Осредненное расчетное значение удельного веса грунтов залегающих ниже подошвы фундамента

Обновлено: 26.04.2024

Расчет деформаций основания фундамента при среднем давлении под подошвой фундамента p, не превышающем расчетное сопротивление грунта R (см. 5.6.7), следует выполнять, применяя расчетную схему в виде линейно деформируемого полупространства (см. 5.6.31) с условным ограничением глубины сжимаемой толщи H_c (см. 5.6.41).

Для предварительных расчетов деформаций основания фундаментов сооружений геотехнической категории 2 и окончательных расчетов для сооружений геотехнической категории 1 при среднем давлении под подошвой фундамента p, не превышающем расчетное сопротивление грунта R (см. 5.6.7), допускается применять расчетную схему в виде линейно деформируемого слоя (приложение В), при соблюдении следующих условий:

Примечание - Деформации основания следует определять с учетом изменения свойств грунтов в результате природных и техногенных воздействий на грунты в открытом котловане.

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

(5.7)

где и - коэффициенты условий работы, принимаемые по таблице 5.4;

k - коэффициент, принимаемый равным единице, если прочностные характеристики грунта ( и c_II) определены непосредственными испытаниями, и k = 1,1, если они приняты по таблицам приложения А;

, M_q, M_c - коэффициенты, принимаемые по таблице 5.5;

b - ширина подошвы фундамента, м (при бетонной или щебеночной подготовке толщиной h_n допускается увеличивать b на 2h_n);

- осредненное (см. 5.6.10) расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента (при наличии подземных вод определяется с учетом взвешивающего действия воды), кН/м 3 ;

- то же, для грунтов, залегающих выше подошвы фундамента, кН/м 3 ;

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

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

(5.8)

- расчетное значение удельного веса конструкции пола подвала, кН/м 3 ,

d_b - глубина подвала, расстояние от уровня планировки до пола подвала, м (для сооружений с подвалом глубиной свыше 2 м принимают равным 2 м).

1 Формулу (5.7) допускается применять при любой форме фундаментов в плане. Если подошва фундамента имеет форму круга или правильного многоугольника площадью A, значение b принимают равным .

2 Расчетные значения удельного веса грунтов и материала пола подвала, входящие в формулу (5.7), допускается принимать равными их нормативным значениям.

3 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.

4 Для фундаментных плит с угловыми вырезами расчетное сопротивление грунта основания допускается увеличивать, применяя коэффициент k_d по таблице 5.6.

5 Если d_I > d (d - глубина заложения фундамента от уровня планировки), в формуле (5.7) принимают d_I = d и d_b = 0.

6 Значения расчетного сопротивления грунтов основания R₀, приведенные в таблицах Б.1 - Б.10 приложения Б, указаны для предварительного определения размеров фундамента, их использование вместо расчетного сопротивления R, полученного по формуле (5.7), не допускается, за исключением случаев, оговоренных в разделе 6.

Коэффициент

Коэффициент для сооружений с жесткой конструктивной схемой при отношении длины сооружения или его отсека к высоте L/H, равном

1 К сооружениям с жесткой конструктивной схемой относят сооружения, конструкции которых специально приспособлены к восприятию усилий от деформации оснований, в том числе за счет мероприятий, указанных в 5.9.

2 Для зданий с гибкой конструктивной схемой значение коэффициента принимают равным единице.

3 При промежуточных значениях L/H коэффициент определяют интерполяцией.

4 Для рыхлых песков и принимают равными единице.

Угол внутреннего трения , град

5.6.8 Определение расчетного сопротивления оснований R, сложенных рыхлыми песками, следует выполнять на основе специальных исследований. Значение R, найденное для рыхлых песков по формуле (5.7) при и или по требованиям 5.6.12, следует уточнять по результатам испытаний штампа (не менее трех). Размеры и форма штампа должны быть близкими к форме и размерам проектируемого фундамента, но не менее 0,5 м 2 .

5.6.9 Значение R вычисляют на глубине заложения фундамента, определяемой от уровня планировки срезкой или подсыпкой; в последнем случае в проекте должно быть оговорено требование об устройстве насыпи до приложения полной нагрузки на фундаменты.

Допускается принимать глубину заложения фундамента от пола подвала менее 0,5 м, если удовлетворяется расчет по несущей способности.

5.6.10 Расчетные значения , c_II и определяют при доверительной вероятности , принимаемой для расчетов по предельному состоянию II равной 0,85. Указанные характеристики находят для слоя грунта толщиной z ниже подошвы фундамента: z = b/2 при b = 10 м (здесь z₁ = 4 м).

Если толща грунтов, расположенных ниже подошвы фундаментов или выше ее, неоднородна по глубине, то принимают средневзвешенные значения ее характеристик.

5.6.11 При назначении коэффициента условий работы в формуле (5.7) следует иметь в виду, что к числу зданий и сооружений с жесткой конструктивной схемой относятся:

- здания панельные, блочные и кирпичные, в которых междуэтажные перекрытия опираются по всему контуру на поперечные и продольные стены или только на поперечные несущие стены при малом их шаге;

5.6.12 Предварительные размеры фундаментов назначают по конструктивным соображениям или исходя из значений расчетного сопротивления грунтов основания R₀ в соответствии с таблицами Б.1 - Б.3 приложения Б. Значения R₀ допускается также использовать для окончательного назначения размеров фундаментов сооружений геотехнической категории 1, если основание сложено горизонтальными (уклон не более 0,1), выдержанными по толщине слоями грунта, сжимаемость которых не изменяется в пределах глубины, равной двойной ширине наибольшего фундамента, считая от его подошвы.

5.6.13 Расчетное сопротивление R основания, сложенного крупнообломочными грунтами, вычисляют по формуле (5.7) на основе результатов непосредственных определений прочностных характеристик грунтов.

Если содержание заполнителя превышает 40%, значение R для крупнообломочных грунтов допускается определять по характеристикам заполнителя.

5.6.14 Расчетное сопротивление грунтов основания R в случае их уплотнения или устройства грунтовых подушек следует определять исходя из задаваемых проектом расчетных значений физико-механических характеристик уплотненных грунтов.

5.6.15 Для ленточных фундаментов, когда ширина типовых сборных железобетонных плит совпадает с шириной, полученной по расчету, могут быть применены плиты с угловыми вырезами.

5.6.16 Ленточные фундаменты допускается проектировать с прерывистой укладкой плит (прерывистые фундаменты).

5.6.1 Целью расчета оснований по деформациям является ограничение абсолютных или относительных перемещений такими пределами, при которых гарантируется нормальная эксплуатация сооружения и не снижается его долговечность (вследствие появления недопустимых общих и неравномерных осадок, подъемов, кренов, изменений проектных уровней и положений конструкций, расстройств их соединений и т.п.). При этом имеется в виду, что прочность и трещиностойкость фундаментов и надфундаментных конструкций проверены расчетом, учитывающим усилия, которые возникают при взаимодействии сооружения с основанием.

Примечание - При проектировании сооружений, расположенных вблизи окружающей застройки, необходимо учитывать дополнительные деформации оснований сооружений окружающей застройки от воздействия проектируемых или реконструируемых сооружений (см. раздел 9).

5.6.2 Деформации и перемещения основания (далее - деформации основания) подразделяются на: осадки, просадки, подъемы и осадки, оседания, горизонтальные перемещения и провалы.

второй - деформации, не связанные с внешней нагрузкой на основание и проявляющиеся в виде вертикальных и горизонтальных перемещений поверхности основания.

5.6.3 Расчет оснований по деформациям должен производиться исходя из условия совместной работы сооружения и основания.

Деформации основания фундаментов допускается определять без учета совместной работы сооружения и основания в случаях, оговоренных в 5.2.1.

средней осадкой основания фундамента ;

относительной разностью осадок (подъемов) основания двух фундаментов (L - расстояние между фундаментами);

горизонтальным перемещением фундамента (сооружения) .

, (5.6)

- предельное значение осадки основания фундамента (совместной деформации основания и сооружения), устанавливаемое в соответствии с указаниями 5.6.46-5.6.50.

1 Для определения совместной деформации основания и сооружения s могут использоваться методы, указанные в 5.1.4.

2 При расчете оснований по деформациям условие формулы (5.6) должно выполняться в том числе для параметров, указанных в 5.6.4.

3 В необходимых случаях для оценки напряженно-деформированного состояния конструкций сооружений с учетом длительных процессов и прогноза времени консолидации основания следует производить расчет осадок во времени с учетом первичной и вторичной консолидации.

4 Осадки основания фундаментов, происходящие в процессе строительства (например, осадки от веса насыпей до устройства фундаментов, осадки до омоноличивания стыков строительных конструкций), допускается не учитывать, если они не влияют на эксплуатационную надежность сооружений.

5 При расчете оснований по деформациям необходимо учитывать возможность изменения как расчетных, так и предельных значений деформаций основания за счет применения мероприятий, указанных в подразделе 5.9.

5.6.6 Расчетная схема основания, используемая для определения совместной деформации основания и сооружения, должна выбираться в соответствии с указаниями 5.1.6.

Расчет деформаций основания фундамента при среднем давлении под подошвой фундамента р, не превышающем расчетное сопротивление грунта R (см. 5.6.7), следует выполнять, применяя расчетную схему в виде линейно деформируемого полупространства (см. 5.6.31) с условным ограничением глубины сжимаемой толщи (см. 5.6.41).

Для предварительных расчетов деформаций основания фундаментов сооружений II и III уровней ответственности при среднем давлении под подошвой фундамента р, не превышающем расчетное сопротивление грунта R (см. 5.6.7), допускается применять расчетную схему в виде линейно деформируемого слоя (см. приложение Г), при соблюдении следующих условий:

ширина (диаметр) фундамента м;

глубина заложения фундамента от уровня планировки м;

в основании фундамента залегают грунты с модулем деформации МПа.

Примечание - Деформации основания рекомендуется определять с учетом изменения свойств грунтов в результате природных и техногенных воздействий на грунты в открытом котловане.

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 и - коэффициенты условий работы, принимаемые по таблице 5.4;

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

1 Для определения совместной деформации основания и сооружения могут использоваться методы, указанные в 5.1.4.

Расчет деформаций основания фундамента при среднем давлении под подошвой фундамента , не превышающем расчетное сопротивление грунта (см. 5.6.7), следует выполнять, применяя расчетную схему в виде линейно деформируемого полупространства (см. 5.6.31) с условным ограничением глубины сжимаемой толщи (см. 5.6.41).

Для предварительных расчетов деформаций основания фундаментов сооружений II и III уровней ответственности при среднем давлении под подошвой фундамента , не превышающем расчетное сопротивление грунта (см. 5.6.7), допускается применять расчетную схему в виде линейно деформируемого слоя (см. приложение Г), при соблюдении следующих условий:

Выполняется сравнение расчетного сопротивления грунта основания полученного в модуле ГРУНТ с результатами ручного расчета по СП 22.13330 «Основания зданий и сооружений».

Исходные данные

Размеры фундамента bxl=20х30м; глубина заложения фундамента d=2м; здание с гибкой конструктивной схемой; подвал отсутствует; характеристики грунтов определены по таблицам. Нагрузка на основание N=120000кН; среднее давление по подошве фундамента p=200кН/м 2

Характеристики грунтов основания:

Напластование грунтов:

Параметры нагрузки:

Параметры расчета:

Результаты расчета в модуле ГРУНТ

Rz=392.085кН/м 2 по подошве фундамента (отметка +98.000).
Rz=570.161кН/м 2 на глубине 3.5м от подошвы фундамента (отметка +94.500).

Определение расчетного сопротивления грунта основания под подошвой фундамента R (отметка +98.000)

Расчетное сопротивление грунта основания определяется по формуле 5.7 (п. 5.6.7 СП 22.13330.2016):

γ_С1 и γ_С2 – коэффициенты условий работы по табл. 5.4 СП 22.13330;
k – коэффициент, принимаемый равным 1, если характеристики определены непосредственными испытаниями и 1.1, если по таблицам;
Mγ, Mq и Mc – коэффициенты, принимаемые по таблице 5.5;
kz – коэффициент, принимаемый равным 1 при b10, здесь Z0=8м;
b – ширина подошвы фундамента;
γ_II – осреднённое расчётное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента;
γ’_II – осреднённое расчётное значение удельного веса грунтов, залегающих выше подошвы фундамента;
c_II – расчётное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента;
d₁ – глубина заложения фундаментов бесподвальных сооружений от уровня планировки или приведённая глубина заложения наружных и внутренних фундаментов от пола подвала;

h_s – толщина слоя грунта выше подошвы фундамента со стороны подвала, м;
h_cf – толщина конструкции пола подвала;
γ_cf – расчётное значение удельного веса конструкции пола подвала;
d_b – глубина подвала.

γ_С1=1.25 и γ_С2=1, т.к. непосредственно под фундаментом залегает грунт ИГЭ-2 песок пылеватый.
k=1.1 т.к. характеристики грунтов определены по таблицам.
Коэффициенты Mγ, Mq и Mc определяются по таблице 5.5 СП 22.13330 в зависимости от угла внутреннего трения φ. Данная таблица составлена на основании формул:

Т.к. основание под фундаментом неоднородное, то, в соответствии с пунктом 5.6.10 СП 22.13330, для определения R следует принимать средневзвешенные значения характеристики грунтов по глубине ZR=0.5b при b

При ширине фундамента b=20м → ZR=4+0.1*20=6м.

Осредненные характеристики определяются по формуле:

ψ=π/(ctgφ+φ-π/2)= 3.142/(ctg24.333+24.333/(180/3.142)- 3.142/2)= 2.949
Mγ=ψ/4=0.74;, Mq=1+ψ=3.95; Mc=ψ*ctgφ=6.52

Коэффициент, зависящий от ширины фундамента: kz=Z0/b+0.2=8/20+0.2=0.6

Определение расчетного сопротивления грунта основания на глубине 3.5м от подошвы фундамента (отметка +94.500)

Распределение напряжений по глубине сжимаемой толщи:

По глубине сжимаемой толщи должно выполняться условие (условие 5.9 СП 22.13330):

где σzp, σzγ и σzg – вертикальные напряжения на глубине Z от подошвы фундамента.

Определим σz и Rz на глубине Z=3.5м от подошвы фундамента.

Rz определяется для условного фундамента шириной:

где Az=N/σzp=120000/196.224=615.55м2; σzp=196.244кН/м2 – дополнительное давление на глубине Z=3.5м от подошвы фундамента (определено при помощи модуля ГРУНТ); a=(l-b)/2=(30-20)/2=5м.

Средневзвешенные значения характеристики грунтов определяются по глубине ZR=4+0.1*20.23=6.23м.

ψ=π/(ctgφ+φ-π/2)= 3.142/(ctg18.49+18.49/(180/3.142)- 3.142/2)= 1.803
Mγ=ψ/4=0.451;, Mq=1+ψ=2.803; Mc=ψ*ctgφ=5.392

Коэффициент, зависящий от ширины фундамента: kz=Z0/b+0.2=8/20.23+0.2=0.595

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

(5.7)

где g_с₁и g_с₂- коэффициенты условий работы, принимаемые по таблице 5.4;

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

b - ширина подошвы фундамента, м (при бетонной или щебеночной подготовке толщиной h_nдопускается увеличивать bна 2h_n);

g_II - осредненное (см. 5.6.10) расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента (при наличии подземных вод определяется с учетом взвешивающего действия воды), кН/м 3 ;

g'_II - то же, для грунтов, залегающих выше подошвы фундамента, кН/м 3 ;

с_II - 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;

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

здесь h_s - толщина слоя грунта выше подошвы фундамента со стороны подвала, м;

h_cf - толщина конструкции пола подвала, м;

g_cf - расчетное значение удельного веса конструкции пола подвала, кН/м 3 .

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

Примечания:

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 .

Расчетные значения удельного веса грунтов и материала пола подвала, входящие в формулу (7) допускается принимать равными их нормативным значениям.

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.
Для фундаментных плит с угловыми вырезами расчетное сопротивление грунта основания допускается увеличивать, применяя коэффициент k_d по таблице 5.6.
Если d₁>d (d- глубина заложения фундамента от уровня планировки), в формуле (5.7) принимают d₁ = dи d_b = 0.
Расчетное сопротивления грунтов основания R, определяемое по формулам (В.1) и (В.2) с учетом значений R₀ 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)

с_II= 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 .

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

Угол внутреннего трения Fi= 25 град.

Удельное сцепление С= 0.6 тс/м2

Fi и С определены непосредственными испытаниями

Осредненный удельный вес грунтов, залегающих

выше подошвы фундамента y21= 1.653 тс/м3

ниже подошвы фундамента y2= 1.8 тс/м3

ВЫЧИСЛЕННЫЕ ПРОМЕЖУТОЧНЫЕ ДАННЫЕ:

Отношение длины к высоте здания L/H= 0.00

Коэффициент условий работы Yc1= 1.25

Коэффициент условий работы Yc2= 1

Коэффициент k= 1

Коэффициент kz= 1.00

Коэффициент My= 0.78

Коэффициент Mq= 4.11

Коэффициент Mc= 6.67

Глубина заложения фундамента, или приведенная глубина для зданий с подвалом d1= 2.50 м

Глубина подвала db= 0.90 м

R= (Yc1 * Yc2 / k) * (My * kz * b * y2 + Mq * d1 * y21 + (Mq - 1) * db * y21 + Mc * C) =

= ( 1.25 *1.00/ 1 )*( 0.78 *1.00* 3 *1.80+ 4.11 *2.50*1.65+( 4.11 -1)*0.90*1.65+ 6.67 *0.60)= 37.28 тс/м2

РАСЧЕТНОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ ГРУНТА R= 37.28 тс/м2

Данные предварительные вычисления позволяют по результатам программы ФОК Комплекс проверить правильно ли были введены исходные данные, проверяя совпадает ли осадка, расчетное сопротивление грунта (разброс до 15% вполне допустимо). Теперь рассмотрим небольшой многоэтажный медицинский центр, в котором необходимо сделать расчет ленточного и столбчатого фундаментов.

Исходные данные примера расчета ленточного фундамента

Площадка строительства характеризуется следующими атмосферно-климатическими воздействиями и нагрузками:

вес снегового покрова (расчетное значение) - 240 кг/м 2 ;
давление ветра — 38 кг/м 2 ;

основанием является грунт II категории по сейсмическим свойствам.

площадка строительства — 7 баллов.

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.

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.

Выводы

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] S_u = 0,08м.

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

Читайте также: