Stopy fundamentowe obciążone osiowo
Stopy betonowe lub żelbetowe pod słupy wykonuje się z betonów marek 110, 140 i 170. Przekrój pionowy stóp fundamentowych przy niewielkich siłach osiowych w słupach przyjmuje się prostokątny, a przy większych siłach — trapezowy, w celu zaoszczędzenia betonu.
Stopy połączone są ze słupami przeważnie w sposób sztywny, w niektórych tylko konstrukcjach ramowych wykonuje się specjalne przeguby.
Poziom spodu fundamentów należy projektować możliwie na jednej wysokości. W razie konieczności stosowania niejednakowego zagłębienia różnica posadowień musi być ustalana wg rys. 6-91.
Na wysokości 15-^-20 cm powierzchnia boczna stopy jest pionowa (rys. 6-92). Wierzch stopy zwykle ma większe wymiary niż przekrój słupa, wskutek czego tworzy się dookoła słupa odsadzka o szerokości ok. 5 cm, umożliwiająca ustawienie deskowania na gotowej stopie. Słupy łączy się ze stopami za pomocą krótkich prętów wypuszczonych ze stopy w słup na długość obliczoną z warunku przyczepności.
Pod stopą układa się z reguły podłoże betonowe o grubości ok. 10 cm, zaś warstwę betonu zabezpieczającą zbrojenie wykonuje się o grubości co najmniej 3,5 cm.
Stopy obciążone osiowo oblicza się w założeniu, iż rozkład naprężeń pod stopą jest równomierny. Założenie to nie jest zupełnie ścisłe, rozkład bowiem naprężeń przebiega krzywoliniowo i to wg krzywych różnych dla gruntów sypkich i spoistych, jednak przy wymiarach podstawy stopy ponad 1,0 m można przyjmować z dostateczną dokładnością równomierność rozkładu naprężeń w gruncie.
(6-22)
Naprężenie pod stopą oblicza się z wzoru
w którym: P — obciążenie słupa stałe i zmienne, przy czym przyjmuje się obciążenia zredukowane (np. dla mieszkań, szkół itp. 75 kG/m2 zamiast 150—250 kG/m*),
G — ciężar własny stopy oraz gruntu nad stopą,
F — powierzchnia podstawy fundamentu.
Przy obliczaniu stopy fundamentowej konieczne jest uwzględnienie kilku różnych przyczyn, które mogą spowodować zniszczenie fundamentu.
Badania, jak np. Instytutu Techniki Budownictwa w Paryżu (1936 r.). Richarda w Illinois, Centralnego Biura Studiów i Projektów Budownictwa Przemysłowego w Warszawie 1952 r., pozwalają na stwierdzenie, iż uwzględniane dotychczas w obliczeniach przecinanie i zginanie są rzadko przyczynami zniszczenia fundamentów, natomiast szczególnie niebezpieczne są przede wszystkim główne naprężenia rozciągające.
Na ogół przyjmuje się. że zniszczenie ostrosłupowego fundamentu następuje po zniszczeniu przyczepności zbrojenia rozciąganego (dolnego), początkowo przez pęknięcie betonu, po czym część betonu ograniczona powierzchniami przebiegającymi w przybliżeniu pod kątem 45° od krawędzi słupa, oddziela się od pozostałej (wewnętrznej) części betonu.
Ścisłe określenie naprężeń niszczących w jakimkolwiek miejscu stopy nie jest obecnie możliwe; jednak w fundamentach jak i w innych statycznie nie-wyznaczalnych konstrukcjach następuje plastyczne wyrównanie sił i momentów, zanim w przekrojach (które mogą być przeciążone) wystąpi kryt} czne obciążenie. Dlatego też praktycznie mogą być stosowane z wystarczającą dokładnością podane wyżej metody.
Wysokość stopy bywa wyznaczana więc z warunku wytrzymałości jej na przebicie przez słup, przy tym z uwagi na niekorzystne przyjęcie „wycinanego prostopadłościanu" (zamiast ostrosłupa pod kątem 45° ok. zgodnie z rzeczywistą pracą stopy) można przyjmować płaszczyznę ścinania nie pionowo, jak przeważnie obliczają praktycy, lecz w przekroju określonym przez przecięcie się z podstawą stopy płaszczyzny nachylonej do pionu pod kątem np. 30°. W tym przypadku jako siłę poprzeczną należy przyjmować oddziaływanie gruntu na podstawę stopy od jej krawędzi do krawędzi przecięcia się omawianej płaszczyzny z podstawą stopy. Jako naprężenie niszczące przyjmuje się wytrzymałość betonu na bezpośrednie ścinanie (Ri).
Wysokość stopy powinna spełniać warunek H ^ 0,75 (b — d), gdzie b — szerokość podstawy fundamentu, d — szerokość przekroju słupa.
Stopę uważa się z pewnym przybliżeniem za cztery oddzielne wsporniki trapezowe (w planie) utwierdzone na krawędziach słupa.
Zbrojenie stóp żelbetowych rozmieszcza się równolegle do boków podstawy kwadratowej bądź prostokątnej. W stopach kwadratowych przekrój zbrojenia w obu kierunkach jest jednakowy, w stopach prostokątnych przekroje zbrojenia oblicza się dla obu kierunków.
Ponadto powinny być sprawdzone również naprężenia główne w przekrojach największego obciążenia ścinającego, tj. w przekrojach przebiegających przez krawędź słupa.
Naprężenie główne można obliczać z wzoru odnoszącego się do belki o zmiennej wysokości
którym: b — górna szerokość stopy,
tg a — stosunek wrysokości stopy do wrysięgu obliczanego wspornika, Q — siła poprzeczna w płaszczyźnie przesuniętej przez bok słupa.