Фундаментная плита толщина: Толщина плитного фундамента | «Арт Строй Дизайн»

Толщина плитного фундамента | «Арт Строй Дизайн»

При строительстве гаража или загородного дома одним из этапов является выбор типа фундаментной конструкции. Если грунт на участке «сложный» с природными особенностями, то наиболее подходящим вариантом будет возведение плитного фундамента. Данный блок выступает как наиболее дорогостоящий вариант, так как потребуется значительно больше материалов, чем на другие типы основания дома. Однако залить плиту под дом своими руками – не составит труда даже человеку, далекому от строительства и не имеющему никакого опыта в подобных работах, что является несомненным преимуществом данных фундаментов.

Плитный фундамент представляет собой монолитную плиту под всей площадью дома. Он имеет наибольшую опорную площадь и обеспечивает устойчивость строения даже на самых «сложных» грунтах.

Толщина плитного фундамента может зависеть от многих факторов и меняться от 10 см. – для небольшого гаража до 20-25 см. – для тяжелых загородных домов, возводимых на плохих пучинистых грунтах. Если толщина промерзания грунта достаточно большая, а почва плохая, то в исключительных случаях толщину фундаментной плиты можно увеличить до 40-50 см. Дальнейшее увеличение толщины приведет только к чрезмерной нагрузке на грунт. При соответствующем утеплении такой фундамент не даст грунту под строением промерзнуть, и сделает проживание в доме комфортным в любые морозы.

Основные этапы возведения плиты фундамента

Итак, на толщину плитного фундамента оказывают влияние многие факторы. Большинство характерных особенностей выявляется при проведении инженерно-геологических изысканий.

Укажем основные факторы влияния:

• Особенности климата;
• Особенности конструкции возводимого здания или сооружения;
• Особенности грунтов;
• Технико-экономические показатели;
• Обеспечение надежности и прочности конструкции должно учитывать факторы различных деформирующих воздействий.

Под всем основанием дома обустраивается подушка из песка и щебня, которую необходимо тщательно утрамбовать. Далее проводится обязательная гидроизоляция фундамента, достаточно использовать такие материалы как рубероид или пленка. Если строительство дома проходит в условиях климата с низкими температурами, то поверх гидроизоляции укладывают утеплитель из пенопласта. Такое же утепление необходимо выполнить и со всех боковых сторон. Правильное утепление и гидроизоляция обеспечат максимальную защиту фундаментного строения от промерзания в зимний период.

Толщина плитного фундамента будет изменяться в зависимости от правильного проведения армирования, так как с помощью ребристой арматуры можно получить более жесткую и прочную конструкцию. В отличие от ленточного фундамента ребристую арматуру укладывают как вдоль, так и поперек всего основания. Это объясняется тем, что плитный фундамент испытывает продольные и поперечные нагрузки. Арматура укладывается в два слоя в верхней и нижней части основания. В последнюю очередь производят заливку бетоном. Целесообразно брать марку бетонной смеси не ниже М 300.

Таким образом, учитывая все факторы, можно определить оптимальную толщину плитного фундамента, сведя к минимуму расход строительных материалов и трудозатраты на его возведение.

Стоимость плитного фундамента

Полезная информация о плитном фундаменте

• Плитный фундамент своими руками
• Арматура для плитного фундамента
• Проектирование плитных фундаментов
• Расчет плитного фундамента

Толщина фундаментной плиты для двухэтажного дома

Содержание

1. Толщина монолитной плиты фундамента.
2. Особенности монолитной фундаментной конструкции.
3. Как рассчитать толщину фундаментной плиты.
4. Основные преимущества плитного основания.
5. Устройство подушки под плитный фундамент.
6. Некоторые секреты строительства.
7. Монолитный плитный фундамент: расчет, толщина и особенности.
8. Нужна помощь на стройке?
9. Особенности расчета толщины плитного фундамента.
10. Зачем измерять толщину плитного фундамента.
11. Подушка под плитный фундамент: определяем толщину.
12. Пример расчета толщины и объема плитного фундамента.
13. Определяем толщину плитного монолитного фундамента.
14. Особенности.
15. Порядок возведения.

Толщина монолитной плиты фундамента.

Важность фундамента сложно переоценить. От толщины опоры любого здания зависит его устойчивость и срок службы.

Любому проекту застройки должен предшествовать этап проектирования, когда учитываются все условия участка: тип почвы, климатические особенности, ландшафт и другие нюансы. Обязательно в расчете учитывается масса будущего дома. Вес двухэтажной постройки будет давить на фундамент с одной силой, масса же одноэтажного строения будет сильно отличаться. Именно несущая нагрузка фундамента выступает ключевым критерием при определении толщины монолитной плиты.

Особенности монолитной фундаментной конструкции.

Суммарный вес двухэтажного дома можно назвать весьма существенным, поэтому опора его должна быть надежной и крепкой. Монолитная плита позволит равномерно распределить всю массу постройки, а ее строительство доступно даже начинающему строителю. Любому проекту обязательно должен предшествовать грамотный расчет нагрузки.

Толщина фундаментной плиты для двухэтажного дома.

Плитное основание в разрезе.

Альтернативой монолитному плитному фундаменту является конструкция из железобетонных блоков, которые дополнительно армируют прутками для усиления прочности. Однако, монолитный тип опоры более популярен у частных застройщиков по причине несложного монтажа и доступности основных компонентов.

Плита может иметь небольшое или сильное заглубление, зависит этот показатель от этажности будущего дома. Мелкозаглубленный монолитный фундамент имеет 60-см заглубление. Но здесь есть существенное замечание: касается это утверждение лишь идеальных по своей структуре грунтов. Иногда специфика почвы заставляет мастера даже под баню устраивать прочный фундамент, глубоко уходящий вглубь грунта.

Резюме: устройство монолитной плиты избавляет владельцев недвижимости от возможных проблем с замерзанием почвы, подтоплением и нестабильностью грунтовой структуры.

Как рассчитать толщину фундаментной плиты.

Чтобы правильно выполнить расчет толщины плиты, необходимо располагать следующими данными:

• предельная точка промерзания почвы;
• структура грунта;
• глубина залегания подземных вод.

Самый простой расчет заглубления фундамента – к точке промерзания прибавляется 60 см. Актуальность монолитной плиты в рои опоры дома возрастает на пучинистых и часто подтопляемых грунтах. Технология строительства такого фундамента по вложенным средствам существенно отличается от возведения столбчатого или ленточного основания.

Толщина фундаментной плиты для дома.

Армирование монолитной плиты — обязательный этап фундаментных работ.

Конструкция фундаментной плиты дома собирается по типу пирога:

1) две сетки из арматуры закладываются на 7-см удалении;

2) поверх, снизу и между сетками устраивается слой из бетона, по бокам армирующего каркаса отступается до 5-ти см;

3) диаметр сечения арматурных прутьев должен превышать 120 мм.

Базовая толщина монолитной фундаментной плиты, исходя из вышеприведенных правил, равна 21,8 см.

Основные преимущества плитного основания.

Монолитная технология фундаментного строительства обладает рядом преимуществ:

• платформа одно- или двухэтажного дома слабо подвержена деформации, естественной усадке и прочим негативны фактора внешней среды;
• толщина фундамента прочно защищает первый этаж от подтопления, поэтому допускается возможность устройства дополнительного цокольного этажа;
• сложность строительства доступна даже начинающему мастеру, главное – правильно произвести расчет суммарной нагрузки на опору дома.

Устройство подушки под плитный фундамент.

Расчет необходимо выполнять не только для монолитной плиты, но и для подушки под нее. Самый безопасный с точки зрения профессиональных строителей – песчаный тип почвы, он менее всего подвержен деформациям.

Пучинистые, глинистые почвы с близко подходящими к поверхности земли водами сильно подвергаются не только подтоплению, но и морозному пучению. Разница в уровне расположения фундамента летом можно отличаться от аналогичного параметра весной или осенью до 15 см.

Если первоначальный расчет толщины опоры дома выполнен некорректно, то плита может и не справиться с сезонными нагрузками. Самое страшное, что может произойти – трещина основания и перекос всего здания.

Толщина фундаментной плиты.

Внешний вид плитной фундаментной конструкции.

В чем заключается задача песчаной подушки под плитой? Она мягко распределяет вес здания и препятствует проникновению излишней влажности к плите.

В среднем толщина подложки из песка составляет от 200 до 600 мм. Грунт под подушку подготавливается следующим образом:

• технология устройства песчаного слоя предполагает использование крупнофракционного песка без мусора и посторонних включений;
• предотвратить смешивание материала подушки с грунтом можно прокладкой геотекстиля;
• песчаная прослойка обязательно увлажняется и уплотняется до ровного основания;
• когда данные работы завершены, можно переходить к строительству бетонной плиты.

Некоторые секреты строительства.

Фундамент двухэтажного дома нуждается в обязательной защите от влаги, для чего проводится серия гидроизоляционных процедур. Неграмотное строительство визуально определяется после первой зимы эксплуатации здания. Если расчет нагрузки выполнен с ошибками или фундамент не имеет гидроизоляции, основание здания может «повести» со всеми известными печальными последствиями.

При отсутствии навыков в строительной области и знаний геофизических характеристик грунтов необходимо обращаться к профессионалам, которые не бескорыстно помогут составить проект застройки и буду нести ответственность за исходные данные.

Монолитный плитный фундамент: расчет, толщина и особенности.

Нужна помощь на стройке?

Плитный фундамент – сплошное основание из армированного бетона, которое укладывается под всей площадью здания. Фундаменты данного типа очень прочные и оказывают наименьшее давление на грунт. Но указанными преимуществами может обладать только тот плитный фундамент, толщина которого рассчитана с учетом характера грунта, глубины закладки и нагрузок, которые будет нести само основание во время его эксплуатации.

Особенности расчета толщины плитного фундамента.

При проведении расчета толщины монолитной фундаментной плиты необходимо учитывать следующие величины:

• промежуток между арматурными сетками;
• толщина бетонного слоя над верхней и под нижней арматурной сеткой;
• толщина арматуры.

Самый простой расчет толщины плитного фундамента осуществляется путем суммирования всех этих показателей, при этом оптимальным значением принято считать толщину плиты в 20-30 см. Конечный результат расчета во многом определяется составом грунта и равномерностью залегания пород.

Помимо габаритов плиты основания при обустройстве фундамента необходимо учитывать ширину дренажного слоя и песчаной подушки. Для установки плитного фундамента снимается верхний слой грунта и роется котлован глубиной около 0,5 м. Данная величина определяется с учетом того, что щебень укладывается слоем примерно в 20 см, песок – около 30 см.

В итоге простого суммирования получается, что минимальная толщина всего плитного фундамента не может быть меньше 60 см. Но этот показатель может значительно варьироваться в зависимости от изменений характеристик грунта и веса всей будущей постройки, под которую данное основание сооружается.

Так, плитный фундамент для кирпичного здания должен быть на 5 см толще такого же основания для постройки из пенобетона. При этом при наличии второго этажа в кирпичном доме толщина монолитной фундаментной плиты возрастает до 40 см (или больше — в зависимости от веса и конфигурации строения), а при строительстве двухэтажной постройки из пенобетона – как минимум до 35 см. Данные цифры приведены в качестве примера для понимания того, насколько толщина плитного основания зависит от типа постройки, под которую оно закладывается. Точные показатели для конкретного здания определяются путем расчетов, которые рекомендуется поручать специалистам.

Зачем измерять толщину плитного фундамента.

Толщина фундаментной плиты для двухэтажного дома.

Все указанные расчеты должны выполнятся в соответствии с нормами соответствующих СНиП и ГОСТ.

Зная, какая толщина плитного фундамента наиболее подходит для сооружаемой постройки, можно не только обеспечить прочное основание под строящееся здание, но и определить количество необходимых материалов для его закладки.

Помимо толщины для расчета плитного фундамента нужно определить:

• периметр (длину всех сторон) основания;
• площадь плиты, включая термо- и гидроизоляцию;
• площадь боковой поверхности;
• количество бетона;
• вес бетона;
• нагрузку на почву;
• диаметр арматуры в сетке;
• диаметр вертикальных прутьев арматуры;
• размер ячейки сетки;
• нахлест арматуры;
• общую длину арматурных прутьев;
• общий вес арматуры.

Для расчета количества бетона, необходимого для заливки плитного фундамента, из общего объема вычитается объем закладываемой термоизоляции.

Подушка под плитный фундамент: определяем толщину.

Подушка под плитное основание укладывается по всей площади. Она состоит из слоя щебня и слоя песка, которые наносятся на предварительно выровненное дно котлована. Сначала насыпается щебень, как правило, слоем в 20 см, а затем песок – слоем в 30 см. Таким образом, наиболее распространенная толщина подушки под плитный фундамент составляет примерно 0,5 м.

Следует учитывать, что толщина каждого из двух слоев песчано-щебеночной подушки может варьироваться в довольно значительных пределах. Данный показатель зависит от нескольких факторов, среди которых основными являются характеристики грунта и вес постройки. Например, для легких деревянных строений будет достаточно подушки толщиной 15 см, для гаража – 25 см, а полуметровый слой лучше всего подойдет для больших кирпичных зданий.

Щебень в данном случае компенсирует пучинистость и невысокую плотность грунта, а также является отличным дренажом, особенно на глинистых почвах с высоким уровнем грунтовых вод. Песок при этом обеспечивает равномерность нагрузки на грунт.

Пример расчета толщины и объема плитного фундамента.

Расчет плитного фундамента выполняют для определения количества бетона, необходимого для его заливки. Для этого площадь подошвы следует умножить на ее толщину (высоту).

Проще всего разобраться с расчетом на конкретном примере, который можно использовать для других случаев, поменяв соответствующие цифры. Допустим, будет возводиться дом размером 10х10 метров и монолитный плитный фундамент, толщина которого составляет 0,25 м. Объем плиты в данном случае составит 25 кубических метров (10х10х0,25). Столько же бетона потребуется для заливки фундамента. Необходимо учесть и установку ребер жесткости, служащих для повышения устойчивости к деформациям. Они располагаются с шагом в три метра вдоль и поперек плиты, создавая в ней квадраты.

Для расчета плитного фундамента следует определиться с длиной и высотой ребер жесткости. Первый показатель устанавливается в соответствии с длиной каждой стороны основания и в рассматриваемом примере составляет 10 метров. Всего потребуется 8 ребер, поэтому общая длина составит 80 метров.

Поперечное сечение выполняется в форме трапеции или прямоугольника. По стандарту, ширина ребра должна составлять 0,8 от высоты. Для прямоугольных ребер общий объем составит 0,25х0,8х80 = 16 кубометров. У трапециевидных ребер нижнее основание равно 1,5 толщины фундамента, верхнее – 0,8. В рассматриваемом примере площадь трапециевидного поперечного сечения будет равна (0,8+1,5)/2х0,25=0,15 квадратных метров, а объем всех ребер составит 0,15х80=12 кубических метров.

Из рассмотренного примера видно, что для заливки монолитного плитного фундамента толщиной 25 см и размером 10х10 метров потребуется 25 кубических метров бетона. Эту величину совсем несложно рассчитать самостоятельно, чтобы определиться с затратами, которые потребуются для обустройства фундамента.

Толщина плитного фундамента – очень важный показатель, обеспечивающий его прочность и надежность. Она зависит от многих факторов и может изменяться на разных грунтах или для разных построек. Поэтому, чтобы возвести действительно крепкий дом, необходимо с повышенным вниманием отнестись к расчету толщины его плитного основания.

Определяем толщину плитного монолитного фундамента.

В плане соотношения функциональность/затраты на возведение данный тип основания является предпочтительнее более известных аналогов – ленточного или свайного. Тем не менее, в малоэтажном строительстве плитный фундамент монтируется значительно реже. Главная причина – в слабой информированности частных застройщиков обо всех плюсах, особенностях и специфике обустройства монолита. Статья восполнит пробел в знаниях и позволит выбрать оптимальный вариант надежной опоры для любого сооружения в сочетании с разумной экономией.

Фундаментная плита под дом толщина.

Существует несколько названий (плавающий, сплошной) и модификаций такого фундамента. Все зависит от варианта и схемы монтажа. В строительстве известны плиты монолитные, сборные, «шведские», ребристые, коробчатые, с армированием (или без него) и ряд других. Рассматривать все инженерные решения не имеет смысла. Для индивидуального застройщика более интересна монолитная железобетонная плита, которая как нельзя лучше подходит для небольших частных сооружений. Поэтому на ней и будет акцентировано внимание, тем более что технология ее строительства – одна из самых простых.

Особенности.

1. Повышенная несущая способность. Монолитная плита создает небольшое давление на грунт вследствие равномерности распределения всей нагрузки, независимо от толщины заливки. Отличный вариант для дома из бруса, ячеистых бетонов, даже кирпича.

2. Пространственная жесткость. Это исключает вероятность проседания на отдельных участках (пример – лента) и появления трещин в бетоне, на стенах или разошедшихся стыков.

3. Универсальность в применении. Плитный фундамент подходит для любых грунтов, в том числе и называемых проблемными.

4. Упрощенная технология строительства. Возведение монолитной плиты не требует проведения объемных земляных работ, что существенно экономит время.

На заметку! Это не касается варианта, когда проектом (схемой) предусмотрено цокольное (подвальное, технологическое) помещение. В этом случае затраты на монолитный фундамент могут достигать ⅓ – ½ от всей сметы на строительство.

5. Возможность качественного утепления. Варианты – укладка под основание пенополистирола, введение в раствор спец/добавок.

6. Снижение расхода бетона. Хотя это справедливо лишь для случаев обустройства незаглубленной монолитной плиты.

Армирование фундаментной плиты толщиной.

Многие из них относительные, но отметить стоит и их.

1. Сложность расчетов. Это касается толщины будущей плиты. Если речь идет о здании с подвальным помещением, то лучше выбрать другой вариант основания. Во-первых, резко возрастет стоимость строительства. Во-вторых, существенно усложнятся расчеты для монолитной плиты.

2. Большие затраты. Здесь многое зависит от конкретной схемы, но неоспоримо то, что при таком строительстве достигается экономия на других материалах. Если плитный фундамент мелкозаглубленный, небольшой толщины, она может быть внушительной.

3. Трудоемкость. Вопрос в том, насколько правильно организованы строительные работы. Например, использование «автомиксера» значительно упрощает технологию заливки бетонного раствора и экономит время. То же касается и точности расчетов толщины монолитного фундамента.

4. Определенные трудности с отдельными проектами. В первую очередь при реализации схемы с подвальным помещением и в процессе строительства на рельефном грунте.

Какой толщины фундаментная плита.

Расчет толщины плиты.

Уместно привести лишь общую инструкцию и рекомендации, так как многое зависит от особенностей строительства – характеристики почвы, этажность дома, материалы, из которых он возводится, и ряд других нюансов.

Исходные данные для расчета толщины фундамента:

• Тип грунта.
• Конфигурация подземных водоносных пластов.
• Уровень промерзания почвы.
• Наличие дренажной системы на участке и ее схема (если она смонтирована).
• Общая нагрузка на фундамент.

1. Толщина элементов усиления бетона (прутка, сетки).

2. Размер ячеек армирования и интервал между его слоями в монолите.

3. Отстояние прутка от верхнего и нижнего среза фундамента.

Совет. Если на чем и экономить, то только не на расчетах. В инструкциях на тематических сайтах, посвященных данному вопросу, дается лишь общая рекомендация по оптимальной толщине бетона – в пределах от 200 до 400 мм. Но при этом не учитывается специфика возведения монолитного фундамента под конкретное сооружение на определенном участке.

Разница в данном параметре основания для однотипных строений может быть значительной. Например, толщина плиты для деревянного дома варьируется в довольно больших пределах и зависит как раз от характеристик почвы, хотя это и сравнительно легкое сооружение в 1-2 этажа.

• Сечение прутка – 12.
• 2 уровня армирования, интервал между которыми – 70.
• Отстояние арматуры от срезов бетонного монолита – по 50.

Расчет: 12 х 2 + 70 + 50 х 2 = 194.

Округленно – 20 см. К примеру, это минимальная толщина плиты для дома из газобетона. Но при условии строительства монолитного фундамента мелкого заглубления на хорошем, плотном грунте. Именно поэтому все расчеты желательно поручить профессионалу.

Расчет толщины фундаментной плиты.

Порядок возведения.

Далее пошагово будут рассмотрены лишь основные этапы работы по сооружению монолитной конструкции, без учета специфики местности и самого сооружения.

1. Разметка территории.

Производится после ее полной зачистки в соответствии со схемой строительства и наиболее приемлемым способом – «золотой треугольник», по диагоналям и т. п.

2. Земляные работы.

Глубина котлована определяется общей толщиной плитного фундамента и «подушки». Для последней этот параметр выбирается в пределах 350 мм. Если предполагается дополнительное утепление основания Пеноплексом, то соответственно увеличивается и объем вынимаемого грунта.

По поводу структуры «подушки» мнения самые разные. Есть рекомендации засыпать ПГС, кто-то советует использовать песок вперемежку со щебнем. Нужно учесть, что чем меньше подсыпка впитывает влагу из грунта, тем дольше прослужит фундамент. Исходя из этого, предпочтительнее под монолит насыпать крупнозернистый песок, уплотнить его слой, а уже сверху – щебенку, которая также утрамбовывается.

На заметку! Перед обустройством «подушки» обязательно производится максимальное уплотнение грунта в котловане. От этого напрямую зависит надежность монолитной конструкции. Кроме того, желательно выстлать дно геотекстилем.

Минимальная толщина фундаментной плиты.

3. Монтаж опалубки.

Если фундамент мелкого заглубления, то можно ограничиться лишь узкими щитами из досок, которые выкладываются по периметру котлована и сбиваются в единую конструкцию. Как вариант – плиты пенополистирола в качестве опалубки несъемного типа.

Рекомендация – если возводится дом более чем в 1 этаж, а грунт из категории «проблемных», то на этом этапе делается бетонная стяжка толщиной примерно в 100 мм.

В данном случае целесообразно использовать монолитное полотно. Такая бесшовная защита от влаги намного эффективнее рулонных материалов, полосы которых еще придется скреплять.

5. Слой теплоизоляции.

Не обязательно, но при укладке под монолит Пеноплекса полы 1-го этажа будут значительно теплее.

Первая сетка устанавливается не на гидроизоляцию (утеплитель), а на специальные приспособления, называемые «защитой бетона». Их высота определяет толщину его слоя от арматуры до нижнего среза плиты. В продаже встречаются различные варианты таких подставок, поэтому подобрать (или изготовить самостоятельно) нетрудно.

7. Заливка раствора.

Ничего сложного в этой операции нет, если заранее кое-что предусмотреть.

• При выборе бетона нужно ориентироваться не только на его марку (не ниже 300-й), но и на размер фракций наполнителя. Чем они крупнее, тем впоследствии будет сложнее уплотнять раствор. А учитывая небольшую толщину плиты, этим придется заниматься вручную.
• Работу нельзя оставлять на следующий день. Монолит заливается сразу, полностью. Поэтому понадобится хотя бы 1 помощник, даже если фундамент по габаритам и небольшой.

Внимание! Общепринятый алгоритм действий по возведению монолитного основания плиточного типа, без учета местных особенностей.

Рекомендация: Хорошая обзорная статья, из нее узнаете о толщине фундаментной плиты для двухэтажного дома. Чтобы не потерять деньги во время строительства, нужно тщательным образом сделать все расчеты плиты из ходя из реальных заданных условий, т.е. исходя из данного участка, грунта под фундаментом, веса всего дома и т.д. Только таким образом вы не потеряете свои деньги и не построите бракованную фундаментную плиту.

Обзор конструкции опорной плиты и анкерного стержня

, автор Javier Encinas, PE

15 января 2020 г. # 1 , Блоджетт
Учебник «Проектирование сварных конструкций» и код ACI 318 . В этой статье представлена ​​инженерная основа современной философии проектирования опорных плит и анкерных стержней колонн.

 — Нажмите здесь, чтобы загрузить бесплатную 15-дневную пробную версию ASDIP STEEL.

Опорные плиты представляют собой конструктивные элементы в нижней части колонн, предназначенные для распределения сосредоточенной нагрузки на большую опорную площадь, чтобы напряжения смятия находились в допустимых пределах. В зависимости от типа рамы, к которой относится колонна, опорная плита может подвергаться сжатию, растяжению, изгибу и сдвигу. На практике большинство колонн представляют собой W-образные сечения, подвергающиеся сжатию, сдвигу и изгибу вокруг сильной оси, но также распространены колонны из быстрорежущей стали при двухосном изгибе.

Совместимость штаммов.

Какую теорию использовать?

Существует две основные теории проектирования опорной плиты: одна основана на Руководстве по проектированию AISC № 1 и предполагает, что опорная плита является гибкой, поэтому совместимость деформаций игнорируется. Эта теория дает уравнения для двух случаев: когда эксцентриситет e < L/6 и когда e > L/6. Переход между этими двумя случаями не является гладким, и результаты могут сильно различаться для немного различающихся эксцентриситетов на пограничной линии двух случаев.

Вторая теория основана на учебнике Blodgett’s и предполагает, что пластина является жесткой, и, следовательно, плоские участки остаются плоскими после изгиба, поэтому обеспечивается совместимость деформации. Эта теория дает согласованные уравнения для любых значений эксцентриситета, как показано на графиках ниже. Обратите внимание на резкие изменения как натяжения стержня, так и толщины пластины в соответствии с подходом AISC для эксцентриситетов вблизи керна. Кажется, что уравнения подхода AISC необходимо дополнительно уточнить, чтобы получить согласованные результаты для любого эксцентриситета. ASDIP STEEL выполняет расчеты по любой теории.

Конструкция опорной плиты.

Для сжатых колонн, подверженных малым моментам, в анкерных стержнях нет натяжения, поэтому цель состоит в том, чтобы удерживать опорное давление бетона в допустимых пределах, как показано на левом рисунке ниже. В этом случае максимальный момент плиты будет создаваться опорным давлением, действующим вверх на консольную часть плиты. Для плит с небольшими консолями максимальный момент плиты возникает между полками W-образной колонны.

По мере увеличения приложенного момента сжимается только часть пластины, а анкерные стержни обеспечивают необходимое натяжение для поддержания статического равновесия, как показано на правом изображении ниже. В этом случае максимальный момент плиты будет создаваться наихудшим случаем: а) опорного давления, действующего вверх на консольную часть плиты, или б) силы натяжения, действующей на эффективную площадь под углом 45 градусов к поверхности колонны.

После того, как расчетный момент известен, соответственно рассчитывается толщина листа. Увеличение толщины листа на 1/4 дюйма (6 мм) и увеличение размера листа на 1 дюйм (25 мм) являются обычной практикой. Подушка для цементного раствора обычно предназначена для выравнивания плиты на бетонной опоре.

Конструкция крепления.

Анкерные стержни обычно используются для соединения опорной плиты колонны с бетонной опорой. Методика ACI 318 заключается в расчете анкерных стержней на растяжение и на сдвиг отдельно, а затем проверке эффектов взаимодействия.

Расчет анкерных стержней на растяжение предусматривает проверку предельных состояний прочности стали, прорыва бетона, вырыва и выброса в забой. Расчет прорыва особенно важен, поскольку разрушение бетона будет непластичным, и поэтому его следует избегать. Анкерная арматура может быть предусмотрена во избежание разрушения при прорыве, и в этом случае натяжение полностью воспринимается арматурными стержнями. ASDIP STEEL выполняет все эти проверки кода и создает графическое представление области разрыва напряжения.

При сдвигающих нагрузках от малых до умеренных можно использовать анкерные стержни для передачи усилия сдвига на фундамент. В этом случае проверяемые предельные состояния включают прочность стали, прорыв бетона и выдавливание бетона. Поскольку отверстия в пластине слишком велики, маловероятно, что все стержни будут упираться в пластину, сопротивляясь сдвигу. Если шайбы не приварены к пластине, для целей расчета эффективны только передние стержни. Для предотвращения хрупкого разрушения может быть предусмотрено усиление анкера. ASDIP STEEL выполняет все эти проверки норм и создает графическое представление области разрыва при сдвиге.

Более подробный обзор конструкции анкерного крепления см. в публикации блога «Конструкция анкерного болта — Комплексные положения ACI». Ниже приведен типичный отчет о конструкции анкерного крепления из стали ASDIP STEEL . Обратите внимание, что взаимодействие растяжения и сдвига обычно влияет на конструкцию анкерных стержней.

Вывод

Конструкция опорной плиты очень важна, особенно для несущих колонн, подвергающихся сжатию, сдвигу и изгибу. Конструкция анкерных стержней предполагает многократные проверки предельного состояния на растяжение и сдвиг. ASDIP STEEL включает в себя конструкцию опорных плит и анкерных стержней с несколькими вариантами, позволяющими легко оптимизировать конструкцию.

Подробную информацию об этом программном обеспечении для проектирования конструкций можно получить на сайте ASDIP STEEL. Пример конструкции см. в разделе Пример конструкции опорной плиты и анкерных стержней с использованием ASDIP STEEL. Чтобы ознакомиться с нашей коллекцией статей в блогах о конструкции опорной плиты и крепления, посетите страницу Дизайн анкерных стержней.

Вам предлагается загрузить бесплатную 15-дневную пробную версию программного обеспечения или оформить заказ.

С уважением,

Хавьер Энсинас, PE

ASDIP Structural Software

Начать 15-дневную пробную версию

Посмотреть цены

Соединение колонны из быстрорежущей стали с осевой нагрузкой и опорной плитой

Ким Олсон, PE
Технический консультант, Институт стальных труб

Детализация колонны из быстрорежущей стали к несущему бетонному фундаменту является одним из наиболее определенных соединений в структуре. В процессе изготовления элемент из быстрорежущей стали обычно распиливают, чтобы создать плоскую поверхность элемента для передачи конструкционных нагрузок на опорную плиту. Соединение быстрорежущей стали с опорной плитой, обычно сварным швом, зависит от нагрузки и ее величины. Под опорную плиту заливается раствор для обеспечения равномерного прилегания плиты к бетонному основанию. Анкерные болты предназначены для сопротивления временным монтажным нагрузкам, присутствующим во время строительства, а также комбинированным усилиям сдвига и подъема, передаваемым через соединение из-за требований к структурной нагрузке здания.

Рисунок 1 – Опорные плиты из быстрорежущей стали с двумя различными конфигурациями анкерных болтов

Осевая сжимающая нагрузка:

Опорные плиты для круглых и прямоугольных колонн из быстрорежущей стали, воспринимающие сжимающие нагрузки, могут быть рассчитаны только с использованием общепринятых положений, разработанных для широкополочных (WF) колонн, в первую очередь Руководство по проектированию AISC 1. Этот метод проектирует опорную плиту на основе консольного выступа опорной плиты из стен HSS. Расположение критической секции изменено для секций HSS (см. рис. 2). В Руководстве по проектированию 1 указано, что расстояния «m» и «n» для круглых HSS могут быть определены с использованием консольной проекции, равной 0,8 наружного диаметра. Для прямоугольного HSS выступ консоли можно принять равным 0,9В 5 раз больше внешнего размера HSS. Обратите внимание, что консольная проекция λn, приемлемая для колонн WF, не может использоваться для колонн из быстрорежущей стали в соответствии с Руководством по проектированию 1 AISC. Чтобы уменьшить прогиб опорной плиты, рекомендуемая минимальная толщина опорной плиты составляет примерно одну пятую от консольной проекции, м» или «н». Соединение быстрорежущей стали с опорной плитой может быть выполнено с минимальным угловым сварным швом по всему периметру. Если колонна находится в чистом сжатии и анкерные болты не расположены по углам опорной плиты, угловой шов требуется только вдоль рабочей плоскости колонн из быстрорежущей стали. Однако, если болты расположены по углам опорной плиты и колонн из быстрорежущей стали, сварка требуется в углах из быстрорежущей стали, поскольку критическая линия текучести будет образовываться в плите по углам из быстрорежущей стали.

Рис. 2-AISC (1997)

Осевая растягивающая нагрузка:

Исследователи провели достаточное количество испытаний колонн с широкими полками на условия подъемной нагрузки для создания действующих процедур расчета. К сожалению, аналогичные процедуры для столбцов HSS недоступны. Процедура с широкими полками не может быть напрямую перенесена на опорные плиты для колонн из быстрорежущей стали, поскольку геометрия соединения требует, чтобы расположение анкерных болтов отличалось от колонны. Анкерные болты для колонн WF могут быть размещены близко к стенке, в пределах глубины элемента, что сводит к минимуму плечо изгибающего момента внутри плиты. В случае опорной плиты колонны из быстрорежущей стали анкеры должны располагаться на расстоянии от поверхности колонны по периметру опорной плиты, чтобы можно было затянуть гайку анкерного болта во время установки. Если опорная плита не является жесткой (т. е. толстой), анкерные болты будут подвергаться подрывному действию, которое необходимо учитывать при проектировании.

Обратите внимание на процедуру расчета опорной плиты AISC Design Guide 1 для колонн WF, если она используется для колонн из быстрорежущей стали, предполагается, что плоскость изгиба на лицевой стороне колонны из быстрорежущей стали и часть плиты за колонной выступает в качестве консоли. Размер между анкерным болтом и плоскостью изгиба представляет собой плечо момента, которое следует использовать при расчете толщины опорной плиты. В этом процессе используется более широкая эффективная ширина и меньшее плечо момента, что приводит к более тонкой опорной плите, что может быть неконсервативным.

Рисунок 3 – Типичное расположение анкерных болтов из быстрорежущей стали, плоскость разрушения и эффективная ширина

Здесь представлен разумный подход к проектированию опорной плиты для колонны из быстрорежущей стали под подъемной нагрузкой, предполагающий, что анкерные болты размещаются рядом с каждым углом опорной плиты (см. рис. 3). Задача в этой задаче — найти плоскость разрушения и соответствующую ей эффективную ширину. Как показано на рисунке 3, предположим, что плоскость разрушения расположена в углу колонны. Эффективную ширину трудно определить, но один из вариантов — использовать плоскость изгиба под углом 45 градусов для эффективной ширины. В качестве альтернативы, в Руководстве по соединениям полых структурных секций AISC рекомендуется эффективная ширина 2L с максимальной шириной 5 дюймов.

В качестве альтернативы анкерные болты можно расположить с двух сторон прямоугольной колонны (см. рис. 4). В этом случае опорная плита может быть рассчитана с использованием положений, разработанных для соединения торцевой плиты, опять же с учетом подталкивающего действия. Аналогичным образом положения конструкции торцевой пластины могут быть использованы для круглой колонны при подъеме с не менее чем четырьмя анкерными болтами, симметрично расположенными вокруг колонны.

Рисунок 4 – Альтернативное расположение анкерных болтов

Наиболее экономичным соединением между колонной из быстрорежущей стали и опорной плитой является угловой сварной шов. Для элемента, нагруженного растяжением, где нагрузка перпендикулярна оси сварного шва, увеличение направленной прочности (AISC 360-16, раздел J2.4b) не должно применяться. Недавние испытания (Packer, 2016) пришли к выводу, что при включении коэффициента увеличения направленной прочности в расчет прочности угловых сварных швов из быстрорежущей стали с опорными плитами адекватные коэффициенты безопасности не достигаются. Если угловой шов не соответствует требуемой нагрузке, лучше всего использовать сварной шов с частичным проплавлением, с усилением или без него. Хотя указание сварного шва с полным проплавлением может быть экономичным для проектирования, это совсем не экономично для изготовления и контроля, поэтому его следует избегать. Обратите внимание, что углы колонн из быстрорежущей стали должны быть сварены для колонн, передающих момент или напряжение.

Ссылки:

AISC, 1990, Руководство по проектированию стали, серия 1: Плиты основания колонн, AISC, Чикаго, Иллинойс.