RU205936U1 - Сборно-монолитный фундамент стаканного типа с железобетонной несъемной опалубкой - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к области строительства железобетонного фундамента стаканного типа под сборную колонну здания.Техническое решение заключается в совершенствовании конструкции, в упрощении статического расчета прочности и улучшении проектирования фундамента из существующих сборных железобетонных элементов кольцевого очертания, используемых в качестве несъемной опалубки, в снижении трудоемкости и сроков возведения фундамента на 25-30%.Фундамент стаканного типа включает стеновое кольцо; арматурный каркас с продольной рабочей арматурой, принятой по расчету внецентренно сжатого железобетонного элемента кольцевого сечения; опорный столбик фундаментной плиты; бетон замоноличивания колонны. 13 з.п. ф-лы, 4 ил.

Description

Полезная модель относится к области строительства и касается проектирования и возведения сборно-монолитного железобетонного фундамента стаканного типа под колонну.

Известен сборно-монолитный фундамент под колонну, включающий армированную фундаментную плиту и подколонник со стаканной частью для колонны с заполненной бетоном полостью / А.с. SU 863774, Е02Д 27/42. Сборно-монолитный фундамент под колонну / Б.Х. Дин, заяв. 23.01.78, опубл. 15.09.81, Бюл. №34 [1].

Недостаток известного технического решения заключается в большом расходе материалов для устройства железобетонного фундамента, длительности срока его возведения, трудоемкости изготовления железобетонного фундамента вследствие применения разборно-переставной опалубки; в сложности и многооперационности технологии соединения железобетонного подколонника с армированной фундаментной плитой.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является конструкция отдельного фундамента, сопрягаемого со сборной колонной прямоугольного сечения, которая заделана в четырехгранный стакан железобетонного фундамента. Стенка стакана армирована неравномерно уложенными горизонтальными сетками с шагом U=50; 100 и 200 мм и вертикальными стержнями пространственного каркаса подколонника фундамента, поперечная арматура стенки стакана определена расчетом, продольная арматура подколонника принята конструктивно / Руководство по конструированию бетонных и железобетонных конструкций из тяжелого бетона - М, СИ, 1978, - 175 с. (см. гл. 2: Сетки, с. 13-18. Каркасы, с. 19-25; гл. 3: фундаменты, с. 65-89, рис. 59, а; рис. 60) [2] - взято за прототип.

Недостатками известного технического решения являются: сложность проектирования и изготовления элементов железобетонного фундамента, многооперационность при изготовлении арматурных сеток и многоплановость их расположения по высоте подколонника, большой расход бетона (на 30%) при изготовлении фундамента прямоугольного в плане, необходимость проектирования и изготовления временной опалубки, повышающей стоимость железобетонных работ на 25-30%.

Сущность полезной модели заключается в совершенствовании конструкции, в упрощении расчета площади рабочей арматуры и проектирования подколонника из существующих сборных железобетонных элементов кольцевого очертания, используемых в качестве несъемной опалубки железобетонного фундамента; в снижении трудоемкости и сроков возведения фундамента; в повышении надежности работы и экономичности расходования изделий и материалов на изготовление железобетонного фундамента под колонну.

Технический результат - повышение прочности и жесткости фундамента под колонну.

Технический результат достигается тем, что фундамент под колонну, включающий железобетонный подколонник стаканного типа, армированный пространственным каркасом, и сопряженную с ним фундаментную плиту, особенностью которого является то, что подколонник выполнен из типового сборного железобетонного кольца, установленного в качестве несъемной опалубки на фундаментную плиту и заполненного бетоном замоноличивания с предварительной установкой по его центру опорного столбика, соединенного с фундаментной плитой, при этом пространственный каркас расположен между опорным столбиком и кольцом, а высота опорного столбика определена по уравнению (1):

где h_ck и h_c - высота железобетонного кольца и высота стакана подколонника, мм.

Класс бетона замоноличивания колонны в подколоннике принят не менее чем на одну ступень выше класса бетона по прочности на сжатие железобетонного кольца.

Бетон замоноличивания и бетон кольца приведен к одному классу бетона по прочности на сжатие и толщина железобетонного кольца (c_red, мм) вычислена по уравнению (2):

где m₀=0,9;

С - толщина железобетонного кольца по проекту, мм;

R_b1 и R_b - расчетное сопротивление бетона железобетонного кольца и бетона замоноличивания, МПа.

Площадь сечения бетона подколонника (А, мм²) вычислена по уравнению (3):

где π=3,142; r₁ и r₂ - внутренний и наружный радиусы сечения железобетонного кольца, мм.

Внутренний (r₁, мм), наружный (r₂, мм) и средний (r_m, мм) радиусы кольцевого сечения подколонника вычислены по уравнению (4), (5) и (6):

где d₀ - диаметр пустоты железобетона, мм;

D_н - наружный диаметр железобетонного кольца;

С - толщина железобетонного кольца, мм;

C_red - приведенная толщина железобетонного кольца, мм.

Коэффициент увеличения эксцентриситета продольной силы (η) вычислен по аналитическому уравнению (7):

где М - изгибающий момент на уровне обреза фундамента, кН⋅м;

R_b - расчетное сопротивление монолитного бетона, МПа;

r_m - средний радиус кольцевого сечения подколонника, мм;

А - площадь сечения бетона подколонника, мм².

Относительная продольная сила на обрез фундамента (α_N) вычислена по уравнению (8):

где N - продольная сила, кН;

R_b - расчетное сопротивление монолитного бетона, МПа;

А - площадь сечения бетона подколонника, мм².

Относительный изгибающий момент (α_M) вычислен по уравнению (9):

где N - продольная сила, кН;

е - эксцентриситет продольной силы, мм;

R_b - расчетное сопротивление монолитного бетона, МПа;

А - площадь сечения бетона подколонника, мм²;

r_m - средний радиус кольцевого сечения подколонника, мм.

Относительная площадь продольной рабочей арматуры пространственного каркаса (α_s) вычислена по аналитическому уравнению (10):

где α_M и α_N - относительные изгибающий момент и соответственно продольная сила, действующие на уровне обреза фундамента.

Площадь сечения продольных стержней пространственного каркаса (A_s,tot, мм²), подколонника вычислена по уравнению (11):

где α_s - относительная площадь продольной рабочей арматуры пространственного каркаса;

A_b,tot - суммарная площадь бетона в расчетном сечении подколонника, мм²;

R_b и R_s - расчетные сопротивления монолитного бетона и арматуры класса А400 соответственно сжатию, МПа.

Поперечная арматура пространственного каркаса выполнена в виде спирали или в виде кольцевых стержней.

Для обеспечения проектного расположения продольной арматуры пространственного каркаса применены фиксаторы каркаса, остающиеся в бетоне замоноличивания.

В качестве опорного столбика использован отрезок стальной или пластмассовой трубы-пустотообразователя.

Причинно-следственная связь между совокупностью признаков и техническим результатом заключена в следующем:

Использование несъемной железобетонной опалубки для возведения фундамента стаканного типа приводит к сокращению объема нового бетона для подколонника, а также к повышению производительности работ при изготовлении сварных сеток и арматурного каркаса, к повышению качества работ, к снижению срока возведения фундамента стаканного типа, к повышению экономичности расходования конструктивного бетона и арматурной стали. Исключение работ по созданию временной опалубки приводит к снижению трудозатрат по изготовлению железобетонного фундамента стаканного типа на 30% и более. Использование результатов математического описания алгоритма расчета прочности сжатого железобетонного элемента кольцевого сечения упрощает определение требуемой площади рабочей арматуры каркаса и несущей способности подколонника фундамента стаканного типа.

На фиг. 1 изображены армированный фундамент стаканного типа под колонну (продольное сечение А-А): 1 - железобетонное кольцо; 2 - колонна; 3 - бетон замоноличивания; 4 - продольная рабочая арматура пространственного каркаса; 5 - поперечная арматура пространственного каркаса в виде спирали; 6 - опорный столбик; 7 - пространственный каркас; 8 - фиксаторы каркаса; 9 - кольцо жесткости пространственного каркаса; 10 - фундаментная плита; 11 - арматура фундаментной плиты; 12 - монтажные петли; d_ст - диаметр стакана подколонника; d_кол - диаметр колонны; δ_ст - толщина стенки стакана; С - толщина железобетонного кольца; b - толщина бетона замоноличивания; h_ск - высота железобетонного кольца; h_c - высота стакана подколонника, мм.

На фиг. 2 изображено поперечное сечение (Б-Б) стаканной части подколонника и его армирование: 1 - железобетонное кольцо; 2 - колонна; 3 - бетон замоноличивания; 4 - продольная рабочая арматура пространственного каркаса; 5 - поперечная арматура пространственного каркаса в виде спирали; 7 - пространственный каркас; 8 - фиксаторы каркаса; D_кс - диаметр пространственного каркаса; D_н - наружный диаметр железобетонного кольца; d_ст - диаметр стакана подколонника; d_кол - диаметр колонны; δ_ст - толщина стенки стакана; С - толщина железобетонного кольца; b - толщина бетона замоноличивания;.

На фиг. 3 изображен пространственный каркас, образованный путем навивки спиральной арматуры (фиг. 3, а) или кольцевых стержней (фиг. 3, б) на продольную рабочую арматуру: 4 - продольная рабочая арматура пространственного каркаса; 5 - поперечная арматура пространственного каркаса в виде спирали; 8 - фиксаторы каркаса; 9 - кольцо жесткости пространственного каркаса; 13 - поперечная арматура пространственного каркаса в виде кольцевых стержней.

На фиг. 4 изображен фиксатор каркаса, выполненный из стали, для обеспечения проектного положения пространственного каркаса: 4 - продольная рабочая арматура пространственного каркаса; 8 - фиксатор каркаса.

Фундамент под колонну состоит из подколонника стаканного типа, опорного столбика - 6, пространственного каркаса - 7, снабженного фиксаторами каркаса - 8, и бетона замоноличивания - 3.

Для изготовления подколонника стаканного типа в качестве несъемной опалубки использовано типовое железобетонное кольцо - 1, установленное на армированную фундаментную плиту - 10 в центре которого расположен опорный столбик - 6. В фундаментной плите - 10 заложена арматура - 11.

Опорный столбик - 6 в виде отрезка стальной или пластмассовой трубы установлен по центру подколонника на фундаментную плиту - 10 и надежно прикреплен к ней при помощи монтажных петель - 12. Опорный столбик - 6 высотой h_oc и диаметром d_oc предназначен для установки на нем колонны - 2. Наличие опорного столбика - 6 позволяет временно закрепить и отцентрировать положение колонны, а также сэкономить бетон замоноличивания - 3.

Для обеспечения проектного положения продольной рабочей арматуры пространственного каркаса - 4, а также нормативной величины защитного слоя бетона необходимо предусматривать специальные фиксаторы каркаса - 8. Это отрезки стержней арматуры, соединенные между собой и с продольной рабочей арматурой пространственного каркаса - 4 сварными швами. Фиксаторы каркаса - 8 упираются во внутреннюю поверхность железобетонного кольца - 1, являющегося одновременно опалубкой для бетона замоноличивания - 3, фиксируя таким образом проектное положение арматурного каркаса.

Кольцо жесткости пространственного каркаса - 9 представляет собой арматурный стержень, согнутый в кольцо. Диаметр арматурного стержня, применяемого для создания кольца жесткости пространственного каркаса - 9, превышает диаметр поперечной арматуры пространственного каркаса в виде спирали - 5. Это позволяет увеличить жесткость арматурного каркаса.

Прочность и жесткость фундамента стаканного типа под колонну повышается за счет использования типового железобетонного кольца - 1 в качестве несъемной опалубки при изготовлении подколонника стаканного типа. Прочность и жесткость конструкции также может быть повышена за счет применения более высоких классов по прочности бетона и арматуры. Поперечная арматура пространственного каркаса в виде спирали - 5 также способствует дополнительному повышению сопротивления сжатию бетона в зоне местного сжатия.

Предлагаемое техническое решение по проектированию и изготовлению подколонника фундамента стаканного типа позволяет значительно снизить расход материалов, снизить трудоемкость при возведении работ нулевого цикла здания. Оно используется в «Центре инженерно-технических разработок» и «Отраслевой научно-исследовательской лабораторий железобетонных конструкций» Академии строительства и архитектуры СамГТУ (Самара 2020 г.).

Источники информации

1. А.с. SU 863774, Е02Д 27/42. Сборно-монолитный фундамент под колонну / Б.Х. Дин, заяв. 23.01.78, опубл. 15.09.81, Бюл. №34.

2. Руководство по конструированию бетонных и железобетонных конструкций из тяжелого бетона. - М., Стройиздат, 1978, - 175 с. (см. гл. 2: Сетки, с. 13-18; Каркасы, с. 19-25; гл. 3: Фундаменты, с. 65-89, рис. 59, а; рис. 60).

Claims (50)

1. Фундамент под колонну, включающий железобетонный подколонник стаканного типа, армированный пространственным каркасом, и сопряженную с ним фундаментную плиту, отличающийся тем, что подколонник выполнен из типового сборного железобетонного кольца, установленного в качестве несъемной опалубки на фундаментную плиту и заполненного бетоном замоноличивания с предварительной установкой по его центру опорного столбика, соединенного с фундаментной плитой, при этом пространственный каркас расположен между опорным столбиком и кольцом, а высота опорного столбика определена по уравнению (1):

где h_ck и h_c - высота железобетонного кольца и высота стакана подколонника, мм.

2. Фундамент по п. 1, отличающийся тем, что класс бетона замоноличивания колонны в подколоннике принят не менее чем на одну ступень выше класса бетона по прочности на сжатие железобетонного кольца.

3. Фундамент по п. 1, отличающийся тем, что бетон замоноличивания и бетон кольца приведен к одному классу бетона по прочности на сжатие и толщина железобетонного кольца (c_red, мм) вычислена по уравнению (2):

где m₀=0,9;

С - толщина железобетонного кольца по проекту, мм;

R_b1 и R_b - расчетное сопротивление бетона железобетонного кольца и бетона замоноличивания, МПа.

4. Фундамент по п. 1, отличающийся тем, что площадь сечения бетона подколонника (А, мм²) вычислена по уравнению (3):

где π=3,142; r₁ и r₂ - внутренний и наружный радиусы сечения железобетонного кольца, мм.

5. Фундамент по пп. 1 и 4, отличающийся тем, что внутренний (r_l, мм), наружный (r₂, мм) и средний (r_m, мм) радиусы кольцевого сечения подколонника вычислены по уравнению (4), (5) и (6):

где d₀ - диаметр пустоты железобетона, мм;

D_н - наружный диаметр железобетонного кольца;

С - толщина железобетонного кольца, мм;

C_red - приведенная толщина железобетонного кольца, мм.

6. Фундамент по п. 1, отличающийся тем, что коэффициент увеличения эксцентриситета продольной силы (η) вычислен по аналитическому уравнению (7):

где М - изгибающий момент на уровне обреза фундамента, кН⋅м;

R_b - расчетное сопротивление монолитного бетона, МПа;

r_m - средний радиус кольцевого сечения подколонника, мм;

А - площадь сечения бетона подколонника, мм².

7. Фундамент по п. 1, отличающийся тем, что относительная продольная сила на обрез фундамента (α_N) вычислен по уравнению (8):

где N - продольная сила, кН;

R_b - расчетное сопротивление монолитного бетона, МПа;

А - площадь сечения бетона подколонника, мм².

8. Фундамент по п. 1, отличающийся тем, что относительный изгибающий момент (α_M) вычислен по уравнению (9):

где N - продольная сила, кН;

е - эксцентриситет продольной силы, мм;

R_b - расчетное сопротивление монолитного бетона, МПа;

А - площадь сечения бетона подколонника, мм²;

r_m - средний радиус кольцевого сечения подколонника, мм.

9. Фундамент по пп. 1 и 8, отличающийся тем, что относительная площадь продольной рабочей арматуры пространственного каркаса (α_s) определена по аналитическому уравнению (10):

где α_M и α_N - относительные изгибающий момент и соответственно продольная сила, действующие на уровне обреза фундамента.

10. Фундамент по п. 1, отличающийся тем, что площадь сечения продольных стержней пространственного каркаса (A_s,tot, мм²), подколонника вычислена по уравнению (11):

где α_s - относительная площадь продольной рабочей арматуры пространственного каркаса;

A_b,tot - суммарная площадь бетона в расчетном сечении подколонника, мм²;

R_b и R_s - расчетные сопротивления монолитного бетона и арматуры класса А400 соответственно сжатию, МПа.

11. Фундамент по п. 1, отличающийся тем, что поперечная арматура пространственного каркаса выполнена в виде спирали или в виде кольцевых стержней.

12. Фундамент по п. 1, отличающийся тем, что для обеспечения проектного расположения продольной арматуры пространственного каркаса применены фиксаторы каркаса, остающиеся в бетоне замоноличивания.

13. Фундамент по п. 1, отличающийся тем, что в качестве опорного столбика использован отрезок стальной или пластмассовой трубы-пустотообразователя.

14. Фундамент по п. 1, отличающийся тем, что для увеличения жесткости арматурного каркаса применено кольцо жесткости пространственного каркаса.

Images