Вес грунта на обрезе фундамента
Обновлено: 17.04.2024
Определение размеров подошвы фундамента осуществляется последовательными приближениями.
Вначале по таблице 42 или 43 определяют расчетное сопротивление грунта R0 для того слоя грунта, на который опирается фундамент.
Затем вычисляются ориентировочные размеры подошвы фундамента, как центрально загруженного, по формуле
где А – площадь подошвы фундамента, м;
NII – сумма вертикальных нагрузок, действующих на основание, кроме веса фундамента и грунта на его уступах (обрезах), и определяемых для случая расчета основания по деформациям, кН;
R0 –расчетное сопротивление грунта основания, кПа;
– средний удельный вес материала фундамента и грунта на его уступах, кН/м 3 , равный 20-23 для зданий без подвалов или для зданий с подвалом с обеих сторон от фундамента и - 16-19 при наличии подвала с одной стороны от фундамента;
d – глубина заложения фундамента, м.
В сумму вертикальных нагрузок NII, действующих на основание, кроме веса фундамента и грунта на его уступах (обрезах), входят:
- вертикальная нагрузка на обрез фундамента NоII, получаемая из статического расчета надфундаментных конструкций;
- при опирании на фундамент фундаментных балок – вертикальные нагрузки от веса фундаментных балок и веса конструкций, опирающихся на фундаментные балки;
- прочие вертикальные нагрузки – от конструктивных элементов здания, опирающихся на фундамент, но не учтенных в статическом расчете, например, нагрузки от фахверковых колонн и т.п.
По полученному размеру площади назначают ширину и длину подошвы фундамента и конструируют, в первом приближении, тело фундамента в соответствии с указаниями п. 5.5. После этого, согласно принятым размерам, определяют расчетное сопротивление грунта R по формуле (15), находят вес фундамента и грунта на его уступах и вычисляют среднее давление по подошве фундамента по выражению
где NfII – расчетный, по второй группе предельных состояний, вес фундамента, кН;
NgII – то же вес грунта на уступах фундамента, кН;
l – длина подошвы фундамента, м;
b – ширина подошвы фундамента, м.
Свод правил [4] рекомендует давление по подошве фундамента вычислять по формуле
где gmt – средневзвешенное значение удельных весов тела фундамента, грунта и пола, расположенных над подошвой фундамента; принимают равным 20 кН/м 3 ;
d – глубина заложения фундамента, м.
При наличии на полах сплошной равномерно распределенной нагрузки интенсивностью q средние давления по подошве фундамента, вычисленные по формуле (59) или (60), должны быть увеличены в соответствие с п. 7.2.
В результате последовательных приближений необходимо добиться того, чтобы pII стало меньше R и расхождение между ними не превышало 5% (в курсовом проектировании не более 10%).
Для центрально нагруженного фундамента определение его размеров на этом можно считать законченным.
Для внецентренно нагруженного фундамента для различных сочетаний нагрузок находят краевые давления по подошве и, корректируя размеры подошвы фундамента, добиваются выполнения условий по ограничению эксцентриситета равнодействующей в соответствии с п. 7.2.
Краевые давления рII, кПа, определяют по формулам:
при относительном эксцентриситете е / l £ 1/6
или по своду правил [4]
при относительном эксцентриситете е / l > 1/6
или по своду правил [4]
где NII - сумма вертикальных нагрузок, действующих на основание, кроме веса фундамента и грунта на его обрезах, и определяемых для случая расчета основания по деформациям, кН;,
NfII – расчетный, по второй группе предельных состояний, вес фундамента, кН;
NgII – то же вес грунта на уступах фундамента, кН;
A - площадь подошвы фундамента, м 2 ;
gmt - средневзвешенное значение удельных весов тела фундамента, грунта и пола, расположенных над подошвой фундамента; принимают равным 20 кН/м 3 ;
d - глубина заложения фундамента, м;
MII - момент от всех нагрузок, действующий по подошве фундамента, найденный с учетом заглубления фундамента в грунте и перераспределяющего влияния верхних конструкций или без этого учета, кН·м;
W - момент сопротивления площади подошвы фундамента, м 3 ;
C0 - расстояние от точки приложения равнодействующей до края фундамента по его оси, м, определяемое по формуле
e - эксцентриситет равнодействующей нагрузки по подошве фундамента, м, определяемый по формуле
При наличии моментов Mx и My, действующих в двух направлениях, параллельных осям х и у прямоугольного фундамента, наибольшее давление в угловой точке pmax, кПа, определяют по формуле
где NII, A, gmt, W - то же, что и в формуле (61).
Покажем на примере, как определяется расчетный момент в уровне подошвы фундамента. Нагрузки к фундаменту и точки их приложения показаны на рисунке 45. Сам фундамент условно не показан.
Расчетный момент MIIx относительно главной оси x подошвы фундамента, действующий в плоскости подошвы фундамента (рисунок 45), определяется по формуле
где МoxII – расчетный момент относительно главной оси x сечения конструкции, опирающейся на фундамент, действующий по обрезу фундамента, кН×м;
QоyII – расчетное значение горизонтальной силы на обрезе фундамента по направлению оси y, кН (может обозначаться Fоhy);
hp – высота фундамента, м;
NoII – расчетная, по второй группе предельных состояний, нагрузка по обрезу фундамента, кН, проходящая через центр тяжести сечения конструкции, опирающейся на фундамент;
NfII – вес фундамента, кН, представленный в виде сосредоточенной силы, направленной вертикально вниз, проходящей через центр тяжести фундамента;
еfу(х) – эксцентриситет силы NfII относительно главной оси x(y) подошвы фундамента;
NgII – вес грунта на уступах фундамента, кН, представленный в виде сосредоточенной силы, направленной вертикально вниз, проходящей через центр тяжести грунта, расположенного на уступах фундамента;
еgу(х) – эксцентриситет силы NgII относительно главной оси x(y) подошвы фундамента.
Если на фундамент опираются фундаментные балки или другие конструкции, не показанные на рисунке 45, то необходимо соответствующим образом учитывать и моменты, возникающие в уровне подошвы фундамента, и от этих конструкций.
Аналогичным образом вычисляется и момент MIIу относительно главной оси у подошвы фундамента.
Если в результате расчетов при принятой глубине заложения фундамента размеры его подошвы получаются чрезмерно большими, рекомендуется увеличить глубину заложения, с учетом инженерно-геологических условий площадки, и повторить подбор размеров фундамента.
Пример 8.Для инженерно-геологических условий, представленных в примере 5 на рисунке 23 подобрать габариты и назначить конструкцию фундамента под колонну крайнего ряда производственного корпуса, грузоподъемность мостовых кранов 20 т.
Дано.Отношение длины сооружения к высоте L/H = 6. Длина пролета 24 м. Глубина заложения фундамента от планировочной отметки d1 = 2,2 м, высота фундамента hf = 2,1 м (рисунок 46). Размер подколонника в плане 1,2´1,2 м.
По обрезу фундамента действуют нагрузки (рисунок 47):
На пол в I - м и II - м квадрантах действует нагрузка q = 25 кПа.
Для опирания фундаментных балок у фундаментов крайнего ряда колонн предусматриваем две столбчатые набетонки.При шаге колонн 6 м и подколоннике размером 1,2´1,2 мпринимаем фундаментную балку 1БФ6-5. На каждую набетонку действует вертикальная нагрузка NсII = 16 кН (с учетом собственного веса фундаментных балок) для расчета по второй группе предельных состояний. Эксцентриситет данной нагрузки относительно центра тяжести сечения подколонника ес =-0,4 м.
Решение.Для супеси с коэффициентом пористости е = 0,642 и показателем текучести (показателем консистенции) IL = 0,3 по таблице 43 интерполяцией находим R0 = 234,5 кПа.
Назначаем = 22 кН/м 3 и вычисляем ориентировочные размеры подошвы фундамента, как центрально загруженного, по формуле (58) для максимальной вертикальной силы (первая комбинация нагрузок)
В первом приближении принимаем h = l / b = 1,4.
Находим ширину подошвы фундамента
2,17 м, принимаем b = 2,4 м.
По таблице 15 для супеси с IL = 0,3 при L/H = 6 gc1 = 1,2, gc2 = 1,0.
Прочностные характеристики грунта (φ и с) определены непосредственными испытаниями, поэтому k = 1.
По таблице 16 для φ = 25° Мg = 0,78, Мq = 4,12, Мc = 6,68.
Осредненный удельный вес грунта под подошвой фундамента вычисляется в пределах 0,5b = 0,5·2,4 = 1,2 м. Для песка пылеватого, расположенной ниже уровня грунтовых вод, при определении удельного веса учитываем взвешивающее действие воды по формуле
= 19 кН/м 3 (для слоя №1 – супеси).
Глубина заложения от уровня планировки d1 = 2,2 м, т.к. подвала нет db = 0.
Расчетное сопротивление грунта вычисляем по формуле (15)
Корректируем ориентировочные размеры подошвы фундамента по формуле (58), заменив R0 на фактическое расчетное сопротивление грунта
Находим ширину и длину подошвы фундамента
1,7 м, принимаем b = 1,8 м;
l = h×b = 1,4×1,8 = 2,52 м, принимаем l = 2,7 м.
Осредненный удельный вес грунта под подошвой фундамента вычисляется в пределах 0,5b = 0,5·1,8 = 0,9 м.
= 19 кН/м 3 (для слоя №1 – супеси).
Расчетное сопротивление грунта при b = 1,8 м
В соответствие с п. 7.2 определяем дополнительные давления под подошвой фундамента от нагрузки приложенной на пол здания q = 25 кПа.
Равнодействующая нагрузки q = 25 кПа в пределах подошвы фундамента равна NqII = (q×l×b) / 2 = 25×2,7×1,8 / 2 = 60,8 кН, приложена с эксцентриситетом относительно центра тяжести сечения подколонника равным еq = (l/2)/2 = 2,7/4 = 0,675 м;
Дополнительное давление от полосовой нагрузки q = 25 кПа, приложенной вне пределов подошвы фундамента (рисунок 48) вычислим для трех точек подошвы фундамента:
1) для наиболее удаленной от полосовой нагрузки краевой точки, находящейся на расстоянии от оси полосы, равном y1 = L + l / 2;
2) для осевой точки y2 = L;
3) для наиболее близкой краевой точки y3 = L - l / 2.
Определим размеры b0 и L.
b0 = 24 - l = 24 – 2,7 = 21,3 м (здесь 24 м – пролет здания).
L = 24 / 2 = 12 м.
Таким образом, y1 = L + l / 2 = =12 + 2,7 / 2 = 13,35 м; y2 =L =12 м; y3 = L - l / 2 = 12 - 2,7 / 2 = 10,65 м.
Давление в указанных точках находим для глубины z = d = 2,25 м, равной глубине заложения фундамента от отметки ±0,000.
Давления определяются через коэффициент kq, найденный по таблице 40.
Подсчет дополнительных давлений приведен в таблице 44. Анализ величин kq×q в таблице 44 показывает, что форма эпюры дополнительных давлений для рассматриваемого случая близка к трапеции, поэтому среднее дополнительное давление по подошве фундамента от полосовой нагрузки q = 25 кПа вычисляем по формуле
| № точки | y, м | y / b0 | При z / b0=0,106 |
| kq | kq×q, кПа | ||
| L + l / 2=13,35 | 0,627 | 0,257 | 6,43 |
| L =12 | 0,564 | 0,377 | 9,43 |
| L - l / 2=10,65 | 0,5 | 0,5 | 12,5 |
Находим сумму вертикальных нагрузок, действующих на основание с учетом нагрузки на пол, кроме веса фундамента и грунта на его обрезах
Вычисляем по формуле (60) средние давления по подошве фундамента
Проверяем выполнение условия (55).
расхождение составляет 8,93 %.
Проверку краевых давлений для первой комбинации выполняем для двух расчетных ситуаций – с нагрузкой на полу и без нагрузки.
Первая расчетная ситуация – на полу нагрузка q = 25 кПа.
Вычисляем момент MII в уровне подошвы фундамента
= 140 + 16×2,1 - 2×16×0,4 + 60,8×0,675 = 201,8 кН×м.
Эксцентриситет равнодействующей нагрузки по подошве фундамента определяем по формуле
= 201,8 / (1292,8 + 20×2,2×1,8×2,7) = 0,134 м.
Вторая расчетная ситуация – на полу нагрузки нет.
Вычисляем момент MII в уровне подошвы фундамента
= 140 + 16×2,1 - 2×16×0,4 = 160,8 кН×м.
Эксцентриситет равнодействующей нагрузки по подошве фундамента определяем по формуле
= 160,8 / (1232 + 20×2,2×1,8×2,7) = 0,136 м.
Краевые максимальные давления вычисляем по формуле (62):
для первой расчетной ситуации
для второй расчетной ситуации
Выполняем проверку для второй комбинации нагрузок по обрезу фундамента N0II = 800 кН, М0II = -240 кН×м, Q0II = -24 кН.
Первая расчетная ситуация – на полу нагрузка q = 25 кПа.
Вычисляем момент MII в уровне подошвы фундамента
= -240 - 24×2,1 - 2×16×0,4 + 60,8×0,675 = -262,2 кН×м.
Эксцентриситет равнодействующей нагрузки по подошве фундамента (по абсолютной величине) определяем по формуле
= 262,2 / (892,8 + 20×2,2×1,8×2,7) = 0,237 м.
Вторая расчетная ситуация – на полу нагрузки нет.
Вычисляем момент MII в уровне подошвы фундамента
= -240 - 24×2,1 - 2×16×0,4 = -303,2 кН×м.
Эксцентриситет равнодействующей нагрузки по подошве фундамента (по абсолютной величине) определяем по формуле
= 303,2 / (832 + 20×2,2×1,8×2,7) = 0,29 м.
Краевые максимальные давления вычисляем по формуле (62):
для первой расчетной ситуации
для второй расчетной ситуации
Конструкция фундамента изображена на рисунке 49, размеры набетонок на рисунке условно не показаны.
γII – осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента (при наличии подземных вод определяются с учетом взвешивающего действия воды), кН/м 3 (γII = 18,61 кН/м 3 );
γ ’ II – то же, залегающих выше подошвы, кН/м 3 (γ ’ II= 19,27 кН/м 3 );
b – ширина подошвы фундамента, м;
CII– расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента, кПа;
d – глубина заложения фундамента, м;
db– глубина подвала, м.
Краевые напряжения под подошвой фундамента вычисляются по формулам:
, где N01 – сумма вертикальных нагрузок в уровне обреза здания, кН;
b– ширина подошвы фундамента, м;
γm – усредненное значение удельных весов материалов фундамента и грунта обратной засыпки котлована, кН/м 3 ;
d – глубина заложения фундамента, м.
Для центренно нагруженных фундаментов установлены следующие условия:
Вес 1 м стены фундамента GФ = 41,69 кН.
Вес грунта на обрезе фундамента:
, где Gгр – вес грунта на обрезе фундамента, кН;
Vгр – объем грунта, м 3 ;
γ ’ II – осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих выше подошвы, кН/м 3 .
Определим ширину подошвы фундамента bпо методу последовательных приближений.
Первое приближение: м;
Второе приближение: м;
Третье приближение: м;
Четвертое приближение: м;
Определим ширину подошвы фундамента графическим методом
Рисунок 3.1 – График зависимости Rи P от b
Принимаем в качестве подушки железобетонную плиту Ф 24 шириной b = 2,4 м.
Для плиты шириной b = 2,4 м вычисляем расчетное сопротивление грунта.
Зная размеры фундамента вычисляем его объем, а также вес грунта на его обрезах и проверяем давление по подошве
, где р– давление под подошвой фундамента, кПа;
N– вертикальная сила, кН;
Аф – площадь подошвы фундамента, м 2 .
Проверяем выполнение условия:
Условие выполняются, недонапряжение составило %.
Окончательно принимаем в качестве подушки фундамента сборную плиту марки Ф 24.
Расчет конструкции по первой и второй группам предельных состояний
Рассчитаем конструкцию фундамента по первой и второй группам предельных состояний. В качестве материала фундамента берем бетон класса В 25. Под подошвой фундамента предусмотрена песчано-гравийная подготовка, поэтому высоту защитного слоя бетона примем равной а = 3,5 см.
Вычислим рабочую высоту сечения по формуле
, где h0 – рабочая высота сечения, см;
h – высота фундаментной плиты, см;
а – толщина защитного слоя бетона для рабочей арматуры, см.
Определим расчетные нагрузки от веса фундамента и грунта на его обрезах:
Вес 1 м стены фундамента = 53,5 кН.
Вес грунта на обрезе фундамента:
, где – расчетный вес грунта на обрезе фундамента, кН;
Gгр – вес грунта на обрезе фундамента, кН;
Найдем максимальное давление под подошвой фундамента от действия расчетных нагрузок по формулам:
, где р– давление под подошвой фундамента, кПа;
N– расчетная вертикальная сила, кН;
Аф – площадь подошвы фундамента, м 2 .
Напряжение в грунте под подошвой фундамента у грани стены определим по формуле:
, где pi – напряжения в любом расчетном сечении подошвы фундамента, кПа;
N– вертикальная сила, кН;
А – площадь подошвы фундамента, м 2 ;
li – расстояние от оси фундамента до рассматриваемого сечения, м;
b – ширина фундамента, м.
Поперечная сила у грани стены определим по формуле
, где Qi – поперечная сила в сечении внецентренно нагруженного фундамента, кН;
Схема расположения скважин и инженерно-геологические разрезы представлены ниже.
Инженерно-геологическим разрезом вскрыты следующие напластования грунтов:
Н – насыпной слой, представленный суглинком перелопаченным с гнёздами торфа.
ИГЭ-b1 – ил органический, водонасыщенный текучий.
ИГЭ-8 – суглинок пылеватый, темно-серого цвета.
ИГЭ-18 – песок средней крупности, желтовато-серого цвета.
Рисунок 1.3. Схема расположения геологических скважин
Рисунок 1.4. Инженерно-геологические разрезы
Таблица 2 - Расчётные значения физико-механических характеристик грунтов
, кН/м 3
, град
, кН/м 3
, град
, кН/м 3
, см/сут
,
Насыпной выше воды
Насыпной ниже воды
Планировка территории выполняется срезкой насыпного слоя до абсолютной отметки +11,000 м в пределах пятна застройки здания, что соответствует относительной отметке -0,150 м.
2 ОЦЕНКА ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ
2.1 Вычисление дополнительных характеристик
Дополнительные производные характеристики грунтов, получаемые расчётным путём, представлены ниже для каждого вскрытого слоя.
– удельный вес скелета грунта, кН/м 3 ;
– коэффициент пористости, д.е.;
– показатель пластичности, д.е.;
– показатель текучести, д.е.;
– пористость, д.е.;
– удельный вес грунта с учётом взвешивающего действия воды, кН/м 3 ;
где – удельный вес воды;
– полная влагоёмкость
– степень влажности грунта
– коэффициент относительной сжимаемости грунта, кПа –1 ;
где – коэффициент, учитывающий отсутствие бокового расширения грунта;
коэффициент Пуассона, принимаемый в соответствии с табл. 3 (табл. 5.10 СП 22.13330.2011);
Таблица 3 - Значения коэффициента Пуассона для различных видов грунтов
Коэффициент Пуассона, v
Глины при показателе текучести IL:
Примечание: меньшие значения v применяют при большей плотности грунта
2.1.1 ИГЭ-8 (суглинок)
- по ГОСТ 25100-2011 грунт является суглинком;
- по ГОСТ 25100-2011 суглинок находится в тугопластичном состоянии;
2.1.2 ИГЭ-18 (песок средней крупности)
- по ГОСТ 25100-2011 песок плотный;
- по ГОСТ 25100-2011 песок насыщенный водой;
2.2 Нормативная глубина сезонного промерзания грунта
Вычисляют нормативную dfn глубину сезонного промерзания грунта (п. 2.27 СНиП 2.02.01):
где d0 – величина, принимаемая равной для суглинков и глин 0,23 м; для супесей. Песков мелких и пылеватых – 0,28 м; для песков гравелистых, крупных, и средней плотности – 0,30 м; для крупнообломочных грунтов – 0,34 м. Для грунтов неоднородного сложения значение d0 определяют как средневзвешенное в пределах глубины промерзания; Mt – безразмерный коэффициент, численно равный сумме абсолютных значений среднемесячных отрицательных температур в данном районе, принимаемых по СНиП 23.01 «Строительная климатология».
Mt – для г. Псков: - 7,5 – 7,5 – 3,4 – 4,5 = |- 22,9| = 22,9
2.3 Построение эпюры расчётных сопротивлений
Расчётное сопротивление грунтов определяется в соответствии с п. 5.6.7 СП 22.13330.2011:
где gc1 и gc2 – коэффициенты условий работы, принимаемые по таблице 5.4 СП 22.13330.2011;
k – коэффициент, принимаемый равным единице, если прочностные характеристики грунта (jII и cII) определены непосредственными испытаниями, и k = 1,1, если они приняты по таблицам приложения Б СП 22.13330.2011;
Mg, Mq, Mc – коэффициенты, принимаемые по таблице 5.5 СП 22.13330.2011;
kz – коэффициент, принимаемый равным единице при b < 10 м; kz = z0/b + 0,2 при b ³ 10 м (здесь z0 = 8 м);
b – ширина подошвы фундамента, м (при бетонной или щебеночной подготовке толщиной hn допускается увеличивать b на 2hn);
gII – осреднённое расчётное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента (при наличии подземных вод определяется с учётом взвешивающего действия воды), кН/м 3 ;
– то же, для грунтов, залегающих выше подошвы фундамента, кН/м 3 ;
сII – расчётное 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 приведённая глубина заложения наружных и внутренних фундаментов от пола подвала. При плитных фундаментах за d1принимают наименьшую глубину от подошвы плиты до уровня планировки;
db – глубина подвала, расстояние от уровня планировки до пола подвала, м (для сооружений с подвалом глубиной свыше 2 м принимается равным 2 м);
здесь hs – толщина слоя грунта выше подошвы фундамента со стороны подвала, м;
hcf – толщина конструкции пола подвала, м;
gcf – расчетное значение удельного веса конструкции пола подвала, кН/м 3 ;
При бетонной или щебёночной подготовке толщиной hn допускается увеличивать d1 на hn.
– приведенная глубина заложения фундаментов от пола подвала, определяемая по формуле:
Здесь – толщина слоя грунта со стороны подвала, м; – толщина конструкции пола подвала, м; – расчетное значение удельного веса конструкции подвала, кН/м 3 ;
– глубина подвала – расстояни е от уровня планировки до пола подвала, м
При отсутствии подвала принимается и , где - глубина заложения фундамента от уровня планировки до уровня подошвы фундамента.
В первом приближении площадь подошвы фундамента определяется по формуле
где – расчетное сопротивление грунта в 1-м приближении, кПа; – средний удельный вес грунта и материала фундамента (принимается кН/м 3 ); – внешняя расчетная нагрузка, действующая на обрез фундамента, кН.
Размеры подошвы подбираются по рассчитанной площади в зависимости от формы подошвы (лента, квадрат, прямоугольник, круг, многоугольник и т.д.).
1.1. Определение размеров подошвы ленточного фундамента
Рассчитав площадь подошвы ленточного фундамента, находят его ширину . Ширину ленточного фундамента, для которого нагрузка определяется на 1 м длины, находят как
Определив ширину подошвы b, следует подобрать стандартную фундаментную подушку, уточнить среднее давление по подошве фундамента и расчетное сопротивление грунта основания , используя формулу (2) и (3), затем сделать проверку условия (1).
Если условие выполняется, то расчет произведен верно, но разница между и не должна превышать 20%.
Пример 1.1. Определить ширину подошвы сборного ленточного фундамента под стену и расчетное сопротивление грунта основания R, если известно, что на обрез фундамента передается внешняя вертикальная нагрузка кН, глубина заложения фундамента от уровня планировки d f = 2 м, db = 0 (подвала нет), грунт основания – глина мягкопластичная, обладающая прочностными характеристиками , кПа, , кН/м 3 .
Примем в первом приближении b=1 и определим Rпо формуле (3)
Найдем ширину подошвы b:
Примем стандартное ближайшее значение ширины сборной железобетонной фундаментной подушки b = 1,6 м, тогда подставив его в формулу (3) получим
Полученная конструкция фундамента представлена на рисунке рис 1.2.
Конструкция ленточного фундамента под стену
Среднее давление по подошве фундамента определим по формуле (2); для этого необходимо определить вес фундамента и грунта на его уступах :
Условие (1) удовлетворяется:
Н едонапряжение составило: .
1.2 . Определение размеров подошвы отдельного
центрально нагруженного фундамента
В первом приближении площадь центрально нагруженного отдельно стоящего фундамента определяется по формуле (4). Расчетная схема приведена на рисунке 1.3.
где γc1 и γc2 – коэффициенты условия работы, определяемые по таблице приложению Г, таблица 8.
Определяем вес фундамента и грунта на его уступах
Q=ρср·d·b=20·1,4·1,4 = 39,2кН / м 2
Среднее давление под подошвой фундамента
Определяем значения величин в формуле (6.6)
По таблице 5 приложения А определяем γc1=1,3, γc2=1,1 (при отношении l /H>4 ).
По таблице 9 приложения А определяем коэффициенты в зависимости от угла внутреннего трения φII =36 0 : Мγ=1,81, Мq=8,25, Мс= 9,98.
к=1,1, т.к. характеристики грунта определены по таблицам.
Ширина подошвы фундамента в=1,4м. Выше и ниже подошвы фундамента залегает один вид грунта, поэтому плотность грунта выше и ниже подошвы фундамента одинакова, т.е. ρII =ρII΄=18кН/м 3 .
kz=1 при ширине подошвы фундамента b
d1 –глубина заложения фундамента для зданий без подвала, d1= d=1,4м.
dв – глубина подвала. Для зданий без подвала dв=0. СII=4кПа.
Определяем расчётное сопротивление грунта по формуле (2.6)
R=(1,3·1,1) (1,81·1·1,4·18+8,25·(1,4+0) ·18 – 0+9,98·4) / 1,1=381,3кПа.
Проверяем условие (6.4)
Условие удовлетворяется, ширина подошвы фундамента принята достаточной.
Расчёт осадки основания по формуле
Этот расчёт можно не производить, т.к. коэффициент пористости е =0,55 < 0,6.
6.3 Конструирование фундамента
Подбираем стеновые блоки по приложению Г, таблица 4. При толщине стены 38 см принимаем стеновой блок марки ФБС 24.4.6 с размерами:
длина l =2380мм, ширина b =400мм, высота h =580мм.
Определяем ориентировочно количество стеновых блоков
где hn – высота блок – подушки;
hб - высота стенового блока.
Принимаем 2 стеновых блока по высоте фундамента.
Окончательное конструирование фундамента.
По обрезу фундамента проектируем гидроизоляцию из руберойда по слою цементной стяжки. Толщина горизонтального шва кладки блоков - 20мм. Конструирование фундамента см. рисунок 6.1
Рисунок 6.1– Конструкция фундамента
6.4 Расчёт тела фундамента на прочность
Принимаем бетон тяжёлый класса В 15, Rbt =0,75∙10 3 ∙0,9=675кПа
Класс рабочей арматуры принимаем А-300, Rs=270∙10 3 кПа.
Сечение фундамента изображено на рисунке 6.2
Величина С=(1,4 – 0,4) /2=0,5м
Расчётная нагрузка на обрез фундамента
Рисунок 6.2 - Расчётная схема фундамента
Давление под подошвой фундамента
Поперечная сила в расчётном сечении
Q = Ргр∙с∙1 = 261,1∙0,5∙1 = 130,55 кН
Рабочая высота фундамента
h 0 = h – a = 0,3 – 0,035 = 0,265 м
где защитный слой а = 0,035м, т.к. грунт маловлажный (при влажных грунтах а=0,07м).
Минимальная рабочая высота фундамента
Полная высота фундаментной подушки
Расчётный изгибающий момент
М = Q ∙ c /2 = 130,55 ∙ 0,5 /2 = 32,7кН ∙м.
Площадь рабочей арматуры
As = M /(0,9∙h0 ∙Rs) = 32,7 /(0,9 ∙0,265∙270 ∙10 3 ) = 5,08∙10 -3 м2 =5,08 см 2
По сортаменту арматурной стали принимаем рабочую арматуру.
Принято 5Ø 12 A-300 As =5,65 см 2 . Эта арматура располагается на 1м длины блок-подушки, значит шаг стержней 1 / 5= 0,2м = 200мм.
расчёт и конструирование ленточного фундамента
1. перечислить виды нагрузок, которые передаются на фундамент.
2. С какой площади перекрытия (покрытия) передаётся нагрузка на фундамент?
3. На какую часть длины собирается нагрузка на фундамент?
4. От чего зависит ширина подошвы фундамента?
5. Расшифруйте марку блок - подушки ФЛ 12.24, стенового блока ФБС24.5.6.
6. На что работает блок - подушка?
7. Где располагается рабочая арматура в блок - подушке, на что она работает?
8. Какая нормативная литература использовалась при расчёте фундамента?
7 расчет свайного фундамента
7.1 исходные данные
Здание с кирпичными продольными несущими стенами, пролет 6м. Толщина внутренней стены 510мм. Назначение здания –школа. Здание трехэтажное, высота этажа 2,8м. Крыша скатная, несущие конструкции – стропильные. Сечение стропильной ноги 150×200мм, сечение стойки и распорок 150×150мм. Длина стойки 2,4м, распорок – 2,8м. Шаг стропил – 1,2м. Лежень принят сечением 250×200мм. Лежень опирается на кирпичный столбик сечением 250×250мм. Угол наклона кровли 30 0 . Длина стропильной ноги l / cos α=6/0,867=6,9м. Свайный фундамент рассчитывается под внутреннюю несущую стену толщиной 380мм..
7.2 Сбор нагрузок
7.2.1 Сбор нагрузок на 1м 2 перекрытия чердачного перекрытия и крыши выполнен в таблицах7.1,7.2,7.3.
Таблица 7. 1- Сбор нагрузок на 1 м 2 плиты перекрытия
Примечание – Конструкцию пола см. рисунок 7.1
Таблица 7.2- Сбор нагрузок на плиту перекрытия чердака
Примечание – Конструкцию перекрытия см. рисунок 7.2
Таблица 7.3- Сбор нагрузок на 1погонный метр чердачной крыши
Примечание – Конструкцию крыши см. рисунок 7.3
7.2.2 Расчёт полной нагрузки на свайный фундамент
Расчёт ведётся для фундамента под внутреную несущую стену.
1.Нагрузка от собственного веса стены
Вес ростверка Nр =24×0,4×0,4=3,84кН
7.3 Определение несущей способности висячей забивной сваи, Fd, кН, погружаемой без выемки грунта, следует определять как сумму сил расчётных сопротивлений грунтов основания под нижним концом сваи и на её боковой поверхности, по формуле (7.1)
где gс – коэффициент условий работы сваи в грунте, принимаемой =1
R – расчётное сопротивление грунта под нижним концом сваи, кПа, принимается по таблице 5 приложения Г;
А – площадь опирания на грунт сваи, м 2 принимая по площади поперечного сечения сваи брутто;
U – наружный периметр поперечного сечения, м.
fi - расчётное сопротивление i – го слоя грунта основания на боковой поверхности сваи кПа (тс/м 2 ), принимаемое по таблице 6 приложения Г;
ni – толщина i – го слоя грунта соприкасающегося с боковой поверхностью сваи, м.
gсr gсf - Коэффициенты условий работы грунта соответствено под нижним концом и на боковой поверхности сваи, учитывающие влияние способа погружения сваи на расчётные сопротивления грунта и принимается по таблице 6 приложения Г.
Виды и толщина слоев грунта, соприкасающихся с боковой поверхностью сваи:
- глина, IL =0.4, толщина слоя h1 =2,4м;
- суглинок, IL =0.4, толщина слоя h2 =2,0м;
- песок пылеватый, толщина слоя h3 =3,0м.- общая толщина, соприкасается со сваей - 2,6м.
Длина сваи принята 7м. Сечение сваи 300×300мм.
Определяем данные к расчету по формуле (7.1)
А=0,09м 2 γс =1 γсR =1 γсf =1 – при забивке сваи дизельным молотом.
Периметр сечения сваи 0,3∙4=1,2м.
R=1400 кПа – при глубине погружения сваи 7м, грунт – песок пылеватый.
Несущая способность сваи по формуле (7.1)
Определяем шаг сваи, м
7.3 Расчёт прочности на усилия при монтаже и транспортировке
Принимаем продольную арматуру с Ø 16 А 300, из условия технологии сварки принимаем поперечную арматуру Ø 6 А 240 с шагом 100 и 200 мм.
При расчете на транспортные усилия должно выполняться следующее условие
где Ммах - максимальный изгибающий момент от массы колонны, кН∙м;
Мсеч – несущая способность сечения колонны при работе на изгиб
Читайте также: