Крепление жб колонны к фундаменту узел

Обновлено: 15.05.2024

такой вопрос. есть фундамент (бетон уже набрал прочность). теперь на него нужно поставить ж/б раму (пара колон и балка между колонами). для обеспечения соединения между колонной и фундаментом, в фундамент забуриваем отверстие и на хим. состав Hilti (хим. анкер) ставим стержни (обычные арматурные стержни). 4-ре стержня на колону. бетон колоны и бетон фундамента никак не соединяются (вообще никак). по сути все соединение только за счет арматуры.

вопрос - можно ли считать данный узел жестким? я не считаю данный узел жестким по следующим причинам 1) не проведено никаких дополнительных работ по связке бетона фундамента набравшего прочность и свежего бетона колон. 2) малые габариты между выпусками арматуры около 110 и 150 мм.

размеры в раме смотрите в схеме. разрез 1-1 также на скриншоте.

бетон колоны и бетон фундамента никак не соединяются (вообще никак). по сути все соединение только за счет арматуры.

Ну и что? Бетон на растяжение не работает, работает арматура. А на сжатие никаких особых мероприятий не надо - лишь бы щели не было по площади контакта.

Я так понимаю ответ - соединение жесткое. какие аргументы? вот этот?

предположим щели возникают. тогда что?

Все соединения в которых есть бетон и арматура жесткие, если они передают расчетный момент на примыкающую конструкцию. Если есть какие либо предпосылки, которые уменьшают предполагаемый расчетный момент (передающийся на примыкающую конструкцию) узел становится не абсолютно жестким или вообще превращается в шарнир.

Илья, красивый ответ.

Предпосылка есть. И она самая главная, это значительно малые расстояния между арматурными стержнями (также во внимание берем величину сечения ж/б конструкции в принципе). 110 и 150 мм. Я не буду рассказывать про то, каким было бы данное соединение в метал. конструкциях. Вопрос о ж/б конструкции.

Так можно ли считать такое соединение шарнирным? или оно все же жесткое ?

Все зависит от моментов. Если сечение держит этот момент, то жесткое, если нет, то шарнир образуется.

Думаю не совсем так.

Предположим момента вообще не существует. просто стоит вот такая вот рама тупо на фундаменте. усилий нет (ничем не грузим), развязки рамы из плоскости нет. это влияет на ответ какое здесь сопряжение (жесткое или шарнирное)? нет

Илья, прав. А момент все-равно возникнет. Он может быть вызван: ветровой нагрузкой, какими-то другими динамическими нагрузками, неточностями изготовления.

Askerovich, ответьте себе на вопрос - какое сопряжение с фундаментом имеет свободно стоящий кирпичный столб (вообще без арматуры)? Все станет понятней. Если шарнир, то схема геометрически изменяемая - столб падает от любого дуновения ветра.

Столб имеет конечные геометрические размеры и вес. Эпюра по подошве с учетом ветра и собственного веса будет трапецевидная или треугольная. И пусть она не будет иметь отрицательного знака и будет даже частичный отрыв подошвы, столб все равно будет воспринимать достаточно большой опрокидывающий момент. Поэтому перейдя к идеализированной расчетной схеме, не учитывающей размер поперечного сечения столба, можно смело утверждать, что в определенном диапазоне нагрузок этот столб будет работать как жестко защемленный снизу стержень.

А с чего бы им там возникнуть? Обычный горизонтальный рабочий шов. Гравитация сделает свое дело.

Не все то, что коричневое - шоколад.

В Вашем случае эти размеры не равны нулю и стержни расположены не по нейтральной оси сечения. А значит будет пара сил: арматура на растяжение, бетон с противоположной стороны на сжатие. Соответственно будет некий воспринимаемый данным сечением момент, численно не равный нулю.

Поэтому перейдя к идеализированной расчетной схеме. можно смело утверждать, что в определенном диапазоне нагрузок этот столб будет работать как жестко защемленный снизу стержень.

Расположение анкеров забавное. С внутренней стороны колонны анкеров нет вообще, соответственно при определены обстоятельствах нечем воспринять растягивающие усилия. Но сами узлы рамы жесткие, значит эти самые растягивающие усилия должна воспринять другая колонна, у которой в данном направление анкеры установлены допустимо. И соответственно при изменения направления усилий все измениться наоборот. Плюс интересно какого диаметра стрежни арматуры, не факт что длины анкеровки хватит, ну типа точно не хватит))) и опять получим шарнир

Плюс интересно какого диаметра стрежни арматуры, не факт что длины анкеровки хватит, ну типа точно не хватит))) и опять получим шарнир

До определенного момента времени данной анкеровки хватит для восприятия какого то момента - и это будет жестким узлом. Когда момент превысит значение при котором анкеровки не достаточно узел превратится в шарнирный. Эта анкеровка является одной из предпосылок, определяющих значение максимального расчетного момента, передаваемого на примыкающую конструкцию.

Я имел ввиду расчетный случай. До наступления наиболее неблагоприятного сочетания все, возможно, и будет в порядке, но в итоге все равно шарнир))) Вообще странная конструкция узла. Часто на площадке криво устанавливают выпуски (а иногда вообще забывают про них), но здесь анкерный выпуск установлен уже в существующую конструкцию. если нужна жесткая заделка добавите еще анкеров что ли.

ПРОЕКТИРОВАНИЕ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ

По сути это шарнир, т.к. нет гарантии, что арматура выдержит момент от защемления (с учетом, что в контактной зоне бетонов могут быть щели). Однако, для расчета фундамента, я бы принял нагрузки, считая, что соединение жесткое.

сначала принять в расчетной схеме жесткое защемление, потом шарниры, оценить разницу усилий в элементах
скорее всего эта разница будет минимальной

Эээ как бы не соглашусь, не знаем часть какого сооружения эта рама, не знаем район строительства, не знаем нагрузки. ДА МЫ ВООБЩЕ НИЧЕГО НЕ ЗНАЕМ))) Ну по крайней мере я не знаю.

В Вашем случае эти размеры не равны нулю и стержни расположены не по нейтральной оси сечения. А значит будет пара сил.

Вопрос к тем, кто считает узел жестким.

посмотрите на раму на скриншоте. рама металлическая. завязана в каркас, мы не рассматриваем момент что она упадет. вопрос не в этом. на втором скриншоте узел базы колоны. условно можно применить данную базу ко всем колоннам данной рамы. на схеме база задана шарнирно, и узел базы также шарнирный, то есть соответствует схеме, не смотря на то, что расстояние между болтами базы 200 мм в любом направлении. поскольку расстояние от болта до центра колонны есть относительно малым (100мм), то именно поэтому данная база является шарнирной.

меняем в схеме базу на жесткую - переделываем узел крепления базы.

теперь вопрос - почему же тогда в бетонном соединении схожее соединение будет жестким?

Момент нужно учитывать. В расчетной схеме следует задать жесткое защемление, получить усилия (момент) и потом оценить достаточность предпринятых мер по стыковке колонны и фундамента. И если бы вместо анкеров были выпуски из фундаментной плиты и присутствовал бы также шов бетонирования - такой бы вопрос также возник бы?

а нафиг это нужно, для понятия какое сопряжение. рама не падает, завязана в каркас. предположим что усилий нет

----- добавлено через ~6 мин. -----

И если бы вместо анкеров были выпуски из фундаментной плиты и присутствовал бы также шов бетонирования - такой бы вопрос также возник бы?

а у вас не возникает? зависит от габаритов колонны и расположения в ней арматуры. как пример, скриншоты ж/б рамы в данной теме. в данном конкретном случае шов бетонирования ничего не даст. в других случаях может быть мегаобезательным вплоть до указания какой глубины нужно сделать борозды шкребком

----- добавлено через ~2 мин. -----

Момент нужно учитывать. В расчетной схеме следует задать жесткое защемление, получить усилия (момент)

а я думал наоборот. сначала создаем схему, продумываем как она будет работать, а потом уже под схему прорабатываем узлы

Надёжность силового замыкания конструкций каркаса в производственных зданиях цехов зависит от способа соединения фундаментов с колоннами.

Особенно это важно для многоэтажных и многопролётных зданий, а также для строительных объектов, возводимых на проблемных грунтах.

Значение имеет и характер производственных процессов, которые будут проводиться в будущем цехе.

Общие вопросы проектирования

При разработке конструкций оснований производственных построек учитываются следующие факторы:

Тип здания.
Характер несущего каркаса.
Геологические и гидрогеологические условия площадки строительства.
Возможности средств механизации, используемых для проведения строительных работ.

В зданиях цехов, предназначенных для выполнения производственных операций на тяжёлом оборудовании, часто предусматривают развитое подземное хозяйство (приямки, тоннели, колодцы). Поэтому конструкции оснований должны учитывать глубину подземных коммуникаций, которая может достигать 6…8 м.

Кроме того, сетка колонн в таких зданиях может составлять 36×12 м, при грузоподъёмности мостовых кранов до 50 т., что предопределяет повышенные нагрузки и напряжения изгиба, которые проявляются в случае внецентренного нагружения.

Важно! В ходе проектирования должны учитываться вопросы защиты оснований от агрессивного воздействия жидкостей, которые проникают в нижележащие грунты, а также разрушающее воздействие блуждающих токов.

При промышленном строительстве типовых объектов стремятся применять сборные или монолитные конструкции, размеры которых согласовываются с габаритами колонн, ферм, балок, а также других монтажных единиц.

Разновидности оснований

Распространение получили следующие типы оснований:

Справка. Выбор в пользу того или иного типа основания производится только после оценки физико-механических показателей грунта, близости подпочвенных вод и характера основных производственных процессов в будущем цехе.

Размеры

В случае осевого приложения главных технологических усилий основания под колонны выполняют квадратными в плане. Область применения таких фундаментов – здания, не имеющие мостовых кранов (или кран-балок), когда эксцентриситет приложения нагрузки практически отсутствует.

Площадь основания и габаритные размеры определяют, исходя из величины предельных действующих усилий и расчётного сопротивления грунта, который находится в основании. Во всех случаях давление на основание под фундаментом ниже, чем в стволе колонны. Поэтому размеры подошвы (даже при скальных грунтах) получаются значительно больше поперечного сечения колонн, а сам фундамент несколько расширяется книзу.

Материалом для оснований столбчатого типа обычно служит железобетон. Крайне редко, при малых размерах площади промышленного здания и небольших нагрузках, фундаменты могут предусматриваться неармированными. Обычно форма фундамента представляет собой усечённую пирамиду с углом при основании не менее 600, однако по ГОСТ 24476-80 допускается оформление и в виде ступенчатых прямоугольных элементов.

Если по каким-то соображениям угол наклона пирамиды менее 450, требуется проведение дополнительных расчётов на скалывание бетона и его возможный изгиб по основанию уступа от давления нижележащего грунта.

На заметку. При размерах основания до 1500 мм его обустраивают в форме плиты высотой не менее 450 мм, а, если его глубина достигает 3000 мм, предусматривают два или три уступа.

Если эксцентричность нагрузки на колонны возрастает, то размеры фундамента в опасном направлении увеличивают таким образом, чтобы соотношение сторон прямоугольника находилось в диапазоне 3:1. Поперечное сечение (либо размеры ступеней) принимаются аналогичными как для зданий, не имеющих внецентренных нагрузок.

Присоединение железобетонных столбов

Выбор способа крепления определяется условиями заглубления основания в грунт. Ограничения сводятся к следующим:

При наличии подземных сооружений – до глубины, не менее чем на 500 мм превышающей отметку пола подвала или тоннеля.
Если по плану предусмотрены местные заглубления (например, приямки под технологическое оборудование), а также в случаях, когда эксплуатационные характеристики грунтов в месте строительства промышленного здания резко различаются между собой, фундаменты закладываются на разных уровнях.
Основания под сборные железобетонные колонны устраиваются в виде стаканов. Верхняя часть таких стаканов выполняется с зазором 50…75 мм от соответствующего сечения колонны, глубина – не менее 150% от сечения колонны. Толщина стенки стаканов не должна быть менее 200 мм. Толщина днища стакана определяется по результатам расчётов на продавливание днища массой колонны.

После установки нижней части колонны зазор заполняется массой бетона (марки от В20 до В25), при подготовке которого используется мелкий щебень или гравий. Когда стакан заполнен, котлован досыпается грунтом; уровень такой засыпки должен совпадать с уровнем подготовки под полы в цехе.

Для возможности пропуска рядом с колонной подземных трубопроводов, кабелей или инженерных каналов верх фундамента обычно находится на глубине не менее 500 мм от уровня пола.

Обратите внимание! Приведенная технология крепления используется как для цельных одноступенчатых оснований, так и для сборных, которые составляются из отдельных элементов.

Крепление к основаниям специального типа

Такие фундаменты принимаются под колонны переходных рядов: там, где друг к другу примыкают пролёты различной величины или с разными параметрами грузоподъёмности кранового оборудования. Специальные фундаменты предусматривают также и в сечениях с температурными швами, когда парные колонны устраиваются в обоих направлениях.

Установка парных колонн обеспечивает независимость их деформаций при изменении температуры несущих конструкций, что часто наблюдается в цехах горячей обработки металлов, металлургических термических и т.п. Основания парных опор в температурных швах всегда устраиваются общими с отдельными стаканами для каждой колонны.

Особый способ крепления предусматривается для соединения фундаментов со стальными колоннами. При опирании такой колонны на основание верхняя его плоскость устанавливается на 10…15 мм ниже, чем основание металлического опорного стакана, а в тело фундамента заделываются не менее четырёх анкерных болтов по ГОСТ 24379.1-2012 диаметром 24…80 мм.

Для изготовления болтов используют стали ст3пс ГОСТ 380-2005, сталь 20 по ГОСТ 1050-2013, а, при ожидающихся сезонных перепадах внешних температур – сталь 10Г2С ГОСТ4543-2016. При монтаже анкерные болты вводятся в зазоры между стаканом и образующей стержня болта, после чего закрепляются при помощи гаек. Остающиеся зазоры подливаются цементным раствором.

Справка. Предварительная затяжка крепежа должна составлять не менее 70% от проектных значений статических усилий на анкерные болты, и не менее 110%, если металлическая колонна будет работать в условиях динамических нагрузок.

Заключение

После завершения монтажных операций в местах соединений обустраиваются приямки, перекрываемые съёмными плитами; это необходимо для удобства демонтажа конструкции в будущем.

Полезная модель относится к области строительства и предназначена для многоэтажных и высотных зданий с повышенными нагрузками на колонны при связевой системе каркаса и шарнирным сопряжением колонны с фундаментом. В узле стыка сборной железобетонной колонны 1 с плитной частью свайно-плитного фундамента 2 четыре анкерных болта 3 выполнены из арматурных стержней и пропущены через стальную пластину 4, расположенную на поверхности плитной части свайно-плитного фундамента 2. В верхней части анкерных болтов 3 выполнена резьба, а нижняя часть выполнена в виде полукольца. Закладная деталь в торце железобетонной колонны 1 выполнена в виде нижней торцевой пластины 5 с четырьмя угловыми отверстиями под анкерные болты 3 и оснащена уголками 6 с приваренными под углом к горизонтальной плоскости пластинами ограничителями 7. Уголки 6 и пластины 7 образуют ниши. К боковым граням уголков 6 приварены анкерные стержни 8, анкерующие закладную деталь в торце колонны 1. Техническим результатом является увеличение несущей способности узла и уменьшение расхода металла. 3 ил.

Известен стык железобетонной сборной колонны с фундаментом ("Руководство по конструированию бетонных и железобетонных конструкций из тяжелого бетона (без предварительного напряжения)", Москва, Стройиздат, 1978, рис.59), который включает в себя сборную железобетонную колонну, нижний конец которой вставлен в стакан подколонника фундамента, который сопрягается с плитной частью фундамента, а плитная часть оперта на естественное основание или на свайное основание в зависимости от инженерно-геологических условий строительной площадки. Зазор между гранями стакана и гранями колонны заполняют в процессе монтажных работ монолитным бетоном.

Недостатком такого решения является необходимость проведения омоноличивания узла, что повышает трудоемкость при отрицательных температурах. Также недостатком является необходимость временного крепления колонны до набора прочности бетона омоноличивания. Необходимость выверки колоны по высоте и вертикали вызовет необходимость использовать кондукторы, что также повышает трудоемкость и стоимость монтажных работ.

Известен узел соединения железобетонной колонны с фундаментом (патент RU 2314392 МПК E04B 1/38 опубл. 10.01.2008), в котором металлические закладные элементы колонны выполнены в виде четырех уголков, расположенных по углам колонны полками в обхват колонны так, что внешняя поверхность полок совпадает с плоскостями боковых поверхностей колонны. Каждая из полок уголка изнутри снабжена арматурными стержнями, расположенными через равные интервалы по длине уголка поочередно в перекрещивающихся под прямым углом плоскостях, параллельных сторонам колонны. Арматурные стержни жестко связаны с уголками и с продольными арматурными стержнями колонны, а концы каждой пары, соосно расположенных арматурных стержней, жестко связаны между собой отрезками арматуры. Уголки жестко соединены между собой пластинами, установленными с четырех сторон колонны попарно, а траверсы расположены попарно с двух сторон каждого уголка. Траверсы каждой пары лежат во взаимно перпендикулярных плоскостях параллельно сторонам колонн.

Основным недостатком известного технического решения является высокий расход металла, так как опорная пластина шире сечения колонны из-за необходимости крепления к ней траверс, из-за наличия восьми траверс и пластин, соединяющих уголки. Кроме того, усилия от колонны на опорную плиту передаются только через траверсы и сварные швы крепления траверс, через нижний торец усилия передаваться не будут, что снижает несущую способность узла.

Основная задача, решаемая полезной моделью, состоит в создании узла стыка сборной железобетонной колонны с фундаментом, обладающего низкой трудоемкостью и стоимостью.

Техническим результатом является увеличение несущей способности узла и уменьшение расхода металла.

Основной технический результат достигается тем, что в узле стыка сборной железобетонной колонны со свайно-плитным фундаментом, включающем опорную плиту, связанную с плитной частью свайно-плитного фундамента, металлические закладные детали колонны, согласно предложенному решению, закладная деталь, расположенная в торце железобетонной колонны, выполненная в виде нижней торцевой пластины с отверстиями под анкерные болты и оснащена приваренными к ней уголками с приваренными под углом к горизонтальной плоскости пластинами ограничителями, образующими с уголками ниши, к боковым граням уголков приварены анкерные стержни, а анкерные болты пропущены через стальную пластину, расположенную в плитной части свайно-плитного фундамента.

Полезная модель поясняется чертежами, где на фиг.1 представлен боковой вид узла стыка сборной железобетонной колонны с плитной частью свайно-плитного фундамента, на фиг.2 приведен разрез A-A по шву между верней поверхностью свайно-плитного фундамента и торцом сборной железобетонной колоны, на фиг.3 приведен разрез B-B по сечению колонны чуть выше ее торца.

Узел стыка сборной железобетонной колонны 1 с плитной частью свайно-плитного фундамента 2 включает в себя четыре анкерных болта 3, выполненных из арматурных стержней и установленных в плитной части свайно-плитного фундамента. В верхней части анкерных болтов 3 выполнена резьба, нижняя часть выполнена в виде полукольца. Анкерные болты 3 пропущены через стальную пластину 4, расположенную на поверхности плитной части свайно-плитного фундамента 2. Также узел включает в себя закладную деталь в торце железобетонной колонны 1, выполненную в виде нижней торцевой пластины 5 с четырьмя угловыми отверстиями под анкерные болты 3 и оснащенную уголками 6 с приваренными под углом к горизонтальной плоскости пластинами ограничителями 7, уголки 6 и пластины 7 образуют ниши, а к боковым граням уголков 6 приварены анкерные стержни 8, анкерующие закладную деталь в торце колонны 1.

Монтаж узла стыка сборной колонны 1 с плитной частью свайно-плитного фундамента 2 производят следующим образом. На анкерные болты 3 навинчивают нижние юстировочные гайки 9 и устанавливают армирующую сетку 10, затем устанавливают колонну 1 таким образом, чтобы отверстия в пластине 5 закладной детали колонны 1 оделись на анкерные болты 3 и пластина 5 оперлась на котировочные гайки 9. При помощи котировочных гаек 9 производят регулировку высотного положения и отклонения от вертикали колонны 1. После приведения колонны 1 в проектное положение и закрепления фиксирующими гайками 11, горизонтальный шов и ниши замоноличиваются мелкозернистым напрягающим бетоном 12.

Предлагаемое техническое решение, благодаря рассмотренным выше признакам, отличается наиболее совершенной конструкцией, которая позволяет упростить процесс монтажа колонны на фундамент, сократить трудоемкость и стоимость работ при сохранении надежности узла.

Полезная модель используется, например, для зданий, строящихся по экспериментальной архитектурно-строительной системе «КАСКАД».

Узел стыка сборной железобетонной колонны с фундаментом, включающий опорную плиту, связанную с плитной частью свайно-плитного фундамента, металлические закладные детали колонны, отличающийся тем, что закладная деталь, расположенная в торце железобетонной колонны, выполнена в виде нижней торцевой пластины с отверстиями под анкерные болты и оснащена приваренными к ней уголками с приваренными под углом к горизонтальной плоскости пластинами ограничителями, образующими с уголками ниши, к боковым граням уголков приварены анкерные стержни, а анкерные болты пропущены через стальную пластину, расположенную в плитной части свайно-плитного фундамента.

Одной из основных задач при проектировании стальных рамных каркасов многопролётных зданий является закрепление колонны в фундаменте, обеспечивающее восприятие поперечной и продольной сил, а также изгибающего момента расчетной величины при основном и особом сочетании нагрузок.

В соответствии с расчётной схемой металлического каркаса многопролётного здания имеется в узлах соединения колонны с фундаментом либо шарнирное, либо жёсткое сопряжение (рис.1).

Рис.1. Узел соединения колонны с фундаментом

При анализе проектной документации нескольких зданий для Пензы и Пензенской области выявлено, что соединение металлической колонны из прокатного двутавра с железобетонным столбчатым фундаментом осуществляется через металлическую базу из плиты базы и четырёх анкерных болтов (рис. 2). Причём анализируемые проекты имели здания с несколькими пролетами и высотой не менее трёх этажей. Соединения несущих балок с колонной осуществлено по шарнирной схеме. Естественно, что при определении усилий в элементах поперечной рамы необходимо было вводить жёсткое соединение фундамента с колонной в виде жёсткого закрепления, так как в противном случае система становится статически изменяемой (при шарнирном соединении колонн с фундаментом). В рабочей же документации показывается узел соединения колонны с фундаментом через плоскую плиту и четыре анкерных болта.

Рис. 2. Соединение колонн с железобетонным фундаментом

Вместе с тем базы колонн имеют закрепления нижнего конца в фундаменте либо шарнирное, либо жёсткое. Причём если колонны центрально сжаты, то крепления их к фундаментам можно осуществлять непосредственно за опорную плиту болтами, чаще всего двумя и иногда четырьмя, которые условно можно назвать монтажными. При этом такое закрепление называют шарнирным, так как на плиту базы не действует изгибающий момент (М=0). Анкерные болты должны воспринимать изгибающие моменты и работать, как правило, на растяжение, что приводит к тому, что база проектируется с наличием распределительных траверс по схеме на рис.3, то есть жёсткой.

Рис. 3. Жёстко опёртая база внецентренно-сжатой колонны

Напряжение под плитой базы колонны определяется в зависимости от величины значений N и M по формуле:

где В — ширина плиты базы, а L — длина базы.

Значения этих напряжений могут быть разные в виде схем (рис.4):

Рис.4 Эпюры нагружения

Анализируя оба варианта эпюр нагружения, можно сказать, что по первому варианту болты не работают на растяжение и их условно можно назвать монтажными, так как они работают на сжатие.

По второму варианту контактная зона плиты с фундаментом не может воспринимать растягивающие напряжения и растягивающие усилия, воспринимаемые анкерными болтами. Сила, которую воспринимают анкерные болты, определяется из условия статического равновесия системы по формуле:

где M и N — расчётные усилия для фундаментной плиты; — сила, которую воспринимают анкерные болты; a — расстояние от центра тяжести плиты базы до центра тяжести эпюры сжатых напряжений под плитой базы; y — расстояние от анкерных болтов до центра тяжести эпюры сжатых напряжений.

Чем меньше будет значение продольной силы и больше значение изгибающего момента, тем больше будет значение силы . Выполняя соединение колонны с плитой базы по рисунку 1 это соединение в технической литературе [1], [2], [3] всегда считалось шарнирно опёртым. Тем не менее, имеется техническое решение по типовой серии 1.423.3–8 вып.2, когда базу колонн проектируют без траверс для бескаркасных зданий, в зданиях с подвесным транспортом и с мостовыми кранами общего назначения грузоподъемностью до 5 тс. Такая плита базы должна быть рассчитана на изгиб по схеме на рис.5.

Рис.5 Схема грузовой площади при расчёте плиты базы на изгиб от отпора фундамента на плиту

Расчет плиты ведут по следующей методике, описанной в [5]:

Толщину опорной плиты следует определять расчетом на изгиб пластинки по формуле

(1)

где М_max — наибольший из изгибающих моментов М, действующих на разных участках опорной плиты и определяемых по формулам:

1) для консольного участка плиты

(2)

2) для участка плиты, опертого на четыре стороны в направлении короткой и длинной сторон соответственно

(3)

3) для участка плиты, опертого по трем сторонам

(4)

для участка плиты, опертого на две стороны, сходящиеся под углом, по формуле (4), принимая при этом d₁ — диагональ прямоугольника, а размер а₁ в таблице Е.2 [5]- расстояние от вершины угла до диагонали. Здесь с — вылет консольного участка плиты;

α₁, α₂, α₃ — коэффициенты, зависящие от условий опирания и отношения размеров сторон участка плиты и принимаемые согласно таблице Е.2 [5]; q — реактивный отпор фундамента под рассматриваемым участком плиты на единицу площади плиты.

При этом площадь стальной опорной плиты должна удовлетворять требованиям расчета на прочность фундамента. Передача расчетного усилия на опорную плиту может осуществляться через фрезерованный торец или через сварные швы конструкции, опирающейся на плиту [5].

В связи с этим необходимо рассчитать сварной шов, прикрепляющий плиту базы к сплошной колонне, применяя для этого формулу:

, (5)

где — момент сопротивления расчётного сечения сварного соединения по металлическому шву.

Данная формула применяется, если значение ; то есть расчёт ведётся по металлу шва, а не по металлу границы сплавления (см. [5]).

Только если толщина плиты и сварные соединения колонны с плитой удовлетворяют вышеуказанным расчётам, можно считать соединение колонн с фундаментом по рисунку 1 условно жёстким и в расчётах опорный узел принимать жёстким. При проверке несущей способности уже изготовленных рам с устройством соединения колонн с фундаментом по типу рис. 1 без траверс нельзя считать соединения жесткими.

1. Металлические конструкции. Под ред. Н. С. Стрелецкого, М., 1961.

2. Муханов К. К. Металлические конструкции. М. Строиздат, 1967.

3. Васильев А. А. Металлические конструкции. М. Строиздат, 1975.

4. Металлические конструкции. Справочник проектировщика, Т. 2. Под ред. В. В. Кузнецова, М., 2011.

5. СП. 16. 13330. 2011. Стальные конструкции. Актуализированная редакция. СНиП II-23–81*. М., 2011.

Основные термины (генерируются автоматически): плита базы, болт, изгибающий момент, узел соединения колонны, фундамент, баз колонн, опорная плита, продольная сила, соединение колонн, центр тяжести эпюры.

Похожие статьи

Анализ методов статического расчета безбалочных.

, (6). где IВ и IН — моменты инерции верхней и нижней колонн соответственно

Колонны каркаса моделировались стержневыми элементами, а плита перекрытия пластинчатыми

Рис. 4. Эпюры Му перекрытия связевого каркаса: а — надколонная полоса; б — средняя полоса.

Расчет сопряжения стенки цилиндрического резервуара с днищем.

Коэффициенты rij уравнений определяются статическим способом по единичным эпюрам изгибающих моментов, а свободные члены Rip — по грузовой эпюре.

Расчёт узла сопряжения колонн с фундаментом.

Сопряжение пластинчатых элементов по шарнирной схеме

Создана модель когда плита опирается по контуру на балки (предполагаемые стены заменили балками), нагрузка приложена — 1т и собственный вес, после расчёта по эпюре моментов видно

Шаг узлов я обычно принимаю 0.5–0.6м и вертикальную жесткость 1E6. Всего хорошего.

Анализ методов статического расчета безбалочных.

, (6). где IВ и IН — моменты инерции верхней и нижней колонн соответственно

Колонны каркаса моделировались стержневыми элементами, а плита перекрытия пластинчатыми

Рис. 4. Эпюры Му перекрытия связевого каркаса: а — надколонная полоса; б — средняя полоса.

Способ восстановления несущей способности симметричных.

Посредством консолей осуществляется соединение элементов каркаса здания.

Поэтому колонна с трещинами в консолях является аварийной. Если произошло отклонение колонны в процессе эксплуатации здания и сопровождается неравномерной осадкой фундаментов, то.

Расчет сопряжения стенки цилиндрического резервуара с днищем.

Расчёт узла сопряжения колонн с фундаментом.

Экспериментальное исследование по восстановлению консолей.

Соединение рычагов с центратором и рычагов с опорной балкой выполнено на болтах через опорные пластины, что повышает технологичность монтажа и простоту

На этапе 1765,8гН (18 т) произошло обрушение защитного слоя вдоль боковой грани консоли колонны.

Сопряжение пластинчатых элементов по шарнирной схеме

Шаг узлов я обычно принимаю 0.5–0.6м и вертикальную жесткость 1E6. Всего хорошего.

Совместная работа железобетонных плит перекрытий и стальных.

При этом на участке положительных моментов железобетонные плиты выполняют функцию

Только соединение досок гвоздями, которые воспринимают силы сдвига, обеспечивает

При этом в случае одинаковых наибольших напряжениях в нижнем поясе угол эпюры напряжений и.

Способ восстановления несущей способности симметричных.

Посредством консолей осуществляется соединение элементов каркаса здания.

Эффективность использования трубобетонных и стальных колонн.

На узлы рассчитываемой фундаментной плиты накладывались связи, запрещающие линейные перемещения по направлению горизонтальных осей Х и Y; − колонны для двух вариантов расчета ТБК и стальные высотой 8, 6 и 4 м (рисунок 4).

Экспериментальное исследование по восстановлению консолей.

На этапе 1765,8гН (18 т) произошло обрушение защитного слоя вдоль боковой грани консоли колонны.

Особенности расчета сборно-монолитных перекрытий каркасных.

Причем, ширина таких плит будет равна половине расстояния между разбивочными осями в продольном направлении (шаг колонн), а длина — расстоянию между разбивочными осями в поперечном направлении (пролет здания). Т. е. надколонные плиты несъемной опалубки.

Совместная работа железобетонных плит перекрытий и стальных.

При этом на участке положительных моментов железобетонные плиты выполняют функцию

Только соединение досок гвоздями, которые воспринимают силы сдвига, обеспечивает

При этом в случае одинаковых наибольших напряжениях в нижнем поясе угол эпюры напряжений и.

Эффективность использования трубобетонных и стальных колонн.

Особенности расчета сборно-монолитных перекрытий каркасных.

Основным типом фундаментов, устраиваемых под колонны, являются монолитные железобетонные фундаменты, включающие плитную часть ступенчатой формы и подколонник. Сопряжение сборных колонн с фундаментом осуществляется с помощью стакана (см. рис. 4.1, а), монолитных — соединением арматуры колонн с выпусками из фундамента (рис. 4.8, а), стальных — креплением башмака колонны к анкерным болтам, забетонированным в фундаменте (рис. 4.8, б).

Размеры в плане подошвы ( b, l ), ступеней ( b₁, l₁ ), подколонника ( l_uc, b_uc ) принимаются кратными 300 мм; высота ступеней ( h₁, h₂ ) — кратной 150 мм; высота фундамента ( h_f ) — кратной 300 мм, высота плитной части ( h ) — кратной 150 мм.

ТАБЛИЦА 4.22. ВЫСОТА СТУПЕНЕЙ ФУНДАМЕНТОВ, мм

Высота плитной части фундамента h , мм	h₁	h₂	h₃
300	300	–	–
450	450	–	–
600	300	300	–
750	300	450	–
900	300	300	300
1050	300	300	450
1200	300	450	450
1500	450	450	600

Модульные размеры фундамента следующие:

h_f	1500—12000
h	300, 450, 600, 750, 900, 1050, 1200, 1500, 1800
h₁, h₂, h₃	300, 450, 600
b	1500—6600
l	1500—8400
b₁, b₂	1500—6000
b_uc	900—2400
l_uc	900—3600
l₁, l₂	1500—7500

Высота ступеней принимается по табл. 4.22 в зависимости от высоты плитной части фундамента [1]. Вынос нижней ступени вычисляется по формуле c₁ = kh₁ , где k — коэффициент, принимаемый по табл. 4.23.

Руководство по проектированию фундаментов на естественном основании под колонны зданий и сооружений промышленных предприятий

Форма фундамента и подколонника в плане принимается: при центральной нагрузке — квадратной, размерами b×b и b_uc×b_uc ; при внецентренной нагрузке — прямоугольной, размерами b×l и b_uc×l_uc , отношение b/l составляет 0,6–0,85.

Габариты фундаментов под типовые колонны прямоугольного сечения, например по сериям КЭ-01-49 и КЭ-01-55, для одноэтажных промышленных зданий принимаются по серии 1.412-1/77. Буквы в марках фундаментов обозначают: Ф — фундамент; А, Б, В и AT, БТ и ВТ — тип подколонников для рядовых фундаментов и под температурные швы (табл. 4.24), а числа характеризуют типоразмер подошвы плитной части фундамента и его типоразмер по высоте.

ТАБЛИЦА 4.23. КОЭФФИЦИЕНТ k

Давление на грунт, МПа	Значения k при классе бетона
	В10	В15	В20	В10	В15	В20	В10	В15	В20	В10	В15	В20

0,15	3	3	3	3	3	3	3	3	3	3	3	3
0,2	3	3	3	3	3	3	3	3	3	2,9	3	3
										3
0,25	3	3	3	3	3	3	3	3	3	2,5	2,8	3
										2,6	3
0,3	3	3	3	3	3	3	2,7	3	3	2,3	2,5	3
							2,8			2,4	2,6
0,35	2,8	3	3	2,7	3	3	2,4	2,7	3	2,1	2,3	2,7
	3			2,9			2,6	2,9		2,2	2,4	2,9
0,4	2,6	2,9	3	2,5	2,8	3	2,3	2,5	3	2	2,1	2,5
	2,7	3		2,7	3		2,4	2,7			2,2	2,6
0,45	2,4	2,7	3	2,3	2,6	3	2,1	2,3	2,8	1,9	2	2,3
	2,5	2,8		2,5	2,7		2,2	2,5	3		2,1	2,5
0,5	2,3	2,5	3	2,2	2,4	3	2	2,2	2,6	1,8	1,9	2,2
	2,4	2,7		2,3	2,6		2,1	2,3	2,8		2	2,3
0,55	2,2	2,4	2,8	2,1	2,3	2,7	1,9	2,1	2,5	1,7	1,8	2,1
	2,3	2,5	3,8	2,2	2,4	2,9	2	2,2	2,6		1,9	2,2

Примечание. Над чертой указано значение без учета крановых и ветровых нагрузок, под чертой — с учетом этих нагрузок.

ТАБЛИЦА 4.24. РАЗМЕРЫ ПОДКОЛОННОЙ ЧАСТИ ФУНДАМЕНТОВ

Размеры колонн, мм		Рядовой фундамент			Фундамент под температурный шов			Размеры стаканов, мм			Объем стакана, м 3
l_c	b_c	тип подколон- ника	размеры, мм		тип подколон- ника	размеры, им		h_g	l_g	b_g
l_c	b_c	тип подколон- ника	l_uc	b_uc	тип подколон- ника	l_uc	b_uc	h_g	l_g	b_g
400	400	А	900	300	AT	900	2100	800 900	500	500	0,22 0,25
500 600 600	500 400 600	Б	1200	1200	БТ	1200	2100	800 900 800	600 700 700	600 500 600	0,31 0,34 0,41
800 800	400 500	В	1200	1200	ВТ	1500	2100	900 900	900 900	500 600	0,44 0,52

По высоте приняты следующие размеры: тип 1 — 1,5 м; тип 2 — 1,8 м; тип 3 — 2,4 м; тип 4 — 3 м; тип 5 — 3,6 м и тип 6 — 4,2 м. В табл. 4.25 и 4.26 приводятся в качестве примера эскизы и размеры рядовых фундаментов и фундаментов под температурные швы. Эти фундаменты могут применяться при расчетном сопротивлении основания 0,15—0,6 МПа.

Все размеры фундаментов приняты кратными 300 мм. Применяется бетон класс В10 и В15. Армирование осуществляется плоскими сварными сетками из арматуры классов A-I, А-II и А-III. Защитный слой бетона принят толщиной 35 мм с одновременным устройством подготовки толщиной 100 мм из бетона В3,5.

ТАБЛИЦА 4.25. РАЗМЕРЫ РЯДОВЫХ ФУНДАМЕНТОВ

ТАБЛИЦА 4.26. РАЗМЕРЫ ФУНДАМЕНТОВ ПОД ТЕМПЕРАТУРНЫЕ ШВЫ

Эскиз	Марка фундамента	Размеры, мм						Объем бетона, м 3
Эскиз	Марка фундамента	b	l	b₁	h₁	h₁	h_f	Объем бетона, м 3
	ФАТ3-1 ФАТ3-2 ФАТ3-3 ФАТ3-4 ФАТ3-5 ФАТ3-6	1800	2100	–	300	–	1500 1800 2400 3000 3600 4200	3,4 4,0 5,1 6,2 7,4 8,5
	ФАТ6-1 ФАТ6-2 ФАТ6-3 ФАТ6-4 ФАТ6-5 ФАТ6-6	2400	2100	1500	300	300	1500 1800 2400 3000 3600 4200	4,2 4,7 5,9 7,0 8,1 9,3
	ФАТ7-1 ФАТ7-2 ФАТ7-3 ФАТ7-4 ФАТ7-5 ФАТ7-6	2700	2100	1800	300	300	1500 1800 2400 3000 3600 4200	4,5 5,1 6,2 7,4 8,5 9,6

Для опирания фундаментных балок предусмотрена подбетонка (рис. 4.9). Пример конструктивного решения фундамента приведен на рис. 4.10.

Габариты монолитных фундаментов под типовые колонны двухветвевого сечения, в частности для серии КЭ-01-52 одноэтажных промышленных зданий, принимаются по серии 1.412-2/77. Размеры подколонной части таких фундаментов приведены в табл. 4.27. Габариты плитной части имеют типоразмеры от 1 до 18, а также типоразмер 19, при котором размер подошвы составляет 6×5 м. По высоте фундаменты могут быть 1—6-го типа. Остальные параметры такие же, как и в серии 1.412-1/77.

Железобетонные фундаменты под типовые колонны прямоугольного сечения, например по сериям ИИ-04, ИИ-20 и 1.420-6 для многоэтажных производственных зданий, принимаются по серии 1.412-3/79.

ТАБЛИЦА 4.27. ТИПЫ И РАЗМЕРЫ ПОДКОЛОННИКОВ

Размеры колонн, мм		Рядовой фундамент			Фундамент под температурный шов			Размеры стаканов, мм			Объем стакана, м 3
l_c	b_c	тип подколон- ников	размеры, мм		тип подколон- ников	размеры, мм		h_g	l_g	b_g
			l_uc	b_uc		l_uc	b_uc
300	300	А	900	900	AT	900	2100	450 450	400	400	0,08 0,12
400	400							650 1050	500	500	0,18 0,29
600	400	Б	1200	1200	БТ	1200	2100	650 1050	700	500	0,25 0,40

Отличие в маркировке фундаментов по сравнению с другими сериями заключается в том, что после цифры, обозначающей типоразмер подошвы, приводится высота плитной части. Размеры подколонной части фундамента приведены в табл. 4.27. Габариты плитной части включают типоразмеры от 1 до 18 и типоразмер 19 (с размером подошвы 5,4×6 м). по высоте фундаменты могут быть 1—6-го типа. Остальные параметры такие же, как и в серии 1.412-1/77. Монолитные железобетонные фундаменты под железобетонные типовые фахверковые колонны прямоугольного сечения, в частности по шифрам 460-75, 13-74 и 1142-77, принимаются по серии 1.412.1-4. Размеры фундаментов приведены в табл. 4.28. Сопряжение колонны с фундаментом шарнирное. Фундаменты разработаны для давления 0,15- 0,6 МПа. Применяется бетон класса В10. Армирование осуществляется сварными сетками из арматуры классов A-I, А-II и А-III. Пример узла опирания колонны на фундамент дан на рис. 4.11.

Под колонны зданий применяются сборные фундаменты из одного или нескольких элементов. на рис. 4.12 приведены решения сборных фундаментов под колонны каркаса для многоэтажных общественных и производственных зданий из элементов серии 1.020-1. Элементы фундамента типа Ф применяются на естественном основании, типа ФС — для составных фундаментов (табл. 4.29). Толщина защитного слоя бетона нижней рабочей арматуры принимается 35 мм, а остальной арматуры — 30 мм. Глубина заделки колонны в фундамент должна быть не менее величин, приведенных в табл. 4.30.

Читайте также: