2.5. Расчет фундамента на устойчивость против опрокидывания и. Опрокидывание фундамента

Расчет на опрокидывание фундамента: устойчивость

Представить себе опрокинутый фундамент частного дома достаточно сложно. Естественной причиной, по которой возможно опрокидывание небольшого дома, является ветер огромной силы, способный за счет парусности строения опрокинуть его набок. Например, как одиноко стоящую сосну, у которой нет фундамента, но вместо него есть корни.

Рис. 1. Варианты возможных поворотов и смещений фундамента: а — осадка с поворотом, б — осадка с поворотом и смещением, в — сдвиг по подошве.

Какой расчет необходим для основания дома?

Исходя из прямого назначения, которое состоит в равномерной передаче нагрузки сооружения на грунт, необходимо выполнить расчет ширины его опорной части и ее прочность.

Для этого необходимо определить вес сооружения, включая и собственный вес основания.

В расчет на прочность фундамента должны войти и снеговые нагрузки, передающиеся на него от кровли в зимнее время, и вес всего, что будет смонтировано и внесено внутрь помещения (отопительная система, водоснабжение, канализация, мебель и т. п.).

Ветровые нагрузки на невысокое здание в расчет фундамента на прочность не включают. Эти нагрузки учитывают, когда выполняют расчет на прочность такого элемента кровли, как мауэрлат, с помощью которого через стены они передаются на основание дома.

На рис. 1 показаны варианты возможных поворотов и смещений фундамента: а) осадка с поворотом, б) осадка с поворотом и смещением, в) сдвиг по подошве.

Рис. 2. Неправильный расчет прочности фундамента может привести к опрокидыванию всего сооружения.

На мелкозаглубленное основание в зимний период действуют выталкивающие силы, возникающие в результате пучения грунта. Неравномерное распределение этих сил и может привести к потере устойчивости фундамента, показанное на изображении, особенно в том случае, если по каким-либо причинам на основание не было возведено строение. Чтобы в этом случае исключить потерю устойчивости, грунт необходимо защитить от промерзания.

Если произошла потеря устойчивости, когда строительство дома было закончено, следует искать ошибки при расчете требуемой прочности. Но это все же не должно было привести к опрокидыванию всего сооружения, как это показано на рис. 2. Изображен небольшой дом, опрокидывание которого произошло не потому, что не был выполнен соответствующий расчет фундамента. При определении размеров основания и его заглубления, не были учтены физические свойства грунта (на изображении видно, что это песчаный грунт).

Вернуться к оглавлению

Нужен ли расчет основания частного дома на устойчивость?

Фундамент, который под действием внешних сил не опрокинется, не сдвинется в горизонтальной плоскости вместе с грунтом, считают устойчивым. На устойчивость рассчитывают фундаменты таких ответственных элементов, как опоры мостов, заводских труб и т. п.

В отличие от заводских труб расчет фундамента частных домов на опрокидывание можно не выполнять. И причина в том, что эти дома имеют сравнительно небольшую высоту. Если у заводской трубы центр тяжести и равнодействующая силы ветра находятся на значительной высоте от фундамента, в результате чего может образоваться момент достаточный для нарушения устойчивости, то для низкого строения, расчет по этому фактору просто не нужен.

В частном секторе в настоящее время также появляются отдельные строения, которые требуют расчетов их оснований на такое воздействие. Например, ветровые генераторы. На рис. 3 представлен 1 из вариантов основания для такого генератора. Следует обратить внимание на глубину заложения основания. Она явно превышает глубину промерзания грунта. Остальные же размеры на изображении 3 могут служить только для ориентирования и могут отличаться от фактических размеров. Высота вышки — НВ, для надежной работы генератора, зависит от местности, но в среднем ее можно считать равной 20 м.

Вернуться к оглавлению

Определение опрокидывающего момента

Рис. 3. Схема основания ветрового генератора.

На рис. 4 приведена расчетная схема с указанием сил, действующих на фундамент. Основным фактором, создающим опрокидывание, является момент MU, а основным препятствием этому является сила FU. Именно эта составляющая препятствует потере устойчивости.

Равномерно распределенная нагрузка Р представляет собой реакцию грунта на действие силы FU. Сила Qr оказывает влияние на сдвиг в горизонтальной плоскости. При расчете на сдвиг большое значение имеет коэффициент трения кладки по грунту. Для расчета на опрокидывание эту силу не учитывают

Для определения опрокидывающего момента MU необходимо знать скорость ветра и площадь сооружения, на которую он воздействует (парусность). Чтобы обеспечить работу ветрового генератора, необходима минимальная скорость, равная примерно 6-8 м/с. Однако, необходимо учесть, что скорости ветра могут быть значительно больше, поэтому следует рассчитывать на максимально возможную в данном районе скорость. Например, при скорости ветра 10 м/с давление составляет 60 Н/м2, а при скорости 50 м/с это давление составит 1500 Н/м2. В таблице № 1 приведены значения, по которым, зная максимальные скорости ветра, можно определить его давление.

Таблица № 1.

	Скорость ветра, м/с
	1	5	10	15	20	25	30	40	50
Давление, Н/м2	0,60	15	60	135	240	375	540	960	1500

Зная скорость ветра V и площадь лопастей SЛ, по таблице 1 определяем соответствующее давление и по этой площади вычисляем силу РЛ, приложенную к краю вышки, то есть на расстоянии НВ от поверхности земли. С учетом глубины h, на которой расположена подошва основания, плечо составит:

Н= НВ+h

Ветер будет действовать и на вышку по всей ее длине. Для определения площади, вначале определим среднее значение ширины вышки, LСР

Рис. 4. Схема сил, действующих на фундамент.

LСР= (LВ+LН)/2, где

LВ-ширина вышки в верхней ее части;LН — ширина вышки у основания.

Определим площадь вышки, нормальную к направлению ветра:

SВ= НВ× LСР,

и теперь определим общую нагрузку РВ как произведение площади SВ на значение давления из таблицы 1. Эта сила будет приложена посредине высоты вышки.

Теперь можно определить опрокидывающий момент.

МU= РЛ×H+ РВ×( НВ/2+h)

Вернуться к оглавлению

Определение противодействующего момента

Для определения этого момента необходимо знать вес вышки со всеми устройствами, вес фундамента и вес грунта на нем. Анализируя рис. 4 можно сделать вывод, что противодействовать будет и грунт, расположенный по бокам по направлению действия опрокидывающего момента. Это действительно так, но только после того, как грунт станет достаточно плотным. А для этого потребуется определенное время. Поэтому в процессе строительства этот противодействующий фактор учитывать нельзя.

Как видно на рис. 4, расстояние от силы FU до точки О (проекция опорного ребра) равно а. Следовательно, условие устойчивости основания ветрового генератора будет:

МU≤ k×a×FU,

где k >1- коэффициент надежности.

Как предупреждение следует указать, что приведенный расчет не учитывает многих факторов, которые обязательно учитывают при строительстве высотных зданий, заводских труб, железнодорожных и автомобильных мостов. Поэтому имеет смысл привлечь специалиста даже для установки такого, на первый взгляд, не сложного сооружения, как вышка.

moifundament.ru

Как сделать расчет фундамента на опрокидывание

Монтаж фундамента
- Выбор типа
- Из блоков
- Ленточный
- Плитный
- Свайный
- Столбчатый
Устройство
- Армирование
- Гидроизоляция
- После установки
- Ремонт
- Смеси и материалы
- Устройство
- Устройство опалубки
- Утепление
Цоколь
- Какой выбрать
- Отделка
- Устройство
Сваи
- Виды
- Инструмент
- Работы
- Устройство
Расчет

Поиск

Фундаменты от А до Я.

Монтаж фундамента
- ВсеВыбор типаИз блоковЛенточныйПлитныйСвайныйСтолбчатый
  Фундамент под металлообрабатывающий станок
  Устройство фундамента из блоков ФБС
  Заливка фундамента под дом
  
  Характеристики ленточного фундамента
Устройство
- ВсеАрмированиеГидроизоляцияПосле установкиРемонтСмеси и материалыУстройствоУстройство опалубкиУтепление
  Устранение трещин в стенах фундамента
  Как армировать ростверк
  Необходимость устройства опалубки
  Как сделать гидроизоляцию цоколя
Цоколь
- ВсеКакой выбратьОтделкаУстройство
  Отделка фундамента камнем
  Выбор цокольной плитки для фасада
  Что такое цоколь
  Как закрыть винтовые сваи
Сваи
- ВсеВидыИнструментРаботыУстройство
  Динамические и статические испытания свай
  
  Использование железобетонных свай
  Изготовление винтовых свай своими руками
  Забивка свайного фундамента

fundamentaya.ru

2.5. Расчет фундамента на устойчивость против опрокидывания и

сдвига

Устойчивость конструкций против опрокидывания следует рассчитывать по формуле

где и – моменты соответственно опрокидывающих и удерживающих сил относительно оси возможного поворота (опрокидывания) конструкции, проходящий по крайним точкам опирания, кН·м;

–коэффициент условий работы, принимаемый при проверке конструкции, опирающихся на отдельные опоры, для стадии строительства равным 0,95; для стадии постоянной эксплуатации равным 1,0; при проверке сечений бетонных конструкций и фундаментов на скальных основаниях, равным 0,9; на нескальных основаниях – 0,8;

–коэффициент надежности по назначению сооружения, принимаемый равным 1,1 при расчетах для стадии постоянной эксплуатации и 1,0 при расчетах для стадии строительства.

Опрокидывающие силы следует принимать с коэффициентом надежности по нагрузке, большим единицы.

Удерживающие силы следует принимать с коэффициентом надежности по нагрузке для постоянных нагрузок < 1, для временной вертикальной подвижной нагрузки от подвижного состава железных дорог, метрополитена и трамвая=1.

При расчете фундаментов опор мостов на устойчивость против сдвига по основанию сила стремится сдвинуть фундамент, а сила трения его о грунт(по подошве фундамента) сопротивляется сдвигу. Силаравна

где – коэффициент трения фундамента по грунту.

В соответствии с требованиями СНиП 2.05.03 –84 устойчивость конструкций против сдвига (скольжения) следует рассчитывать по формуле

где – сдвигающая сила, кН, равная сумме проекций сдвигающих сил на направление возможного сдвига;

–коэффициент условий работы, принимаемый равным 0,9;

–коэффициент надежности по назначению сооружения, принимае

мый равным 1,1;

–удерживающая сила, кН, равная сумме проекций удерживающих сил на направление возможного сдвига.

Сдвигающие силы следует принимать с коэффициентом надежности по нагрузке, большим единицы, а удерживающие силы – с коэффициентом надежности по нагрузке, указанные выше.

В качестве удерживающей горизонтальной силы, создаваемой грунтом, допускается принимать силу, значение которой не превышает активного давления грунта.

При расчете фундамента на сдвиг принимают следующие значении коэффициентов трения кладки по грунту:

Таблица 2.5.1. - Значении коэффициентов трения

Грунты
Глины во влажном состоянии	0,29
Глины в сухом состоянии	0,30
Суглинки и супеси	0,30
Гравийные и галечниковые	0,50
Пески	0,40
Скальные с омыливающейся поверхностью (глинистые сланцы, известняки и т.п.)	0,25
Скальные с неомыливающейся поверхностью	0,6

Пример 2.5.1.Определить устойчивость фундамента опоры моста против опрокидывания, если дано: вертикальная сила =7704 кН; момент опрокидывающих сил=2190 кН·м.Размеры фундамента и другие характеристики приведены на рис.5.

Рис.5. Схема к расчету фундамента на устойчивость против опрокидывания

Решение. Устойчивость конструкций против опрокидывания следует рассчитывать по формуле

кН·м

Принимаем и.

Тогда .

Следовательно, проверка на устойчивость против опрокидывания обеспечена.

Пример 2.5.2. Определить устойчивость фундамента опоры моста, опирающейся на глину, против сдвига, если дано: вертикальная сила =7704 кН; момент опрокидывающих сил=2190 кН·м.Размеры фундамента и другие характеристики приведены на рис.5.

Решение. Устойчивость конструкций против сдвига (скольжения) следует рассчитывать по формуле

Принимаем и. Из табл.2.5.1. значение коэффициента принимаем равным 0,3.

Тогда удерживающая сила будет равна

кН.

Сдвигающую силу определим по формуле

кН.

Так как728 < 1891,следовательно, устойчивость фундамента против сдвига по подошве обеспечена.

studfiles.net

Как произвести расчет фундамента на опрокидывание: формула, примеры

Как правильно произвести расчет фундамента на опрокидывание Точные расчеты на этапе проектирования помогают определить и необходимое количество материалов и составить точную смету. В настоящей статье мы расскажем, как делать расчет фундамента частного дома на опрокидывание.

Читайте также: Какие существуют размеры блоков ФСБ для фундамента

Типы фундаментов

В настоящее время применяется несколько типов фундаментов для различных видов сооружений и грунтов.

Ленточный вариант наиболее простой – по сути, это сравнительное невысокое основание, построенное под всеми стенами дома. Оно принимает на себя нагрузку и произвести расчет фундамента на опрокидывание распределяет ее по поверхности земли. Такой фундамент, в свою очередь, опирается на плиты. Обычно сооружается для домов от трех этажей и выше. Причем внутреннее пространство используют для обустройства подвального помещения.

Здесь не требуется специальное оборудование и особо сложные технологии. Кроме того, популярность данной конструкции обусловлена простотой, долговечностью и устойчивостью к разрушению.

Конструкция столбчатого фундамента совершенно другая. Представляет она собой совокупность опор, погруженных в землю на определенное расстояние.

Используется для решетчатой (каркасной) либо бревенчатой постройки до 2-х этажей. Данный вид целесообразен в тех местностях, где на почву не влияют температурные изменения.

Плиточный фундамент представляет собой монолитное основание из железобетона, уложенное на дно котлована уплотненное предварительно:

щебнем;
песком;
бетоном.

Применяют в тяжелых плотных грунтах для больших многоэтажных сооружений (башни водонапорные, ретрансляционные и пр.).

Такой вариант также подойдет для отдельно стоящей дымовой трубы. Существенным недостатком считают высокую стоимость работ и материалов.

Свайный тип фундамента представляет собой конструкцию, состоящую из множества длинных столбов, объединенных поверху либо плитами или балками из бетона. Устраивают такие фундаменты в слабых почвах, неспособных удерживать тяжелые строения. Данный тип основания применяют для строительства м Как правильно произвести расчет фундамента ногоэтажек.

По СНиПам для всех крыш необходим еще расчет ветровой нагрузки.

Расчет веса дома

Прежде чем приступить к расчетам, нужно узнать ряд параметров.

Так, для метра квадратного стен дома:

каркасного, утепленного минеральной ватой, вес удельный составляет от 30 до 50 килограммов на метр квадратный;
бревенчатого – 70-100;
кирпичного (толщина до 15 см) – от 200 до 270;
железобетонного (15 см) – 300-350.

Вес перекрытий:

чердачных с деревянными балками и утеплителем плотностью 200 кг на метр кубический – 70-100;
цокольных деревянных (при тех же параметрах теплоизоляции) – 100-150;
железобетонных – 500.

Вес крыши:

из жести – от 20 до 30 килограммов на метр квадратный;
рубероида – 30-50;
шифера – 40-50;
черепицы керамической – 60-80.

Определение площади фундамента и его веса Как показывает практика, правильнее всего учитывать максимальные значения, приведенные выше – это позволит обеспечить фундаменту наибольший запас прочности.

Примем, что будущий дом (5 на 8 метров) имеет только один этаж, а стены по высоте достигают 300 см. Общая их длина с учетом внутренней перегородки составит 31 метр. Площадь же – 93 м2. Соответственно, вес стен – 25,1 тонны.

Совокупный размер перекрытий (их два – цокольное и чердачное) – 80 м2. Масса – 8 тонн.

Кровля для такого стандартного дома (с учетом всех скатов) будет иметь размер 96 метров квадратных и вес 2,88 тысячи килограммов.

Определение площади фундамента и его веса

Для того чтобы выяснить, сможет ли имеющийся на вашем участке грунт выдержать дом, нужно знать и вес дома, и массу собственно фундамента.

Поскольку чаще всего особняки возводятся на ленточных фундаментах, рассмотрим здесь именно этот вариант.

Для кирпичного дома основание углубляют в почву на 150 сантиметров, то есть ниже точки промерзания. К этому также добавляют еще полметра, выступающие над землей. То есть совокупно высота фундамента составляет 200 см.

Затем требуется выяснить длину всей ленты. Для этого периметр прибавляют к протяженности внутренне перегородки. То есть если основание имеет размер 5 на 8 метров и еще одну поперечную перемычку внутри, то в сумме получится 31 м.

Вслед за этим рассчитывается объем. Здесь длина фундамента умножается сначала на его высоту, а затем на ширину. Последнее значение примем за 50 сантиметров. Результат – 31 кубический метр.

Удельный вес бетона на м3 составляет 2,4 тысячи килограммов. Умножив это значение на 31, получаем массу фундамента – 74,4 тонны.

Результат

расчет фундамента на опрокидывание Наконец, остается определить опорную площадь для вашего дома. Делается это просто – умножается длина стен фундамента на их ширину. В нашем случае выходит – 15,5 тысячи квадратных сантиметров.

Складываем массу всех конструкций:

стены – 25,1 тонны;
перекрытия – 8;
кровля – 2,88;
фундамент – 74,4.

Получается, что весь особняк у нас весит – 110,38 тонны. Этот результат нужно разделить на вышеупомянутую опорную площадь – 15500 см2. У нас выйдет, что на один квадратный сантиметр давит 7,12 килограмма.

Остается только свериться с нормами сопротивления грунтов:

крупный песок – от 3,5 до 4,5 килограммов на см2;
средний песок – 2,5-3,5;
мелкий – 2,5-3;
глина твердая – 3-6;
пластичная – 1-3;
каменистые грунты, галька или щебень – 5-6.

Как видно, особняк вышел слишком тяжелый. В этом случае увеличиваем площадь фундамента за счет толщины стен.

Опрокидывание

Опрокидывающему моменту особого внимания уделять не следует, поскольку геометрия частного дома делает его маловероятным.

В целом расчет осуществляется следующим образом – от минимальной для региона ветровой нагрузки, отнимают подъемную силу, воздействующую на крышу. Расчет данных величин следует поручить архитектору.

Определяя силу, при которой может произойти сдвиг строения, учитывают:

рельеф местности;
наличие деревьев;
расположение прочих построек.

svoidomstroim.ru

7. Проверка фундамента мелкого заложения на опрокидывание

q=10 кН/м2

=18,6кН/м2

Горизонтальная сила от засыпания и пригрузкиq определяется по формуле:

Собственный вес фундамента при сf= 25кН/

Gф = 25*(1.2*0,3+0,6*1.2)=27 кН

Вес грунта на обрезах:

Gгр = 18,6*1,2*0.3=6,696 кН

Положение горизонтальных сил относительно подошвы фундамента:

Для силы =d =2м

Для силы z2=(d+q/)/3=(2+10/18,6)/3=0,85 м

Удерживающий момент вертикальных сил относительно т. А подошвы фундамента:

Перекидывающий момент от горизонтальных сил:

Т.к. момент удерживающий больше момента опрокидывающего, значит фундамент устойчив и не опрокинется при обратной засыпке.

Коэффициент устойчивости на опрокидывание: ky=MудС / MопрС=219,8/21,39 = 10,3

Список используемой литературы

1. Методические указания №513 к выполнению курсового проекта по курсу «Механика грунтов, основания и фундаменты» /Сост. М.С. Иванова. – Алчевск: ДГМИ, 2002. – 70с.

2. СНиП 2.02.01-83. Основания зданий и сооружений/Госстрой СССР. – М.: Стройиздат, 1985. – 40 с.

3. Методические указания 2254 к выполнению курсового проекта по курсу «Основания и фундаменты» /Сост. А.И.Давыденко, Е.В. Емец. – Алчевск: ДонГТУ, 2006. – 41 с.

4. Конспект лекций. Емец Е.В

5. Веселов В.А Проектирование оснований и фундаментов. – М.: Строиздат. 1990-303с.

studfiles.net

2.6. Расчёт на устойчивость на сдвиг и опрокидывание.

а) на сдвиг

Равнодействующая нормативных вертикальных сил в уровне подошвы фундамента

ΣNII= 1011,204 кН (см.2.3)

Нормативная сдвигающая сила Fh=8 кН

Расчётная удерживающая сила Fhс = f · ΣNI или ΣSi;

f0,3 - коэффициент трения грунта

Сумма расчётных усилий ΣNI=γn·ΣNII ; γn=1,2.

ΣNI=1,2·1011,204=1213,445кН;

Fhс= 0,3·1213,445= 364,033кН

Расчётная сдвигающая сила Fh= γn · Fh; Fh= 1,2 · 8=9,6 кН

Устойчивость обеспечивается, если Fh Fhс

Fh= 9,6< Fhс= 364,033кН

б) на опрокидывание

Опрокидывающий момент от нормативных нагрузок; от расчётных нагрузок

Мо= МII + Fh· hф Мо= γn· Мо; γn= 1,2 ;

Мо= 10 +8·1,5=22 кНм Мо= 1,2 · 22=26,4 кНм

Удерживающий момент от нормативных нагрузок

Муд = 0,5в · ΣN

Муд = 0,5·2,4·1213,445.=1456,134 кНм

Удерживающий момент от расчётных нагрузок

Муд I= 0,5в · γnΣNII, γn = 0,9

Муд I= 0,5·2,4 · 1,2·1456,134=2096,83кНм;

Устойчивость опрокидыванию обеспечивается, если выполняется условие

Мо < М уд I

Мо= 26,4< М уд I =2096,83 кНм

Устойчивость против опрокидывания обеспечена.

2.7. Расчёт на прочность конструкции фундамента

В связи с применением типовой конструкции фундамента необходимость в проверке прочности отпадает.

Проектирование свайного фундамента.
1. Выбор конструкций свай и ростверка.

Согласно схеме рис. на с.11 задания с колонны на фундамент передаются вертикальные, горизонтальные нагрузки и момент. Поэтому минимальное количество свай целесообразно принять 4е. Тогда в каждой свае воздействие момента незначительно. Внешний момент воспринимается парой сил. (см. схему)

ΔNM =

Рекомендуемые СНиП (см. с.19[6]) расстояния в осях свай

3dZ6d (d – размер поперечного сечения сваи). При задних нагрузках (см. 1.3) целесообразно принять Z =3d, d= 0,2 м. (Минимальное сечение железобетонных сплошных свай 20×20см)

Тогда размеры ростверка в плане ар = вр = 3d + d +2×0,15м

ар = вр =3 · 0,2 + 0,2 +2 · 0,15 = 1,1м

Для надёжной заделки свай в железобетонном ростверке в верхних концах свай оголяется арматура на участке длиной - 0,4м (см. схему). Откуда рекомендуемая высота ростверка hр= 0,6 ÷ 0,8 м

Типовые железобетонные сваи сечением 20×20см могут быть длиной до 6м (см. с. 10,11 [6]).

В отдельных случаях возможна их длина до 8 м, в случае необходимости можно применять и более длинные сваи с большим поперечным сечением (25×25 или 30×30м)

Принимаем в нашем случае ориентировочно свайный фундамент с размерами, показанными на схеме рис.3, где могут быть применимы заводские сваи длиной 6 ÷ 8 м.

Принимаем сваи длиной 9м.

dсв=30×30,см

Объём железобетонного ростверка

Vp= ap×b · hp

Vp= 1,1×1,1 × 0,6 =0,72м3

Объём железобетонных свай

Vсв = 4 · 0,3 · 0,3 · 9 =3,24м3

Вес ростверка Fvp= γжб · Vp

Вес свай Fvс= γжб· Vсв

Рис.3

γжб24 кН/м3 - удельный вес железобетона

Fvp= 24 · 0,72 = 17,6 кН

Fvс = 24 · 3,24 = 77,76кН

Определение несущей способности сваи

а) по грунту

Нижние концы свай упираются не в cкальные, а рыхлые осадочные породы (см. с. 17 задание), поэтому сваи – висячие.

Несущую способность висящих свай Fd определяем в соответствии со СНиП [2] (cм. с. 14 [6])

Fd = γс (γсR ·R·А +uΣγсf · fi· hi)

Применим забивные сваи, тогда

γс , γсR, γсf- коэффициенты надёжности могут быть равными 1.

R – расчётное сопротивление грунта под нижним концом сваи (см.с. 37[6]).

fi– расчётное сопротивление грунта вследствие трения по боковой поверхности сваи (см. с.38[6]).

А, u – площадь поперечного сечения сваи и его периметр.

А = d2 ; u u = 4d

А = 0,3 × 0,3 = 0,09м2

u = 4 · 0,3 = 1,2 м.

Величины R и fi следует принимать по таблицам с.37, 38 [6] для грунтов на определённой глубине.

Удобно разбить длину сваи на отрезки ℓi 2м, как показано на схеме и там показать величины R и fi , которые потом подставить в расчётную формулу для подсчёта Fd

Схема к определению расчетной несущей способности одиночной висячей сваи.

Величина R для грунта 2го слоя на уровне нижних концов свай.

Величины fi на уровне середины отрезков hiдля грунтов на соответствующих глубинах zi

h2,м	h3, м	h4, м	h5, м	h5,м
2	2	2	2	1

Z1,м	Z2,м	Z3, м	Z4, м	Z5, м
2,5	4,5	6,5	8,5	9,5

f1,кПа	f2 кПа	f3 кПа	f4 кПа	f5 кПа
31	42	46	44,2	45,6

Fd = 2533·0,09 + 1,2 (2·31 + 2·42+2·46+2·44,2+1·45,6) = 674,37 кН

Проверка несущей способности фундамента (по грунту).

а) Определение расчётных равнодействующих воздействий.

NI = Fv + γn Fvр + γnFvс

γn= 1,1 – коэффициент надёжности для собственного веса конструкции

NI = 810+ 1,1 ×17,6+1,1×77,76=971,656 кН

Момент в уровне подошвы ростверка

МI = γnМII+ γnFhII·hр

М = 1,2 ×10+1,2× 8 × 1,1 =22,56 кН м.

б) Несущая способность фундамента

Необходимо выполнение условий

NI(см.с.21 [6]) , гдеn = 4 – количество свай,

γh=1,4 - коэффициент надёжности

971.656кН= 1002 кН

в) несущая способность максимально–нагруженной сваи:

Максимальные усилия в сваях (в угловых)

max NI =++(см.с.22[6])

max NI ==276,247кН

Необходимо выполнение условия max NI

276,247кН .= 168,59 кН

Несущая способность фундамента по грунту обеспечивается

Определение размеров и объёма условного массивного свайного фундамента.

Контуры условного массивного свайного фундамента, определяемые в соответствии с рекомендациями с.24, 25[6] , на рис. 4 (abcd)

aус=ак+2 · ℓс ·

аус=0,8+2·9·tg(32/4)

=3,07м

bус=аус=3,07м

=4·0,2=0,8

Hус = ℓс +hр+ 0,2 м

=9+0,6+0,2=9,8м

Площадь подошвы Аус=аус

Аус=3,072=9,45м2

Объём грунта в условном массивном свайном фундаменте

Vгр=Нус· Аус-Vр-Vс

Vгр=9,8·9,45-0,72- 3,24=88,65м3

Рис.4 Схема к определению очертания

Условного массивного фундамента.

Определение величины равнодействующей вертикальной силы в уровне нижних концов свай (Nус) и вертикального давления в уровне подошвы условного массивного свайного ф-та (Рус)

Рус =

Nус=Fv+Fvp+Fvc+Fvгр

Fv=810 кН

Fvp= 17,6 кН

Fvc= 77,76 кН

Fvгр=γср ·Vгр = 9,799· 88,65 = 868,68кН

γср =; если грунт расположен нижеWLи водопроницаемый (пески, супеси и суглинкиcJL>0,25; и глины сJL>0,5), то вместоγо

принимается в расчёте γср = γсв

Nус= 810+ 17,6 + 77,76 + 868,68= 1774,04кН

Определение давления в уровне подошвы условного массивного фундамента.

Pус == 187,73кПа2533кПа

Величина Pусне должна превышать расчётного сопротивления грунта в уровне нижних концов свай, т.е.Pус ≤ R(7)

studfiles.net

2.6. Расчёт на устойчивость на сдвиг и опрокидывание.

а) на сдвиг

Равнодействующая нормативных вертикальных сил в уровне подошвы фундамента

ΣNII= 1463,56 кН (см.2.3)

Нормативная сдвигающая сила Fh=22 кН

Расчётная удерживающая сила Fhс = f · ΣNI или ΣSi;

f0,3 - коэффициент трения грунта

Сумма расчётных усилий ΣNI=γn·ΣNII ; γn=0,9.

ΣNI=0,9·1463,56=1317,2 кН;

Fhс= 0,3·1317,2 = 395,2 кН

Расчётная сдвигающая сила Fh= γn · Fh; Fh= 1,2 · 22=26,4 кН

Устойчивость обеспечивается, если Fh Fhс

Fh= 26,4< Fhс= 395,2кН

б) на опрокидывание

Опрокидывающий момент от нормативных нагрузок; от расчётных нагрузок

Мо= МII + Fh· hф Мо= γn· Мо; γn= 1,2 ;

Мо= 90 +22·1,5=12 кНм Мо= 1,2 · 123=147,6 кНм

Удерживающий момент от нормативных нагрузок

Муд = 0,5в · ΣN

Муд = 0,5·3· 1463,56.=2195,3 кНм

Удерживающий момент от расчётных нагрузок

Муд I= 0,5в · γnΣNII, γn = 0,9

Муд I= 0,5·3 · 0,9·1463,56=1975,8 кНм;

Устойчивость опрокидыванию обеспечивается, если выполняется условие

Мо < М уд I

Мо= 147,6 < М уд I =1975,8 кНм

Устойчивость против опрокидывания обеспечена.

2.7. Расчёт на прочность конструкции фундамента

В связи с применением типовой конструкции фундамента необходимость в проверке прочности отпадает.

Проектирование свайного фундамента.
1. Выбор конструкций свай и ростверка.

ΔNM =

Рекомендуемые СНиП (см. с.19[6]) расстояния в осях свай

3dс6d (d – размер поперечного сечения сваи). При задних нагрузках (см. 1.3) целесообразно принять с =3d, d= 0,35 м. (Минимальное сечение железобетонных сплошных свай 20×20см)

Тогда размеры ростверка в плане ар = вр = 3d + d +2×0,15м

ар = вр =3 · 0,35 + 0,35+2 · 0,15 = 1,7м

hр≈ 0,6 ÷ 0,8 м

Типовые железобетонные сваи сечением 35×35см могут быть длиной от 8м (см. с. 10,11 [6]).

В отдельных случаях возможна их длина до 16м, в случае необходимости можно применять и более длинные сваи с большим поперечным сечением .

Принимаем в нашем случае ориентировочно свайный фундамент с размерами, показанными на схеме рис.3, где могут быть применимы заводские сваи длиной 8 ÷ 16 м.

Принимаем сваи длиной 9м. Объём железобетонного ростверка

Vp = ap×b · hp

Vp = 1,7×1,7 × 0,6 =1,734м3

Объём железобетонных свай

Vсв = 4 · 0,35 · 0,35 · 14 =6,86 м3

Вес ростверка Fvp= γжб · Vp

Вес свай Fvс= γжб· Vсв

γжб24 кН/м3 - удельный вес железобетона

Fvp= 24 · 1,734 = 41,616кН

Fvс = 24 · 6,86 = 164,64 кН

Определение несущей способности сваи

а) по грунту

Нижние концы свай упираются не в cкальные, а рыхлые осадочные породы (см. с. 17 задание), поэтому сваи – висячие.

Несущую способность висящих свай Fd определяем в соответствии со СНиП [2] (cм. с. 14 [6])

Fd = γс (γсR ·R·А +uΣγсf · fi· hi)

Применим забивные сваи, тогда

γс , γсR, γсf- коэффициенты надёжности могут быть равными 1.

R – расчётное сопротивление грунта под нижним концом сваи (см.с. 37[6]).

fi– расчётное сопротивление грунта вследствие трения по боковой поверхности сваи (см. с.38[6]).

А, u – площадь поперечного сечения сваи и его периметр.

А = d2 ; u u = 4d

А = 0,35 × 0,35 = 0,1225м2

u = 4 · 0,35 = 1,4 м.

Величины R и fi следует принимать по таблицам с.37, 38 [6] для грунтов на определённой глубине.

Величина R для грунта 2го слоя на уровне нижних концов свай.

Величины fi на уровне середины отрезков hiдля грунтов на соответствующих глубинах zi

h2,	h3, м	h4, м	h5, м	h5, м	h6, м	h7,м	h8,м	h9,м	h20,м	h21,м

1,9	2	1,4	1,4	1,3	1	1	1	1	1	1

Z1,м	Z2,м	Z3, м	Z4, м	Z5,м	Z6,м	Z7,м	Z8,м	Z9,м	Z10,м	Z11,м
2,05	4	5,7	7,1	8,45	9,6	10,6	11,6	12,6	13,6	14,6

f1,кПа	f2 ,кПа	f3 ,кПа	f4 ,кПа	f5, кПа	f6,кПа	f7,кПа	f8,кПа	f9,кПа	f10,кПа	f11,кПа
30	38	30,4	32,1	33,225	33,55	34,48	35,28	36,08	36,88	37,68