Толщина слоя грунта выше подошвы фундамента со стороны подвала

Пример 7. Определение размеров подошвы фундаментов;

Определить основные размеры ленточного сборного фундамента наружной стены шестиэтажного жилого дома (рис. 11), возводимого в Москве. Здание имеет подвал, пол которого на 1,3 м ниже уровня земли. Пол бетонный с цементной стяжкой, общая толщина конструкций пола 0,1 м. Планировочная отметка совпадает с природным рельефом. Под подошвой фундамента песок средней крупности γ = 18,1 кН/м 3 ; φ = 26º; Il = 0; С = 0 кПа; R = 400кПа

Расчетные вертикальные нагрузки на 1 м наружной стены:

— постоянная Nп = 244 кН/м,

— временная Nв = 18,4 кН/м.

Обе нагрузки, по указаниям норм проектирования каменных конструкций, считаем приложенными в центре тяжести подошвы фундамента.

Горизонтальную силу от давления грунта на стену подвала в расчете не учитываем, она воспринимается конструкциями перекрытий и полом подвала. Выбираем глубину заложения фундамента. По конструктивным условиям фундамент должен быть заложен на 0,2 – 0,5 м ниже пола в подвале. При толщине фундаментной подушки 0,3 м глубина заложения 1,3 + 0,3 = 1,6 м. Других конструктивных требований к фундаменту не предъявляется.

Ширина подошвы ленточного фундамента определяется по формуле:

, (20)

где noII – расчетное усилие по 2-му предельному состоянию на 1 п.м. ленточного фундамента, приложенное к верхнему обрезу (при коэффициенте надежности по нагрузке γf = 1), кН.

R – расчетное сопротивление грунта основания: подставляется R для предварительного определения размеров фундамента, кПа;

γmg – средний удельный вес материала фундамента и грунта на его уступах, принимаемый равным 20 кН/м 3 ;

d – глубина заложения фундамента от уровня планировки, м.

Расчетное сопротивление грунта соответствует такому давлению под подошвой фундамента, при котором зоны пластических деформаций развиваются на глубину z = b/4. На графике зависимости осадка-нагрузка это давление находится в начале фазы образования областей сдвига. Из решения Н.П.Пузыревского при z = b/4 получено следующее выражение для расчетного сопротивления грунта основания:

(21)

где γc1 и γc2 – коэффициенты условий работы, зависящие от вида грунта основания и жесткости сооружения;

k  коэффициент, принимаемый k = 1, если прочностные характеристики грунта φ и c определены непосредственными испытаниями, и k = 1,1, если они приняты по таблице СНиП [1] на основании физических характеристик грунтов;

Mγ , Mq, Mc  – коэффициенты, зависящие от угла внутреннего трения грунта;

kz – коэффициент, принимаемый при b I  удельный вес грунта, находящегося выше подошвы фундамента;

cII – расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента;

d1  – глубина заложения фундаментов бесподвальных сооружений от уровня планировки или приведенная глубина заложения наружных и внутренних фундаментов от пола подвала, определяемая по формуле:

(22)

где hs толщина слоя грунта выше подошвы фундамента со стороны подвала;

hcf толщина конструкции пола подвала;

γcf расчетное значение удельного веса конструкции пола подвала. Величина db глубина подвала  расстояние от уровня планировки до пола подвала (для сооружений с подвалом B ≤ 20 м и глубиной свыше 2 м принимается db = 2 м, при ширине подвала B > 20 м считается db = 0).

Если d1>d(где d  глубина заложения фундамента), то d1принимается равным d, а db = 0 при любой форме фундаментов в плане.

Ширина подошвы фундамента определяется методом последовательных приближений.

Предварительно ширина подошвы определится:

b = (244 + 18.4) / 400 — 20·1,6 = 0,71 м.

Однако значение расчетного сопротивления грунта R является условным, относится к фундаментам, имеющим ширину b = 1 м и глубину заложения

d = 2 м и не учитывающим прочностные характеристики грунта. Поэтому производится уточнение значения R с учетом конструктивных особенностей фундамента по формуле:

, (21)

где γс1 и γс2 – коэффициенты условий работы, принимаемые по указаниям (табл. п.3.3) ; γс1 = 1,4, γс2 = 1,2.

Кz = 1 – коэффициент при b 0 – Мс = 6,9, Мγ = 0,84, Мq = 4,37;

γ11 и γ ` 11 I — осредненное расчетное значение удельного веса грунтов залегающих соответственно ниже и выше подошвы фундамента γ11 =18,1 кН/м 3 , γ ` 11 I = 17,55 кН/м 3 .

С11 = 0 кПа – расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента (песок);

d1 – приведенная глубина заложения фундамента от пола подвала, определяемая по формуле:

,

где hs –толщина слоя грунта выше подошвы фундамента со стороны подвала равная 0,5 м;

hcf – толщина конструкции пола – 0,08 м;

γcf = 22 кН/м 3 – расчетное значение удельного веса конструкции пола выше подвала;

db = 1,3 м – глубина подвала – расстояние от уровня планировки до пола подвала;

d1 = 0,5 + 0,08· 22 /17,3 = 0,6 м

Расчетное сопротивление грунта основания при b = 0,71 м и d1 = 0,6 м определится:

R=1,4×1,2×(0,84×0,71×18,1+4,37×0,6×17,355+(4,37-1)×1,3×17,55+0 = 224 кПа

Уточняем ширину подошвы фундамента:

b = (244 + 18.4) / 224 — 20·1,6 = 1,36 м .

Так как разность двух значений превышает 10%, то уточнение необходимо продолжить.

Расчетное сопротивление грунта основания при b = 1,36 м определится:

R=1,4×1,2×(0,84×1,36×18,1+4,37×0,6×17,355+(4,37-1)×1,3×17,55+0 = 241 кПа.

b = (244 + 18.4) / 241 — 20·1,6 = 1,3 м .

Так как разница последних двух значений менее 10%, дальнейшее уточнение не делается.

Подбор сборных стеновых панелей и фундаментных блоков производится по ГОСТ 13580-68 (приложение 4 настоящих указаний). Принимаем ширину 1,4 м, которая соответствует размеру фундаментной подушки из железобетонных плит Ф 14.(переделать рисунок 14 – 2 блока и стена)

Рис. 14. Конструирование фундамента

Проверка давления на грунт под подошвой фундамента производится по формуле:

, (22)

где р11 – давление под подошвой фундамента, кПа;

Gfn – нагрузка от 1 м фундамента:

— от подушки при ее массе 2,18 т………………. 10× 2.18 : 2,38 = 9,2 кН;

— от блоков стены (2 шт.)при массе одного блока 1,96 т …2 (10×1,96 : 2,38) = 16,4 кН;

— от кирпичной стены высотой 0,3 м………………….0,3×0,64×1×10×1,8 = 16,9 кН

Gfn= 9,2 + 16,4 + 16,9 =42,5 кН.

Ggn – вес грунта с одной стороны обреза фундамента, определяемый как произведение удельного веса грунта (18 кН/м 3 ) и объема грунта равного 0,4×1,5 =0,6:

А – площадь 1 п.м. подошвы фундамента, принятых размеров.

р11 = (244+18,4 + 42,5 + 10,8) / 1,4 = 225,5 кПа.

Расчеты ленточного и столбчатого фундаментов

Уважаемые коллеги, продолжаем рассматривать пример расчета ленточного фундамента с помощью программы ФОК Комплекс, в этот раз мы рассмотрим расчет ленточного и столбчатого фундаментов.

Перед вводом данных в программу ФОК-Комплекс я стараюсь придерживать такого порядка действия:

1. Определяюсь с отметками, прорисовываю расположения фундаментов, ниже приведен пример:

2. Вычисляю расчетное сопротивление грунта (вручную или по программе), для того что бы проверить совпадает ли данное значение с результатом в программе ФОК Комплекс, ниже приведен пример:

СП 22.13330.2011 Основания зданий и сооружений. Актуализированная редакция СНиП 2.02.01-83*

Определение расчетного сопротивления грунта основания

5.6.7 При расчете деформаций основания фундаментов с использованием расчетных схем, указанных в 5.6.6, среднее давление под подошвой фундамента р не должно превышать расчетного сопротивления грунта основания R, определяемого по формуле

(5.7)

где gс1и gс2— коэффициенты условий работы, принимаемые по таблице 5.4;

k — коэффициент, принимаемый равным единице, если прочностные характеристики грунта (jII и сII) определены непосредственными испытаниями, и k=1,1, если они приняты по таблицам приложения Б;

k z — коэффициент, принимаемый равным единице при b 3 ;

g’II — то же, для грунтов, залегающих выше подошвы фундамента, кН/м 3 ;

сII — расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента (см. 5.6.10), кПа;

d1 — глубина заложения фундаментов, м, бесподвальных сооружений от уровня планировки или приведенная глубина заложения наружных и внутренних фундаментов от пола подвала, определяемая по формуле (5.8). При плитных фундаментах за d1принимают наименьшую глубину от подошвы плиты до уровня планировки;

db — глубина подвала, расстояние от уровня планировки до пола подвала, м (для сооружений с подвалом глубиной свыше 2 м принимают равным 2 м);

здесь hs — толщина слоя грунта выше подошвы фундамента со стороны подвала, м;

hcf — толщина конструкции пола подвала, м;

gcf — расчетное значение удельного веса конструкции пола подвала, кН/м 3 .

При бетонной или щебеночной подготовке толщиной hn допускается увеличивать d1 на hn.

Примечания:

  1. Формулу (5.7) допускается применять при любой форме фундаментов в плане. Если подошва фундамента имеет форму круга или правильного многоугольника площадью А, значение bпринимают равным .
  1. Расчетные значения удельного веса грунтов и материала пола подвала, входящие в формулу (7) допускается принимать равными их нормативным значениям.
  1. Расчетное сопротивление грунта при соответствующем обосновании может быть увеличено, если конструкция фундамента улучшает условия его совместной работы с основанием, например, фундаменты прерывистые, щелевые, с промежуточной подготовкой и др.
  2. Для фундаментных плит с угловыми вырезами расчетное сопротивление грунта основания допускается увеличивать, применяя коэффициент kd по таблице 5.6.
  3. Если d1>d (d— глубина заложения фундамента от уровня планировки), в формуле (5.7) принимают d1 = dи db = 0.
  4. Расчетное сопротивления грунтов основания R, определяемое по формулам (В.1) и (В.2) с учетом значений R таблиц B.1-В.10 приложения В, допускается применять для предварительного назначения размеров фундаментов в соответствии с указаниями разделов 5-6.

Исходные данные

Основание фундаментом являются — Супесь лессовидная просадочная низкопористая твердая (ИГЭ 2)

сII= 0,6 т/м 2 ; d1 = 2,30 м + 0,10 м * 2,00 т/м 3 / 1,653 т/м 3 = 2,30 м + 0,121 м = 2,421 м;

R = (1,25 х 1,00) / 1,00 * [0,78 * 1,00 * 3,00 м * 1,800 т/м 3 + 4,11 * 2,421 м * 1,653 т/м 3 +

+ (4,11 – 1,00) * 1,05 м * 1,653 т/м 3 + 6,67 * 0,6 т/м 2 ] = 1,25 * (4,212 т/м 2 + 16,44786243 т/м 2 +

+ 5,3978715 т/м 2 + 4,002 т/м 2 ) =37,5746674125 т/м 2 .

RSoil v.3.0.4 ВЫЧИСЛЕНИЕ РАСЧЕТНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ГРУНТА

Расчетное сопротивление грунта определяется согласно СНиП 2.02.01-83

‘Основания зданий и сооружений’ по формуле 7:

ВВЕДЕННЫЕ ДАННЫЕ:

Ширина подошвы фундамента b= 3 м

Глубина заложения фундамента d= 3.35 м

Гибкая конструктивная схема здания

Длина здания L= 0 м

Высота здания H= 0 м

Здание с подвалом — фундамент под наружную стену (колонну)

Толщина слоя грунта выше подошвы фундамента со стороны подвала hs= 2.3 м

Толщина конструкции пола подвала hcf= 0.15 м

Удельный вес материала пола подвала ycf= 2.2 тс/м3

Тип грунта: пылевато-глинистые, а также крупнообломочные с пылевато-глинистым заполнителем с

показателем текучести грунта или заполнителя IL 2 ;

  • давление ветра — 38 кг/м 2 ;
  • основанием является грунт II категории по сейсмическим свойствам.

    площадка строительства — 7 баллов.

    Геология

    Значение характеристик грунтов засыпки, уплотненных согласно нормативным документам с коэффициентом уплотнения не менее 0,95 от их плотности в природном сложении, допускается устанавливать по характеристикам тех же грунтов в природном залегании.

    Схема расположения фундаментов и их маркировка

    Нагрузки на столбчатые и ленточные фундаменты получены из программы ПК ЛИРА 10.4.

    Ниже выдержки из некоторых таблиц исходных данных.

    Производим расчет, по результатам расчета начальное просадочное давление во всех слоях просадочного грунта не превышает давления на основание, вводим характеристики грунта при полном водонасыщении в таб.2.1 и 2.3, кроме того под фундаментами выполняем песчаную подушку из песка средней крупности.

    План ленточных и столбчатых фундаментов полученный в результате расчета по ФОК-Комплекс.

    По результатам расчета ленточного и столбчатого фундаментов, расчетное сопротивление грунта R = 18,56 т/м 2 .

    Среднее давление под подошвой фундаментов не превышает 14,79т/м2, что меньше расчетного сопротивления грунта R = 18,59т/м 2 .

    Начальное просадочное давление во всех слоях просадочного грунта не превышает давления на основание, в расчете приняты характеристики грунтов при полном водонасыщении.

    Максимальные деформации фундаментов составляют S = 0,065м, что не превышает установленных значений по приложению 4.[2] Su = 0,08м.

    Относительные деформации фундаментов составляют Sdel =0,0007, что не превышает установленных значений по приложению 4.[2] Sudel = 0,002.

    Оставить комментарий к этой статье или задать вопрос автору можно на наших страницах в соцсетях Вконтакте или Facebook

    Подбор размеров подошвы фундамента

    В соответствии со СНиП2.02.01-83 условием проведения расчетов по деформациям (по второму предельному состоянию) является ограничение среднего по подошве фундамента давления p величиной расчетного сопротивления R:

    где p – среднее давление под подошвой фундамента, кПа;

    R – расчетное сопротивление грунта основания, кПа.

    Данное условие должно выполняться с недогрузом: для монолитных фундаментов – £5%, для сборных – £10%.

    Выполнение условия осложняется тем, что обе части неравенства содержат искомые геометрические размеры фундамента, в результате чего расчет приходится вести методом последовательных приближений за несколько итераций.

    Предлагается такая последовательность операций при подборе размеров фундамента:

    Þ задаются формой подошвы фундамента:

    Если фундамент ленточный, то рассматривается участок ленты длиной 1м и шириной b.

    Если фундамент прямоугольный, то задаются соотношением сторон прямоугольника в виде h=b/l=0,6…0,85. Тогда A=bl=b 2 /h, где A – площадь прямоугольника, l – длина, b – ширина прямоугольника. Отсюда . Частным случаем прямоугольника является квадрат, в этом случае

    Þ вычисляют предварительную площадь фундамента по формуле:

    , (6.5)

    где NII – сумма нагрузок для расчетов по второй группе предельных состояний, кПа. В случае ленточных фундаментов это погонная нагрузка, в случае прямоугольных и квадратных – сосредоточенная нагрузка;

    R – табличное значение расчетного сопротивления грунта, где располагается подошва фундамента, кПа;

    II – осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих выше подошвы фундамента, кН/м 3 ;

    d1 – глубина заложения фундаментов бесподвальных сооружений или приведенная глубина заложения наружных и внутренних фундаментов от пола подвала:

    (6.6)

    где hs – толщина слоя грунта выше подошвы фундамента со стороны подвала, м;

    hcf – толщина конструкции пола подвала, м;

    gcf – расчетное значение удельного веса конструкции пола подвала, кН/м 3 ;

    Рисунок 6.6: К определению глубины заложения фундаментов

    а – при d1 d; в — для плитных фундаментов

    1- наружная стена; 2 — перекрытие; 3 — внутренняя стена; 4 — пол подвала; 5 — фундамент

    Þ по известной форме фундамента вычисляют ширину фундамента:

    в случае ленточного фундамента b=A¢;

    в случае квадратного фундамента ;

    в случае прямоугольного и l=h/b.

    После определения требуемых размеров фундамента необходимо в пояснительной записке запроектировать тело фундамента в виде эскиза с проставлением размеров. При этом размерами фундамента можно в небольших пределах варьировать из конструктивных соображений, изложенных в п.6.2.1. Только после уточнения всех размеров фундамента можно переходить к следующему пункту.

    Þ по формуле (7) СНиП 2.02.01-83 вычисляют расчетное сопротивление грунта основания R:

    , (6.7)

    где gс1 и gс2 – коэффициенты условий работы, учитывающие особенности работы разных грунтов в основании фундаментов и принимаемые по Таблица 6.14 ;

    k – коэффициент, принимаемый: k=1 – если прочностные характеристики грунта (с и j) определены непосредственными испытаниями и k=1,1 – если они приняты по таблицам СНиП;

    сII – расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента, кПа;

    db – глубина подвала – расстояние от уровня планировки до пола подвала, м (для сооружений с подвалом шириной B£20м и глубиной более 2м принимается db=2м, при ширине подвала B>20м принимается db=0);

    Mg, Mq, Mc – безразмерные коэффициенты, принимаемые по Таблица 6.15;

    d1 – глубина заложения фундаментов бесподвальных сооружений или приведенная глубина заложения наружных и внутренних фундаментов от пола подвала (см. предыдущий пункт),м.

    1. Жесткими считаются здания и сооружения, конструкции которых приспособлены к восприятию дополнительных усилий от деформаций основания.

    2. В зданиях с гибкой конструктивной схемой принимают gс2=1.

    3. При промежуточных значениях отношения длины здания или сооружения к высоте L/H коэффициент gс2 определяется интерполяцией.

    Þ определяем фактические напряжения под подошвой фундамента:

    Реактивное давление грунта по подошве жесткого центрально нагруженного фундамента принимается равномерно распределенным, кПа:

    , (6.8)

    где NII – нормативная вертикальная нагрузка на уровне обреза фундамента, кН;

    GfII и GgII – вес фундамента и грунта на его уступах (для определения веса необходимо определить объем тела фундамента или грунта и умножить его на удельный вес), кН;

    A – площадь подошвы фундамента, м 2 .

    Внецентренно нагруженным считают фундамент, у которого равнодействующая внешних нагрузок не проходит через центр тяжести площади его подошвы. Такое нагружение является следствием передачи на него момента или горизонтальной составляющей нагрузки. При расчете давление по подошве внецентренно нагруженного фундамента принимают изменяющимся по линейному закону, а его краевые значения при действии момента сил относительно одной из главных осей определяют, как для случая внецентренного сжатия:

    , (6.9)

    где Mx, My – изгибающие моменты, относительно главных осей подошвы фундамента, кНм;

    Wx, Wy – моменты сопротивления сечения подошвы фундамента относительно соответствующей оси, м 3 .

    Эпюра давлений под подошвой фундамента, полученная по данной формуле должна быть однозначной, т.е. по всей ширине сечения напряжения должны быть сжимающими. Это вызвано тем, что растягивающие напряжения, в случае их возникновения, могут привести к отрыву подошвы фундамента от основания и будет необходим специальный расчет, который не входит в предусмотренный объем курсового проекта.

    Þ Зависимость «нагрузка-осадка» для фундаментов мелкого заложения можно считать линейной только до определенного предела давления на основание. В качестве такого предела принимается расчетное сопротивление грунтов основания R. Выполнение условия p=R соответствует образованию в однородном основании под краями фундамента незначительных, глубиной zmax@b/4, областей предельного напряженного состояния (областей пластических деформаций) грунта, допускающих, согласно СНиП применение модели линейно-деформируемой среды для определения напряжений в основании.

    Применимость модели линейно-деформируемой среды обеспечивается выполнением следующих условий:

    * для центрально нагруженных фундаментов:

    Вследствие распределительной способности грунтов и арочного эффекта давление под подошвой прерывистых фундаментов на небольшой глубине выравнивается и можно считать, что они работают как сплошные. Поэтому их ширину определяют, расчетное сопротивление назначают и расчет осадок производят как для сплошных ленточных фундаментов без вычета площадей промежутков.

    Оптимальный интервал между плитами C назначают из условия равенства расчетного сопротивления грунта R, полученного для ленточного фундамента шириной b, сопротивлению грунта, полученному для прерывистого фундамента Rп с шириной плиты bп, длиной lп, с коэффициентом условий работы kd:

    , (6.13)

    Коэффициент условий работы зависит от состояния грунтов (для промежуточных значений определяется интерполяцией):

    * kd=1,3 – для песков с коэффициентом пористости e@0,55 и пылевато-глинистых грунтов с показателем текучести IL £ 0;

    * kd=1 – для песков с коэффициентом пористости e@0,7 и пылевато-глинистых грунтов с показателем текучести IL=0,5;

    Из условий работы грунтов основания и стеновых блоков интервал между плитами должен быть C£(0,9…1,2)м и не более 0,7×lп, а ширина плиты должна быть bп£1,4b. Для более эффективного использования прерывистых фундаментов число интервалов можно увеличить, применяя укороченные плиты (1180 и 780мм), если это не повлечет неоправданного увеличения трудовых затрат.

    5.5.2. Расчетное сопротивление грунтов основания

    Зависимость «нагрузка-осадка» для фундаментов мелкого заложения можно считать линейной только до определенного предела давления на основание (рис. 5.22). В качестве такого предела принимается расчетное сопротивление грунтов основания R [4]. При расчете деформаций основания с использованием указанных в п. 5.5.1 расчетных схем среднее давление под подошвой фундамента (от нагрузок для расчета оснований по деформациям) не должно превышать расчетного сопротивления грунта основания R , кПа, определяемого по формуле

    где γc1 и γc2 — коэффициенты условий работы, принимаемые по табл. 5.11; k — коэффициент, принимаемый: k = 1, если прочностные характеристики грунта ( с и φ ) определены непосредственными испытаниями, и k = 1,1, если указанные характеристики приняты по таблицам, приведенным в гл. 1; Мγ , Мq и Мc — коэффициенты, принимаемые по табл. 5.12; kz — коэффициент, принимаемый: kz = 1 при b 3 ; γ´II — то же, залегающих выше подошвы; сII — расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента, кПа; d1 — глубина заложения фундаментов бесподвальных сооружений или приведенная глубина заложения наружных и внутренних фундаментов от пола подвала,’определяемая но формуле

    (здесь hs — толщина слоя грунта выше подошвы фундамента со стороны подвала, м; hcf — толщина конструкции пола подвала, м; γcf — расчетное значение удельного веса материала пола подвала, кН/м 3 ); db — глубина подвала — расстояние от уровня планировки до пола подвала, м (для сооружений с подвалом шириной В ≤ 20 м и глубиной более 2 м принимается db = 2 м, при ширине подпали В > 20 и принимается d > 0).

    Если d1 > d (где d — глубина заложения фундамента), то d1 принимается равным d , a db = 0.

    Формула (5.29) применяется при любой форме фундаментов в плане. Если подошва фундамента имеет форму круга или правильного многоугольника площадью А , то принимается b = . Расчетные значения удельных весов грунта и материала пола подвала, входящие в формулу (5.29), допускается принимать равными их нормативным значениям (полагая коэффициенты надежности по грунту и материалу равными единице). Расчетное сопротивление грунта при соответствующем обосновании может быть увеличено, если конструкция фундамента улучшает условия его совместной работы с основанием. Для фундаментных плит с угловыми вырезами расчетное сопротивление грунта основания допускается увеличивать на 15%.

    Примечания: 1. Жесткую конструктивную схему имеют сооружения, конструкции которых приспособлены к восприятию усилий от деформаций оснований путем применения специальных мероприятий.

    2. Для сооружений с гибкой конструктивной схемой значение коэффициента γc2 принимается равным единице.

    3. При промежуточных значениях L/H коэффициент γc2 определяется интерполяцией.

    Когда расчетная глубина заложения фундаментов принимается от уровня планировки подсыпкой, в проекте оснований и фундаментов должно приводиться требование о необходимости выполнения планировочной насыпи до приложения полной нагрузки на основание. Аналогичное требование должно содержаться и в отношении устройства подсыпок под полы в подвале.

    Коэффициенты Mγ, Mq и Mc , входящие в формулу (5.29), получены исходя из условия, что зоны пластических деформаций под краями равномерно загруженной полосы (рис. 5.23) равны четверти ее ширины и вычисляются по следующим соотношениям:

    где ψ = π/(ctgφII + φII – π/2) ; φII — расчетное значение угла внутреннего трения, рад.

    При вычислении R значения характеристик φII , сII и γII принимаются для слоя грунта, находящегося под подошвой фундамента до глубины zR = 0,5 b при b 3 . Площадка сложена песками мелкими средней плотности маловлажными. Коэффициент пористости е = 0,74, удельный вес грунта ниже подошвы γII = 18 кН/м 3 , выше подошвы γ´II = 17 кН/м 3 . Нормативные значения прочностных и деформационных характеристик приняты по справочным таблицам, приведенным в гл. 1: φn = φII = 32º, сn = cII = 2 кПа, E = 28 МПа.

    Решение. Для вычисления расчетного сопротивления грунта основания по формуле (5.29) принимаем: по табл. 5.11 для песка мелкого маловлажного и здания жесткой конструктивной схемы при L/H = 1,5, γс1 = 1,3 и γс2 = 1,3; по табл. 5.12 при φII = 32º Mγ = 1,34; Mq = 6,34 и Мc = 8,55. Поскольку значения прочностных характеристик грунта приняты по справочным таблицам, k = 1,1. При b = 1,4 м 2 м

    где b и d — соответственно ширина и глубина заложения проектируемого фундамента, м; γ´ — удельный вес грунта, расположенного выше подошвы фундамента, кН/м 3 ; k1 — коэффициент принимаемый для крупнообломочных и песчаных грунтов (кроме пылеватых песков) k1 = 0,125, а для пылеватых песков, супесей, суглинков и глин k1 = 0,05; k2 — коэффициент, принимаемый для крупнообломочных и песчаных грунтов k2 = 2,5, для супесей и суглинков k2 = 2, а для глин k2 = l,5.

    Пример 5.6. Определить расчетное сопротивление глины с коэффициентом пористости е = 0,85 и показателем текучести IL = 0,45 применительно к фундаменту шириной b = 2 м, имеющему глубину заложения d = 2,5 м. Удельный вес грунта, расположенного выше подошвы, γ´ = 17 кН/м 3 .

    Решение. Пользуясь значениями R (см. табл. 5.13), по формуле (5.32) вычисляем:

    кПа.

    Далее по формуле (5.34) получаем:

    кПа.

    Расчетное сопротивление R основания, сложенного крупнообломочными грунтами, вычисляется по формуле (5.29) на основе результатов непосредственных определений прочностных характеристик грунтов. При отсутствии таких испытаний расчетное сопротивление определяется по характеристикам заполнителя, если его содержание превышает 40%. При меньшем содержании заполнителя значение R для крупнообломочных грунтов допускается принимать по табл. 5.13.

    При искусственном уплотнении грунтов основания или устройстве грунтовых подушек расчетное сопротивление определяется исходя из задаваемых в проекте расчетных значений физико-механических характеристик уплотненных грунтов. Последние устанавливаются либо на основе исследований, либо с помощью справочных таблиц (см. гл. 1) исходя из необходимой плотности грунтов. При вычислении R влажность пылевато-глинистых грунтов рекомендуется принимать равной 1,2 ωp .

    Расчетное сопротивление рыхлых песков определяется по формуле (5.29) при γc1 = γс2 = 1. Значение R следует уточнять по результатам не менее трех испытаний штампа с размерами и формой, возможно более близкими к проектируемому фундаменту, но площадью не менее 0,5 м 2 . При этом значение R принимается не более давления, при котором ожидаемая осадка фундамента равна предельной (см. далее п. 5.5.5).

    При устройстве прерывистых фундаментов расчетное сопротивление основания R определяется как для исходного ленточного фундамента по формуле (5.29) с повышением значения R коэффициентом kd , принимаемым по табл. 5.14.

    При необходимости увеличения нагрузок на основание существующих сооружений при их реконструкции (замене оборудования, надстройке и т.п.) расчетное сопротивление основания должно приниматься в соответствии с данными о состоянии и физико-механических свойствах грунтов основания с учетом типа и состояния фундаментов и надфундаментных конструкций сооружения, продолжительности его эксплуатации и ожидаемых дополнительных осадок при увеличении нагрузок на фундаменты. Следует также учитывать состояние и конструктивные особенности примыкающих сооружений, которые, оказавшись в пределах «осадочной воронки», могут получить повреждения.

    Определение размеров подошвы фундамента

    В большинстве случаев расчет фундаментов мелкого заложения выполняется по второй группе предельных состояний. При этом используется расчетная схема основания в виде линейно-деформируемой среды. Ее применение считается допустимым при развитии зон пластических деформаций грунтов в основании на глубину не более b/4, где b — ширина подошвы фундамента. Для выполнения этого условия среднее давление под подошвой P не должно превышать расчетного сопротивления грунта основания R, определяемого по СНиП [16, формула (3.7)] или по формуле (3.7) данного пособия.

    Форма и размеры фундамента в плоскости обреза определяются размерами толщины стены. Форма подошвы ленточных и столбчатых фундаментов, как правило, прямоугольная в плане. Вычерчивается расчетная схема действия нагрузок на фундамент (рис. 3.6).

    Рис. 3.6. Расчетные схемы воздействия нагрузок на фундаменты: а — ленточный; б — столбчатый

    Площадь подошвы нагруженного фундамента в первом приближении определяется из [6] по формуле

    где N0II — расчетная нагрузка, приложенная к обрезу фундамента, кН; R — расчетное сопротивление грунта основания, кПа (табл. 2.2); гср — средний удельный вес грунта и материала фундамента, кН/м 3 , принимаемый равным 20 кН/м 3 , а при наличии подвала — 16 кН/м 3 ; dl — глубина заложения фундамента от планировочной отметки, м.

    Для ленточного фундамента под стены b = А; для квадратного фундамента ; для прямоугольного , где Kп — коэффициент соотношения сторон Kп = /b; Kп можно принять по соотношению сторон колонны.

    Размеры подошвы фундамента следует округлять до существующих в [3] размеров фундаментных подушек (прил. 6), а для фундаментов под колонны — кратными 30 см.

    3.3 Определение расчетного сопротивления грунта основания

    По полученной в подразд. 3.2 величине b и глубине заложения dl, определяем расчетное сопротивление грунта основания R, кПа,

    где гC1 и гC2 — коэффициенты условий работы, принимаемые по табл. 3.3; k — коэффициент, принимаемый k = 1, если прочностные характеристики грунта (ц и с) определены непосредственными испытаниями, и k = 1,1, если они приняты по таблицам [16]; M, Mq, Mc — коэффициенты, принимаемые по табл. 3.4; kz — коэффициент, принимаемый kz = 1 при b

    где hs — толщина слоя грунта выше подошвы фундамента со стороны подвала, м; hcf — толщина конструкции пола подвала, м; гCf — расчетное значение удельного веса конструкции пола подвала, кН/м; d b — глубина подвала — расстояние от уровня планировки до уровня пола подвала, м (для сооружений с подвалом шириной В ? 20 м и глубиной свыше 2 м принимается d b = 2 м, при ширине подвала В > 20 м, d b = 0).

    • 1. Формулу (3.7) допускается применять при любой форме фундаментов в плане. Если подошва фундамента имеет форму круга или правильного многоугольника площадью А, принимается .
    • 2. Расчетные значения удельного веса грунта и материала пола подвала, входящие в формулу (3.7), допускается принимать равными их нормативным значениям.
    • 3. Если d 1 > d (d — глубина заложения фундамента от уровня планировки), в формуле (3.7) принимается d 1 = d 1и d b = 0.

    Осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих выше подошвы в пределах глубины d 1, определяется по формуле

    где h1 — мощноcть 1-го слоя грунта; — удельный вес 1-го слоя грунта.

    Таблица 3.3 Коэффициенты условий работы

    Коэффициент гс2 для сооружений

    с жесткой конструктивной схемой

    при отношении длины сооружения

    или его отсека к высоте L/H

    Крупнообломочные с песчаным

    заполнителем и песчаные, кроме мелких и пылеватых

    маловлажные и влажные

    Пылевато-глинистые, а также крупнообломочные с пылевато-глинистым

    заполнителем с показателем текучести грунта или заполнителя IL ? 0,25

    то же при 0,25 0,5

    Примечания: 1. К сооружениям с жесткой конструктивной схемой относятся сооружения, конструкции которых специально приспособлены к восприятию усилий от деформации оснований, в том числе за счет применения мероприятий, указанных в [16 п. 2.70,б]. 2. Для зданий с гибкой конструктивной схемой значения коэффициента гc2 принимается равным единице. 3. При промежуточных значениях L/H коэффициент гC2 определяется по интерполяции.

    Вычисление расчетного сопротивления и несущей способности грунтов строительной площадки целесообразно вести на ЭВМ с использованием программного комплекса MathCAD. Результаты расчета приведены в прил. 15.

    Таблица 3.4 Значения коэффициентов Мг, Мq, Мс

    • 1
    • 2
    • 3
    • 4
    • 5
    • 6
    • 7
    • 8
    • 9
    • 10
    • 11
    • 12
    • 13
    • 14
    • 15
    • 16
    • 17
    • 18
    • 19
    • 20
    • 21
    • 22
    • 0,01
    • 0,03
    • 0,04
    • 0,06
    • 0,08
    • 0,10
    • 0,12
    • 0,14
    • 0,16
    • 0,18
    • 0,21
    • 0,23
    • 0,26
    • 0,29
    • 0,32
    • 0,36
    • 0,39
    • 0,43
    • 0,47
    • 0,51
    • 0,56
    • 0,61
    • 1,00
    • 1,06
    • 1,12
    • 1,18
    • 1,25
    • 1,32
    • 1,39
    • 1,47
    • 1,55
    • 1,64
    • 1,73
    • 1,83
    • 1,94
    • 2,05
    • 2,17
    • 2,30
    • 2,43
    • 2,57
    • 2,73
    • 2,89
    • 3,06
    • 3,24
    • 3,44
    • 3,14
    • 3,23
    • 3,32
    • 3,41
    • 3,51
    • 3,61
    • 3,71
    • 3,82
    • 3,93
    • 4,05
    • 4,17
    • 4,29
    • 4,42
    • 4,55
    • 4,69
    • 4,84
    • 4,99
    • 5,15
    • 5,31
    • 5,48
    • 5,66
    • 5,84
    • 6,04

    Если определенная по указанному выше условию нижняя граница сжимаемой толщи находится в слое грунта с модулем деформации E ? 5000 кПа или такой слой залегает непосредственно ниже глубины z = Hc, нижняя граница сжимаемой толщи грунта определяется исходя из условия уzp = 0,1уzg.

    9. Осадка основания с использованием расчетной схемы линейно деформируемого полупространства определяется по формуле

    где в — безразмерный коэффициент, равный 0,8; уzp.1.ср — среднее значение дополнительного вертикального напряжения от внешней нагрузки в 1-м слое грунта, равное полусумме указанных напряжений верхней z1-1 и нижней z1 границ слоя по вертикали, проходящей через центр подошвы фундамента; hi и Eo1 — соответственно толщина и модуль общей деформации 1-го слоя грунта; n — число однородных слоев в пределах сжимаемой толщи грунта Hc.

    Расчет осадки целесообразно производить в табличной форме.

    Расчетные осадки сравниваются с предельно допустимыми, которые даны в [16, прил. 4] или в прил. 13. Если расчетные осадки больше предельных, вариант не пригоден, необходимо перепроектировать такой фундамент.

    Средняя осадка здания вычисляется по абсолютным осадкам не менее чем трех фундаментов по формуле

    где Si — осадки отдельных фундаментов (лент), наиболее и наименее нагруженных, причем отклонение осадок отдельных фундаментов не должно превышать 50 % средней величины; Ai — площади подошвы (лент) фундаментов.

    Деформации перекоса, прогиба и выгиба в случае необходимости могут быть определены согласно требованиям [8].

    Вычисление расчетной осадки фундаментов целесообразно выполнять на ЭВМ с использованием программного комплекса MathCad.

    3.8 Проверка прочности подстилающего слоя грунта основания

    При наличии в пределах сжимаемой толщи основания на глубине Z от подошвы фундамента (рис. 3.15) слабого слоя грунта (с малым модулем деформации Е) или слоя грунта с расчетным сопротивлением Rz меньшим, чем дополнительное давление уzp, действующее на слабый слой, необходимо произвести проверку прочности слабого слоя грунта. Проверка заключается в соблюдении условия

    где уzp — дополнительное давление на глубине Z от подошвы фундамента, которое вычисляется при расчете осадки основания. Если расчет осадки не производился, то — по методике, аналогичной определению осадки; уzg — природное давление грунта на глубине Z, рассчитывается по методике определения осадки; Rz — расчетное сопротивление грунта пониженной прочности на глубине Z, вычисляемое по формуле (3.7) для условного фундамента шириной bz, равной для прямоугольного в плане фундамента

    где — площадь условного фундамента на глубине Z; Nll — полная вертикальная нагрузка на основание от ранее запроектированного фундамента;

    a = ( — b)/2 — вспомогательная величина, b и — ширина и длина запроектированного фундамента.

    При невыполнении условия (3.29) необходимо произвести перепроектировку фундамента — поднять отметку заложения или, наоборот заглубить фундамент с прорезкой слабого слоя, устроить искусственное основание и др.

    3.9 Расчет устойчивости фундаментов на плоский сдвиг

    Целью расчета оснований по несущей способности является обеспечение прочности и устойчивости оснований, а также недопущение сдвига фундамента по подошве и его опрокидывания.

    Расчет устойчивости фундаментов на сдвиг по подошве производится при воздействии больших горизонтальных нагрузок на фундамент (горизонтальные силы и боковое давление грунта засыпки на фундаментную стенку в подвальных помещениях) (см. рис. 3.13).

    Расчет производится на расчетные нагрузки (Nl = N н 1,2), определяемые путем умножения нормативных нагрузок на осредненный коэффициент перегрузки, принимаемый равным 1,2.

    Проверка устойчивости на плоский сдвиг по подошве выполняется исходя из условия

    где ?Fs..a и ?Fs.r — суммы проекций на плоскость скольжения соответственно сдвигающих и удерживающих сил, определяемых с учетом активного и пассивного давлений грунта на боковые грани фундамента; гc — коэффициент условий работы грунтов основания, принимаемый по [16, п. 2.58]; гn — коэффициент надежности по назначению сооружения, равный 1,2; 1,15; 1,1 для сооружений 1, 2 и 3 классов.

    При расчете на сдвиг по формуле (3.30) суммы проекций на плоскость скольжения расчетных сдвигающих и удерживающих сил определяются по формулам:

    где Fohl — составляющая нагрузки на фундамент, параллельная плоскости сдвига, кН; E a и Eр — соответственно составляющие равнодействующих активного и пассивного давления грунта (на боковые грани фундамента), параллельные плоскости сдвига и определяемые по указаниям [21], кН; NOl — вертикальная составляющая расчетной нагрузки на обрез фундамента, кН; NФl и Nгрl — расчетный вес фундамента и грунта, лежащего на его уступах, кН; f — коэффициент трения материала фундамента по грунту, принимается по прил. 4, табл. 6; b и — соответственно ширина и длина фундамента, м; cl — расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего под подошвой фундамента, кПа.

    Расчет устойчивости фундаментов на сдвиг производится на начальный период строительства (когда нет пола подвала, не смонтировано подвальное перекрытие, но произведена обратная засыпка пазух фундамента) и на период завершенного строительства. В случае неустойчивости фундамента необходимо дать рекомендации по обеспечению устойчивости подвальной стенки (применение временного крепления стен подвала или изменение технологии сооружения здания).

    3.10 Расчет устойчивости фундаментов на воздействие касательных сил морозного пучения грунта

    Расчет устойчивости фундамента при действии сил морозного пучения грунтов основания производится в пучиноопасных грунтах в двух случаях: для начальной стадии строительства, когда заложенные фундаменты не нагружены или нагрузка невелика (1-2 этажа); для малоэтажных (1-2 этажа) зданий, когда деформация пучения может происходить и во время эксплуатации объекта (рис. 3.16) [10, 20].

    В обоих случаях расчет производится на действие касательных сил пучения по формуле

    где — расчетная удельная касательная сила пучения, принимаемая согласно указаниям [20, п. 4.42] или по табл. 3.6, кПа; — площадь боковой поверхности фундамента, находящейся в пределах промерзания грунта, м 2 ; F — расчетная нагрузка на фундамент, принимаемая с коэффициентом 0,9 по наиболее невыгодному сочетанию нагрузок и воздействий, включая выдергивающие (ветровые, крановые и т.п.), кН; — расчетное значение силы, удерживающей фундамент от выпучивания, принимаемое по указаниям [20, п. 4.43], кН; — коэффициент условий работы, принимаемый равным 1,0; — коэффициент надежности, зависящий от назначения сооружения, принимаемый равным 1,1.

    В формуле (3.32) расчетная нагрузка на фундамент определяется из выражения

    где , , — нормативные значения нагрузок, приведенные в подразд. 3.9.

    Расчетное значение силы Fr, кН, удерживающей фундамент от выпучивания, следует определять для сезоннопромерзающих-оттаивающих грунтов по формуле

    где u — периметр сечения поверхности сдвига, м, принимаемый равным:

    • · для столбчатых и свайных фундаментов без анкерной плиты — периметру сечения фундамента;
    • · для столбчатых фундаментов с анкерной плитой — периметру анкерной плиты; h1 — толщина 1-го слоя талого грунта, расположенного ниже подошвы слоя сезонного промерзания; f1 — расчетное сопротивление 1-го слоя талого грунта сдвигу по поверхности фундамента, кПа, принимаемое в соответствии с требованиями [17, табл. 2].

    Рис. 3.16. Расчетные схемы для расчёта устойчивости фундаментов на воздействие касательных сил морозного пучения: а — сваи; б — отдельного столбчатого фундамента

    Таблица 3.6Расчетная удельная касательная сила пучения

    Грунты и степень водонасыщения

    Значения , кПа, при глубине сезонного промерзания-оттаивания , м

    Читать еще:  Усиление фундамента рубашкой
    Ссылка на основную публикацию
    Adblock
    detector