Проверка давления под подошвой фундамента

Обновлено: 04.05.2024

Здравствуйте коллеги. Считаю монолитный 2х этажный каркас в ПК Лира. Фундаменты столбчатые. На предварительном этапе вычислил усилия на фундаменты в предположении абсолютно жёсткого основания. Подобрал подошву по R. Задал подошвы фундаментов в схеме. Задал модель грунта. После нескольких итераций вычислил коэффициенты постели под подошвами фундаментов. После этого хоть разность осадок и укладывается в норму с запасом, но усилия на фундаменты перераспределяются и некоторые фундаменты не проходят по R. Если их увеличить. то уже не проходит относительная разность осадок и т.п. и усилия опять перераспределяются на другие колонны. Стоит ли перепроверять R или можно оставить тот вариант, который получился при абсолютно жёстком основании?

Ну так не ориентируйтесь на R если осадка в норме и вычислена с учетом нелинейной работы грунта.
Если уж очень хотите напряжения меньше R - увеличьте все подошвы. По относительной разности по-любому должны пройти, т.к. абсолютные значения осадок уменьшаются сильно с небольшим увеличением габаритов.

некоторые фундаменты не проходят по R. Если их увеличить. то уже не проходит относительная разность осадок

Akim_1989, увеличение размера фундамента увеличивает осадку? То есть рост нагрузки на фундамент из-за увеличения жесткости так велик? Странно.

Стоит ли перепроверять R или можно оставить тот вариант, который получился при абсолютно жёстком основании?

-=Andrew=-, нелинейную работу не учитываю. К-ты постели считаю в Лире ГРУНТ.
RomanM, я в начале подобрал фундаменты в фоке от РСН. Ну и вручную проверил. Там все увязки проходят. В лире грунт почему-то нет. И осадки в лире грунт больше.
В итоге по результатам Лиры-ГРУНТ увязал осадки. И принялся за верхушку и как обычно вспомнил, что усилия могли перераспределится уже на конечном этапе))). Я не ожидал, что так может получиться. Разность осадок проходит же))) Вот поэтому и думаю.

Это напоминает ситуацию со сваями в кусте, где сваи бОльшей жёсткости забирают большее усилие. Но при этом усилия в сваях по ф.7.3 СП 24.13330.2011 определяются без учёта разной жёсткости.

Проектирование заборов уже в прошлом

При двухэтажном каркасе осадки (абсолютные) должны быть не очень большие (конечно, геологии не знаю. ). Можно попробовать применить п.2.47 СНиПа "основания"

П.С. Сам сталкивался с такой ситуацией. Некоторые фундаменты пришлось увеличивать (именно из-за разности осадок)

Проверка среднего давления на грунт под подошвой фундамента производится из условия (3.1):

1) Среднее давление под подошвой ленточного фундамента определяется по формуле:

(3.8)

где - расчетная нагрузка, действующая на обрезе фундамента (на отметке -0,300), кН/м;

- собственный вес фундамента на 1 п.м. длины фундамента, кН/м;

(3.9)

где - собственный вес фундаментной плиты ФЛ, кН/м;

(3.10)

где - ускорение свободного падения;

– соответственно масса блока плиты и его длина.

Собственный вес фундаментной плиты по сечениям приведен в таблице 3.4.

№ сечения	Марка плиты	Длина , м	Масса , т	, кН/м
1-1	ФЛ 20.24	2,38	4,05	16,68
2-2	ФЛ 12.24	2,38	1,80	7,41
3-3	ФЛ 24.24	2,38	4,05	19,56
4-4	ФЛ 16.24	2,38	2,50	10,29
5-5	ФЛ 24.24	2,38	5,90	24,29
6-6	ФЛ 24.24	2,38	4,75	19,56
7-7	ФЛ 24.24	2,38	4,75	19,56

- собственный вес фундаментных блоков ФБС, кН/м;

(3.11)

Собственный вес фундаментных блоков сводим в таблицу 3.5.

№ сечения	Марка блока
1-1, 2-2, 3-3, 7-7	3 ФБС 24.6.6-Т	2,38	1,96	24,212
1 ФБС 12.6.3-Т	1,18	0,46	3,820
28,032
4-4, 5-5	3 ФБС 24.4.6-Т	2,38	1,30	16,059
1 ФБС 12.4.3-Т	1,18	0,31	2,575
18,634
6-6	3 ФБС 24.4.6-Т	2,38	1,30	16,059
1 ФБС 12.4.3-Т	1,18	0,31	2,575
18,634

- собственный вес пола подвала и грунта на уступах фундаментной плиты ФЛ, кН/м

для внутренних стен:

(3.12)

где - ширина фундаментного блока, м;

- длина грунта и пола на уступах ;

- расчетное значение удельного веса конструкции пола подвала, ;

- толщина конструкции пола подвала,

для наружных стен:

(3.13)

для наружных стен лоджии:

(3.14)

Среднее давление на грунт по всем сечениям рассчитываем в табличной форме (таблица 3.6.).

№ сеч.	кН/м	, м	, м	кН/м	кН/м	кН/м	м	м	кН/м	, кПа
376,13	2,0	0,6	16,68	28,032	44,712	1,3	0,2	20.23	220.536
188,3	1,2	0,6	7,41	28,032	35,442	1,3	0,2	8.67	193.677
386,06	2,4	0,4	19,56	28,032	44,712	0,2	0,2	34.86	195,213
303,61	1,6	0,4	10,29	18,634	28,924	0,2	0,2	14.94	217,171
551,8	2,8	0,4	24,29	18,634	42,924	0,2	0,2	10,64	216,201
222,94	2,4	0,4	19,56	18,634	38,194	1,3	1,3	46.28	128,089
440,96	2,4	0,6	19,56	28,032	48,192	1,3	0,2	41.65	221,168

2) Расчетное сопротивление грунта основания определяется по формуле (3.3):

Определение расчетного сопротивления грунта и выполнение проверки сводим в таблицу 3.7.

№ сечения	, м	, м	, м	, кПа	, кПа
2.0	0,6	231.393	220.536	выполняется
1.2	0,6	211.291	193.677	выполняется
3	2,4	0,6	241,444	195,213	выполняется
4	1,6	0,6	221.342	217,171	выполняется
5	2,4	0,6	251,495	216,201	выполняется
6	2.4	1,6	276.332	128,089	выполняется
7	2,4	0,6	241.444	221,168	выполняется

Увеличения ширины подошвы фундамента не требуется.

Определение осадки основания

Осадку основания рассчитываем в сечении с максимальным давлением под подошвой фундамента (сечение 7-7). Расчет осадки производится в табличной форме (таблица 4.1).

Исходные данные

1) Ширина подошвы фундамента:

2) Глубина заложения подошвы фундамента:

3) Среднее давление под подошвой фундамента:

4) Инженерно-геологические условия:

ИГЭ-1:

ИГЭ-2:

ИГЭ-3:

Определение вертикальных напряжений в грунте от собственного веса и дополнительного от внешней нагрузки

1) Толщина грунта под подошвой фундамента на глубину не менее разбивается на элементарные слои толщиной

(4.1)

2) Определяется расстояние от подошвы фундамента до верхней границы каждого элементарного слоя

3) Определяется напряжение от собственного веса грунта, действующее в уровне подошвы фундамента, по формуле:

(4.2)

4) Определяется напряжение от собственного веса грунта на границе основных слоев:

	(4.3)
	(4.4)

По полученным данным строится эпюра напряжений от собственного веса грунта слева от оси Z (рисунок 4.1).

5) Определяется напряжение от собственного веса на нижней границе элементарного слоя по формуле:

(4.5)

где - расчетное значение удельного веса грунта i-го элементарного слоя,

- количество элементарных слоев, на которые разделена сжимаемая толща основания.

6) Определяется дополнительное вертикальное напряжение на верхней границе каждого элементарного слоя по формуле 5.17 [7]:

(4.6)

где - коэффициент затухания напряжений, принимаемый по табл. 5.8 [7];

(4.7)

– дополнительное давление в уровне подошвы фундамента, кПа

– среднее давление под подошвой фундамента, кПа.

По полученным данным строится эпюра дополнительных напряжений справа от оси Z (рисунок 4.1).

7) Определяется вертикальное напряжение в i-м слое грунта от собственного веса выбранного при отрывке котлована грунта в кПа по формуле 5.18 [7]:

(4.9)

где - то же что и в формуле (4.6), но при расчете используются размеры в плане не фундамента, а котлована;

(4.10)

По полученным данным строится эпюра дополнительных напряжений слева от оси Z (рисунок 4.1).

Живите по правилу: МАЛО ЛИ ЧТО НА СВЕТЕ СУЩЕСТВУЕТ? Я неслучайно подчеркиваю, что место в голове ограничено, а информации вокруг много, и что ваше право.

ЧТО И КАК ПИСАЛИ О МОДЕ В ЖУРНАЛАХ НАЧАЛА XX ВЕКА Первый номер журнала «Аполлон» за 1909 г. начинался, по сути, с программного заявления редакции журнала.

Что делать, если нет взаимности? А теперь спустимся с небес на землю. Приземлились? Продолжаем разговор.

Конфликты в семейной жизни. Как это изменить? Редкий брак и взаимоотношения существуют без конфликтов и напряженности. Через это проходят все.

Средневзвешенное значение удельного веса грунта выше и ниже подошвы фундамента определяется по формуле:

где h_i - расчетная толщина слоев ниже и выше подошвы фундаментов соответственно.

кН/м 3

По таблице 4 [2] определяем коэффициенты , , .

кПа

Полная нагрузка на основание условного фундамента:

где N_II - расчетная нагрузка по II группе предельных состояний на уровне обреза фундамента;

G_II_,p - вес конструкции фундамента и ростверка;

G_II_,гр - вес грунта в объеме условного фундамента.

кН

N_II_,_y = 3400+ 152,179+ 118,272 + 223,376 = 3893,827кН

Выполняем проверку давления под подошвой условного фундамента:

кПа < R_y = 588.871 кПа,

где А_у - площадь подошвы условного фундамента; А_у = 2,617х2,617=6,849 м 2 ;

R_y - расчетное сопротивление грунта основания по подошве условного фундамента.

Определение осадки свайного фундамента

Т.к. ниже подошвы условного фундамента на глубину более 4b_y залегают однородные грунты, осадку фундамента допускается определять методом эквивалентного слоя.

В этом случае осадка фундамента определятся по формуле:

где A_vw - коэффициент эквивалентного слоя, принимаемый в зависимости от типа грунта, размеров и формы подошвы условного фундамента;

b_y - ширина условного фундамента;

m_v - относительный коэффициент сжимаемости;

p_o - дополнительное давление на уровне подошвы условного фундамента.

Относительный коэффициент сжимаемости в рамках курсового проекта допускается принимать:

где Е - модуль общей деформации грунта,

где n - коэффициент бокового расширения грунта.

Природное давление грунта на уровне подошвы фундамента:

Среднее давление под подошвой фундамента Р = 561,628кПа

Р_о = 561,628 – 93,536 = 468,092 кПа

м = 5,9 см < S_u = 8 см

(2.4)

где - осредненный вес фундамента и грунта на его уступах, равный:

(2.5)

где - площадь подошвы фундамента;

- осредненное значение удельного веса материала фундамента и грунта на его уступах, принимается равным 20 кН/м 3 .

Фактическое давление фундамента на основание:

(2.6)

Условие удовлетворяется. Расхождение составляет:

Среднее давление не должно отличается от расчетного сопротивления более чем на 10%. В нашем случае оно составляет 48,57% - это указывает на то, что площадь подошвы фундамента взята с большим запасом и необходимо уменьшить размеры фундамента и выполнить перерасчет.

Путём последовательных приближений производится уточнение размеров подошвы фундамента. При определении размеров подошвы фундаментов b можно воспользоваться графическим способом.

Строим график зависимости расчетного сопротивления грунта от ширины подошвы фундамента . Так как эта зависимость линейная достаточно определить две точки (см. рис. 2.2):

При =0

При =2,1 м, = 0,5× =1,05 м < =1,5 м, следовательно, грунт под подошвой фундамента можно считать однородным:

Для построения зависимости подставим в формулу несколько значений и постоянное значение величины = 20 . 1,95=39 кПа, находим соответствующее значение :

для =1 м =1200/1+39=1239 кПа;

для =1,2 м =1200/1,2 2 +39=872 кПа;

для =1,4 м =1200/1,4 2 +39=651 кПа;

для =1,6 м =1200/1,6 2 +39=508 кПа;

для =1,8 м =1200/1,8 2 +39=409 кПа;

для =2,0 м =1200/2,0 2 +39=339 кПа;

для =2,2 м =1200/2,2 2 +39=287 кПа;

Точка пересечения двух графиков дает величину b» 2,00 м. Принимаем ширину фундамента b=1,8 м, кратно 300 мм.

Рисунок 2.2 – Определение ширины подошвы фундамента

Принимаем фундамент размерами 2,7х1,8 м из конструктивных соображений.

Расчетное давление для принятой ширины подошвы фундамента составит:

Проверяем фактическое давление фундамента на основание.

Нагрузка по грунту:

Полная нагрузка на основание в уровне подошвы составляет:

Фактическое давление фундамента на основание:

Условие удовлетворяется. Расхождение составляет:

При расчете загруженных фундаментов должны выполняться следующие условия:

(2.7)

(2.8)

Размеры внецентренно нагруженных фундаментов определяются исходя из условий:

(5.50)

(5.51)

(5.52)

где р — среднее давление под подошвой фундамента от нагрузок для расчета оснований по деформациям; p_max — максимальное краевое давление под подошвой фундамента; р c _max — то же, в угловой точке при действии моментов сил в двух направлениях; R — расчетное сопротивление грунта основания.

Максимальное и минимальное давления под краем фундамента мелкого заложения при действии момента сил относительно одной из главных осей инерции площади подошвы определяется по формуле

(5.53)

где N — суммарная вертикальная нагрузка на основание, включая вес фундамента и грунта на его обрезах, кН; A — площадь подошвы фундамента, м 2 ; М_х — момент сил относительно центра подошвы фундамента, кН·м; y — расстояние от главной оси инерции, перпендикулярной плоскости действия момента сил, до наиболее удаленных точек подошвы фундамента, м; I_x — момент инерции площади подошвы фундамента относительно той же оси, м 4 .

Для прямоугольных фундаментов формула (5.53) приводится к виду

(5.54)

где W_x — момент сопротивления подошвы, м 3 ; e_x = M_x/N — эксцентриситет равнодействующей вертикальной нагрузки относительно центра подошвы фундамента, м; l — размер подошвы фундамента в направлении действия момента, м.

При действии моментов сил относительно обеих главных осей инерции давления в угловых точках подошвы фундамента определяется по формуле

(5.55)

или для прямоугольной подошвы

(5.56)

где М_х, M_y, I_х, I_y, e_x, e_y, x, у — моменты сил, моменты инерции подошвы эксцентриситеты и координаты рассматриваемой точки относительно соответствующих осей; l и b — размеры подошвы фундамента.

Условия (5.50)—(5.52) обычно проверяются для двух сочетаний нагрузок, соответствующих максимальным значениям нормальной силы или момента.

Относительный эксцентриситет вертикальной нагрузки на фундамент ε = е/l рекомендуется ограничивать следующими значениями:

ε_u = 1/10 — для фундаментов под колонны производственных зданий с мостовыми кранами грузоподъемностью 75 т и выше и открытых крановых эстакад с кранами грузоподъемностью более 15 т, для высоких сооружений (трубы, здания башенного типа и т.п.), а также во всех случаях, когда расчетное сопротивление грунтов основания R < 150 кПа;

ε_u = 1/6 — для остальных производственных зданий с мостовыми кранами и открытых крановых эстакад;

ε_u = 1/4 — для бескрановых зданий, а также производственных зданий с подвесным крановым оборудованием.

Форма эпюры контактных давлений под подошвой фундамента зависит от относительного эксцентриситета (рис. 5.25): при ε < 1/6 — трапециевидная (если ε = 1/10, соотношение краевых давлений p_min/p_max = 0,25), при ε = 1/6 — треугольная с нулевой ординатой у менее загруженной грани подошвы, при ε > 1/6 — треугольная с нулевой ординатой в пределах подошвы, т.е. при этом происходит частичный отрыв подошвы.

В последнем случае максимальное краевое давление определяется по формуле

(5.57)

где b — ширина подошвы фундамента; l₀ = l /2 – e — длина зоны отрыва подошвы (при ε = 1/4, l₀ = 1,4).

Следует отметить, что при отрыве подошвы крен фундамента нелинейно зависит от момента.

Распределение давлений по подошве фундаментов, имеющих относительное заглубление λ = d/l > 1, рекомендуется находить с учетом бокового отпора грунта, расположенного выше подошвы фундамента. При этом допускается применять расчетную схему основания, характеризуемую коэффициентом постели (коэффициентом жесткости). В этом случае краевые давления под подошвой вычисляются по формуле

(5.58)

где i_d — крен заглубленного фундамента; c_i — коэффициент неравномерного сжатия.

Пример 5.11. Определить размеры фундамента для здания гибкой конструктивной схемы без подвала, если вертикальная нагрузка на верхний обрез фундамента N = 10 МН, момент M = 8 МН·м, глубина заложения d = 2 м. Грунт — песок средней крупности со следующими характеристиками, полученными по испытаниям: е = 0,52; φ_II = 37°; c_II = 4 кПа; γ = 19,2 кН/м 3 . Предельное значение относительного эксцентриситета ε_u = е/l = 1/6.

Решение. По табл. 5.13 R₀ = 500 кПа. Предварительные размеры подошвы фундамента определим исходя из требуемой площади:

м 2 .

Принимаем b · l = 4,2 · 5,4 м ( A = 22,68 м 2 ).

Расчетное сопротивление грунта по формуле (5.29) R = 752 кПа. Максимальное давление под подошвой

кПа < 1,2 R = 900 кПа.

Эксцентриситет вертикальной нагрузки

м,

т.е. ε = e/l = 0,733/5,4 = 0,135 < ε_u = 0,167.

Таким образом, принятые размеры фундамента удовлетворяют условиям, ограничивающим краевое давление и относительный эксцентриситет нагрузки.

Читайте также: