Расчет осадки плитного фундамента

Обновлено: 18.05.2024

Пользуясь результатами вычислений физических и механических характеристик грунтов основания, расчетных сопротивлений грунтов, глубины заложения фундаментов (см. контрольную работу №1) и в соответствии со Сводом правил СП 22.13330.2011 Основания зданий и сооружений. Актуализированная редакция СНиП 2.02.01-83*, определить:

Осадку основания плитного фундамента

1.1 методом линейно-деформируемого слоя

Осадку основания столбчатого фундамента под колонну среднего ряда

1.2 методом эквивалентного слоя 1.3 затухание осадки во времени

При внецентренном загружении столбчатого фундамента под колонну

1.4 величину крена здания 1.5 определить несущую способность грунтового основания.

2 Исходные данные для расчета:

ТЕХНИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ СООРУЖЕНИЙ (номер варианта подбирается по заданию)

№ п.п.	Данные:	№
Общая расчетная нагрузка на плитный фундамент N, КН
Ширина подошвы плитного фундамента, b=l, м	18×18
Глубина заложения, d,м	1,8
Нагрузка на фундамент под колонну среднего ряда N, КН
Ширина подошвы столбчатого фундамента, b=l,м	1,8
Уровень грунтовых вод, - ¯	-7.5
Значение эксцентриситета для расчета крена, е_l, м	0,29
Значение эксцентриситета для расчета крена, е_b, м
Класс ответственности здания

Физические характеристики грунтов и показатели механических свойств (см. т.6 п. 1.2 контрольной работы №1) занесены в сводную ведомость

Сводная ведомость физико-механических свойств грунтов

№	Характеристики грунтов	Усл. Обоз.	Ед. измер.	Номера слоев
№	№	№
Мощность слоя	h_i	м	5,2	3,0	4,2
Плотность грунта (природная)	J О	т/м 3	2,0	1,92
Плотность твердых частиц грунта	J О _s	т/м 3	2,76	2,70	2,74
Влажность грунта (природная)	ω	%	0,27	0,22	0,34
Влажность на границе текучести	ω_L	%	0,41	0,3	0,52
Влажность на границе пластичности	ω_ρ	%	0,21	0,18	0,31
Плотность сухого грунта (скелета грунта)	J О _d	т/м 3	1,57	1,57	1,44
Пористость	n	дол.ед	0,43	0,42	0,47
Коэффициент пористости	е	дол.ед	0,75	0,72	0,89
Коэффициент пористости при ω = ω_L	е_L	дол.ед	0,38	0,81	1,42
Степень влажности	S_r	дол.ед	1,96	0,73	0,66
Число пластичности	J_ρ	%	0,2	0,12	0,21
Показатель текучести	J_L	дол.ед	0,3	0,3	0,1
Показатель	J_ss	дол.ед	0,16	0,3	0,67
Удельный вес грунта	γ	кН/м 3	19,8	18,82	18,9
Удельный вес сухого грунта	γ_d	кН/м 3	15,39	15,39	14,11
Удельный вес твердых частиц грунта	γ_s	кН/м 3	27,05	26,46	26,85
Удельный вес взвешенного водой грунта	γ_sb	кН/м 3	9,86	9,69	8,97
Степень неоднородности (песков)	С_u	1,66	4,33
Высота капиллярного поднятия воды	d_cap	см	65,69	102,65	251,47
Полное наименование грунта	Суглинок тугопластичный,мелкий, средней пористости.	Суглинок текучей мелкий, средней плотности.	Глина тякучая, мелкая, рыхлаяю.
Удельное сцепление грунта	С_I	кПа	2,15	2,15	-
С_II
Угол внутреннего трения	φ_Ι	град.	18,26	18,26	24,35
φ_ΙΙ
Модуль деформации	Е	МПа
Расчетное сопротивление грунтов основания (условное)	R_о	кПа

Расчет осадки плитного фундамента методом линейно-деформируемого слоя

Метод линейно-деформируемого рекомендуется применять в случаях, если:

а) Ширина (диаметр) фундамента b≥10 м и модуль деформации грунтов основания E≥10 МПа

b) В пределах сжимаемой толщи H_c, мощность которой находится по методу послойного суммирования, залегает практически несжимаемый грунт с модулем деформации E≥50 МПа.

При большеразмерных фундаментах (случай а) мощность сжимаемой толщи определяют по эмпирической формуле

где H_o и ψ – соответственно равен для оснований, сложенных пылевато-глинистыми грунтами, 9 м и 0,15 , песчаными грунтами – 6 м и 0,1 ; коэффициент k_p =0,8 при давлении по подошве фундамента p_II=100 кПа и k_p =1,2 при р_II=500 кПа, а при промежуточных значениях по интерполяции.

Примем глубину заложения плитного фундамента d=1,8

Найдем сжимаемую толщу Н по формуле H=(H_o+ψ b)k_p

при Н₀= 9 м,

ψ =0,15

k_р=0,9 найден по интерполяции

Н= (9+13∙0,15)=9,8м,м,

Поскольку 2H/b= 19,6/18=1,1

Коэффициенты k_c=1,3

Схема к расчету осадки методом линейно-деформируемого слоя Рисунок 1

По таблице 4, приложение 2 СНиП 2.02.01-83 определим коэффициенты k_i и k_i-1 для границ слоев.

Для первого (несущего) слоя

и для z₁= 3,5 м,

ξ₁=2z₁/b=0,4

Для подстилающего слоя на верхней границе

и на нижней границе z₂= 4,07 м,

Cреднее давление под подошвой фундамента P_II=N/A_f =48000/ 324= 148 КПа

Здесь площадь подошвы плитного фундамента A_f=b∙l =18×18=324 (м 2 )

Найдем осадку основания фундамента

s=p_IIb k_c/k_m < (k_i-k_i_-1)/E_oi>= p_IIb k_c/k_m ∙<(k₁-k₀)/E₁ +(k₂-k₁)/E₂+(k₃-k₂)/E₃ +….>=

Примечание: Модуль деформации Е принимается в кПА, осадка S получена в метрах.

Осадка сравнивается с предельной осадкой (см. прил.4 СНиП 2.02.01-83)

S = 3,3 (см)£ S_u= 2 8 (см)

Вывод: __ Осадка допустима ________

Личность ребенка как объект и субъект в образовательной технологии: В настоящее время в России идет становление новой системы образования, ориентированного на вхождение.

Как распознать напряжение: Говоря о мышечном напряжении, мы в первую очередь имеем в виду мускулы, прикрепленные к костям .

Расчет фундаментов и в частности осадки основания, возникающей при строительстве дома - занятие в принципе не сложное, когда известны характеристики ниже залегающих грунтов, уровень грунтовых вод и прочие данные. Но дело в том, что при строительстве одно - двухэтажного дома, так сказать для себя, геологоразведка, позволяющая узнать вышеуказанные характеристики - явление достаточно редкое.

Как правило люди в таких случаях делают фундамент на глаз, не сильно углубляясь в расчеты. Да и зачем заказывать инженерно-геологические изыскания, если почти все вокруг закладывают фундамент на глаз? Между тем стоимость бурения нескольких скважин на будущем участке строительства и анализ залегающих грунтов стоят не так уж и дорого по сравнению с общей стоимостью дома - 300-1500$ (в зависимости от размеров будущего дома, количества скважин и других факторов). К тому же знание геологии участка позволит принять наиболее оптимальный тип фундамента, что может дать значительно большую экономию.

Тем не менее я не могу запретить людям строить дома без проведения геологоразведки, а могу только предложить хотя бы упрощенно рассчитывать планируемый фундамент и в частности осадку основания.

Для расчета осадки основания (а значит и фундамента) нужно знать свойства залегающих ниже фундамента грунтов, но с геологоразведкой у нас туго, мы потому и монолитную фундаментную плиту планируем. Поэтому сначала выполним

Упрощенный расчет осадки фундамента

можно провести на основании следующих предположений:

1. Предположим, что ниже - на всю расчетную глубину - залегает все та же пористая глина, имеющая модуль упругости Е = 70 кг/см 2 (минимальное значение согласно "Методическим рекомендациям по сбору инженерно-геологической информации и использованию табличных геотехнических данных при проектировании земляного полотна автомобильных дорог, таблица 4) и удельный вес γ = 2.7 г/см 3 (там же, таблица 2). Соответственно давление от каждого метра вышележащего грунта составит σ_1γ = 2.7·100 = 270 г/см 2 или 0.27 кг/см 2 .

2. Дополнительное вертикальное нормальное напряжение в слое грунта σ_q (возникающее от фундамента) изменяется равномерно от максимального значения непосредственно под фундаментом, где это напряжение равно q, до минимального на нижней отметке сжимаемой толщи.

3. Как правило нижняя отметка сжимаемого грунта принимается там, где σ_г = 0.1σ_ф (при модуле упругости менее 100 кг/см 2 ).

Таким образом на глубине около 10.5 м давление от вышележащего грунта составит σ_10γ = 0.27·10 = 2.7 кг/см 2 , даже если давление от фундамента на этой глубине будет составлять σ_q = 0.5q = 0.362/2 = 0.181 кг/см 2 , то все равно разница будет более 10 раз и тогда при толщине сжимаемого слоя грунта 10 м осадка составит:

s = βσ_срh/E = 0.8·((1 + 0.5)/2)·0.362·1000/70 = 3.1 см < s_u = 10 cм

где β = 0.8 безразмерный коэффициент, принимаемый согласно приложения 2 СНиП 2.02.01-83 "Основания зданий и сооружений".

В действительности дополнительное напряжение в грунте от фундамента на отметке 10.5 м будет скорее всего меньше, соответственно и толщина сжимаемого слоя будет меньше. Да и характеристики грунта на рассматриваемой глубине будут другими с учетом того, что до начала строительства грунт на этом месте находился уже тысячи, а может и миллионы лет и за это время успел должным образом спрессоваться и изменить свои расчетные характеристики.

Тем не менее, даже с учетом всех вышеперечисленных и не перечисленных причин рассчитанная нами осадка фундамента значительно меньше допустимой средней осадки s_u, определяемой по приложению 4 СНиП 2.02.01-83, и составляющей для фундаментов бескаркасных многоэтажных гражданских зданий со стенами из крупных блоков или кирпича без армирования 10 см.

Тем не менее, если данный метод определения осадки основания кажется вам слишком простым и не точным, то есть

Более точный расчет осадки основания

Хотя физические характеристики ниже залегающих грунтов нам по-прежнему неизвестны, но мы, полагая физические свойства ниже залегающих грунтов неизменными, можем воспользоваться данными таблицы 391.1 для определения значений вертикальных напряжений от фундамента на различной глубине, чтобы более точно выяснить границу сжимаемой зоны.

Для рассматриваемой фундаментной плиты соотношение сторон составляет

η = l/b = 16.6/11.4 = 1.456 ≈ 1.4 (чтобы не возиться дополнительно с интерполяцией)

1. Тогда на глубине z₁ = 0.2·11.4 = 2.28 м вертикальное напряжение составит σ(_{z= 1.14)q} = aq_o = 0.972·0.362 = 0.351 кг/см 2 .

где 2z/b = 2z/11.4 = 0.4

Среднее значение вертикальных напряжений от фундамента составит

σ_1zq = (0.362 + 0.351)/2 = 0.3565 кг/см 2 .

В свою очередь вертикальное напряжение от собственного веса грунта составит σ_1zγ = 0.27·2.28 = 0.6156 кг/см 2 .

2. На глубине 4.56 м σ_(z=2.28)q = 0.848·0.362 = 0.307 кг/см 2 , σ_2zq = 0.329 кг/см 2 , σ_2γ = 4.56·0.27 = 1.23 кг/см 2 .

3. На глубине 6.84 м σ_{(z=3.42) q} = 0.682·0.362 = 0.247 кг/см 2 , σ_3zq = 0.277 кг/см2, σ_3γ =6.84·0.27 = 1.85 кг/см 2 .

4. На глубине 9.12 м σ_(z=4.56)q = 0.532·0.362 = 0.193 кг/см 2 , σ_4zq = 0.22 кг/см 2 , σ_4γ = 9.12·0.27 = 2.46 кг/см 2 .

Как видим, на глубине 9.12 м вертикальные напряжения от фундамента будут более чем в 10 раз меньше вертикальных напряжений от выше залегающих грунтов, тогда

Если отметка грунтовых вод будет на отметке низа фундаментной плиты, это приведет к уменьшению вертикальных напряжений от вышезалегающего грунта до σ_1γ = 2.7 - 1 = 1.7 г/см 3 . Это означает что следует рассматривать большую толщину грунта, чтобы выполнялось условие σ_q < 0.1σ_γ. Впрочем, толщина рассматриваемого грунта увеличится незначительно.

5. На глубине 11.4 м σ_(z=5.7)q = 0.414·0.362 = 0.15 кг/см 2 , σ_5zq = 0.17 кг/см 2 , σ_4γ = 11.4·0.17 = 1.94 кг/см 2 .

тогда максимальная осадка основания (а значит и фундамента) составит:

Как видим, даже при самых неблагоприятных обстоятельствах осадка основания все равно значительно меньше допустимой, впрочем для этого мы и принимали монолитную плиту в качестве фундамента.

Примечание: Для наглядности полученные данные расчетов для каждого слоя обычно сводятся к таблицу.

На этом пока все.

Доступ к полной версии этой статьи и всех остальных статей на данном сайте стоит всего 30 рублей. После успешного завершения перевода откроется страница с благодарностью, адресом электронной почты и продолжением статьи. Если вы хотите задать вопрос по расчету конструкций, пожалуйста, воспользуйтесь этим адресом. Зараннее большое спасибо.)). Если страница не открылась, то скорее всего вы осуществили перевод с другого Яндекс-кошелька, но в любом случае волноваться не надо. Главное, при оформлении перевода точно указать свой e-mail и я обязательно с вами свяжусь. К тому же вы всегда можете добавить свой комментарий. Больше подробностей в статье "Записаться на прием к доктору"

Для терминалов номер Яндекс Кошелька 410012390761783

Номер карты Ymoney 4048 4150 0452 9638 SERGEI GUTOV

Для Украины - номер гривневой карты (Приватбанк) 5168 7422 4128 9630

Примечание: Возможно ваш вопрос, особенно если он касается расчета конструкций, так и не появится в общем списке или останется без ответа, даже если вы задатите его 20 раз подряд. Почему, достаточно подробно объясняется в статье "Записаться на прием к доктору" (ссылка в шапке сайта).

Проектирование основания следует выполнять на основе существующих нормативных документов в частности СНиП 2.02.01-83* "Основания зданий и сооружений" или СП 50-101-2004 "Проектирование и устройство оснований и фундаментов зданий и сооружений". Ниже мы рассмотрим, на основании каких положений можно определить осадку основания.

Для начала выясним, что подразумевается под термином - осадка основания (обозначается литерой "s").

Осадка - это деформация, происходящая в результате уплотнения грунтов, залегающих ниже фундамента, под воздействием нагрузки от здания или сооружения, иногда под воздействием собственного веса вышележащего грунта.

При этом существенного изменения структуры грунтов не происходит и потому такую деформацию можно условно считать упругой. Это означает, что давление на основание (нагрузка от фундамента) должно быть меньше расчетного сопротивления грунта.

Если давление на грунт будет больше расчетного сопротивления грунта, то деформация грунтов будет уже пластической, т.е. не восстанавливаемой со временем даже после снятия нагрузки (например, сноса здания) и приведет к существенному изменению структуры грунтов (как минимум тех, которые находятся ближе всего к подошве фундамента). Такая деформация называется просадкой и будет она значительно больше чем осадка, вот только рассчитать просадку из-за пластической деформации даже приблизительно не возьмется никто (просадка при замачивании просадочных грунтов и по другим возможным причинам, здесь не рассматривается).

Методы уплотнения грунтов перед началом строительства здесь также не рассматриваются. Тем не менее уплотнение грунта перед началом устройства фундамента позволит уменьшить итоговую осадку основания, определить которую мы и собираемся.

Основные положения, принимаемые при расчете осадки основания:

Теоретически для расчета осадки основания достаточно просто знать закон Гука, согласно которому

σ = ЕΔh/h или Δh = σh/E (391.1)

где σ - нормальное напряжение, действующее на стержень, измеряемое в МПа или кгс/см 2 .

Примечание: нормальные напряжения при рассмотрении оснований часто называются вертикальными нормальными, а потом и просто вертикальными. Сути дела это не меняет, однако позволяет лучше представить направление действия напряжений.

Е - модуль упругости стержня, также измеряемый в МПа или кгс/см 2 , h - высота (длина) стержня, Δh - величина деформации стержня, которую можно было бы рассматривать как осадку основания, если бы мы действительно имели под подошвой фундамента некий стержень конечной длины и постоянного по длине сечения. Вместо это у нас под фундаментом весь земной шар, состоящий из множества пород, слоев грунтов, грунтовых вод и пр. Поэтому:

При расчете осадки основания используется модель линейно деформируемого полупространства под подошвой фундамента.

В этом линейно деформируемом полупространстве давление фундамента на основание будет чем глубже, тем меньше из-за перераспределения напряжений на единицу площади по мере заглубления. Однако зависимость между глубиной и распределением напряжения - не линейная. Например для точечного фундамента с достаточно малой площадью подошвы давление на основание можно условно рассматривать как сосредоточенную нагрузку в вершине конуса. И чем больше высота конуса, тем больше площадь, на которую будет распределяться эта нагрузка. Таким образом конус - это как бы и есть деформируемый стержень переменного сечения. Давление фундамента на основание обозначается как σ_q и определяется, как дополнительное вертикальное напряжение. На рассматриваемой глубине z это напряжение обозначается как σ_zq (см. рисунок 391.1)

Примечание: в СНиПе 2.02.01-83 нагрузка на основание обозначается литерой р, в теоретической механике нагрузка чаще обозначается литерой q и мне такое обозначение ближе. Впрочем принципиального значения это не имеет.

Помимо давления от фундамента на нижележащие слои грунтов давят вышележащие слои грунтов. Это давление обозначается как σ_γ и определяется, как вертикальное напряжение от собственного веса грунта. Предполагается, что вертикальное напряжение от собственного веса грунта прямо пропорционально рассматриваемой глубине и объемному весу грунта

σ_γ = γh

где γ - объемный вес сжимаемого грунта, находящегося ниже подошвы фундамента, h - высота слоя сжимаемого грунта

Примечание: В СНиПе 2.02.01-83 это давление обозначается как σ_g, в СП 50-101-2004 - как σ_γ, но опять же принципиального значения это не имеет. Мне больше нравится обозначение σ_γ.

Так как по мере заглубления вертикальные напряжения от фундамента уменьшаются, а от вышележащих слоев грунта увеличиваются, то соответственно и деформации, вызываемые этими напряжениями, изменяются. Т.е. чем глубже, тем меньше будет влияние нагрузки от фундамента на осадку основания, к тому же на больших глубинах основание и так уже осело под постоянно действующей нагрузкой от вышележащих грунтов, конечно в том случае, если эти грунты находятся в таком состоянии достаточно давно, желательно тысячи или даже миллионы лет. Таким образом нет необходимости рассматривать толщу грунтов бесконечно большой высоты. Нижняя граница сжимаемой толщи принимается на глубине z = H_c, где выполняется условие σ_zq = 0.2σ_zγ (см. рис. 391.1).

Примечание: если нижняя граница сжимаемой толщи находится в грунте с модулем деформации Е < 5 МПа (50 кгс/см 2 ) или такой слой залегает непосредственно ниже определенной глубины z = H_c, то нижняя граница сжимаемого слоя определяется, исходя из условия σ_zq = 0.1σ_zγ.

При этом изменение значения вертикальных напряжений в зависимости от глубины принимается согласно следующей расчетной схеме:

Рисунок 391.1 Схема распределения вертикальных напряжений в линейно-деформируемом полупространстве

DL - отметка планировки (уровень грунта после окончания строительства);

NL - отметка поверхности природного рельефа (уровень грунта до начала строительства);

FL - отметка подошвы фундамента;

WL - уровень подземных вод;

В.С - нижняя граница сжимаемой толщи, определяемая расчетом;

d и d_n глубина заложения фундамента соответственно от уровня планировки и от поверхности природного рельефа;

b - ширина фундамента;

q - среднее давление под подошвой фундамента;

q₀ - дополнительное давление на основание;

σ_zγ и σ_zγ,0 - вертикальное напряжение от собственного веса грунта на глубине z от подошвы фундамента и на уровне подошвы;

σ_zq и σ_zq,0 - дополнительное вертикальное напряжение от внешней нагрузки на глубине z от подошвы фундамента и на уровне подошвы;

Н_с - глубина сжимаемой толщи, определяемая расчетом.

Так как на значение дополнительного вертикального напряжения кроме рассматриваемой в п.3 глубины также влияет ширина фундамента и рассматриваемая точка подошвы фундамента, то значение нагрузки от фундамента на рассматриваемой глубине z рекомендуется определять по следующим формулам:

σ_zq = aq_o (391.2.1)

а - коэффициент, принимаемый по таблице 391.1 в зависимости от формы подошвы фундамента, соотношения сторон прямоугольного фундамента и относительной глубины, равной: x = 2z/b при определении σ_zq и x = z/b при определении σ_zq,c. Приведенные в таблице 391.1 значения коэффициента а - результат достаточно сложных расчетов для модели линейно деформируемого полупространства, что позволяет проектировщику сэкономить множество времени, сил и вообще значительно упростить расчет (хотя поначалу так не кажется).

Таблица 391.1

qo = q - σ_zγ,0 - дополнительное вертикальное давление на основание (для фундаментов шириной b ≥ 10 м принимается q₀ = q)

q - среднее давление под подошвой фундамента (среднее потому, что в зависимости от формы фундамент может рассматриваться как балка на упругом основании и для такой балки распределение давления по ширине подошвы может быть не равномерным. Таким образом принятие среднего значения также позволяет упростить расчеты).

s_zγ,0 - вертикальное напряжение от собственного веса грунта на уровне подошвы фундамента. При планировке срезкой принимается σ_zγ,0 = γ'd (в данном случае следует помнить, что рисунок 391.1 является схематическим и отметка поверхности рельефа может быть выше отметки планировки, а не ниже, как показано на рисунке), при отсутствии планировки и планировке подсыпкой σ_zγ,0 = γ'd_n, где γ' - удельный вес грунта, расположенного выше подошвы фундамента, d и d_n - показаны на рис.391.1.

Примечания к таблице 391.1:

1. b - ширина или диаметр фундамента, l - длина фундамента.

2. Для фундаментов, имеющих подошву в форме правильного многоугольника с площадью F, значения a принимаются как для круглых фундаментов радиусом r = √ F/п .

3. Для промежуточных значений x и η коэффициент a определяется по интерполяции.

Согласно вышеизложенному определение значения дополнительного вертикального напряжения в начале и конце рассматриваемого слоя грунта не представляет большой проблемы и в итоге определение осадки s выполняется методом послойного суммирования по следующей формуле:

(391.3)

β - безразмерный коэффициент, принимаемый равным 0.8.

σ_zq,i - среднее значение дополнительного вертикального нормального напряжения в i-м слое грунта, равное полусумме указанных напряжений на верхней z_i-1 и нижней z_i границах слоя по вертикали, проходящей через центр подошвы фундамента.

h_i и Е_i - соответственно высота и модуль упругости i-го слоя грунта.

n - количество рассматриваемых слоев основания.

Чтобы определить высоту сжимаемого слоя грунта Н_с, как правило составляется таблица, в которую вносятся значения дополнительного вертикального напряжения и напряжения от собственного веса грунта в начале и в конце рассматриваемого слоя (пример составления подобной таблицы приводится отдельно).

Суммарная осадка, определенная по формуле 391.3, не должна превышать предельных значений, приведенных в таблице 391.2, т.е s ≤ š_u:

Таблица 391.2

Вот в принципе и все основные положения, принимаемые при расчете осадки основания (и соответственно фундамента дома). Пример практического использования этих достаточно абстрактных формул и положений приводится отдельно.

На этом пока все.

Для терминалов номер Яндекс Кошелька 410012390761783

Номер карты Ymoney 4048 4150 0452 9638 SERGEI GUTOV

Для Украины - номер гривневой карты (Приватбанк) 5168 7422 4128 9630

>hi и Еi - соответственно высота и модуль упругости i-го слоя грунта

hi и Еi- соответственно толщина и модуль ДЕФОРМАЦИИ i-го слоя грунта;

Все верно, модуль деформации. Тем не менее, смысл я думаю, был и так понятен.

А если я рассчитываю одноэтажный дом 10х10, то какая у меня средняя осадка?

Это зависит от нагрузки на основание и физико-механических характеристик основания. В целом для одноэтажного дома осадка должна быть относительно небольшой.

Фундаменты бывают разные: ленточные, столбчатые, свайные, сплошная плита, а иногда фундамента вообще нет. Разобраться в этом разнообразии фундаментов и в тонкостях их расчета поможет данный раздел.

Монолитная плита по фундаменту

Расчет монолитной плиты, опертой по контуру - отдельная большая тема. Причина тому - плоское напряженное состояние плиты-пластины, для которой простые формулы теории сопротивления материалов, описывающие линейное напряженное состояние, не применимы. Тут следует использовать методы теории упругости. Существует несколько методик расчета пластин и при этом ни одна из них не является точной, все приближенные.

А когда плита будет иметь дополнительные опоры, например, колонну посредине или внутренние стены, то расчет такой плиты еще более усложняется, так как к вышеперечисленным прелестям добавляется статическая неопределимость системы. А кроме того, наличие большого количества опор требует учета влияния возможной просадки одной из опор.

План фундаментной плиты, сбор нагрузок на плиту

Расчет сплошного фундамента, представляющего собой монолитную железобетонную плиту, если верить современным нормативным строительным документам, занятие довольно сложное и без компьютеров и современного программного обеспечения трудно реализуемое. Большинство сайтов, висящих в топе по запросу: "расчет фундаментной плиты", размещают несложные таблички, позволяющие определить расход материалов на фундаментную плиту в зависимости от ее размеров, а за расчетом по прочности фундаментной плиты советуют обращаться к специалистам.

Между тем древние цивилизации, создавшие величайшие культуры, и в частности памятники архитектуры, много тысяч лет назад, как-то обходились не только без компьютеров и программ, но даже и без бетона, тем более железобетона. И хотя я нисколько не хочу умалить важность нормативных документов, которыми действительно нужно пользоваться при расчете разного рода фундаментов, тем не менее хочу привести пример упрощенного расчета фундамента - монолитной ж/б плиты, так сказать для ознакомления.

Расчет осадки основания. Общие положения

Подбор арматуры для фундаментной плиты

Подбор арматуры для сечения 3-3

В результате приведенных выше выкладок, предположений и допущений мы получили достаточно простую конструкцию, расчет которой много времени не занимает даже в том случае, если в наличии есть только счеты (если вы не знаете что это такое, то поспрашивайте у пенсионеров-бухгалтеров).

Определение сечения арматуры

Расчет будем производить для одного метра ширины плиты, просто потому, что так проще. Для начала определим значение моментов на опорах (под стенами) и в пролете. С учетом особенностей консольных балок и влияния ширины опор мы на всякий случай примем при определении моментов длину консолей k₃ = 1.8 м и пролет l₃ = 6.2 м. А значение опорной реакции А уменьшим на 1293.2·0.2 = 258.64 кг. Тогда опорная реакция А составит А₃ = 6000 - 258.64 ≈ 5740 кг. При q_3c = 1293.2 кг/м

Расчетные схемы для свай

По способу взаимодействия с грунтом в современном строительстве принято различать два основных вида свай: висячие сваи и сваи-стойки. Впрочем данная статья посвящена не рассмотрению видов свай, а расчетным схемам, используемым при расчетах как свай-стоек, так и висячих свай.

При расчетах по материалу свай (при определении гибкости свай) и сваи-стойки и висячие сваи рассматриваются, как сжатые элементы с жестким защемлением на конце .

С той только разницей, что сваи-стойки как правило рассматриваются, как стержни, как минимум жестко защемленные в месте опирания на скальные или малосжимаемые грунты (как правило сваи-стойки должны заглубляться в скальный грунт на 0.5 и более метров), в то время как висячие сваи могут иметь расчетную длину больше, чем глубина заложения сваи. Тем не менее расчетная длина как сваи-стойки, так и висячей сваи может быть и меньше общей длины сваи.

Расчетные схемы для монолитной фундаментной плиты

Продолжим расчет монолитной фундаментной плиты. Ниже представлен примерный план дома, для которого данная плита планируется.

Рисунок 345.1. Примерный план 1 этажа для расчета фундаментной плиты.

При расчете множества строительных конструкций как правило нагрузки на конструкцию известны и расчет начинается с определения опорных реакций. Хитрость расчета нашей конструкции - монолитной фундаментной плиты состоит в том, что для упрощения расчетов может приниматься такая расчетная схема, при которой изначально известны опорные реакции (нагрузки от стен), а значение равномерно распределенной нагрузки (а это и есть давление на грунт) как раз и предстоит вычислить.

Расчет двухпролетной балки с консолями

Двухпролетные балки являются статически неопределимыми конструкциями, хоть с консолями, хоть без. Рассчитываются такие балки с использованием метода сил или метода опорных моментов. Ничего особенно сложного в таких расчетах нет, тем не менее, если пролеты у балки одинаковые, то далеко не всегда есть желание проходить всю процедуру расчетов с учетом того, что для бесконсольных двухпролетных балок с равными пролетами все основные данные для расчета уже давно определены и ничего считать особенно не надо. К тому иногда длина консолей изначально не задается и если стоит задача подобрать соответствующую длину для консолей, то производить каждый раз соответствующие расчеты желание пропадает и вовсе.

В таких случаях можно воспользоваться таким полезным принципом, как принцип суперпозиции, смысл которого в том, что если на какую-либо конструкцию действует несколько нагрузок, то рассчитывать конструкцию на совместное действие нагрузок вовсе не обязательно. Можно рассчитать конструкцию на действие каждой отдельно взятой нагрузки, а затем полученные результаты сложить.

Определение ширины ленточного фундамента

Определение ширины подошвы ленточного фундамента, много времени не занимает, если нагрузки на основание от стен и расчетные характеристики основания уже известны. Например, планируется такой себе домик на пару этажей со стенами из газосиликатных блоков. Для такого дома предполагался фундамент - монолитная плита. Однако расчеты показали, что одни только материалы для такой плиты будут стоить немало. А потому возникает стойкое желание узнать не будет ли ленточный фундамент дешевле по деньгам пусть даже и в ущерб надежности?

Предварительный план дома, использовавшийся при сборе нагрузок на основание при расчете фундаментной плиты, выглядел так:

Основные положения, принимаемые при расчете фундаментной плиты

Полученных данных вроде бы достаточно для расчета сплошного фундамента - монолитной железобетонной плиты, но тут возникает первая заминка. Дело в том, что на фундаментную плиту опираются по контуру наружные стены, а кроме того и внутренние стены, при этом соотношение сторон около 8/6 = 1.33, что значительно меньше 3, значит плиту следовало бы рассматривать как двухпролетную пластину с шарнирным опиранием по контуру.

Происхождение и характеристики грунтов

Сейчас не только под небольшие дома, но и под гаражи и даже сараи принято делать фундамент. Но вот каким этот фундамент должен быть, что такое основание и при чем здесь грунты, догадываются далеко не все.

Тема эта действительно очень большая и сложная, если пытаться решить вопрос устройства фундамента с чисто теоретической точки зрения. Однако далеко не всегда в этом есть необходимость, ведь строили же наши предки себе и богам жилье, слыхом не слыхав о теории сопротивления материалов вообще и о дисциплине - основания и фундаменты в частности. Да и древние греки, сделавшие фундамент обязательной частью сооружения и даже элементом классического дизайна, тайными знаниями сопромата не обладали, просто пользовались накопленным опытом и умели анализировать ошибки, потому некоторые из их построек стоят и по сей день.

Тем не менее иногда вникать в теорию расчета фундаментов все-таки надо и начинать это вникание следует с самого начала, т.е. с грунтов. Что же такое грунты?

Расчет осадки монолитной фундаментной плиты

Расчет висячих свай по 1 группе предельных состояний, общие требования

Конечно же при расчете любого вида свай, хоть деревянных, хоть стальных, хоть железобетонных, хоть забивных, хоть виброопускных и т.п. следует руководствоваться действующими нормативными документами, в частности СНиП 2.02.03-85 "Свайные фундаменты". Требования по проектированию свай, изложенные в нормативных документах, достаточно подробны и обширны.

Вот только в малоэтажном частном строительстве, которому и посвящен данный сайт, используется очень ограниченное количество видов свай (в основном буровые и винтовые висячие сваи), да и нагрузки на такие сваи по большей части сводятся к вертикальным (если пренебречь расчетами на действие ветровой нагрузки ну и еще кое-какими случаями).

В связи с этим человеку, впервые в жизни столкнувшемуся с подобными расчетами, бывает довольно трудно пробраться сквозь лабиринт нормативных требований, к тому же изложенных достаточно сухим аркадемическим языком, выискивая в нем немногочисленные пункты, посвященные расчету выбранного вида свай. А потом пытаться эти пункты понять. Тогда хочется хотя бы примерно рассчитать свайный фундамент, пусть и с повышенным запасом прочности.

Армирование ленточного фундамента

Ленточные монолитные фундаменты обычно делаются под сплошные стены и в этом случае армирование фундамента по расчету вроде бы и не требуется.

Лента такого фундамента с точки зрения строительной механики представляет собой балку на упругом основании - грунте, и к этой балке приложена равномерно распределенная нагрузка - сплошные стены. А потому такая балка рассматривается как абсолютно жесткая и в дополнительном усилении арматурой не нуждается.

К тому же строили как-то наши предки дома без арматуры, а иногда и вообще без фундамента и ничего, некоторые из этих построек стоят и до сих пор.

Однако все не так просто, как может показаться на первый взгляд, по ряду причин:

Когда делается фундаментная плита

В последнее время при строительстве частных домов с малым количеством этажей в качестве фундамента все чаще люди собираются сделать монолитную железобетонную плиту. И хотя фундамент из такой плиты по цене обходится гораздо дороже ленточного или любого другого фундамента, тем не менее иногда делать такой фундамент имеет смысл

Виды фундаментов

Как правило при строительстве небольшого дома высотой в 1-3 этажа делается ленточный фундамент, причем и ширина и глубина заложения определяются на глаз. На этом вопрос: как правильно сделать фундамент? - закрывается.

Лично я ничего не имею против такого подхода к проблеме устройства фундамента - тысячи лет наши предки строили себе жилье и даже не всегда делали фундамент, и ничего, как-то выжили (точнее продлили род вплоть до нашего поколения) и даже оставили после себя не только малопонятные сказки и легенды, но и выдающиеся произведения архитектуры.

Глубина заложения фундамента

Возведение фундамента часто называют нулевым циклом строительства дома, не потому, что это простая и дешевая работа, а потому что почти не видная после постройки дома. Тем не менее правильно сделанный фундамент - это залог надежности всего дома, не даром кафедры оснований и фундаментов инженерно- строительных ВУЗов украшены фотографиями Пизанской башни, как примера неправильного фундамента и многих других менее известных строительных объектов.

Чтобы не повторить ошибки предшественников и не дать шанса профессорам пополнить коллекцию, при заложении фундамента следует строго соблюдать как минимум два основных правила:

Утепленная шведская плита, достоинства и недостатки

В последнее время в стране появляется все больше приверженцев идеи устройства утепленной шведской плиты (УШП) в качестве фундамента своего дома. Всевозможные достоинства и особенности устройства таких плит горячо обсуждаются на строительных форумах. При этом чуть ли не единственным источником информации, более-менее заслуживающим доверия, является перевод на русский язык брошюры шведской компании Dorosell, занимающейся устройством термофундаментов в Швеции.

Расчет наружной фундаментной стены. Теоретические предпосылки

В последнее время люди все чаще задумываются над тем, как и из какого материала сделать наружную фундаментную стену, а самое главное - как правильно ее рассчитать при том условии, что под полом первого этажа будет не просто земля, или говоря по-научному - основание, а подвал. Причем подвал не простой, а такой, чтоб в нем были разные полки, стеллажи и антресоли для варений, солений и прочих консерваций. Все потому, что идея выносного подвала, который во дворе и может рассматриваться как отдельное архитектурное сооружение, медленно отмирает.

Конечно же нормативных документов и различных руководств, посвященных подобному расчету фундаментной стены, существует великое множество. Вот только простому человеку в первый и возможно последний раз в жизни занявшемуся расчетами своего небольшого домика, данные руководства могут быть не совсем понятны. В данной статье мы рассмотрим в чем же состоит физический смысл подобных рекомендаций по расчету наружной фундаментной стены.

Виды свай

Свайный фундамент в последнее время становится все более популярным по множеству причин, в частности из-за относительно невысокой цены и быстроты изговления. Однако определение "свайный фундамент" мало о чем говорит специалисту, потому как на сегодняшний день существует достаточно много различных видов свай. А в зависимости от вида определяется несущая способность свай, что очень важно при расчете фундамента.

Впрочем, данная статья посвящена не расчету того или иного вида свай (всему свое время), а всего лишь классификации имеющихся видов. Статья написана на основании действующих нормативных документов, в частности СНиП 2.02.03-85 "Свайные фундаменты".

Зачем нужен фундамент. Краткая историческая справка

Фундамент нужен для того, чтобы дом опирался на твердое основание и прочно держался на земле. Вот в общем-то и все, что можно сказать об основном назначении фундамента. Однако, не смотря на эту кажущуюся простоту, расчет фундамента - одна из сложнейших задач современного проектирования.

Это кажется довольно странным, особенно в XXI веке, когда космические корабли уж полвека бороздят просторы большого театра. И причина такого положения дел совсем не в том, что хромает теория расчета. С теорией расчета никаких особых проблем нет, если известны все основные характеристики грунта.

Проверка грунта на прочность. Альтернативные методы

Задача фундамента - передавать нагрузку от конструкций дома - стен перекрытий, крыши - основанию (грунту). Для наглядности приведу такой пример: нагрузка на основание от симпатичной девушки, расхаживающей в туфельках на каблуках-шпильках, в несколько раз больше чем от танка, хотя масса танка в сотни, если не в тысячи раз больше массы симпатичной девушки.

А причина такого казалось бы несоответствия - в площади опоры. Девушка, когда наступает на землю каблуком, создает давление 60 кг/см 2 (при массе девушки 60 кг и площади каблука 1 см 2 ). Танк, когда едет по той же земле создает давление 1 кг/см 2 (при массе танка 30000 кг (30 тонн) и площади траков 3 м 2 (30000 см 2 ). Главный вывод, который можно сделать из этого примера: чем больше площадь фундамента (фундаментной подушки) тем, ниже нагрузка на основание и, соответственно, тем больше стоимость фундамента.

Из чего сделать ленточный фундамент

Ленточный фундамент может быть мелкосборный, крупносборный, монолитный (бетонный или железобетонный) или комбинированный.

Мелкосборный ленточный фундамент

делается из бутового камня, укладываемого на цементный раствор. В принципе бутовый камень - это не какая-то определенная порода, а общее название для кусков камня из доломита, известняка или песчаника неправильной формы, относительно небольших размеров и массой до 50 кг.

Расчет висячих свай по 2 гпс, общие требования

2.3. При проектировании свайных фундаментов расчет по второй группе предельных состояний является обязательным и включает в себя:

Экспериментальное определение прочности грунта

Конечно же экспериментальное определение прочности грунта, точнее расчетное сопротивление грунта, определяется согласно установленному протоколу в лабораторных условиях. Однако далеко не всегда у частных застройщиков есть финансовая возможность заказать геологоразведку и соответствующие испытания грунта.

Кроме того, полученные результаты тоже далеко не всегда совпадают с наблюдаемыми явлениями. Например, недавно ко мне обратился один из моих постоянных посетителей с таким вопросом:

Про усиление фундамента

Несколько дней назад ко мне обратился один из посетителей сайта с вопросом про усиление фундамента.

Вопрос звучал примерно так:

Есть участок, на нем была незаконченная стройка, досталась от отца. Фундамент бут, пролитый глиной и сверху выставлен на цементно-песчаный раствор. Стояли стены с белого силикатного кирпича и ракушняка. Ширина стены была 400 мм. За 12 лет стройка не продвигалась и дождь и морозы сделали свое дело. Разорвали кладку, и вместе с ней дал трещины фундамент. Привели строителя опытного, сказал : -"Жить будет, снесите стены и заливайте армопояс. Фундамент типа сел куда ему нужно было". Залили поверх фундамент армапояс с арматурой 12-й в 4-ри ряда, бетон м400. Высотой примерно 30 см.

Относительная разность осадок

Максимальная или средняя осадка, см

1 Производственные и гражданские одноэтажные и многоэтажные здания с полным каркасом:

то же, с устройством железобетонных поясов или монолитных перекрытий, а также здания монолитной конструкции

то же, с устройством железобетонных поясов или монолитных перекрытий

2 Здания и сооружения, в конструкциях которых не возникают усилия от неравномерных осадок

3 Многоэтажные бескаркасные здания с несущими стенами из:

крупных блоков или кирпичной кладки без армирования

то же, с армированием, в том числе с устройством железобетонных поясов или монолитных перекрытий, а также здания монолитной конструкции

4 Сооружения элеваторов из железобетонных конструкций:

рабочее здание и силосный корпус монолитной конструкции на одной фундаментной плите

то же, сборной конструкции

отдельно стоящий силосный корпус монолитной конструкции

то же, сборной конструкции

5 Дымовые трубы высотой Н, м:

100200

200300

6 Жесткие сооружения высотой до 100 м, кроме указанных в пунктах таблицы 4 и 5

7 Антенные сооружения связи:

стволы мачт заземленные

то же, электрически изолированные

башни коротковолновых радиостанций

башни (отдельные блоки)

8 Опоры воздушных линий электропередачи:

анкерные и анкерно-угловые,

промежуточные угловые, концевые, порталы открытых распределительных устройств специальные переходные

1 Значение предельной максимальной осадки основания фундаментов применяется к сооружениям, возводимым на отдельно стоящих фундаментах на естественном (искусственном) основании или на свайных фундаментах с отдельно стоящими ростверками (ленточные, столбчатые и т.п.).

2 Значение предельной средней осадки основания фундаментов применяются к сооружениям, возводимым на едином монолитном железобетонном фундаменте неразрезной конструкции (перекрестные ленточные и плитные фундаменты на естественном или искусственном основании, свайные фундаменты с плитным ростверком, плитно-свайные фундаменты и т.п.).

3 Предельные значения относительного прогиба зданий, указанных в пункте 3 таблицы, принимают равными 0,5, а относительного выгиба - 0,25.

4 При определении относительной разности осадок в пункте 8 таблицы Г.1 за L принимают расстояние между осями блоков фундаментов в направлении горизонтальных нагрузок, а в опорах с оттяжками - расстояние между осями сжатого фундамента и анкера.

5 Если основание сложено горизонтальными (с уклоном не более 0,1), выдержанными по толщине слоями грунтов, предельные значения максимальных и средних осадок допускается увеличивать на 20%.

6 Предельные значения подъема основания, сложенного набухающими грунтами, допускается принимать: максимальный и средний подъем в размере 25% и относительную разность осадок в размере 50% соответствующих предельных значений деформаций, приведенных в настоящем приложении, а относительный выгиб - в размере 0,25.

7 На основе обобщения опыта проектирования, строительства и эксплуатации отдельных видов сооружений допускается принимать предельные значения деформаций основания фундаментов, отличающиеся от указанных в настоящем приложении.

Читайте также: