Расчет фундамента по еврокоду

Обновлено: 01.05.2024

Мельников Виктор Алексеевич 1 , Алексеев Николай Сергеевич 2 , Ионов Константин Игоревич 3
1 ФГБОУ ВПО Санкт-Петербургский государственный политехнический университет, к.т.н., доцент
2 ФГБОУ ВПО Санкт-Петербургский государственный политехнический университет, магистрант
3 ФГБОУ ВПО Санкт-Петербургский государственный политехнический университет, магистрант

Аннотация
В статье рассматриваются различные методики расчета осадок свайных фундаментов описанные в нормативных документах - СНиП 2.02.03.-85 «Свайные фундаменты» и его актуализированной редакции СП 24.13330.2011 «Свайные фундаменты». Произведен расчет для висячих железобетонных свай, призматической формы, квадратного поперечного сечения с заостренным концом. В качестве нагрузки принято центральное воздействие без изгибающих моментом. Рассмотрен новый метод расчета осадки свайного фундамента состоящего из групп свай. Полученные результаты проанализированы и на их основании сделаны выводы.

Melnikov Victor Alekseevich 1 , Alekseev Nikolai Sergeyevich 2 , Ionov Konstantin Igorevich 3
1 VPO St. Petersburg State Polytechnic University, Ph.D., Associate Professor
2 VPO St. Petersburg State Polytechnic University, undergraduate
3 VPO St. Petersburg State Polytechnic University, undergraduate

Abstract
The article discusses different methods of calculating the sediment pile foundations described in the regulations - SNIP 2.02.03.-85 "Pile foundations" and the updated version of its SP 24.13330.2011 "Pile foundations." The calculation for hanging concrete piles, a prismatic shape, a square cross-section with a pointed end. The load taken a central impact without bending moments. A new method for calculating the rainfall pile foundation consisting of a group of piles. The results are analyzed on the basis of their conclusions.

На современном этапе развития фундаментов одной из главных задач является повышение эффективности проектировочных решений, разработка экономически обоснованных и конкурентоспособных решений

В настоящее время большой размах приобретает строительство на слабых водонасыщенных грунтах, когда строители используют под объекты площадки, которые ранее признавались геологами невыгодными для возведения сооружений.

В сложных инженерно-геологических условиях свайный вариант зачастую оказывается единственно возможным видом фундаментов. Свайные фундаменты применятся в тех случаях, когда грунты основания представлены насыпью большой мощности, илистыми отложениями, связными грунтами в текучем и текуче-пластичном состоянии и т.п. [13, 15].

Так как затраты на устройство подземной части здания составляют до 25% от общей стоимости, снизить эти показатели позволяет применение более экономичных и индустриальных свайных фундаментов.

Важнейшим резервом повышения эффективности свайных фундаментов является совершенствование определения их осадок на стадии проектирования.

Сложность работы сваи в грунте делает невозможным создание математически строгой теории надежности расчета. Поэтому используются различные инженерные методики расчета. Используемая в настоящее время нормативная литература в области проектирования свайных фундаментов содержит недостаточно информации и позволяет получать неоднозначные результаты.

Целью данной работы является сравнение результатов расчета осадок свайных фундаментов здания каркасного типа в заданных геологических условиях. Параметры здания и геологический разрез приняты одинаковыми для того, чтобы выявить влияние различных теоретических подходов к расчету осадок в СНиП 2.02.03.-85 «Свайные фундаменты» и СП 24.13330.2011 «Свайные фундаменты» (актуализированная редакция).

2. Расчет несущей способности свай
Характеристики грунтов и мощности слоев, слагающих грунтовое основание заданного сооружения, представлены в таблице 1.

Расчеты проводятся по двум группам предельных состояний [2]:Будем рассматривать висячие железобетонные сваи, призматической формы, квадратного поперечного сечения с заостренным концом. При этом размеры поперечного сечения принимаем 40 х 40 см, длину сваи 13 м.

1) по несущей способности – по прочности материала свай и материала ростверка (ведется на основное сочетание расчетных нагрузок);
2) по деформациям – по осадкам оснований свай и свайных фундаментов от вертикальных нагрузок (на основное сочетание нормативных нагрузок).

Сваю в составе фундамента и вне его по несущей способности грунтов основания следует рассчитывать исходя из условия [6]:

где N — расчетная нагрузка, передаваемая на сваю (продольное усилие, возникающее в ней от расчетных нагрузок, действующих на фундамент при наиболее невыгодном их сочетании);

F _d — расчетная несущая способность грунта основания одиночной сваи, называемая в дальнейшем несущей способностью сваи;
— коэффициент условий работы, учитывающий повышение однородности грунтовых условий при применении свайных фундаментов, принимаемый равным 1,15 при кустовом расположении свай;
— коэффициент надежности по назначению (ответственности) сооружения, принимаемый равным 1,15;
— коэффициент надежности примем равным 1,4, т. к. несущая способность сваи определена расчетом.
Несущую способность F _d , висячей забивной сваи, погружаемой без выемки грунта, работающей на сжимающую нагрузку, следует определять как сумму сил расчетных сопротивлений грунтов основания под нижним концом сваи и на ее боковой поверхности по формуле [6]:

где _c — коэффициент условий работы сваи в грунте, принимаемый _c = 1;
R - расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи, принимаемое по таблице (табл. 7.2 [4]): R =5360 кПа;
A — площадь опирания на грунт сваи, м 2 , принимаемая равной площади поперечного сечения сваи: A =0,16 м 2 ;
u — наружный периметр поперечного сечения сваи, м: u =1,6 м;
f _i — удельное сопротивление i-го слоя грунта основания на боковой поверхности сваи, принимаемое по таблице (табл. 7.3, [4]) в зависимости от глубины H _i и вида грунта на этой глубине;
H _i — глубина погружения средней точки i-го однородного участка грунта;
h _i — толщина i-го слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью сваи, м;
_cR , _cf — коэффициенты условий работы грунта соответственно под нижним концом и на боковой поверхности сваи, учитывающие влияние способа погружения сваи на расчетные сопротивления грунта (табл. 7.4, [4]): .
Определим f _i и и результаты сведём в таблицу 2:
Таблица 2

Расчет несущей способности основания ленточного фундамента по методике EUROCODE 7 будем производить для консолидированного основания (условия с дренированием основания).

Расчетная несущая способность вертикально нагруженного основания фундамента может быть определена по формуле:

где использованы расчетные безразмерные коэффициенты:

— наклонной плоскости подошвы фундамента:

— формы фундамента (расчет ведем для полосы ленточного фундамента шириной 1 метр; т.к. ширина ленточного фундамента составляет также 1 метр, то используем формулы для фундамента квадратной формы):

— наклона нагрузки за счет горизонтальной составляющей Н:

Свайные фундаменты

Анализ инженерно-геологических условий площадки строительства

Исходные данные по геологическим разрезам.

ИГЭ	Мощность пластов по скважинам , м	Расстояния между скважинами, м	Наименование грунта	Глубинные воды, м
1-2	2-3
Торф коричневый водонасыщенный
Песок пылеватый
Супесь пылеватая
Гравелистый песок

Данные свойств грунтов

Показатели	Значения показателей слоев
Удельный вес грунта γ_II кН/м	9,5	16,5
Коэффициент пористости е	-	-	-	-
Удельное сцепление С_II , кПа	-	-	-
Угол внутреннего трения φ, °
Модуль деформации Е, МПа	-	-	16,1

Расчет и конструирование свайных фундаментов

Согласно выданного задания на курсовое проектирование необходимо рассчитать и запроектировать фундаменты на фундамент с забивными сваями и уплотненным основанием.

Назначим длину сваи – достаточно прочным основанием будет являться супесь. Однако мощность слоя супеси составляет 2 м, что соответствует минимальной глубине заделки. Поэтому заделку сваи будем производить в гравелистый песок, глубина заделки для которого составляет не менее 0,5 м. Таким образом полная длина сваи определяется как:

где l₁ – глубина заделки сваи в ростверк, принимаемая равной 0,05 м;

l₂ – расстояние от подошвы ростверка до кровли несущего слоя, 6,6 м;

l₃ – заглубление сваи в несущий слой, 1 м

l = 0,05 + 6,6 + 1 = 7,65 м.

Согласно П19-04 к СНБ 5.01.01-99 примем поперечное сечение сваи 300х300 мм.

Несущая способность сваи по грунту определяется как сумма сопротивлений грунтов под основанием сваи и на ее боковой поверхности:

F_uf = γ_c *(γ_cr *R*A + γ_cf *U* )

где γ_c_, γ_cf – коэф-т условий работы сваи в грунте, принимаемый равным 1;

γ_cR – коэф-т условий работы грунта под нижним концом и на боковой поверхности сваи для сплошных забивных свай, погружаемых паровоздушными и и дизельными молотками =1;

R – расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи, согласно П4-2000 к СНБ 5.01.01-99 принимаемый равным 10,2 МПа;

А – площадь опирания на грунт сваи, по площади поперечного сечения ее нижнего конца принимаемая равной 0,09 м 2 ;

U – периметр поперечного сечения сваи, принимаемы равным 1,2 м.

R_fi – расчетное сопротивление i-го слоя грунта основания на боковой поверхности, принимаемый равным: для песка пылеватого – 48 МПа, для супеси пылеватой – 37 МПа, для гравелистого песка – 104 МПа;

h_i – толщина i-тых слоев грунта, принимаемая для песка пылеватого – 2 м, для супеси – 2 м, для гравелистого песка – 1 м.

Тогда, несущая способность одной сваи:

F_di = 1*(1,0*10200*0,09 + 1,2*1,0*(48*2+37*2+104*1)) = 1246,8 кН

Расчетная нагрузка F_u допускаемая на сваю вычисляется из условия

N ≤ F_u =

где γ_k – коэф-т надежности, принимаемый равным 1,4.

F_u = = 890,6 кН

Расчетная нагрузка приходящаяся на одну сваю для внецентренно сжатого фундамента:

N = ±

где N₀ – вертикальная расчетная нагрузка, приложенная на обрез фундамента, равная 4752 кН;

G_m – расчетная нагрузка от веса ростверка и грунта на его уступах, принимаем равным 21 кН/м 3 ;

n – кол-во свай в кусте, равно 6 шт.

M_x – расчетный изгибающий момент, равный 408 кН*м 3 ;

y – расстояние от главных осей свайного поля до оси наиболее удаленной сваи, для которой вычисляется нормальная нагрузка, 1 м;

y_i – расстояние от главных осей свайного поля до оси каждой сваи, 1 м

N_max = + = 888 кН.

N_min = – = 752 кН.

N_m = = 820 кН

Основным методом определения конечной осадки фундаментов является метод послойного суммирования. Расчет начинается с построения эпюр природного и дополнительного давления.

Ординаты эпюры природного давления грунта определяются по формуле:

где γ_i – удельный вес i-го слоя грунта, кН/м 3 ;

h_i – толщина i-го слоя грунта, м.

σ_zg_,3” = *1,5 + σ_zg_,2 = 135,7 кПа

σ_zg_,4 = *10 + σ_zg_,3’’ = 236,91 кПа

Полученные ординаты откладываем слева от оси симметрии, а справа откладываем их значения, уменьшенные в 5 раз.

Дополнительное вертикальное давление под подошвой фундамента:

Дополнительное вертикальное напряжение σ_zpi для любого сечения на глубине z от подошвы фундамента определяется по формуле:

Расчет осадки отдельного слоя производится по следующей формуле:

s_i = β

где β – безразмерный коэф-т, равный 0,8;

σ_zp,_i – среднее значение дополнительного вертикального нормального напряжения в i-том слое грунта;

h_i – толщина i-го слоя грунта, равная 50 см;

Е_i – модуль общей деформации i-го слоя грунта, кПа;

Расчет проводим в табличной форме

Номер элемен-тарного слоя, h_i	Тол-щина элемен-тарного слоя h_i , см	Коэф-т ζ	Коэф-т α	Дополни-тельное напря-жение в слое σ_zpi кПа	Среднее напря- жение от собст-венного веса грунта σ_zgi, кПа	0,2σ_zgi, кПа	Модуль общей дефор-мации грунта слоя Е_i, кПа	Осадка слоя s_i, мм
0,00	1,000	251,00	24,10	4,82	0,837
0,40	0,960	240,96	34,47	6,89	1,789
0,80	0,800	200,80	44,84	8,97	1,606
1,20	0,606	152,11	55,20	11,04	1,283
1,60	0,449	112,70	65,57	13,11	0,963
2,00	0,336	84,34	75,94	15,19	0,716
2,40	0,257	64,51	86,31	17,26	0,541
2,80	0,201	50,45	96,68	19,34	0,418
3,20	0,160	40,16	107,04	21,41	0,329
3,60	0,131	32,88	91,14	18,23	0,266
4,00	0,108	27,11	101,51	20,30	0,218
4,40	0,091	22,84	106,36	21,27	0,100
4,80	0,077	19,33	111,22	22,24	0,084
5,20	0,067	16,82	116,08	23,22
5,60	0,058	14,56	120,94	24,19
6,00	0,051	12,80	125,80	25,16
Общая осадка s = 9,151 мм

Согласно ТКП 45-5.01-67-2007 предельная величина осадки, для зданий с железобетонным полным каркасом составляет 8 см. таким образом ε =0,9 см ≤ ε _u = 8 см.

Расчет прочности тела столбчатого фундамента

Расчет прочности тела фундамента производится на расчетные нагрузки, приложенные на уровне обреза фундамента (без учета собственного веса фундамента и грунта на его уступах).

Определим площадь поперечного сечения арматуры из расчета фундамента на изгиб.

M_sd = = = 330,12 кН*м

A_sd = = = 21,68 см 2

Подошва фундамента армируется сварной сеткой заводского изготовления с Ø стержней 16 мм S500 и шагом 200 мм в обоих направлениях. Конструктивно подколонник усиляется сетками из 4-х стержней Ø8 мм.

Определение размеров ленточного фундамента

Расчет ленточного фундамента ведется для полосы шириной 1 м.

Определим размеры фундамента исходя из условия:

Исходные данные для расчета:

- γ₁ = 1,2 (т.к. L/H = 39,9/9,7 = 4,11)

- Mγ = 1,68; Mq = 7,71; Mc = 9,58

- d₁ = = 0,67 м

Таким образом, расчетное сопротивление грунта под подошвой фундамента составляет:

R = * [1,68*1*b*19+ 7,71*0,67*18,05 + (7,71 - 1)*2,35*18,05 + 9,58*0] = 53,63*b +634,73

Давление под подошвой фундамента:

p = + 21*0,63 = + 13,23

При решении получившихся уравнений в виде системы, получаем b=0,495 м.

Конструктивно принимаем ширину фундамента равной 0,8 м.

В таком случае получаем:

R = 53,63*0,8 + 634,73 = 677,63 кПа

p_m = + 13,23 = 353,23 кПа

Расчет вероятной осадки ленточного фундамента

Ординаты эпюры природного давления грунта:

σ_zg_,2” = *1,5 + σ_zg_,2 = 137,21 кПа

σ_zg_,3 = *10 + σ_zg_,3 = 238,42 кПа

Дополнительное вертикальное давление под подошвой фундамента:

Толщину слоя грунта для расчета принимаем равной 16 см.

Расчет проводим в табличной форме:

Номер элемен-тарного слоя, h_i	Тол-щина элемен-тарного слоя h_i , см	Коэф-т ζ	Коэф-т α	Дополни-тельное напря-жение в слое σ_zpi кПа	Среднее напря- жение от собст-венного веса грунта σ_zgi, кПа	0,2σ_zgi, кПа	Модуль общей дефор-мации грунта слоя Е_i, кПа	Осадка слоя s_i, мм
1,000	306,71	46,52	9,30	0,714
0,4	0,977	299,66	49,56	9,91	0,706
0,8	0,881	270,21	52,60	10,52	0,663
1,2	0,755	231,57	55,64	11,13	0,584
1,6	0,642	196,91	58,68	11,74	0,499
2,0	0,550	168,69	61,72	12,34	0,425
2,4	0,477	146,30	64,76	12,95	0,367
2,8	0,420	128,82	67,80	13,56	0,320
3,2	0,374	114,71	70,84	14,17	0,283
3,6	0,337	103,36	73,88	14,78	0,254
0,306	93,85	76,92	15,38	0,229
4,4	0,280	85,88	79,96	15,99	0,209
4,8	0,258	79,13	83,00	16,60	0,192
5,2	0,239	73,30	86,04	17,21	0,177
5,6	0,223	68,40	89,08	17,82	0,165
0,208	63,80	92,12	18,42	0,154
6,40	0,196	60,12	95,16	19,03	0,144
6,80	0,185	56,74	98,20	19,64	0,136
7,20	0,175	53,67	101,24	20,25	0,128
7,60	0,166	50,91	104,28	20,86	0,122
8,00	0,158	48,46	107,32	21,46	0,116
8,40	0,150	46,01	110,36	22,07	0,110
8,80	0,143	43,86	113,40	22,68	0,105
9,20	0,137	42,02	115,01	23,00	0,100
9,60	0,132	40,49	116,62	23,32	0,096
10,00	0,126	38,65	118,23	23,65	0,092
10,40	0,122	37,42	119,84	23,97	0,089
10,80	0,117	35,89	121,45	24,29	0,085
11,20	0,113	34,66	123,06	24,61	0,082
11,60	0,109	33,43	124,67	24,93	0,079
Общая осадка s =7,425 мм

Согласно ТКП 45-5.01-67-2007 предельная величина осадки, для бескаркасных зданий с несущими стенами из кирпичной кладки без армирования составляет 10 см. таким образом ε =0,75 см ≤ ε _u = 10 см.

Расчет прочности ленточного фундамента

Msd = = = 1,53 кН*м

A_s= = = 0,1 см 2

Для армирования плиты ленточного фундамента принимаем 5 стержней диаметром 12 мм с общей площадью поперечного сечения 5,65 см 2 .

У вас есть вопросы о наших вебинарах? Нужен совет о том, какие вебинары лучше всего подойдут для вашего предстоящего дизайн-проекта? Свяжитесь с нами по телефону, электронной почте, в чате или на форуме или найдите предлагаемые решения и полезные советы на странице часто задаваемых вопросов, доступной круглосуточно.

Перейти к
События
Видео
Модели
База знаний
Снимки экрана
Функции продукта
Часто задаваемые вопросы
Проекты заказчиков

Еврокод2 | Железобетонные конструкции по норме DIN EN 1992-1-1

Онлайн-обучение 25. мая 2022 8:30 - 12:30 CEST

Webinar 20. января 2022 14:00 - 15:00 EST

$Учет стадий строительства\n в RFEM 6$

Учёт стадий строительства в RFEM 6

Webinar 13. января 2022 14:00 - 15:00 CET

Ознакомление с новой программой RFEM 6

Webinar 11. ноября 2021 14:00 - 15:00 EST

Моделирование и расчёт железобетонных конструкций в RFEM 6 и RSTAB 9

Webinar 3. ноября 2021 15:00 - 16:00 CET

Расчет стекла в программе Dlubal

Webinar 8. июня 2021 14:00 - 14:45 CEST

Анализ изменений во времени при взрыве в программе RFEM

Webinar 13. мая 2021 14:00 - 15:00 EST

Балочные и плоскостные конструкции из древесины | Часть 2: Расчет

Webinar 11. мая 2021 14:00 - 15:00 CEST

Балочные и плоскостные конструкции из древесины | Часть 1: Моделирование, ввод нагрузок и комбинаторика

Профессиональное ПО для расчёта конструкций по нормам Еврокод

Еврокоды (EC) представляют собой стандартизированные технические правила для проектирования строительных конструкций в Европейском Союзе.

В настоящее время существует десять разделов Еврокода (EC от 0 до 9, в нормах EN 1990 – EN 1999), которые далее делятся на меньшие части. Норма Еврокод так общей сложности из 58 стандартных частей.

Кроме того, комитеты по стандартам стран -участниц создают для каждого Еврокода национальное приложение, в котором определяются параметры, определяемые на национальном уровне, такие как частичные коэффициенты надежности.

Еврокод 0: Основной тренинг
Еврокод 1: воздействия
Eurocode 2: Железобетонная конструкция
Еврокод 3: Стальная конструкция
Еврокод 4: Составные конструкции
Еврокод 5: Деревянная конструкция
Еврокод 6: Строительство из кладки
Еврокод 7: Фундамент
Еврокод 8: Землетрясение
Еврокод 9: Алюминиевые конструкции

«Изучив все предложения на рынке, мы решили приобрести для расчета наших трехмерных стальных конструкций программное обеспечение RFEM от компании Dlubal Software. На наш взгляд, оно является самым подходящим решением для расчетов по норме Еврокод. Кроме простого и интуитивно понятного интерфейса, позволяет программа наглядно отображать и легко изменять все данные и результаты, благодаря чему практически устраняется эффект "черного ящика".

Кроме того техническая поддержка компании удивительно терпелива, компетентна и быстро реагирует на наши запросы, что лишь подтверждает правильность нашего решения. К тому же множество обучающих видео и подробные руководства пользователя позволяют самостоятельно изучать работу с программой и непрерывно осваивать новые функции. Еще одним преимуществом программы является ее модульная система, которая позволяет расширить ваше предложение на основе той же программы, не требуя дополнительных этапов обучения. Даже если мы завтра решим перейти к использованию деревянных, алюминиевых или стеклянных конструкций, их расчет не будет для нас никаким затруднением.»»

Читайте также: