Расчет фундамента мелкого заложения: 10.3. Расчет фундаментов мелкого заложения – Расчет фундаментов мелкого заложения — Уникальная методика расчета!

Содержание

Расчет фундаментов мелкого заложения — Уникальная методика расчета!

Расчет фундаментов мелкого заложения необходим для уточнения его геометрических размеров и выбора разновидности фундамента. Он сводится к расчету трех факторов: величины давления здания на грунт, силы давления грунта в результате морозного пучения и определение прочности рамы фундамента.

Расчет фундаментов мелкого заложения

Расчет фундаментов мелкого заложения

Нагрузка здания – это совокупность передаваемых нагрузок, в упрощенном расчете – масса всего строения, распределенная на 1 м2 нижней плоскости фундамента. Сила деформации пучения определяется по справочным данным для конкретного типа грунта. Прочность рамы зависит от геометрии фундамента и применяемой арматуры.

Расчет нагрузки здания

Для того чтобы вычислить массу здания, необходимо иметь проект, учитывающий размеры строения, материалы, конструкцию и прочие его особенности. Расчет нагрузки на фундамент ведется с учетом зимней снеговой нагрузки. Способ расчета прост: вычисляют массы отдельных конструктивных частей строения, суммируют их и делят на площадь подошвы фундамента. Определяют для данного типа грунта удельное расчетное сопротивление грунта R­

0 и сопоставляют его с полученным значением удельной нагрузки N. Если R­0 < N, пересматривают размеры или форму фундамента: выполняют его с широкой подошвой, с расширением книзу или увеличивают его ширину.

Пример расчета: кирпичный одноэтажный дом 10х8 м, со стенами из полнотелого красного кирпича шириной в 0,4 метра, с железобетонным перекрытием пола и деревянными перекрытиями потолка. Крыша – двускатная, крытая профнастилом. Постройка планируется на тяжелой суглинистой почве, регион – Москва.

По приведенной методике расчета нагрузка N = 23 т/м2.

Морозное пучение и выбор типа мелкозаглубленного фундамента

Понятие «пучинистые грунты» многих ставит в тупик. Попробуем разобраться, что это такое. Различные грунты обладают разной способностью накапливать влагу. Крупнозернистый песок, скальные породы не задерживают воду, а глины, наоборот, связывают ее, становятся пластичными и долго остаются влажными. Вода при замерзании расширяется, при этом грунт, содержащий много влаги, увеличивается в размерах. Это явление получило название «морозное пучение».

В зависимости от состава и размера частиц грунты можно разделить на 5 групп – они приведены в таблице 1.

Разновидности грунта

Разновидности грунта (Типы грунтов)

В зависимости от группы грунта выбирают конструкцию мелкозаглубленного фундамента по рисунку и определяют его габаритные размеры, глубину заложения и высоту подсыпки. Вычисляют площадь нижнего основания фундамента Af.

По данным таблицы и рисунку выбираем группу фундаментов, соответствующую типу грунта III «тяжелые суглинки». Это фундамент, не заглубленный в грунт, на песчано-гравийной подсыпке. Ширина фундамента – 0,4 м; высота – 0,7 м; толщина подсыпки – 0,5 м.

По данным таблицы и рисунку выбираем группу фундаментов, соответствующую типу грунта III «тяжелые суглинки». Это фундамент, не заглубленный в грунт, на песчано-гравийной подсыпке. Ширина фундамента – 0,4 м; высота – 0,7 м; толщина подсыпки – 0,5 м.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Методика расчета деформаций

Расчет проводят по двум условиям:

  • расчетная величина деформации пучения не превышает допустимой предельной деформации;
  • относительная деформация грунта с учетом нагрузки не превышает предельной относительной для конкретного типа строения.

Предельные деформации для конкретного типа строения определяют по таблице 2.

Таблица 2 – Допустимые деформации

Таблица 2 – Допустимые деформации

Чтобы определить указанные величины деформаций для конкретного строения, нужно произвести ряд сложных расчетов.

Деформацию пучения вычисляют по формуле

Формула для расчета деформации пучения

Формула для расчета деформации пучения

В этой формуле N – удельное давление всего строения на грунт, оно вычисляется по отдельной методике и выражается в тоннах на 1 м

2.

Коэффициент b зависит от соотношения толщины подсыпки к ширине основания, он определяется по таблице 3.

Таблица 3 – Определение коэффициента

Таблица 3 – Определение коэффициента

Величина Pr – на подошву от пучинистого грунта, для ленточного фундамента оно вычисляется по формуле:

Величина Pr – на подошву от пучинистого грунта

Величина Pr – на подошву от пучинистого грунта

Показатель b – ширина ленты фундамента, а ss – сопротивление промерзшего грунта, его можно найти в СНиП 2.02.01-83.

Мощность слоя грунта, подверженного вспучиванию под фундаментом dz определяется как d

z = df – d – hп, где df – средняя глубина промерзания, определенная по таблице 4, а величины d и hП – высота фундамента и толщина подсыпки, в метрах.

Таблица 4 – Средняя глубина промерзания грунта по регионам

Средняя глубина промерзания грунта по регионам

Средняя глубина промерзания грунта по регионам

После расчета мощности слоя грунта dz определяют по графикам коэффициент условий работы промерзающего грунта ka определяемый по графикам в зависимости от величины dz и значения площади подошвы фундамента Af на единицу его длины.

График - коэффициент условий работы промерзающего грунта k

График — коэффициент условий работы промерзающего грунта k

Деформацию пучения ненагруженного основания hfi находят по формуле из таблицы 5, соответствующей типу выбранного фундамента и его геометрическим размерам: глубины заложения фундамента d и толщины подушки hп.

Таблица 5 – Расчетные формулы для различных типов грунтов

Расчетные формулы для различных типов грунтов

Расчетные формулы для различных типов грунтов

    1. Определяем мощность промерзающего слоя пучинистого грунта  dz = df – d – hп. Расчетная глубина промерзания df для Москвы по таблице 4 равна 1,4 м. dz = 1,4-0,7-0,5=0,2 м.
    2. Определяем удельную площадь фундамента на метр его длины, при ширине фундамента 0,4 м площадь равна 0,4 м
      2
      .
    3. По рисунку определяем коэффициент ka, он равен 0,56.
    4. Находим по СНиП 2.02.01-83 показатель σs – 64.
    5. Определяем по  формуле  т/м2.
    6. Находим по формуле м
    7. Находим коэффициент b по таблице 3 для фундамента ленточного типа: для выбранного соотношения толщины подсыпки к ширине основания 0,5/0,4=1,25 он равен фундамента 0,88.
    8. Нагрузка здания, согласно расчетам, равна 23 т/м2.
    9. Определяем м = 0,1 см.

    Допустимая деформация пучения по таблице 2 равна 2,5 см. Условие выполняется.

Относительную деформацию пучения с учетом жесткости рамы строения находят по формуле

Формула - для деформацию пучения с учетом жесткости рамы

Формула — для деформацию пучения с учетом жесткости рамы

Показатель w, находящийся в зависимости от коэффициента гибкости конструкций строения l по ВСН 29-85, определяют по приведенному графику.

Показатель W определяют по графику

Показатель W определяют по графику

Dhfp– разность деформаций пучения при максимуме и минимуме предзимней влажности грунта.

L – длина стены строения, м.

    • Определяем по методике ВСН 29-85 значение показателя гибкости конструкций строения l – 0,55.
    • Определяем по графику значение показателя w – 0,03.
    • Определяем разность деформаций пучения по методике ВСН 29-85. Dh
      fp
      = 0,0022 м.
    • Длина стен строения равна 10 и 8 м.
    • Относительная деформация с учетом жесткости рамы для длинной стены   м.
    • Для короткой стены  м
    • Допустимое значение по таблице 2 – 0,0005 м. Условие выполняется.

Если в результате расчета окажется, что условия не выполняются, необходимо увеличить расчетную толщину подушки или площадь фундамента, изменив ширину основания.

Расчет фундаментов мелкого заложения Строительство и ремонт Фундамента

1846 Расчет фундаментов мелкого заложения
Читайте также:

Расчет фундаментов мелкого заложения

Расчет фундаментов мелкого заложения необходим для уточнения его геометрических размеров и выбора разновидности фундамента. Он сводится к расчету трех факторов: величины давления здания на грунт, силы давления грунта в результате морозного пучения и определение прочности рамы фундамента.

Читайте также: К чему снится бывший во сне

Нагрузка здания – это совокупность передаваемых нагрузок, в упрощенном расчете – масса всего строения, распределенная на 1 м2 нижней плоскости фундамента. Сила деформации пучения определяется по справочным данным для конкретного типа грунта. Прочность рамы зависит от геометрии фундамента и применяемой арматуры.

Расчет нагрузки здания

Для того чтобы вычислить массу здания, необходимо иметь проект, учитывающий размеры строения, материалы, конструкцию и прочие его особенности. Расчет нагрузки на фундамент ведется с учетом зимней снеговой нагрузки. Способ расчета прост: вычисляют массы отдельных конструктивных частей строения, суммируют их и делят на площадь подошвы фундамента. Определяют для данного типа грунта удельное расчетное сопротивление грунта R­0 и сопоставляют его с полученным значением удельной нагрузки N. Если R­0 < N, пересматривают размеры или форму фундамента: выполняют его с широкой подошвой, с расширением книзу или увеличивают его ширину.

Пример расчета: кирпичный одноэтажный дом 10х8 м, со стенами из полнотелого красного кирпича шириной в 0,4 метра, с железобетонным перекрытием пола и деревянными перекрытиями потолка. Крыша – двускатная, крытая профнастилом. Постройка планируется на тяжелой суглинистой почве, регион – Москва.

По приведенной методике расчета нагрузка N = 23 т/м2.

Расчет фундаментов мелкого заложения

Морозное пучение и выбор типа мелкозаглубленного фундамента

Понятие «пучинистые грунты» многих ставит в тупик. Попробуем разобраться, что это такое. Различные грунты обладают разной способностью накапливать влагу. Крупнозернистый песок, скальные породы не задерживают воду, а глины, наоборот, связывают ее, становятся пластичными и долго остаются влажными. Вода при замерзании расширяется, при этом грунт, содержащий много влаги, увеличивается в размерах. Это явление получило название «морозное пучение».

Расчет фундаментов мелкого заложения

 

В зависимости от группы грунта выбирают конструкцию мелкозаглубленного фундамента по рисунку и определяют его габаритные размеры, глубину заложения и высоту подсыпки. Вычисляют площадь нижнего основания фундамента Af.

Методика расчета деформаций

Расчет проводят по двум условиям:

  1. расчетная величина деформации пучения не превышает допустимой предельной деформации;
  2. относительная деформация грунта с учетом нагрузки не превышает предельной относительной для конкретного типа строения.

Чтобы определить указанные величины деформаций для конкретного строения, нужно произвести ряд сложных расчетов.

Деформацию пучения вычисляют по формуле

Расчет фундаментов мелкого заложения

В этой формуле N – удельное давление всего строения на грунт, оно вычисляется по отдельной методике и выражается в тоннах на 1 м2.

Расчет фундаментов мелкого заложения

Величина Pr – на подошву от пучинистого грунта, для ленточного фундамента оно вычисляется по формуле:

Расчет фундаментов мелкого заложения

Показатель b – ширина ленты фундамента, а ss – сопротивление промерзшего грунта, его можно найти в СНиП 2.02.01-83.

Мощность слоя грунта, подверженного вспучиванию под фундаментом dz определяется как dz = df – d – hп, где df – средняя глубина промерзания, определенная по таблице 4, а величины d и hП – высота фундамента и толщина подсыпки, в метрах.

После расчета мощности слоя грунта dz определяют по графикам коэффициент условий работы промерзающего грунта ka определяемый по графикам в зависимости от величины dz и значения площади подошвы фундамента Af на единицу его длины.

Деформацию пучения ненагруженного основания hfi находят по формуле из таблицы 5, соответствующей типу выбранного фундамента и его геометрическим размерам: глубины заложения фундамента d и толщины подушки hп.

Расчет фундаментов мелкого заложения

  • Определяем мощность промерзающего слоя пучинистого грунта dz = df – d – hп. Расчетная глубина промерзания df для Москвы по таблице 4 равна 1,4 м. dz = 1,4-0,7-0,5=0,2 м.
  • Определяем удельную площадь фундамента на метр его длины, при ширине фундамента 0,4 м площадь равна 0,4 м2.
  • По рисунку определяем коэффициент ka, он равен 0,56.
  • Находим по СНиП 2.02.01-83 показатель σs – 64.
  • Определяем по формуле т/м2.
  • Находим по формуле м
  • Находим коэффициент b по таблице 3 для фундамента ленточного типа: для выбранного соотношения толщины подсыпки к ширине основания 0,5/0,4=1,25 он равен фундамента 0,88.
  • Нагрузка здания, согласно расчетам, равна 23 т/м2.
  • Определяем м = 0,1 см.

Допустимая деформация пучения по таблице 2 равна 2,5 см. Условие выполняется.

Относительную деформацию пучения с учетом жесткости рамы строения находят по формуле

Расчет фундаментов мелкого заложения

Показатель w, находящийся в зависимости от коэффициента гибкости конструкций строения l по ВСН 29-85, определяют по приведенному графику.

Dhfp– разность деформаций пучения при максимуме и минимуме предзимней влажности грунта.

L – длина стены строения, м.

  • Определяем по методике ВСН 29-85 значение показателя гибкости конструкций строения l – 0,55.
  • Определяем по графику значение показателя w – 0,03.
  • Определяем разность деформаций пучения по методике ВСН 29-85. Dhfp = 0,0022 м.
  • Длина стен строения равна 10 и 8 м.
  • Относительная деформация с учетом жесткости рамы для длинной стены м.
  • Для короткой стены м
  • Допустимое значение по таблице 2 – 0,0005 м. Условие выполняется.

Если в результате расчета окажется, что условия не выполняются, необходимо увеличить расчетную толщину подушки или площадь фундамента, изменив ширину основания.

Вы читаете статью Расчет фундаментов мелкого заложения. Все материалы на сайте Two Room, а также и статья Расчет фундаментов мелкого заложения — написаны специально ждя вас, и мы рады если Вам нравиться наш журнал.

3. Расчёт фундамента мелкого заложения

3.1 Определение глубины заложения фундамента

Рисунок 1 – К определению глубины заложения фундамента

Здание имеет подвал глубиной 3 м, следовательно, в любом случае подошва фундамента будет ниже глубины промерзания. Определим минимальную глубину заложения исходя из нормативной глубины промерзания по формуле:

df=kh∙dfn(8)

где kh – коэффициент, учитывающий влияние теплового режима здания на глубину промерзания грунта у фундаментов наружных стен, определяем по таблице 13 [1];

dfn – нормативная глубина промерзания, определяемая по карте нормативных глубин промерзания, для города Быхова dfn= 1,05м

df=0,6∙1,05=0,63м

Назначаем глубину заложения фундамента в зависимости от п.1 и п.5 гл.4[17]. Отметка чистого пола, согласно заданию, при DL=-0,30 м будет равна 62,80 м, отметка пола подвала будет в этом случае равна 62,8-3=59,8 м.

Отметка низа перекрытия над подвалом 62,50 м. Принимаем конструкцию фундамента из пяти блоков высотой 0,6м и подушки высотой 0,3 м. Таким образом, отметка подошвы фундамента составит 59,02 м.

Для того, чтобы посчитать глубину заложения фундамента нужно от отметки уровня земли отнять отметку низа подошвы фундамента:

d=62,5-59,2=3,3м

3.2 Устройство песчаной подушки

Так как суглинок мягкопластичный не может являться естественным основанием, то ставим фундаментную плиту на песчаную подушку мощностью 1м.

Зададимся характеристиками, которыми должен обладать грунт песчаной подушки: ρds=1,62 г/см3— требуемая плотность; Woпт=12%— оптимальная влажность для песка средней крупности. Определим физические характеристики грунта подушки.

Коэффициент пористости по формуле (3):

где ρs – плотность твердых частиц грунта, т/м3, для песчаной подушки принимаем ρs=2,67 т/м3

Степень влажности грунта подушки:

Таким образом, исходя из полученных физических характеристик, делаем вывод, что материалом песчаной подушки является песок средней крупности средней плотности, маловлажный.

Определим механические характеристики данного грунта по таблицам 4, 5 [1]: R0=500 кПа, Cn=1 кПа, φn=350, Еn=30 МПа

3.3 Определение размеров подошвы ленточного фундамента

Размеры подошвы фундамента в основном зависят от механических свойств грунтов оснований и характера нагрузок, передающихся фундаменту, от особенностей несущих конструкций, передающих нагрузку на фундамент. Размеры фундамента необходимо подобрать таким образом, чтобы выполнялось условие:

S≤Su, (9)

т.е. расчетные осадки не должны превышать допустимые.

Согласно [1,2] выполнение этого условия реализуется при соблюдении следующего условия:

PCP≤R,Pmax≤1,2R , Pmin≥0 (10)

Размеры подошвы фундамента под кирпичную стену определим на 1 погонный метр его длины методом последовательного приближения.

Расчетное значение нагрузки Fv=120кН.

Рисунок 2 – Расчетная схема ленточного фундамента

Определим площадь подошвы ленточного фундамента по формуле:

(11)

Для ленточного фундамента ширина подушки определяется по формуле:

b=A/1м.п. (12)

b1=0,28м2/1м.п.=0,28м

Уточняем расчетное сопротивление по формуле:

R=[Мγ∙kz∙b1∙γIIq∙d1∙γII+(Mq-1)∙db∙γII+Mc∙CII] (13)

где gС1 и gС2 – коэффициенты условий работы, учитывающие особенности работы разных грунтов в основании фундаментов и принимаемые по таблице 16, [1].

k – коэффициент, принимаемый: k=1,1 – т.к. прочностные характеристики грунта приняты по нормативным таблицам;

kZ – коэффициент принимаемый kZ=1 при b<10 м; b – ширина подошвы фундамента, м;

gIIи γIII — усредненные расчетные значения удельного веса грунтов, залегающих соответственно ниже подошвы фундамента (при наличии подземных вод определяется с учетом взвешивающего действия воды) и выше подошвы, кН/м3;

Удельный вес грунта подушки определим без учетом взвешивающего действия воды, т.е.

gII =17,78 (14)

Так как толща грунтов, расположенных выше подошвы фундамента, однородна, то gIII определяется как:

gIII = (15)

СII – расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента, кПа;

db – глубина подвала – расстояние от уровня планировки до пола подвала, м;

Мg, Мq, Мс – безразмерные коэффициенты, принимаемые по таблице 17;[1]

d1 – глубина заложения фундаментов бесподвальных сооружений или приведенная глубина заложения наружных и внутренних фундаментов от пола подвала:

d1=hS+hcfgсf/, м (16)

d1=0,3+0,3∙22/16,19=0,69м

hcf – толщина конструкции пола подвала, м;

gcf – расчетное значение удельного веса конструкции пола подвала, кН/м3.

Уточняем значение b2 при R1=509,65кПа

b2=0,27м2/1м.п.=0,27м

Принимаем фундаментную плиту шириной b=0,8м.

Определяем расчетное сопротивление грунта R2 с учетом принятой ширины фундамента:

Фактическое давление под подошвой фундамента:

(17)

где N=Fv+Gгр+Gф.

Определим вес фундамента: Gф=Vф∙γб=(0,8∙0,3∙1+5∙0,6∙0,6∙1)∙24=48,96кН/м3

Вес грунта обратной засыпки Gгр=ΣVгр∙γгр=1∙0,1∙3∙16,9∙0,95=4,82кН/м3

Нагрузка от перекрытия P1 =30кН

Принимаем интенсивность временной равномерно распределенной нагрузки на поверхности грунта q=10кН/м². Эту распределенную нагрузку заменим фиктивным слоемгрунта:

м

Активное давление грунта на стену подвала находим по формуле

(18)

характеристики грунта засыпки за пазухи фундамента примем:

кН/м²,

кН/м.

Вычислим плечо равнодействующей активного давления относительно подошвы фундамента

(19)

Плечо силы грунта

кН·м (20)

Найдем экцентрилитет при b=0,8:

(21)

Так как ,то размеры подошвы фундамента можно определять как для внецентренно–сжатых фундаментов.

Момент сопротивления подошвы фундамента

(22)

Краевые давления будут равны

(23)

, ,<0

Условие не выполняется,следовательно будем увеличивать ширину подошвы фундамента до выполнения этих условий.

Последовательно принимая ширину фундамента 1,0м 1,2м 1,4м 1,6м –условия соблюдаться не будут.

Примем b=1,8 :

Расчетное сопротивление грунта R3:

Вес фундамента: Gф=Vф∙γб=(1,8∙0,3∙1+5∙0,6∙0,6∙1)∙24=56,16кН/м3

Вес грунта обратной засыпки Gгр=ΣVгр∙γгр=0,6∙1∙3∙16,06=28,91кН/м3

Принимаем интенсивность временной равномерно распределенной нагрузки на поверхности грунта q=10кН/м². Эту распределенную нагрузку заменим фиктивным слоемгрунта:

м

Активное давление грунта на стену подвала находим по формуле

характеристики грунта засыпки за пазухи фундамента примем:

кН/м²,

кН/м.

Вычислим плечо равнодействующей активного давления относительно подошвы фундамента

Плечо силы грунта

кН·м

Момент сопротивления подошвы фундамента

, ,>0

Следовательно,размеры подошвы фундамента подобраны правильно.

Как рассчитать фундамент мелкого заложения

При строительстве дома своими руками приходится экономить едва ли не на каждом этапе строительства, начиная с проектирования здания и заканчивая подбором строительных материалов и проведением строительных работ. Учитывая то, что на фундамент дома уходит значительная часть средств, желание сократить затраты на возведение основания вполне обоснованы. В ряде ситуаций во избежание буквального закапывания денег в землю застройщик принимает решение о строительстве дома на фундаменте мелкого заложения (МЗФ). Как и при возведении любого другого основания, этому должны предшествовать точные расчеты. О том, как самостоятельно рассчитать мелкозаглубленный фундамент, мы и поговорим в этой небольшой статье.

Роль пучинистых свойств грунта в расчете мелкозаглубленного фундамента

Очевидно, что при проектировании МЗФ стоит отталкиваться не только от расчета нагрузок на фундамент, но и от параметров грунтового основания. Огромное значение имеют пучинистые свойства грунта, ведь при закладке мелкозаглубленного фундамента единственной защитой от неравномерных сезонных деформаций со стороны грунтового основания является жесткость конструкции МЗФ, причем фундамент должен «работать на жесткость» вместе с построенным на нем сооружением. А это, в свою очередь, означает, что экономить на качественных стройматериалах для фундамента мелкого заложения не стоит: готовите раствор своими силами на строительном участке – проводите тщательный расчет количества цемента на фундамент, равно как и других компонентов для получения нужной марки бетонной смеси. Допускается неравномерный подъем здания зимой, но при этом деформации не должны превышать предельных значений.

Минимизация пучинистых явлений

Одной из эффективных мер по уменьшению деформации основания ввиду неравномерного подъема слоев грунта является обеспечение их гидроизоляционной защиты. Если не допускать проникновения влаги в подфундаментную зону на всю глубину промерзания грунта, то пучинистые явления можно вообще свести к нулю. Еще один прием заключается в уплотнении грунта под подошвой основания, например, за счет частичной его замены песком и гравием.

Оптимальные конструкции МЗФ

Среди всех мелкозаглубленных оснований наиболее приемлемым вариантом являются ленточные фундаменты мелкого заложения. Столбчатые кирпичные и буронабивные МЗФ можно применять лишь в единичных случаях, проводя дополнительный расчет буронабивного фундамента, и, желательно для легких хозяйственных построек. Не забываем и о плитном основании, которое все чаще делают мелкозаглубленным или вовсе незаглубленным.

С чего начать расчет МЗФ

Как всегда, начинаем с исследований грунта. В статье про расчет фундамента достаточно подробно описан данный процесс, так что рекомендуем ознакомиться с представленной там информацией. Уже на основе полученных данных и учете нагрузок от строящегося дома, стоит выбирать тип МЗФ: плитный, столбчатый, ленточный. В таблице ниже мы представили все необходимые для этого сведения*

Расчет мелкозаглубленного фундамента

*Таблица построена на основе информации, представленной в ТСН МФ-97 МО «Проектирование, расчет и устройство мелкозаглубленных фундаментов малоэтажных жилых зданий в Московской области». Почерпнуть дополнительные полезные сведения можно и там.

Предварительные размеры подошвы

На следующем этапе задаются предварительные параметры подошвы фундамента. Для плиты, закладываемой под весь дом, — толщина может составлять от 150 до 300 мм. То же самое касается расчета столбчатого и мелкозаглубленного ленточного основания, размеры которых задаются исходя из сопротивления грунта и нагрузки на него от постройки.

Расчет МЗФ по деформациям пучения грунта

Далее необходимо установить, выдержит ли основание деформации, которые будут иметь место при сезонном промерзании грунта. Причем расчетное значение подъема фундамента его относительной деформации не должно превышать соответствующих предельных значений. Математическая часть расчетов указана в Приложении 4 вышеуказанных территориальных строительных норм.

Расчет мелкозаглубленного фундамента Загрузка…

3 Расчёт фундаментов мелкого заложения

3.1 Определение глубины заложения фундаментов

Глубину заложения фундаментов определяем исходя из конструктивных особенностей здания (наличие подвала, нагрузки и воздействия), конструкции фундаментов, инженерно – геологических условий строительной площадки.

Определим минимальную глубину заложения исходя из нормативной глубины промерзания по формуле:

df=dfnkh(6)

где kh – коэффициент, учитывающий влияние теплового режима здания на глубину промерзания грунта у фундаментов наружных стен, определяем по таблице 13 [1];

dfn – нормативная глубина промерзания, определяемая по карте нормативных

глубин промерзания, для города Шклов dfn= 1,34м

м

Для сечения 1-1 глубину заложения определим исходя из конструктивных особенностей фундамента.

Рисунок 3- График для определения ширины b фундамента

3.2 Определение размеров фундамента под наружную стену для здания с подвалом.

Размеры подошвы ленточного фундамента под наружную кирпичную стену определим графоаналитическим способом. Расчетные значения нагрузок FV=240 кН, М0II= 0 кНм, Fh= 0 кН.

Краевые давления под подошвой центрально нагруженного фундамента:

(7)

(8)

(9)

площадь подошвы А=b1п.м.:

РR.

(10)

где коэффициенты условий работы, учитывающие особенности работы разных грунтов в основании фундаментов и принимаемые по таблице 16

коэффициент, принимаемый равным 1,1, если прочностные характеристики грунта приняты по нормативным таблицам;

коэффициент, принимаемый равным 1;

ширина подошвы фундамента, м;

усредненные расчетные значения удельного веса грунтов, залегающих соответственно ниже подошвы фундамента (при наличии подземных вод 13пределяяется с учетом взвешивающего воздействия воды) и выше подошвы, кН/;

безразмерные коэффициенты, принимаемые по таблице 17;

d1 – глубина заложения фундаментов бесподвальных сооружений;

СII – расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента, кПа;

L/H=48/10,8=4,4 найдем значения коэффициентов: gС1=1,3; gС2=1,1; при II=28о, Mg=0,98; Мq=4,93; Мс=7,40. А также:

gII=16,8;(11)

м(12)

Задаваясь значением ширины подошвы фундамента b, определяем давление под подошвой Р и расчетное сопротивление грунта R. Расчетные значения сведем в таблицу 5.

Таблица 5- Сводная таблица определения b

b,м

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

Рmax,кПа

68

548

308

228

188

164

148

R,кПа

168,99

177,22

185,45

193,68

201,91

210,14

218,37

1.2R,кПа

202,788

212,664

222,54

232,416

242,292

252,168

262,044

Рисунок 3- График для определения ширины b фундамента

По рисунку 3,4 определяем необходимую ширину подошвы фундамента b в точке пересечения графиков Р=f(b) и R=f(b). Примем ширину подошвы b=1,8м. Выбираем фундаментную плиту ФЛ 12.20.3 и GФ=17,6 кН и стеновые блоки шириной 0,5м – ФБС 12.4.6 (ГОСТ 13579-78) с Gбл=6,4 кН.

Значение удельного веса обратной засыпки принято равным , где коэффициент 0,95 выражает соотношение между удельными весами грунтов нагруженной и ненагруженной структуры [8].

Нагрузка от перекрытия Р1=30кН, . (13)

Собственный вес фундамента составит:

(14)

Принимаем интенсивность временной равномерно распределенной нагрузки на поверхности грунта q=10кН/м2. Эту распределенную нагрузку заменим фиктивным слоем грунта hпр:

(15)

Активное давление грунта на стену подвала находим по формуле:

(16)

Характеристики грунта засыпки за пазухи фундамента примем:

(17)

(18)

Вычислим плечо равнодействующей активного давления относительно подошвы фундамента:

(19)

Найдем вес грунта на уступе фундамента:

(20)

Определим плечо силы Gгр:

(21)

Среднее давление подошвы фундамента:

(22)

Вычисляем момент относительно центра тяжести подошвы фундамента:

М=M2 +Eaea+P1e1Gгрe2=0+63,351,5+300,188,9780,6= 95,04 кНм (23)

Момент сопротивления подошвы фундамента:

(24)

Найдем эксцентриситет при b=2,0м:

(25)

Так как е=0,286м >м, то фундамент считаем как центрально загруженный.

Определим расчетное сопротивление R при b=2,0м:

R=16,46∙2,0+168,99=201,91 кПа; (26)

(27)

Pmax=213,65 кПа<1.2×201,91=242,292кПа

Pmin=15,65кПа > 0;

Следовательно, размеры подошвы фундамента подобраны правильно, принимаем фундаментную плиту b=2,0м.

6. Расчет осадок фундамента мелкого заложения

Для расчета конечной (стабилизированной) осадки фундамента мелкого заложения промышленных и гражданских зданий [2] использую метод послойного суммирования.

Порядок расчета:

1) Расчет выполняю после определения размера подошвы фундамента.

2) Ось фундамента совмещаю со слоями грунта оснований.

3) Строю эпюру природного давления, начиная от поверхности грунта.

Природное боковое давление δzgпо-другому еще называется бытовым или напряжением от собственного веса грунта.

Расчет осадок выполняют по схеме линейно деформируемого полупространства методом послойного суммирования осадок отдельных слоев в пределах ожидаемой толщи основания. До постройки опоры вся толща грунта находится в состоянии равновесия, так как под действием природного бытового давления равного весу вышележащих слоев грунта каждый пласт грунта за длительный период времени уплотнился настолько, что не претерпевает никаких деформаций. Для расчета осадки основания в методе послойного суммирования зависит от вертикального дополнительного давления Р0, равного разности между средним давлением Рср берем фундамент ФМ-3 Рср=592,69 кПа и вертикальным напряжением от собственного веса грунта на уровне центра подошвы фундамента σzg0=72,197 кПа, [3].

(11) [3]

Зная дополнительное давление, определяем его распределение в толще грунтового основания под центральной точкой подошвы фундамента с помощью формулы

(12) [3]

где α-коэффициент, определяемый по прилож.2 табл.1 [2]. В зависимости от соотношений n=l/b (l-длина, b-ширина подошвы фундамента) и m=2z/b (z-расстояние от подошвы фундамента до точки на оси z в которой определяется напряжение σzp).

По нормам толщина элементарных слоев не должна превышать 0,4 ширины или диаметра подошвы фундамента, что, с одной стороны, повышает точность построения эпюры σzp

В связи с тем что вертикальные напряжения в грунте основания убывают постепенно и равны нулю в бесконечности, сжимаемую толщу основания Нс ограничивают глубиной, на которой вертикальные напряжения от действия дополнительного давления не превышают 20% одноименных напряжений от собственного веса грунта [3].

(13) [3]

Осадка основания S c использованием расчетной схемы в виде линейно-деформируемого полупространства определяется методом послойного суммирования по формуле:

(14) [3]

где  — коэффициент, зависящий от коэффициента относительных поперечных деформаций υ (нормы рекомендуют принимать =0,8 для всех грунтов, тем самым учитывая некоторую условность расчетной схемы) ;

zp,iср — среднее значение дополнительного вертикального нормального напряжения в i-м слое грунта, равное полусумме указанных напряжений на верхней zi-1 и нижней zi границах слоя по вертикали, проходящей через центр подошвы фундамента [2]и [3];

hi –высота i-го слоя грунта;

Еi — модуль деформации i-го слоя грунта;

n — число слоев, на которые разбита сжимаемая толща основания.

При значительной глубине заложения фундаментов расчет осадки рекомендуется производить с использованием расчетных схем, учитывающих разуплотнение грунта вследствие разработки котлована.

Напряжения слоев грунтов и на уровне грунтовых вод определяем по формуле:

(15) [3]

где γiи hi — удельный вес и толщина i-го слоя.

На поверхности земли

;

на контакте I и II слоев (глубина 0,7м)

;

На контакте II и III слоев (глубина 1,2м)

;

На контакте III и IV cлоев (глубина 4,15м) часть III слоя расположена выше уровня грунтовых вод, другая часть находится ниже грунтовых вод. IV слой грунта (глина полутвердая) является водоупором.

Выше уровня подземных вод

;

Тогда природное давлении грунта с учетом взвешивающего действия воды

;

Без учета взвешивающего действия воды

;

На контакте III и IV cлоев (глубина 9,56м)

;

В V слое на глубине 12.62м

;

Полученные значения ординат природного напряжения и вспомогательной эпюры перенесем на геологический разрез (рис.8).

Соотношение . Чтобы избежать интерполяции по табл.1[2] зададимся соотношением m=0,4, тогда высота элементарного слоя грунта

Условие hi=0.3<0.4b=0.6м удовлетворяется.

Построим эпюру дополнительных напряжений от внешней нагрузки в толще основания рассчитываемого фундамента.

Нижнюю границу сжимаемой толщи находим по точке пересечения вспомогательной эпюры с эпюрой дополнительного напряжения. (Рис8.). По этому же рисунку определяем, что мощность сжимаемой толщи Н=4,89м.

Используя формулу 14 вычислим осадку фундамента. Вычисления представим в табличной форме.

Таблица 2. Расчет осадки фундамента №3

m=2z/b

z=mb/2, м

α

σzp, кПа

σzpiср, кПа

hi, м

Si, см

Слой основания

Е, Мпа

1

2

3

4

5

6

7

8

9

0

0

1

520,49

513,59

0,3

0,39

IV

32

0,4

0,3

0,9735

506,7

0,8

0,6

0,857

446,1

405,07

0,3

0,30

1,2

0,9

0,6995

364,1

1,6

1,2

0,555

288,9

258,55

0,3

0,19

2

1,5

0,4385

228,2

2,4

1,8

0,3495

181,9

164,34

0,3

0,12

2,8

2,1

0,282

146,8

3,2

2,4

0,2305

120,0

109,69

0,3

0,08

3,6

2,7

0,191

99,4

4

3

0,1605

83,5

77,29

0,3

0,06

4,4

3,3

0,1365

71,0

4,8

3,6

0,1175

61,2

57,12

0,3

0,04

5,2

3,9

0,102

53,1

5,6

4,2

0,089

46,3

43,59

0,3

0,03

6

4,5

0,0785

40,9

6,4

4,8

0,0695

36,2

35,06

0,3

0,03

6,5

4,89

0,067

33,9

Граница сжимаемой толщи

6,8

5,1

0,0595

31,0

∑=

1,25

6,9

5,21

0,0585

30,4

По приложению 4 [2] для здания данного типа находим предельно допустимую осадку su=8см.

В нашем случае s=1.25<su=8см. Следовательно, расчет осадки фундамента соответствует расчету по второй группе предельных состояний.

Рисунок 8.Схема к расчету осадки фундамента методом элементарного суммирования

3 Расчёт фундаментов мелкого заложения

3.1 Определение глубины заложения фундаментов.

Глубину заложения фундаментов определяем исходя из конструктивных особенностей здания (наличие подвала, нагрузки и воздействия), конструкции фундаментов, инженерно – геологических условий строительной площадки.

Определим минимальную глубину заложения исходя из нормативной глубины промерзания по формуле:

df=kh*dfn (7)

где kh – коэффициент, учитывающий влияние теплового режима здания на глубину промерзания грунта у фундаментов наружных стен, определяем по таблице 13 [1];

dfn – нормативная глубина промерзания, определяемая по карте нормативных глубин промерзания, для города круглое dfn= 1,09м

м

Для сечения 4–4 (часть здания с подвалом), принимаем глубину заложения независимо от глубины промерзания. Планировочная отметка DL= 173,6 (-0,7) м, тогда получаем отметку чистого пола 174,3м, отметка пола подвала174,3–3=171,3 м, отметка подошвы фундамента 171,3-0,3-0,5= =170,5м.Таким образом d=173,6–170,5=3,1 м.

Рисунок 1– К определению глубины заложения в сечении 4–4

Рисунок 2 – К определению глубины заложения в сечении 5-5

Для сечения 5-5 глубину заложения определим исходя из конструктивных особенностей фундамента. Верхний обрез стаканного фундамента проектируем на 150 мм ниже отметки чистого пола 1-го этажа, глубину заделки сборных колонн сплошного сечения Нз принимаем равной:

(8)

где hk – больший размер колонны (в данном случае 600 мм)

м.Принимаем 0,8м.

Толщину дна стакана примем 250 мм, тогда hf=0.8+0.25=1.05 м.Высота плитной части 0,3 или 0,45м. Таким образом исходя из условия, что минимальная высота фундамента 1500мм,а глубина промерзания 0,5м окончательно принимаем типовой монолитный фундамент высотой 1500 мм. Фундамент устанавливаем с таким расчетом чтобы верх фундамента находился в уровне планировочной отметки. Глубина заложения в этом случае d=1500мм.

3.2 Проектированиестолбчатогофундамента

Первый слой, суглинок тугопластичный, его мощность равна 2,01 , фундамент стаканного типа распологаем во втором грунте, суглиноке мягко-пластичном его мощность 3,32м. Данный грунт не просадочный и может служить надежным основанием.

3.2.1 Определение размеров подошвы столбчатого фундамента

Размеры подошвы фундамента под колонны определим методом последовательного приближения. (см.рисунок 2)

Определим площадь подошвы фундамента под колонну в плане по формуле:

(10)

м2.

м,

Уточняем расчетное сопротивление по формуле:

(11)

где gС1 и gС2 – коэффициенты условий работы, учитывающие особенности работы разных грунтов в основании фундаментов и принимаемые по таблице 16, [1].

k – коэффициент, принимаемый: k=1,1 – т.к. они приняты по нормативным таблицам;

kZ – коэффициент принимаемый kZ=1 при b<10 м; b – ширина подошвы фундамента, м;

gIIи gII — усредненные расчетные значения удельного веса грунтов, залегающих соответственно ниже подошвы фундамента (при наличии подземных вод определяется с учетом взвешивающего действия воды) и выше подошвы, кН/м3;

СII – расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента, кПа;

db – глубина подвала – расстояние от уровня планировки до пола подвала, м;

Мg, Мq, Мс – безразмерные коэффициенты, принимаемые по таблице 17;[1]

d1 – глубина заложения фундаментов бесподвальных сооружений или приведенная глубина заложения наружных и внутренних фундаментов от пола подвала: d1=hS+hcfgсf/, м (12)

hcf – толщина конструкции пола подвала, м;

gcf – расчетное значение удельного веса конструкции пола подвала, кН/м3.

По таблицам 16-17[1] для заданных грунтовых условий и при соотношении L/H=54/12,6=4,3 найдем значения коэффициентов:gс1=1,1; gс2=1; Mg=0,49; Мq=2,98; Мс=5,58. А также gII=27,1; gII’=16,25; CII=19,5.

Для фундамента без подвала db=0; d1=d=2,4м, тогда:

кПа

Уточним размеры фундамента м

Принимаем, с округлением и в соответствии с размерами типовых монолитных фундаментов, l=3,3м, b=2,7

Получаем следующее расчетное сопротивление:

кПа

Определим расчетные нагрузки на фундамент:

(13)

кНм

(14)

Определим вес фундамента:

кН

Вес грунта обратной засыпки:

кН

кН

Определим эксцентриситет:

Так как е=0,16м>2,7/30=0,09м, 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

кПа

Условия (14):

Pmax=232,42 кПа<1.2×260.88=313,06кПа

Pmin=135,22 кПа > 0;

Pср=215,37 кПа < R=260,88 кПа

Условия выполняются. Значит размеры подошвы фундамента подобраны верно. Недонапряжение составляет: %

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о