 9389 ) (мм)

98 Положительный


Образец Смещение текучести (Δ y ) (мм) Коэффициент пластичности смещения
μ = Δ u / Δ y
Средний коэффициент пластичности ( μ )
Отрицательный Положительный Отрицательный

Монолитный 28.91 21,28 39,35 35,94 1,36 1,69 1,524
PCBJ 22,75 21,75 86 4098605

21,75 86 4098605

21,75 86 41

I

8,04 10,77 40,00 39,19 5,02 3,64 4,333
PC II 15,57 11.Шестой

Из таблицы 3 видно, что образец ПК I более пластичен по сравнению со всеми другими образцами. Кроме того, сборный образец оказался более пластичным, чем монолитный образец, поскольку соединение между колонной и фундаментом является полужестким.Из приведенной выше таблицы видно, что пластичность образца PC I на 44,2% больше, чем PC I, на 132,7% больше, чем GS, на 136,25% больше, чем PCBJ, и на 184,32% больше, чем у монолитного образца.

9.7. Снижение жесткости

Все структурные компоненты и система демонстрируют некоторое снижение жесткости на некотором уровне при воздействии обратной циклической нагрузки. Жесткость – это один из факторов, который помогает изучить реакцию конструкции на сейсмические силы. Из-за обратного циклического нагружения в образце накапливаются повреждения, что приводит к снижению жесткости.Снижение жесткости измеряется как жесткость от пика до пика. Было вычислено значение секущей для каждого цикла, и это дает деградацию жесткости. Жесткость от пика до пика определяется как наклон линии, которая соединяет пики положительной и отрицательной реакции во время цикла нагрузки [26].

Уровень снижения жесткости зависит от характеристик конструкции, таких как свойства материала, геометрия и уровень пластичности деталей, а также от истории нагружения. Изменение секущей жесткости в каждом цикле смещения рассчитывается и показано на рисунке 18.


По мере увеличения смещения соединение между колонной и фундаментом повреждается, и жесткость уменьшается. На рисунке показано снижение жесткости от пика до пика. Можно видеть, что жесткость монолитного образца резко снижается по мере увеличения цикла смещения, тогда как жесткость уменьшается постепенно в случае сборного образца. Снижение жесткости с 9,16 кН / мм до 0,88 кН / мм в случае монолитного образца, 6.От 35 кН / мм до 0,561 кН / мм в образце PC I, от 6,96 кН / мм до 0,464 кН / мм в образце PC II, от 4,2 кН ​​/ мм до 0,6 кН / мм в образце PCBJ и от 3,095 кН / мм до 0,121 кН / мм в образце GS.

10. Выводы

Экспериментальные результаты, касающиеся сборной колонны к фундаменту с использованием опорной плиты и анкерных болтов, карманного соединения и залитого раствора втулки при обратной циклической нагрузке, помогли понять поведение соединения. Результаты испытаний показали, что сборное соединение фундамента колонны может использоваться в регионах со средним и умеренным землетрясением.Существующие трещины на стыке колонны и фундаментного блока позволяют локализовать повреждение с легким последующим ремонтом в месте соединения. Экспериментальные результаты всех испытанных образцов пришли к следующему выводу: (1) Предел несущей способности монолитного образца был выше по сравнению со всеми другими образцами. Соединение между колонной и фундаментом является жестким в монолитном исполнении, тогда как полная жесткость не может быть обеспечена в сборном образце. Они были полужесткими и не выдерживали нагрузки по сравнению с монолитным образцом.(2) Визуальное наблюдение показало, что разрушение сборного образца произошло из-за разрушения раствора. В PCBJ разрушение анкерных болтов сопровождалось разрушением раствора без значительного повреждения колонны и фундамента. В случае соединения карманов разрушение раствора происходило из-за опорного давления, оказываемого колонной на стенки кармана. Для того же нагружения с управляемым смещением детализация, предложенная для ПК II, была лучше, чем для ПК I. В случае ПК I в стенке кармана начинались диагональные трещины по углам, тогда как на ПК II такие трещины не развивались.В соединении гильзы с заделкой (GS) стержни внутри гильзы начинали деформироваться, как только раствор выходил изнутри втулки. Это уменьшило несущую способность образца. (3) Коэффициент нагрузки для монолитного образца продолжал увеличиваться по мере увеличения смещения. В случае образцов PCBJ, PC I, PC II и GS соотношение нагрузок увеличивалось до 30 мм, 26 мм, 32 мм и 20 мм циклов смещения, соответственно, после чего наблюдалось снижение (4) Из петли гистерезиса видно, что эффект защемления больше для сборного образца по сравнению с монолитным образцом.Все образцы сборного железобетона, за исключением соединения GS, имели хорошую способность рассеивать энергию, чем монолитный образец, что доказало использование сборного образца в сейсмической области. (5) Сборный образец оказался более пластичным, чем обычное монолитное соединение. Пластичность образца PC I на 44,2% больше, чем PC I, на 132,7% больше, чем у GS, на 136,25% больше, чем у PCBJ, и на 184,32% больше, чем у монолитного образца. (6) Снижение жесткости в сборном образце показывает постепенное изменение уменьшение указывает на хорошее поведение соединения во время сейсмического воздействия.

Доступность данных

Данные, использованные для подтверждения результатов этого исследования, включены в статью.

Вам может понравится

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *