Определение размеров подошвы фундамента. Расчет ширины подошвы ленточного фундамента

3.2. Расчет фундаментов по деформациям

Целью расчета оснований по деформациям является ограничение абсолютных и относительных перемещений фундаментов и надфундаментных конструкций такими пределами, при которых гарантируется нормальная эксплуатация здания и не снижается его долговечность.

Расчет оснований по деформациям производится исходя из условия S  Su [1]. Здесь S – совместная деформация основания и сооружения; Su – предельное значение деформации здания и сооружения, определяемое по [1, прил. 4].

Данный расчет включает в себя:

Расчет основания по деформациям можно производить только при соблюдении следующего условия:

, (7)

где р – удельное давление под подошвой фундамента.

Из условия (7) определяется ширина ленточного фундамента.

3.2.1. Определение ширины подошвы ленточного фундамента

Размеры ширины подошвы фундамента b определяются из условия (7)

, (8)

где N′ – нормативная погонная нагрузка по обрезу фундамента; А= b х х 1 – площадь фундамента шириной b и длиной 1,0 м; – собственный вес фундамента и грунта на его уступах.

Размеры подошвы фундаментов в плане можно рассчитать из условия р = R:

. (9)

При этом расчетное сопротивление грунта основания определяют по формуле с учетом наличия подвала:

, (10)

где b – ширина подошвы фундамента, которую для предварительных расчетов рекомендуется принять равной 1,0 м; d1 – глубина заложения фундамента, принимаемая для здания с подвалом в соответствии с требованиями [1, пп. 2.25...2.33]; db – глубина подвала – расстояние от уровня планировки до пола подвала, м (при ширине подвала В  20 м и глубине свыше 2 м принимается db = 2 м, при ширине подвала В > 20 м db= 0).

Для предварительного определения ширины подошвы величину веса фундамента и грунта на уступах можно принять равной

, (11)

при этом ср – осредненный вес бетона и грунта на уступах фундамента (прил. 3).

Преобразовав формулу (9), получим выражение для определения ширины фундамента:

. (12)

По табл. П.3.1 подбирается железобетонная плита с фактической шириной bп, ближайшей к ширине b, с округлением в большую сторону. Таким образом, принятая фундаментная плита будет иметь фактическую ширину bп, большую или равную ширине b, полученной по расчету. Далее выполняется проверка условия (7): . Расчетное сопротивление грунта R вычисляют с учетом полученной ширины подошвы b. Проверку условия (7) рекомендуется выполнить также и в программе «Foundation». Пример расчета приведен в разделе 5 методических указаний.

После определения габаритов фундамента рассчитывают коэффициент использования прочности грунтового основания k (%), равный k = p  100/R.

Перегрузка грунтового основания не должна превышать 5%, а запас рекомендуется не более 10…15%. Если значение коэффициента находится в данных пределах, то ширина фундамента подобрана рационально.

Подбор ширины фундамента осуществляют последовательно для всех несущих стен.

Для случаев, когда коэффициент запаса не укладывается в указанные величины, можно уменьшить расход бетона, проектируя прерывистый ленточный фундамент. Более подробно вопрос проектирования ленточных прерывистых фундаментов рассмотрен в прил. 4. Пример расчета прерывистого фундамента приведен в методических указаниях [10].

studfiles.net

3.3.2 Определение размеров подошвы ленточного фундамента

Размеры подошвы фундамента под кирпичную стену определим методом последовательного приближения.

Рисунок 4 – Расчетная схема ленточного фундамента

Определим площадь подошвы фундамента под кирпичную стену в плане по формуле(10):

м2.

Так как расчет будем проводить на 1п.м. том

С учетом трамбовки по таблицам 16-17[1] для заданных грунтовых условий и при соотношении L/H=42/12,4=3.38 найдем значения коэффициентов:gс1=1,25; gс2=1; Mg=0,81; Мq=4,24;Мс=6,78. А также gII=ρd,s(1+ωопт)g =1,8(1+0,1)10=19,7; gII’=16,25; CII=40.

Расчетное сопротивление грунта определим по формуле (11):

кПа

Уточним размеры фундамента

м2.

Принимаем, с округлением и в соответствии с размерами типовых фундаментов, b=0.6 м

Получаем следующее расчетное сопротивление:

кПа

Определим расчетные нагрузки на фундамент:

(13)

кНм

(14)

Определим вес фундамента:

кН

Вес грунта обратной засыпки:

кН

Определим эксцентриситет:

Так как е=0,04м>0,6/30=0,02м, то фундамент необходимо рассчитывать как внецентренно нагруженный, т.е. должны выполняться условия:

; ; (15)

Максимальное и минимальное давление под подошвой внецентренно нагруженного фундамента:

(16)

где W – момент сопротивления подошвы фундамента;

кПа

Условия (14):

Pmax=373,85 кПа>1.2x475,4=570,48кПа

Pmin=221,88 кПа > 0;

Pср=333,85кПа < R=461,34 кПа

Условия (15) выполняются, значит размеры подошвы фундамента подобраны верно.

Недонапряжение составляет: %

Исходя из этого, выбираем фундаментную подушку и фундаментные блоки ФБС24.4.6-Т.

4 Расчёт свайных фундаментов.

Расчет свайных фундаментов и их оснований производится по двум группам предельных состояний.

По первой группе определяют несущую способность сваи по грунту, прочность материалов свай и ростверков. По второй группе предельных состояний рассчитываются осадки оснований фундаментов.

4.1 Расчёт свайного фундамента под колонну

Определим длину сваи:

lсв=l0+∑lгр+lн.сл=0,1+9,9+1=11 м

Принимаем сваю – С-11.3, m=0,22т/м.

По таблице СНиП подбираемR при глубине погружения свай 12,4м– R=3895 кПа

Рисунок 5 – Расчетная схема к определению несущей способности сваи под фундамент стаканного типа

При погружении свай забивкой молотом

Несущую способность сваи определяется по формуле (21) как сумма расчётных сопротивлений грунтов оснований под нижним концом сваи и на её боковой поверхности:

(21)

где -коэффициент условий работы сваи в грунте, принимаемый=1

R-расчётное сопротивление грунта под нижним концом сваи, кПа.

А - площадь опирания на грунт сваи,м.

u – наружный периметр поперечного сечения сваи,м.

fi – расчётное сопротивление итого слоя грунта основания на боковой поверхности сваи, кПа.

hi – толщина итого слоя грунта соприкасающегося с боковой поверхностью сваи, м.

-коэффициенты условий работы грунта соответственно под нижним концом и на боковой поверхности сваи, учитывающие влияние способа погружения сваи на расчётные сопротивления грунта и принимаемые по [2].

Первые два слоя плохие, поэтому при расчете несущей способности мы их не учитываем. Остается 3-й слой глубиной 1м. Для данного слоя определим расчетное сопротивление по боковой поверхности сваи:

МПа; м

Несущая способность свай под колону будет равна

Расчётная нагрузка, допускаемая на одну сваю, определяется по формуле:

(22)

где - коэффициент надежности, принимаемый 1,4.

Запроектируем ростверк таким образом, чтобы размеры в плане были кратны 30см, а высота 15см. Конструктивно принимаем размеры в соответствии с размерами плиты фундамента мелкого заложения b=1,8м, l=2,4м, а высоту плиты примем равной 0,6м.

Необходимое количество свай в грунте определяется по формуле

(24)

где N1 – расчётная нагрузка по обрезу ростверка;

G – ориентировочный расчётный вес ростверка и грунта на его обрезах;

G=3,888∙25+2,592·16,25=97,2+42,12=139,32кН;

;

Принимаем количество свай под стакан – 6, и распологаем их следующим образом (см. рисунок), с шагом 0,9м.

Определяем фактическую нагрузку, приходящуюся на сваю, которая должна быть меньше допустимой

Рисунок 6 - Схема условного фундамента при расчете свайного фундамента под колонну

(25)

где - коэффициент надёжности по нагрузке, принимаем 1,1;

Давление по подошве условного фундамента от расчётных нагрузок не должно превышать расчётного давления на грунт.

Выполнение условия, для каждой сваи не означает, что основание свай будет работать надежно. С целью проверки прочности основания свайный фундамент рассматривают как условный массивный фундамент.

Осредненное расчетное значение угла внутреннего трения:

bусл=0,9+0,3+2∙0,085=1,37

аусл==2,27 м

Проверку прочности куста свай проводим по формуле:

(26)

где NII- сумма вертикальных расчётных нагрузок в уровне нижних концов свай;

NII=NdII+Gc+Gp+Gгр

Ndll=1400 – вертикальная расчётная нагрузка на фундамент, кН;

Gc=(0,22∙11+0,05)∙6∙10=148,2кН– вес свай;

Gp=3,888∙25=97,2кН– вес ростверка;

Прежде чем найти напряжение от собственного веса грунта в уровне подошвы фундамента определим удельный вес грунта третьего(суглинок тугопластичный) слоя с учетом взвешивающего веса воды:

кН/м3

А также средний удельный вес грунтов, лежащих выше уровня подошвы:

кН/м3

Gгр=(12,4·3,11 – 3,888)∙16,04=556,2кН– вес грунта;

NII=1220+148,2+97,2+556,2=2021,6кН

МII– расчётная величина момента действующего на фундамент, кН∙м;

МII=320+20∙1,5=350кНм

R – расчётное сопротивление грунта основания условного массива, кПа, определяемое как для фундамента с геометрическими размерами, равными размерам условного массива грунта.

Найдем значения коэффициентов:gс1=1,2; gс2=1; Mg=0,462; Мq=2,848; Мс=5,446, d1=12,4м, db=0.

Условие не соблюдается. Значит необходимо увеличить шаг свай. То есть запроектируем ростверк с большими размерами которые при шаге 0,4d=1,2м и минимальном свесе ростверка 0,3м будут равны b=1,8м, l=3м (см. рисунок).

Тогда:

G=4,536∙25+3,564·16,25=113,4+57,92=171,32кН;

С целью проверки прочности основания свайный фундамент рассматриваем как условный массивный фундамент.

bусл=1,2+0,3+2∙0,085=1,67

аусл==2,87 м

NII=NdII+Gc+Gp+Gгр

Gc=(0,22∙11+0,05)∙6∙10=148,2кН– вес свай;

Gp=4,536∙25=113,4кН– вес ростверка;

Gгр=(12,4·4,79 – 4,54)∙16,04=879,89кН– вес грунта;

NII=1220+148,2+113,4+879,89=2361,49кН

- условие выполняется.

studfiles.net

Определение размеров подошвы фундамента

При расчете фундамента мелкого заложения по второму предельному состоянию (по деформациям) площадь его подошвы может быть определена из условия

, (4)

где pII – среднее давление по подошве фундамента от основного сочетания расчетных нагрузок при расчете по деформациям; R – расчетное сопротивление грунта основания, определяемое по [1].

При назначении размеров и площади подошвы сборного фундамента также учитываются размеры составных элементов и блоков, монолитного – модульные размеры.

Фундамент с подошвой в форме прямоугольника или ленточный

Для случая центрально нагруженного фундамента, у которого равнодействующая внешних нагрузок проходит через центр площади подошвы, предварительное значение площади подошвы А определяется по формуле

, (5)

где N0II – расчетная вертикальная нагрузка на уровне обреза фундамента;R – расчетное сопротивления грунта основания; γmt – среднее значение удельного веса фундамента и грунта на его уступах, допускается принимать равным 2 т/м2; d – глубина заложения фундамента.

Поскольку значение R изначально неизвестно, величину А можно определить графическим методом (методом Лалетина), где ширина подошвы фундамента b определяется путем совместного решения уравнений

и (6)

(7)

как точка пересечения графиков pII = f1(b) и R = f2(b).

После вычисления значения b аналитическим или графическим методом принимаются окончательные размеры подошвы фундамента с учетом модульности и унификации конструкций и определяется давление по подошве фундамента по формуле

где GfII – расчетное значение веса фундамента; GgII – расчетное значение веса грунта на уступах фундамента.

Найденная величина pII должна не только удовлетворять условию (4), но и по возможности быть ближе к значению R. Наиболее экономичное решение будет в случае

Для случая внецентренно нагруженного фундамента, у которого равнодействующая внешних нагрузок не проходит через центр площади его подошвы, предварительное значение площади подошвы определяется по формуле

, (8)

где k' – коэффициент, учитывающий наличие расчетных изгибающих моментов M0II, принимаемый по приложению В, в зависимости от предварительного значения эксцентриситета равнодействующей относительно центра подошвы, определяемого по формуле

. (9)

Далее определяются размеры подошвы фундамента графическим методом аналогично центрально нагруженному фундаменту. При построении графикаpII = f1(b) следует использовать формулу

В случае, если эксцентриситет равнодействующей смещен относительно одной из главных осей прямоугольной подошвы фундамента, краевые давления определяются по формуле

, (10)

где еф – фактическое значение эксцентриситета, определяемое по формуле

Найденные величины должны удовлетворять условиям

; ; .

В случае, если эксцентриситет равнодействующей смещен относительно обеих главных осей прямоугольной подошвы фундамента, краевые давления определяются по формуле

. (11)

Найденные величины должны удовлетворять условиям

; ; .

Для любой формы подошвы фундамента краевые давления определяются по формуле, если эксцентриситет равнодействующей смещен относительно обеих осей подошвы фундамента

, (12)

где WX, и WY – моменты сопротивления площади подошвы фундамента.

Пример 2

Определить размеры подошвы отдельного фундамента под колонну одноэтажного производственного здания без подвала. Сечение колонны 400х600 мм. Глубина заложения фундамента 1,3 м. Инженерно-геологические условия соответствуют приложению А. Физико-механические характеристики грунтов соответствуют приложению Б. На обрез фундамента действуют: вертикальная нагрузка с расчетным значением на уровне обреза фундамента N0II = 60 т, изгибающая нагрузка с расчетным значением изгибающего момента M0II = 26 т·м, горизонтальная нагрузка с расчетным значением Т0II = 1,2 т. Схема нагрузок представлена на рис. 1.

Рис. 1. Схема нагрузок

Размеры подошвы фундамента определяли графическим методом (методом Лалетина).

Соотношение сторон подошвы фундамента принимали равным соотношению сторон сечения колонны

Коэффициент k' принимали по приложению В, в зависимости от предварительного значения эксцентриситета, определенного по формуле (9)

м.

Для е = 0,43 значение k' = 1,5.

т/м2.

Расчетное сопротивление грунтов основания определяли по формуле (6). Осредненное значение удельного веса грунтов, залегающих выше подошвы фундамента, определяли по формуле

т/м3.

Коэффициент kz = 1, так как b < 10. Значения d1 = 1,3, db = 0, так как здание не имеет подвала. Коэффициенты γс1, γс2, k, Mγ, Mq, Mc определяли по [1]. После подстановки известных значений, формула (6) примет вид

т/м2.

Далее строили графики pII = f1(b) и R = f2(b) (рис. 2).

Рис. 2. Графический способ определения ширины подошвы фундамента

Точка пересечения графиков являлась искомой величиной b = 1,8 м. Длина подошвы фундамента l = n·b =2,7 м.

Далее следует принять окончательные размеры подошвы фундамента с учетом модульности и унификации конструкций, определить давления по краям подошвы фундамента и среднее давление по подошве фундамента.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:

zdamsam.ru

Строительство в Севастополе — сообщество мастеров строителей и отделочников

Строительные работы в Севастополе

Наши услуги