Какое условие должно определять размеры подошвы центрально нагруженного монолитного фундамента

5.5.3. Определение основных размеров фундаментов (ч. 1)

Основные размеры фундаментов мелкого заложения (глубина и размеры подошвы) в большинстве случаев определяются исходя из расчета оснований по деформациям, который включает:

  • – подсчет нагрузок на фундамент;
  • – оценку инженерно-геологических и гидрогеологических условий площадки строительства; определение нормативных и расчетных значений характеристик грунтов;
  • – выбор глубины заложения фундамента;
  • – назначение предварительных размеров подошвы по конструктивным соображениям или исходя из условия, чтобы среднее давление на основание равнялось расчетному сопротивлению грунта, приведенному в табл. 5.13;
  • – вычисление расчетного сопротивления грунта основания R по формуле (5.29), изменение в случае необходимости размеров фундамента с тем, чтобы обеспечивалось условие pR ; в случае внецентренной нагрузки на фундамент, кроме того, проверку краевых давлений;
  • – при наличии слабого подстилающего слоя проверку соблюдения условия (5.35);
  • – вычисление осадок основания и проверку соблюдения неравенства (5.28); при необходимости корректировку размеров фундаментов.

В случаях, оговоренных в п. 5.1, выполняется расчет основания по несущей способности. После этого производятся расчет и конструирование самого фундамента.

А. ЦЕНТРАЛЬНО НАГРУЖЕННЫЕ ФУНДАМЕНТЫ

Определение размеров подошвы фундамента по заданному значению расчетного сопротивления грунта основания. Обычно вертикальная нагрузка на фундамент N задается на уровне его обреза, который чаще всего практически совпадает с отметкой планировки. Тогда суммарное давление на основание на уровне подошвы фундамента будет:

где — среднее значение удельного веса фундамента и грунта на его обрезах, принимаемое обычно равным 20 кН/м 3 ; d и А — глубина заложения и площадь подошвы фундамента.

Если принять p = R , получим следующую формулу для определения необходимой площади подошвы фундамента:

Задавшись соотношением сторон подошвы фундамента η = l/b , получим:

Зная размеры фундамента, вычисляют его объем и вес Nf , а также вес грунта на его обрезах Ng и проверяют давление по подошве:

Определение размеров подошвы фундамента при неизвестном значении расчетного сопротивления грунта основания. Как видно из формулы (5.29), расчетное сопротивление грунта основания зависит от неизвестных при проектировании размеров фундамента (глубины его заложения d и размеров в плане b×l ), поэтому обычно эти размеры определяются методом последовательных приближений. В качестве первого приближения принимают размеры фундамента по конструктивным соображениям или из условия (5.41), т.е. принимая R = R .

Однако необходимые размеры подошвы фундамента можно определить за один прием. Из формулы (5.41)

ηb 2 (R – d) – N = 0 ,

для прямоугольного фундамента

;

;

Решение квадратного уравнения (5.44) производится обычным способом, а уравнения (5.45) — методом последовательного приближения или по стандартной программе.

После вычисления значения b с учетом модульности и унификации конструкций принимают размеры фундамента и проверяют давление по его подошве по формуле (5.42).

Пример 5.7. Определить ширину ленточного фундамента здания жесткой конструктивной схемы без подвала ( db = 0). Отношение L/H = 1,5. Глубина заложения фундамента d = 2 м. Нагрузка на фундамент на уровне планировки n = 900 кН/м. Грунт — глина с характеристиками, полученными при непосредственных испытаниях: φII = 18°, cII = 40 кПа, γII = γ´II = 18 кН/м 3 , IL = 0,45.

Решение. по табл. 5.10 имеем: γс1 = 1,2 и γс2 = 1,1; по табл. 5.11 при φII = 18°; Мγ = 0,43; Мq = 2,73; Мc = 5,31. Поскольку характеристики грунта приняты по испытаниям, k = 1.

Для определения ширины фундамента b предварительно вычисляем:

;

a1 = 1,2·1,1(2,73 · 2 · 18 + 5,31 · 40) – 20 · 2 = 370,1.

Подставляя эти значения в формулу (5.44), получаем 10,22 b 2 + 370,1 b – 900 = 0, откуда

м.

Принимаем b = 2,4 м.

Пример 5.8. Определить размеры столбчатого фундамента здания гибкой конструктивной схемы ( γс2 = 1). Соотношение сторон фундамента η = l/b = 1,5, нагрузка на него составляет: N = 4 МН = 4000 кН. Грунтовые условия и глубина заложения те же, что и в предыдущем примере.

aη = 1,2 · 1 · 0,43 · 18 · 1,5 = 13,93;

a1η = [1,2 · 1(2,73 · 2 · 18 + 5,31 · 40) – 20 · 2] 1,5 = 499,22.

Затем, подставляя в уравнение (5.45) полученные величины (13,93 b 3 + 499,22 b 2 – 4000 = 0) и решая его по стандартной программе, находим b = 2,46 м, тогда l = 1,5 b = 3,7 м.

Принимаем фундамент с размерами подошвы 2,5×3,7 м.

Определение размеров подошвы фундамента при наличии слабого подстилающего слоя. При наличии в пределах сжимаемой толщи основания (на глубине z от подошвы фундамента) слоя грунта с худшими прочностными свойствами, чем у лежащего выше грунта, размеры фундамента необходимо назначать такими, чтобы обеспечивалось условие (5.35). Это условие сводится к определению суммарного вертикального напряжения от внешней нагрузки и от собственного веса лежащих выше слоев грунта ( σz = σzp + σzg ) и сравнению этого напряжения с расчетным сопротивлением слабого подстилающего грунта R применительно к условному фундаменту, подошва которого расположена на кровле слабого грунта.

Пример 5.9. Определить размеры столбчатого фундамента при следующих инженерно-геологических условиях (см. рис. 5.24). На площадке от поверхности до глубины 3,8 м залегают песни крупные средней плотности маловлажные, подстилаемые суглинками. Характеристики грунтов по данным испытаний: для песка φII = 38°, сII = 0, γII = γ´II = 18 кН/м 3 , E = 40 МПа; для суглинков φII = 19°, сII = 11 кПа, γII = 17 кН/м 3 , E = 17 МПа. Здание — с гибкой конструктивной схемой без подвала ( db = 0). Вертикальная нагрузка на фундамент на уровне поверхности грунта N = 4,7 MH. Глубина заложения фундамента d = 2 м. Предварительные размеры подошвы фундамента примяты исходя из R = 300 кПа (табл. 5.13) равными 3×3 м.

Решение. по формуле (5.29) с учетом табл. 5.11 и 5.12 получаем;

кПа.

Для определения дополнительного вертикального напряжения от внешней нагрузки на кровле слабого грунта предварительно находим:

среднее давление под подошвой

p = N/b 2 + d = 4,7 · 10 3 /3 2 + 20 · 2 = 520 + 40 = 560 кПа;

дополнительное давление на уровне подошвы

По табл. 5.4 при ζ = 2z/b = 2 · 1,8/3 = 1,2 коэффициент α = 0,606. Тогда дополнительное вертикальное напряжение па кровле слабого слоя от нагрузки на фундамент будет:

Ширина условного фундамента составит:

м.

Для условного фундамента на глубине z = 1,8 м при γc1 = γc2 = k = 1 расчетное сопротивление суглинков по формуле (5.29) будет:

Rz = 0,47 · 4 · 17 + 2,88 · 3,8 · 18 + 5,48 · 11 = 30 + 196 + 60 = 286 кПа.

Вертикальное нормальное напряжение от собственного веса грунта на глубине z = 3,8 м

Проверяем условие (5.35):

315 + 62 = 377 > Rz = 286 кПа,

т.е. условие (5.35) не удовлетворяется и требуется увеличить размеры фундамента. Расчет показал, что в данном случае необходимо принять b = 3,9 м.

Сорочан Е.А. Основания, фундаменты и подземные сооружения

Источник:
http://xn--h1aleim.xn--p1ai/sorochan/g5-5-3.html

Какое условие должно определять размеры подошвы центрально нагруженного монолитного фундамента?

Определение размеров подошвы центрально нагруженных фундаментов

Предварительно площадь А, м 2 , подошвы фундамента определяют по формуле:

где NoII — нормативная вертикальная нагрузка от сооружения, приложенная к обрезу фундамента, определяемая как сумма постоянной и временной нагрузок,

NoII=Nпост+Nвр= (27,2+2,5)·8=237,6 кН/м;

R — условное расчетное сопротивление несущего слоя грунта основания,

d — глубина заложения фундамента, d = 1,6 м;

гср — среднее значение удельного веса материала фундамента и грунта на его уступах, гср=20 кН/м 3 ;

b = = 1,15 м

Размеры проектируемого фундамента вычисляют методом приближения и принимают с учетом модульности и унификации конструкций. Принимаем b=1,15 м.

Далее вычисляется расчетное сопротивление грунта основания под подошвой фундамента R, кПа;

где с1 и с2 — коэффициенты условий работы, принимаемые по таблице 3 СНиПа [10],

с1 = 1,2 (т.к. супесь пластичная с Il = 0,43);

с2 =1,1 (т.к. отношение длины сооружения к высоте L/H=1,25 3 , определяемого по формуле:

где i и hi — соответственно удельный вес и толщина i-ого слоя грунта, залегающего ниже подошвы;

Удельный вес грунта , кН/м 3 определяется:

где с — плотность грунта, т/м 3 (см. табл. 1),

g — ускорение свободного падения, g = 10 м/с 2 .

II — то же для грунтов, залегающих выше подошвы фундамента.

Для грунтов обратной засыпки:

С — расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента, С=13 кПа;

d1 — глубина заложения фундаментов бесподвальных сооружений от уровня планировки

db — глубина подвала

Итак расчетное сопротивление грунта основания под подошвой фундамента равно:

Зная R уточняем размеры подошвы фундамента из условия:

Размер незначительно изменился, поэтому принимаем фундаментную плиту марки ФЛ 12.24 (b = 1,2 м) и стеновой блок марки ФБС 24.4.6.-Т

Определив предварительные размеры фундамента, приступают к его конструированию. Конструирование фундаментов из сборных железобетонных элементов заключается в выборе отдельных стандартных изделий и составлении из них фундамента, отвечающего принятым при расчете основным его параметрам. Определение размеров центрально нагруженных фундаментов считается законченным, если выполняется условие:

Читайте также  Использование керамзита вместо щебня в бетоне для фундамента

где РII — среднее давление под подошвой фундамента, кПа, определяемое по формуле:

где NII — суммарная вертикальная нагрузка на основание, кН, включая вес фундамента NфII и вес грунта на его уступах NrpII:

NфII = = 18,32 кН (табл. 10 [3]),

NII =237,6+18,32+19,36=275,28 кН

Величина РII должна не только удовлетворять условию, но и быть по возможности близка к значению расчетного сопротивления грунта (допустимое отличие от расчетного сопротивления должно быть не более 10% в меньшую сторону).

Вес плиты 17,60 кН.

и стеновой блок марки ФБС 24.4.6.-Т

Размеры: l = 2380 мм;

Вес блока 13,0 кН.

Предварительно площадь А, м 2 , подошвы фундамента определяют по формуле:

где NoII — нормативная вертикальная нагрузка от сооружения, приложенная к обрезу фундамента, определяемая как сумма постоянной и временной нагрузок,

R0 — условное расчетное сопротивление несущего слоя грунта основания,

d — глубина заложения фундамента, d = 1,6 м;

гср — среднее значение удельного веса материала фундамента и грунта на его уступах, гср=20 кН/м 3 ;

b = = 1,71 м

Размеры проектируемого фундамента вычисляют методом приближения и принимают с учетом модульности и унификации конструкций. Принимаем b=1,71 м.

Далее вычисляется расчетное сопротивление грунта основания под подошвой фундамента R, кПа;

где с1 и с2 — коэффициенты условий работы, принимаемые по таблице 3 СНиПа [10],

с1 = 1,2 (т.к. супесь пластичная с Il = 0,43);

с2 =1,1 (т.к. отношение длины сооружения к высоте L/H=1,25 3 , определяемого по формуле:

где i и hi — соответственно удельный вес и толщина i-ого слоя грунта, залегающего ниже подошвы;

Удельный вес грунта , кН/м 3 определяется:

где с — плотность грунта, т/м 3 (см. табл. 1),

g — ускорение свободного падения, g = 10 м/с 2 .

II — то же для грунтов, залегающих выше подошвы фундамента.

Для грунтов обратной засыпки:

С — расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента, С=13 кПа;

d1 — глубина заложения фундаментов бесподвальных сооружений от уровня планировки

db — глубина подвала

Итак расчетное сопротивление грунта основания под подошвой фундамента равно:

Зная R уточняем размеры подошвы фундамента из условия:

Размер незначительно изменился, поэтому принимаем фундаментную плиту марки ФЛ 16.24 (b = 1,6 м) и стеновой блок марки ФБС 24.3.6.-Т

Определив предварительные размеры фундамента, приступают к его конструированию. Конструирование фундаментов из сборных железобетонных элементов заключается в выборе отдельных стандартных изделий и составлении из них фундамента, отвечающего принятым при расчете основным его параметрам. Определение размеров центрально нагруженных фундаментов считается законченным, если выполняется условие:

где РII — среднее давление под подошвой фундамента, кПа, определяемое по формуле:

где NII — суммарная вертикальная нагрузка на основание, кН, включая вес фундамента NфII и вес грунта на его уступах NrpII:

NфII = = 18,53 кН (табл. 10 [3]),

NII =353,6+29,05+15,73=401,18 кН

Величина РII должна не только удовлетворять условию, но и быть по возможности близка к значению расчетного сопротивления грунта (допустимое отличие от расчетного сопротивления должно быть не более 10% в меньшую сторону).

Вес плиты 24,7 кН.

и стеновой блок марки ФБС 24.3.6.-Т

Источник:
http://studbooks.net/2310747/nedvizhimost/opredelenie_razmerov_podoshvy_tsentralno_nagruzhennyh_fundamentov

Определение размеров центрально-загруженных фундаментов.

Главной задачей при проектировании фундаментов является выбор таких основных размеров его (глубины заложения и размеров подошвы), при которых деформации грунтов основания не приводили бы к чрезмерным неравномерным осадкам. Следовательно, размеры подошвы фундаментов приходится устанавливать с учетом деформации грунтов в основании. Площадь подошвы фундамента в плане при центральной нагрузке определим по формуле: NII – расчетная нагрузка по обрезу фундамента R – расчетное сопротивление грунта основания . γср – среднее значение удельного веса материала фундамента и грунта на его уступах, принимаем , d – глубина заложения фундамента

Определение размеров внецентренно-загруженных фундаментов.

При распределении давления по подошве фундамента по трапециевидной или треугольной эпюре наибольшая интенсивность давления рн макс у края подошвы от основного сочетания нагрузок не должна превышать 1,2Rn, т. е., должно удовлетворяться условие Рнмакс≤1.2Rн; (30) здесь RH — нормативное давление на грунт основания, вычисленное по формуле. Для прямоугольной подошвы фундамента величина рнмакс определяется из выражения:

Основные предпосылки расчета гибких фундаментов.

При расчете гибких фундаментов совместно с грунтовым основанием применяются две теории, которые называются:

— теория местных упругих деформаций;

-теория общих упругих деформаций, основанная на гипотезе упругого полупространства.

Теория местных упругих деформаций основана на гипотезе прямой пропорциональности между давлением и местной осадкой:

где s – упругая осадка грунта в месте приложения давления интенсивностью

p в рассматриваемой точке; ks коэффициент упругости основания (кН/м3),

Рис. 1. Деформация поверхности грунта основания: а 86– по теории местных упругих деформаций;

Исходными уравнениями деформаций основания в теории общих упругих деформаций являются:

87— для случая плоской деформации – решение Фламана

— для случая пространственной и осесимметричной деформации – решение Буссинеска

где s осадка упругой полуплоскости или полупространства; P- сосредоточенная сила для случая пространственной деформации; p погонная полосовая нагрузка для случая плоской деформации коэффициент деформируемости полупространства; R, x расстояние до рассматриваемой точки ограничивающей плоскости; D постоянная интегрирования.

. Деформация поверхности грунта основания б – по теории общих упругих деформаций

Виды свайных фундаментов.

В зависимости от способа погружения в грунт различают забивные, набивные, сваи-оболочки, буроопускные и винтовые сваи.

Забивные железобетонные и деревянные сваи погружают с помощью копров, вибропогружателей и вибровдавливающих агрегатов. Эти сваи получили наибольшее распространение в массовом строительстве. Железобетонные забивные сваи и сваи-оболочки могут иметь обычную и предварительно напряженную арматуру и изготовляться цельные и составные, из отдельных секций. В поперечном сечении они могут быть квадратные, прямоугольные, квадратные с круглой полостью и полые круглые: обычные сваи диаметром до 800 мм, а сваи-оболочки — свыше 800 мм. По продольному сечению сваи могут быть призматические и с наклонными боковыми гранями — пирамидальными, трапецеидальными и ромбовидными. Нижние концы свай могут быть заостренными или плоскими, с уширением или без него, а полые сваи — с закрытым или открытым концом и с камуфлетной пятой. В последнее время получили распространение новые конструкции свай с корневидным основанием.

Деревянные забивные сваи устраивают там, где существуют постоянные температурно-влажностные условия. Деревянные сваи могут быть цельные или срощенные по длине; из одиночных бревен или пакетные. Их изготовляют из бревен хвойных пород, очищенных от коры и сучьев.

Набивные сваи устраивают методом заполнения бетонной или иной смесью предварительно пробуренных, пробитых или выштампованных скважин. Нижняя часть скважин может быть уширена с помощью взрывов (сваи с камуфлетной пятой).

Буроопускные сваи отличает oт набивных то, что в скважину устанавливают готовые железобетонные сваи с заполнением зазора между сваей и скважиной песчано-цёментным раствором.

В зависимости от свойств грунтов все сваи могут или передавать нагрузку от здания на практически несжимаемые грунты, опираясь на них своими нижними концами (так называемые сваи-стойки), или при сжимаемых грунтах передавать нагрузку на грунт боковыми поверхностями и нижним концом за счет сил трения (висячие сваи).

Для равномерного распределения нагрузки на сваи по их верхним концам непосредственно на сваи или на специально устраиваемые уширения верхних концов — оголовки укладывают распределительные балки или плиты, называемые ростверками. Железобетонные ростверки могут быть сборные и монолитные. В последнее время разработаны конструктивные решения свайных фундаментов без ростверков. Плиты перекрытия в этих случаях опивают на сборные оголовки свай . Проектирование свайных фундаментов ведут в соответствии со специальными нормами1 на основе результатов инженерно-геологических и гидрогеологических изысканий исходя из конструктивных особенностей и нагрузок, характерных для здания.

Свайные фундаменты в плане могут состоять из одиночных свай — под опоры; лент свай — под стены здания, с расположением свай в один, два и более рядов; кустов свай—под тяжело нагруженные опоры; сплошного свайного поля — под тяжелые сооружения с равномерно распределенными по плану здания нагрузками.

Источник:
http://zdamsam.ru/a17917.html

Подбор размеров подошвы фундамента

В соответствии со СНиП2.02.01-83 условием проведения расчетов по деформациям (по второму предельному состоянию) является ограничение среднего по подошве фундамента давления p величиной расчетного сопротивления R:

где p – среднее давление под подошвой фундамента, кПа;

R – расчетное сопротивление грунта основания, кПа.

Данное условие должно выполняться с недогрузом: для монолитных фундаментов – £5%, для сборных – £10%.

Выполнение условия осложняется тем, что обе части неравенства содержат искомые геометрические размеры фундамента, в результате чего расчет приходится вести методом последовательных приближений за несколько итераций.

Читайте также  8 способов состаривания древесины, Для тех, кто любит работать с деревом

Предлагается такая последовательность операций при подборе размеров фундамента:

Þ задаются формой подошвы фундамента:

Если фундамент ленточный, то рассматривается участок ленты длиной 1м и шириной b.

Если фундамент прямоугольный, то задаются соотношением сторон прямоугольника в виде h=b/l=0,6…0,85. Тогда A=bl=b 2 /h, где A – площадь прямоугольника, l – длина, b – ширина прямоугольника. Отсюда . Частным случаем прямоугольника является квадрат, в этом случае

Þ вычисляют предварительную площадь фундамента по формуле:

, (6.5)

где NII – сумма нагрузок для расчетов по второй группе предельных состояний, кПа. В случае ленточных фундаментов это погонная нагрузка, в случае прямоугольных и квадратных – сосредоточенная нагрузка;

R – табличное значение расчетного сопротивления грунта, где располагается подошва фундамента, кПа;

II – осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих выше подошвы фундамента, кН/м 3 ;

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

(6.6)

где 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 ;

Рисунок 6.6: К определению глубины заложения фундаментов

а – при d1 d; в — для плитных фундаментов

1- наружная стена; 2 — перекрытие; 3 — внутренняя стена; 4 — пол подвала; 5 — фундамент

Þ по известной форме фундамента вычисляют ширину фундамента:

в случае ленточного фундамента b=A¢;

в случае квадратного фундамента ;

в случае прямоугольного и l=h/b.

После определения требуемых размеров фундамента необходимо в пояснительной записке запроектировать тело фундамента в виде эскиза с проставлением размеров. При этом размерами фундамента можно в небольших пределах варьировать из конструктивных соображений, изложенных в п.6.2.1. Только после уточнения всех размеров фундамента можно переходить к следующему пункту.

Þ по формуле (7) СНиП 2.02.01-83 вычисляют расчетное сопротивление грунта основания R:

, (6.7)

где gс1 и gс2 – коэффициенты условий работы, учитывающие особенности работы разных грунтов в основании фундаментов и принимаемые по Таблица 6.14 ;

k – коэффициент, принимаемый: k=1 – если прочностные характеристики грунта (с и j) определены непосредственными испытаниями и k=1,1 – если они приняты по таблицам СНиП;

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

db – глубина подвала – расстояние от уровня планировки до пола подвала, м (для сооружений с подвалом шириной B£20м и глубиной более 2м принимается db=2м, при ширине подвала B>20м принимается db=0);

Mg, Mq, Mc – безразмерные коэффициенты, принимаемые по Таблица 6.15;

d1 – глубина заложения фундаментов бесподвальных сооружений или приведенная глубина заложения наружных и внутренних фундаментов от пола подвала (см. предыдущий пункт),м.

1. Жесткими считаются здания и сооружения, конструкции которых приспособлены к восприятию дополнительных усилий от деформаций основания.

2. В зданиях с гибкой конструктивной схемой принимают gс2=1.

3. При промежуточных значениях отношения длины здания или сооружения к высоте L/H коэффициент gс2 определяется интерполяцией.

Þ определяем фактические напряжения под подошвой фундамента:

Реактивное давление грунта по подошве жесткого центрально нагруженного фундамента принимается равномерно распределенным, кПа:

, (6.8)

где NII – нормативная вертикальная нагрузка на уровне обреза фундамента, кН;

GfII и GgII – вес фундамента и грунта на его уступах (для определения веса необходимо определить объем тела фундамента или грунта и умножить его на удельный вес), кН;

A – площадь подошвы фундамента, м 2 .

Внецентренно нагруженным считают фундамент, у которого равнодействующая внешних нагрузок не проходит через центр тяжести площади его подошвы. Такое нагружение является следствием передачи на него момента или горизонтальной составляющей нагрузки. При расчете давление по подошве внецентренно нагруженного фундамента принимают изменяющимся по линейному закону, а его краевые значения при действии момента сил относительно одной из главных осей определяют, как для случая внецентренного сжатия:

, (6.9)

где Mx, My – изгибающие моменты, относительно главных осей подошвы фундамента, кНм;

Wx, Wy – моменты сопротивления сечения подошвы фундамента относительно соответствующей оси, м 3 .

Эпюра давлений под подошвой фундамента, полученная по данной формуле должна быть однозначной, т.е. по всей ширине сечения напряжения должны быть сжимающими. Это вызвано тем, что растягивающие напряжения, в случае их возникновения, могут привести к отрыву подошвы фундамента от основания и будет необходим специальный расчет, который не входит в предусмотренный объем курсового проекта.

Þ Зависимость «нагрузка-осадка» для фундаментов мелкого заложения можно считать линейной только до определенного предела давления на основание. В качестве такого предела принимается расчетное сопротивление грунтов основания R. Выполнение условия p=R соответствует образованию в однородном основании под краями фундамента незначительных, глубиной zmax@b/4, областей предельного напряженного состояния (областей пластических деформаций) грунта, допускающих, согласно СНиП применение модели линейно-деформируемой среды для определения напряжений в основании.

Применимость модели линейно-деформируемой среды обеспечивается выполнением следующих условий:

* для центрально нагруженных фундаментов:

Вследствие распределительной способности грунтов и арочного эффекта давление под подошвой прерывистых фундаментов на небольшой глубине выравнивается и можно считать, что они работают как сплошные. Поэтому их ширину определяют, расчетное сопротивление назначают и расчет осадок производят как для сплошных ленточных фундаментов без вычета площадей промежутков.

Оптимальный интервал между плитами C назначают из условия равенства расчетного сопротивления грунта R, полученного для ленточного фундамента шириной b, сопротивлению грунта, полученному для прерывистого фундамента Rп с шириной плиты bп, длиной lп, с коэффициентом условий работы kd:

, (6.13)

Коэффициент условий работы зависит от состояния грунтов (для промежуточных значений определяется интерполяцией):

* kd=1,3 – для песков с коэффициентом пористости e@0,55 и пылевато-глинистых грунтов с показателем текучести IL £ 0;

* kd=1 – для песков с коэффициентом пористости e@0,7 и пылевато-глинистых грунтов с показателем текучести IL=0,5;

Из условий работы грунтов основания и стеновых блоков интервал между плитами должен быть C£(0,9…1,2)м и не более 0,7×lп, а ширина плиты должна быть bп£1,4b. Для более эффективного использования прерывистых фундаментов число интервалов можно увеличить, применяя укороченные плиты (1180 и 780мм), если это не повлечет неоправданного увеличения трудовых затрат.

Источник:
http://infopedia.su/3x376a.html

Определение размеров подошвы центрально нагруженных фундаментов

Сечение 5 — 5

= 20 = 18.5 = 20.2 = 18.5

Предварительная площадь подошвы

NOII — нормативная вертикальная нагрузка от сооружения, приложенная к обрезу фундамента, определяемая как сумма постоянной и временной нагрузок , КН ;

RO — условное расчётное сопротив — ление несущего слоя грунта основания, кПа;

d — глубина заложения фундамента, м ;

ср — среднее значение удельного веса материала фундамента и грунта на его уступах, принимаемое обычно равным 20 кН/м3.

NoII =7*(102+18)=840 кН

d = 1.6 + 0.1 + 1.5 = 3.2 м.

К расчёту принимается фундамент типа:

Ф6.2.1.1. с А = 5.67 м2, b = 2.1 м, Vф = 3.4 м3, Nф = 85 кН.

Расчётное сопротивление грунта основания под подошвой фундамента:

R = *[M*KZ*b*II + Mq*d1* + (Mq-1)*dB* + MC*CII] где

гc1, г c2 — коэффициенты условий работы, принимаемые по табл.3 [2];

k — коэффициент, принимаемый в курсовом проекте равным 1.1, т.к. прочностные характеристики грунта (ц и С) приняты по таблицам СНиПа [2];

M , Mq, Mc — коэффициенты, принимаемые по табл.4 [2] в зависимости от угла внутреннего трения (ц) грунта;

kz — коэффициент, принимаемый равным при b 20 м db = 0).

гc1 = 1.25; г c2 = 1.1; k = 1.1; M =0.72; kz =1; Mq = 3.87; Mc = 6.45; CII = 13 кПа;

гw=10 кН/м3; hS = 1.5 м; db =2 м;

Удельный вес водопроницаемых грунтов, к которым можно отнести все пески, супеси, суглинки, залегающие ниже уровня подземных вод, но выше водоупора — глины, вычисляется с учётом взвешивающего действия воды гsb.

где гs , гw — удельный вес частиц грунта и воды соответственно;

e — коэффициент пористости.

sb2 = = = 10.31 kH/м3 ,

sb3 = = = 9.19 kH/м3 ,

IIo = 0.95*18.5 = 17.575 кН/м3

d1 = 1.5 + 0.1* = 1.641 м

R = *[0.72*1*2.1*12.69 + 3.87*1.641*17.575 + (3.87 — 1)*2*17.575 + 6.45*13] = 394.41 кПа

По вычисленному расчётному сопротивлению грунта уточняются размеры фундамента из условия:

К расчёту принимается фундамент типа:

Ф2.1.1.1. с А = 2.70 м2, b = 1.5 м, Vф = 1.8 м3, Nф = 45 кН.

R = *[0.72*1*1.5*12.69 + 3.87*1.641*17.575 + (3.87 — 1)*2*17.575 + 6.45*13] = 387.56 кПа

К окончательному расчёту принимается фундамент типа Ф2.1.1.1. со следующими параметрами: А = 2.70 м2, b = 1.5 м, Vф = 1.8 м3, Nф = 45 кН.

a1=1.8 м; an=0.9 м; b1=1.5 м; bn=0.9м; Hф=1.5м

Определение размеров центрально нагруженных фундаментов считается законченным, если выполняется условие:

Источник:
http://vuzlit.ru/1145148/opredelenie_razmerov_podoshvy_tsentralno_nagruzhennyh_fundamentov

ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАЗМЕРОВ ПОДОШВЫ ФУНДАМЕНТА

Пример 14. Определить ширину подошвы сборного ленточного фундамента мелкого заложения для жилого дома. Здание без подвала.

Дано: Расчетная нагрузка, приходящаяся на 1 м длины фунда­мента NOII = 195 кН/м.

Читайте также  Типология культур по принципу доминирующей ценности

Основание фундамента – супесь с характе­ристиками: j = 20 град, C=7 кПа, IL= 0,6 , γII = 18 кН/м 3 , γ’II = 16 кН/м 3 .

Удельный вес бетона gбет = 24 кН/м 3 . Условно-расчетное сопротивление R = 220 кПа. Среднее значение удельного веса фундамента и грунта на его уступах gср = 20 кН/м 3 . Глубина заложения фундамента d = 2,2 м.

Решение. Определяем ориентировочную ширину подошвы фунда­мента b = NOII/(RO – gср×d) = 195/(220 – 20×2,2) = 1,11 м.; принимаем b = 1,2 м.

Определяем фактическое расчетное сопротивление грунта основания по формуле 5.7 [7], при отсутствии подвала db = 0.

,

Mg = 0,51; MC = 5,66; Mg = 3,06 ; kz = 1 по табл. 5.5 [7] при j = 20 град.

R = (1,1×1,0/1,0)×[0,51×1×1,2×18,0 + 3,06×2,2×16,0 + 5,66×7] =

=1,1×(11,02 + 107,7 + 39,62) = 174,2 кПа.

При этом значении R найдем b = 195/(164 – 2,2×20) = 1,5 м.

Ширина ближайших типовых блоков по ГОСТ 13580-85 «Плиты железобетонные ленточных фундаментов» – 1,6 и 2,0 м. Примем b = 1,6 м, тогда окончательно

R = (1,1×1,0/1,0)×[0,51×1×1,6×18,0 + 3,06×2,2×16,0 + 5,66×7] =

=1,1×(14,69 + 107,7 + 39,62) = 178,2 кПа .

Исходя из условия PII £ R, конструируем фундамент (рис. 3.1),

где PII – среднее давление по подошве фундамента в кПа;

NII – расчетная нагрузка, действующая на обрез фундамента в кН;

NфII – расчетная нагрузка от веса фундамента в кН;

NгрII – то же, от веса грунта, пола и других устройств над усту­пами фундамента в кН;

b, ℓ – соответственно, ширина и длина подошвы фундамента в м, в случае ленточного фундамента ℓ = 1 м.

где gf – коэффициент надежности по нагрузке, принимаем равным 1; ℓ, b – принятые размеры подошвы фундамента в м;

g – удельный вес грунта обратной засыпки в кН/м 3 , (g =18 кН/м 3 ).

PII = (195 + 32,4 + 41,28)/(1×1,6) = 167,93 кПа.

фактическое расчетное сопротивление грунта основания по формуле

.

При gC1 = 1,1; gC2 = 1,0; k = 1,0; Mg = 0,51; MC = 5,66; Mg = 3,06 по таблице
5.54 [7] для грунта основания с углом внутреннего трения j=20 град.

R = (1,1×1,0/1,0)×[0,51×1×3,0×18,0 + 3,06×2,2×16,0 + 5,66×7) =

= 1,1×(27,54 + 107,7 + 39,62) = 192,35 кПа.

При этом значении R найдем

А = 1650/(192,35 – 20×2,2) = 11,12 м 2 .

b = ÖА = √11,12 = 3,34 » 3,4 м.

R = 1,1×(0,51×1×3,4×18,0 + 107,7 + 39,62) = 196,4 кПа.

Исходя из условия PII 3 ; Остальные данные как в примерах 14, 15.

Решение. При наличии в пределах сжимаемой толщи основания на глубине z от подошвы фундамента слоя грунта меньшей прочности, чем прочность грунта вышележащих слоев, размеры фундамента должны назначаться такими, чтобы для суммарного напряжения σz обеспечивалось условие:

Находим дополнительное вертикальное напряжение от собственного веса грунта на кровлю слабого грунта:

= 16,0×2,2 + 18,0×2,0 = 71,2 кПа .

То же от нагрузки на фундамент:

То же от веса извлеченного из котлована грунта:

Для квадратной подошвы фундамента h = ℓ/b = 3,5/3,5 = 1 при x = 2×z/b =

= 2×2,0/3,4 = 1,2

по таблице прил. 10 найдем a = 0,606.

σzp = 0,606×186,6 = 113,08 кПа; σ =0,606×35,2=21,33.

на кровлю слабого слоя приходится давление

σz = 113,08 – 21,33 + 71,2 = 162,95 кПа.

Площадь подошвы условного фундамента Аz = NOII / σzp

АZ = 2157,1/113,08 = 19,08 м 2 ; bУ = ℓУ = Ö19,72 = 4,37 м.

Расчет сопротивления слабого грунта для условного фундамента

,

где gC – коэффициент условий работы, gC =1.

d1 = d + z = 2,2 + 2,0 = 4,2 м; γII = 17,3 кН/м 3 , γ’II = 16,95 кН/м 3 .

Остальные значения приняты по табл. 5.5 [7] при j = 11 град и при kz = 1; Mγ = 0,21; Mg = 1,83; Mc = 4,29.

RZ = 1/1×(0,21×1×4,37×17,3 + 1,83×4,3×16,95 + 4,29×11) = 196,44 кПа.

Условие σzII 2 (см. пример 15). При соотношении
b/ℓ = 0,6 получим b = Ö(9,3×0,6) = 2,36 м ; ℓ = 2,36/0,6 = 3,94 м.

Назначаем размеры подошвы фундамента b×ℓ = 2,4×3,9 м 2 .

Опре­деляем расчетное сопротивление основания для b = 2,4 м по форму­ле (5.7) [7].

При gC1 = 1,25; gC2 = 1,0; k = 1,0; Mg = 0,51; Mg = 3,06; Mс = 5,66 по таблице 5.5 [7] для грунта основания с углом внутреннего трения j = 20 град.

R = (1,25×1/1)×[0,51×1×2,4×18,0 + 3,06×2,2×16,0 + 5,66×14) = 261,2 кПа.

При этом значении R найдем

А = 1650/(261,2 – 20×2,2) = 7,6 м 2 . При соотношении b/ℓ = 0,6 получим
b = Ö(7,6×0,6) = 2,14 м ; ℓ = 2,14/0,6 = 3,57 м.

Назначаем размеры подошвы фундамента b×ℓ = 2,2×3,6 м 2 .

При b = 2,2 м, R = 258,9 кПа.

Исходя из условия PII 2 .

При b = 2,4 м, R = 261,2 кПа

Исходя из условия PII 0; Условие выполняется.

Пример 18. Определение размеров подошвы фундамента жилого здания при на­личии подвала.

Дано: Грунт основания суглинок, с характеристиками:

j = 20 град; CII = 15 кПа; g = 18 кН/м 3 ; R= 250 кПа.

Первый слой грунта: h1 = 1,2 м; g1 = 18 кН/м 3 .

Второй слой грунта: h2 = 2,2 м; g2 = 19 кН/м 3 .

Нагрузка в плоскости обреза фундамента на 1 м длины стены 240 кН/м.

Эксцентриситет нагрузки в плоскости надподвального перекрытия е = 0.

Среднее значение угла сдвига обратной засыпки примем как для влажного пылевато-глинистого грунта по прил. 8, y = 30 град. Расчетная схема фундамента представлена на рис. 3.3.

Рис. 3.3. Расчетная схема фундамента

Решение.Средневзвешенный удельный вес грунта в пределах глубины заложения составляет:

gII ` = (18×1,2 + 19×2,2)/(1,2+2,2) = 18,65 кН/м 3 .

Определяем ориентировочную ширину подошвы как для центрально нагруженного фундамента по формуле

b = NOII / (RO – gср×d) = 240 / (250 – 16×3,4 ) = 1,22 м. Принимаем ближайшее значение для сборных блоков по [6].

b = 1,4 м, при gC1 = 1,1; gC2 = 1,0; k = 1,0; Mg = 0,51; Mg = 3,06; Mс = 5,66. Определяем расчетное сопротивление грунта по формуле (5.7) [7].

R=(1,1×1/1)×[0,51×1×1,4∙18+ 3,06×0,64×18,65 + (3,06 – 1)×2,0×18,65 + 5,66×15)=

При этом значении R уточняем

b = 240/(232,2 – 20×3,4) = 1,46 м., принимаем следующее значение для сборных блоков b = 1,6 м, R = 234,2 кПа, 1,2×R = 1,2×232,2 = 281,04 кПа.

Давление на подпорную стенку у подошвы фундамента.

Высота подпорной стенки с учетом фиктивного слоя

L = d + hпр = 3,4 + 0,54 = 3,94 м.; hпр=q/gII ` , q – полезная нагрузка на прилегающей территории, при отсутствии данных принимается равной q = 10,0 кПа.

PзII = g’II×L×tg 2 ×( 45 – y/2 ) = 18,65×3,94×tg 2 ×(45 – 30/2 ) = 24,49 кПа.

Усилия, действующие в плоскости подошвы фундамента:

от фундамента: NфII = (0,6×3,1 + 0,3×1,6 )×1×24 = 56,16 кН;

от веса грунта на уступах фундамента: NгрII = (3,1×18,5×1)/2 = 28,67 кН.

Момент в плоскости подошвы

= 8,57 кH×м;

e = 8,57/324,83 = 0,0264 м;

.

Pmax = 324,83/1,6×1×(1 + 6×0,0264/1,6) = 223,12 кПа;

PminII = 182,92 кПа > 0;

PmaxII = 223,12 кПа 3 .

Подстилающий слой в основании – песок средней крупности h2 = 3,98 м; gII = 17,7 кН/м 3 , ниже уровня грунтовых вод gsb = 7,8 кН/м 3 ; E = 35 MПа. Уровень грунтовых вод на глубине 4,50 м от рельефа. Давление под подошвой фундамента PII = 339,45 кПа.

Вертикальное напряжение на глубине заложения фундамента 16,0×0,4 + 18,0×1,0 = 24,4 MПа.

Решение. Последовательность расчета осадки методом послой­ного суммирования приведена в подразделе 5.6 [7].

Расчет оснований по деформациям производят, исходя из условия

где S – совместная деформация основания и сооружения;

Su – предельное значение совместной деформации основания и сооружения, устанавливаемое в соответствии с указаниями приложения Д [7].

.

Разбиваем массив грунта ниже подошвы фундамента шириной b на элементарные слои, исходя из следующих условий:

— мощность любого элементарного слоя 0,4 b = 0,6 м.

— слои должны быть однородны по своему составу и свойствам.

Определяем дополнительное напряжение от собственного веса грунта по формуле:

,

где n – число слоев грунта в пределах глубины z; gi – удельный вес грунта i-го слоя, кН/м 3 , для грунтов ниже уровня грунтовых вод gi определяется с учетом взвешивающего действия воды; hi – толщина или мощность этого слоя, м.

Определяем дополнительные напряжения от нагрузок.

От внешней нагрузки:

То же от веса извлеченного из котлована грунта:

Соотношение h = ℓ/b = 2/1,5 = 1,3.

Определяем нижнюю границу сжимаемой толщи, которая находится на такой глубине от подошвы фундамента, на которой выполняется условие

Если найденная по указанным выше условиям нижняя граница сжимаемой толщи находится в слое грунта с модулем деформации Е ≤ 7 МПа или такой слой залегает непосредственно ниже глубины z = Нс, то этот слой включают в сжимаемую толщу, а за Нс принимают минимальное из значений, соответствующих подошве слоя или глубине, где выполняется условие .

Результаты сводим в табл. 4.1.

По полученным значениям строим эпюры соответствующих дополнительных вертикальных напряжений (рис. 4.1).

Источник:
http://megalektsii.ru/s63099t7.html