3.3 Расчет осадки фундамента мелкого заложения. Осадки фундаментов

Осадка фундамента. Как рассчитать и как избежать.

У жильцов частных домов может возникнуть одна очень неприятная проблема: в фундаменте за долгое время могут появиться дефекты в виде трещин, из-за чего он начинает смещаться. Этот сдвиг или смещение имеет название «осадка фундамента». Это происходит вследствие сжатия почвенного покрова. Причины появления осадки фундамента, методы проведения диагностики осадки, расчет осадки разных видов фундамента, решение этой проблемы – все это будет обсуждаться в этой статье. Важно помнить, что при появлении трещин в основании, не нужно бояться, просто продолжайте следить за этим, пока осадка фундамента не дошла до критического состояния.

Причины появления осадки фундамента

Состав грунта – это одна из самых главных причин, из-за которой возникает осадка основания дома. Почва делится на виды и каждый обладает своей прочностью. Самыми прочными видами почвенного покроя являются скальный грунт и дисперсная почва. По-другому эти почвы называют несвязными, так как они не сохранят в себе влагу.

Определение типа грунта вручную

В основе первого вида почвы лежат монолиты, а второй вид состоит из минерального зерна различного размера. Но существуют связные виды почву, они поглощают и сохраняют в себе влагу, поэтому основной составляющей этих типов почвенного покроя является глина, из-за чего слой грунта приобретает свойство подвижности и деформации. В холодное время года, содержащаяся в таких типах почвы влага, замерзает и слой грунта расширяется. Первая причина – связный слой грунта почвы. Вторая причина – особенности конструкции основания дома. Третья причина – неправильно распределенное давление стен на фундамент. При строительстве дома следует учитывать все эти факторы, чтобы в будущем не столкнуться с данной проблемой.

к оглавлению ↑

Методы проведения диагностики осадки фундамента

Чтобы выявить или устранить дефекты, возникшие в основании дома, требуется определить процесс смещения фундамента и наблюдать за осадкой. Методов проведения диагностики (осадки фундамента) существует много. Какой именно использовать метод, зависит от строения дома и его составляющих.

Описание свайного фундамента

Свайные фундаменты строятся на просадочных слоях грунта, потому что они имеют очень маленькую несущую способность (факторы, которые влияют на этот параметр грунта, будет обсуждаться далее). Сваи используют для того, чтобы передать все давление здания на почву, тем самым исключая большую нагрузку на основание помещения. Бывает такое, что сваи не достают до слоя грунта, для этого используются висячие сваи. Они являются связью между грунтом и обыкновенными сваями.

Свайный фундамент

Свайный фундамент может состоять из различного материала. Они могут быть сделаны из дерева, железобетона, стали. Способы погружения свай бывают разные. Сваи забиваются, набиваются и завинчиваются. На сегодняшний день чаще всего используются сваи, сделанные из железобетона. Их длина начинается с 4 метров и заканчивается 12 метрами. Такие сваи, которые сделаны из железобетона, можно встретить в индустриальной сфере. Типов свай бывает несколько:

1. Металлические сваи. Они забиваются в почву, где имеется влага.
2. Сваи с наличием обсадных труб. Их длина колеблется от 7 до 12 метров. Обсадные трубы помогут избежать прорыва почвы.
3. Сваи, которые используются, когда уже скважина пробурена. После их установки, они заливаются бетоном, образуя прочное основание здания.

Сваи используют в тех местах, где слой грунта очень слабый. Они также применимы для строительства многоэтажных зданий. Но главным минусом этого материала является то, что он имеет усадку, что может привести к осадке основания помещения.

к оглавлению ↑

Осадка свайного фундамента

Причина осадки свайного фундамента – это нагрузка на само основание дома. Если смещение будет продолжаться, это может привести к полному разрушению конструкции. Во избежание этого, проводится расчет осадки свайного фундамента. Полученное значение сравнивают со значением осадки, которая допускается. Если оно превышает его, то фундамент нужно подвергнуть коррекции. Чтобы совершить коррекцию свайного фундамента необходимо увеличить длину свайных установок. Концы свай должны иметь опору на более прочные слои грунта. Сваи распределяют давление по всему грунту. На давление влияют несколько факторов: свойства грунта, длина свай и пространство между сваями.

Расчет осадки методом послойного суммирования

Один из способов расчета осадки свайного фундамента имеет название «послойное суммирование». Существует формула: Si = h * m * P. Из этой формулы видно, что осадка фундамента равняется сумме сжатий слоев грунта. Делается схема для расчета осадки свайного фундамента. На ней изображаются нагрузка и давление стен. Свайное основание дома делится на два вида: однослойные и двухслойные. Для обоих видов требуется грунт со средней прочностью. Для расчета осадки свайного основания дома необходимо определить характеристики грунта, сюда входит коэффициент сжимаемости и деформация (модуль). Расчет осадки можно проводить одной сваи, нескольких или всего основания здания. Но можно сделать свайный фундамент правильным. Для этого нужно знать вес и длину сооружения, а также вес всего грунта.

Следующий метод – это расчет осадки фундамента способом эквивалентного слоя. Он применяется, если невозможно провести боковое расширение. Толщина слоя грунта имеет название эквивалентный слой. Согласно этому способу, сначала необходимо определить мощность эквивалентного слоя, существует формула для ее нахождения: hэ =A· ω· b. A – это коэффициент, и он имеет зависимость от типа грунтового слоя, ω – тоже коэффициент, значение которого зависит от основания дома, его формы и жесткости, b – значение ширины основания здания. Произведение первых множителей (A и ω) составляют коэффициент эквивалентного слоя. Найдя мощность эквивалентного слоя, можно найти значение и самой осадки: S =Po· hэ · mv. Главным преимуществом способа расчета осадки эквивалентного слоя является то, что можно определить коэффициент эквивалентного слоя для каждого вида грунта в отличии от метода послойного суммирования.

Метод эквивалентного слоя

к оглавлению ↑

Описание ленточного монолитного фундамента

Ленточный фундамент – это основание под стенами здания, давление которых распределяется по всему фундаменту. Ленточный фундамент заливается в тех местах, где конструкция идет вместе с несущими стенами. Ленточный фундамент – прочное и твердое основание. Данный вид фундамента имеет два вида основания: один – сборный, другой – свайный. У сборного фундамента все давление идет на слой грунта. У второго вида ленточные ростверки, сделанные из железобетона, дают нагрузку на сваи. Наиболее распространены два материала, из которого делается ленточный фундамент: железобетон и бетон. Монолитные ленточные фундаменты используются чаще всего, когда требуется провести расширение подушки фундамента. Расширение необходимо тогда, когда слой почвенного покроя обладает невысокой несущей способностью, а также при наличии в почве подземных вод.

Уменьшить давление на ленточный монолитный фундамент очень просто. Чрезмерная нагрузка на основание дома, в дальнейшем может привести к его осадке. Чтобы этого избежать, достаточно высоту фундамента сделать в полтора больше, чем ширину. После этой процедуры, нагрузка остальной конструкции и предметов, находящихся внутри дома, значительно снизится.

Для более прочного основания необходимо, чтобы стенки фундамента были гораздо шире, чем стены конструкции здания, примерно на 15 сантиметров.

к оглавлению ↑

Как избежать осадки ленточного монолитного основания помещения

Причины возникновения осадки ленточного фундамента могут быть разные:

1. Была неправильно совершена установка несущей способности грунтового слоя, из-за чего совершается недопустимое давление.
2. Основание лежит на неподходящем грунте.

Последствия осадки ленточного фундамента

Весь расчет постройки ленточного основания дома можно разделить на три этапа:

1. Во-первых, необходимо определить вид грунта, на котором будет строиться фундамент дома. Методов по определению типа грунта существует множество. Самый легкий из них – по всей территории, где будет строиться фундамент, нужно сделать определенное количество ям, после чего можно увидеть срез почвы. Хотя на одном участке может быть несколько типов почвенного покроя. После определения всех типов грунта, вы сможете построить фундамент с нужной глубиной. Обычный тип грунта обладает несущей способностью 2-2,1кг/см2. На данное значение и нужно ориентироваться при строительстве. Если по вашим расчетам вес здания превышает эту норму, просто необходимо сделать увеличение ленты. Это делается, потому что в это значение и входит расчет осадки ленточного основания дома в следующие годы.
2. Во-вторых, необходимо определить массу всей постройки. В массу входят не только стены, но и различные предметы, которые находятся внутри жилого помещения. А также следует учитывать вес снега, который будет находиться на крыше, потому что масса снега может достигать более одной тонны. Поэтому нужно проверить ленточный фундамент дома по трем характеристикам. Необходимо провести проверку на несущую способность определенного типа почвенного покроя. Благодаря этой проверке будет понятно, какого размера должно быть основание помещения. Чтобы определить несущую способность грунта, следует учесть различные факторы, которые могут оказывать влияние на почву: влажность, плотность, возможное наличие в почве подземных вод (обычно они находятся на глубине 30 метров).
3. В-третьих, следует провести корректировку размеров основания здания. Это делается для того, чтобы залить нужное количество бетона. Объем бетона равен кубатуре основания помещения.

Соблюдение всех этих условий поможет вам избежать осадки ленточного фундамента на несколько десятков лет.

Подведем итог. Осадку фундамента лучше всего избежать, чем бороться с ней в будущем. Важно соблюдать несколько правил при строительстве основания дома. При допущенной осадке, следует пользоваться двумя методами по ее расчету: послойное суммирование и способ эквивалентного слоя. Формулы этих способов помогут вам избавиться от осадки фундамента.

    

stroykarecept.ru

Осадка оснований

§ 21. Виды деформаций оснований

Под воздействием нагрузки от сооружения его основание деформируется и дает осадку, а в некоторых случаях — просадку.

Осадкой основания (или осадкой фундамента) называют вертикальное перемещение поверхности грунта под подошвой фундамента, связанное с передачей на основание нагрузки от сооружения.

Различают осадку основания равномерную и неравномерную. При равномерной осадке перемещения точек поверхности грунта под всей площадью фундамента одинаковы, а при неравномерной — неодинаковы. Равномерная осадка основания, как правило, не является опасной; неравномерная же осадка часто становится причиной нарушения условий нормальной эксплуатации сооружений, а иногда и их аварий.

Для уплотнения грунта под нагрузкой требуется определенное время, в течение которого наблюдается рост осадки основания. Осадку, соответствующую окончательному уплотнению грунта, называют полной, конечной или стабилизированной.

Большую быстро протекающую осадку, сопровождающуюся коренным изменением сложения грунта, называют просадкой. Просадка наблюдается, например, при выпирании грунта из-под подошвы фундамента и при замачивании макропористых грунтов под нагрузкой.

§ 22. Методы расчета осадки

Расчет осадки уплотнения ведется в предположении, что грунт подчиняется законам линейно деформируемой среды, когда деформации линейно зависят от давлений. Теоретически максимальное давление на грунт, при котором существует линейная зависимость, определяется отсутствием под подошвой фундамента пластических зон. Однако наблюдения за сооружениями показывают, что небольшое развитие зон пластических деформаций под гранями фундамента может быть допущено.

Для определения конечной осадки основания широко применяют метод послойного суммирования. При этом считают, что осадка основания происходит в результате уплотнения некоторой толщи грунта ограниченной толщины, называемой активной зоной. Нижнюю границу активной зоны принимают на той глубине da от подошвы фундамента, на которой дополнительное давление (под центром тяжести подошвы) от передаваемой фундаментом нагрузки составляет 20% бытового (природного) давления.

При фундаменте, расположенном на поверхности грунта, дополнительные давления рz, кПа, определяют по формуле (2.7), а при заглубленном в грунт фундаменте — по формуле Рz=а(р0-рg), (4.1) где а — коэффициент, принимаемый по табл. 2.1; р0 — нормальные напряжения по подошве фундамента, кПа; pg — бытовое давление на глубине заложения подошвы фундамента, кПа.

Устройство опор в русле реки вызывает стеснение русла и может приводить к интенсивному размыву грунта, в особенности у опор. В результате этого бытовое давление в грунте уменьшается. В формулу (4.1) подставляют бытовое давление, подсчитанное без учета размыва грунта, т. е. давление, которым грунт был обжат до возведения сооружения. Это связано с тем, что после разгрузки грунта деформации его при повторном нагружении сначала весьма малы; они начинают заметно возрастать, лишь когда напряжения в грунте достигнут величин, имевшихся до разгрузки.

Активную зону грунта разбивают на горизонтальные слои толщиной не более 0,4b, где b — наименьший размер фундамента в плане, м. Если в пределах активной зоны имеется напластование разных грунтов, то их границы принимают за границы выделенных слоев. Осадку s основания определяют суммированием деформаций отдельных слоев. Деформацию si м, каждого i-го слоя подсчитывают в предположении, что уплотнение грунта происходит в условиях отсутствия бокового расширения (в условиях компрессионного сжатия) при постоянном давлении рz кПа; последнее принимают равным среднему дополнительному давлению рг, кПа, из давлений, возникающих в точках под центром тяжести подошвы фундамента в пределах рассматриваемого слоя.

Используя формулу (1.29) для определения деформации грунта при компрессионном сжатии, можем написать: si=eiti=(piβi/Ei)li (4.2) где ei — относительная деформация грунта i- го слоя; ti — толщина i-го слоя грунта, м; βi — коэффициент, принимаемый по табл.   1.3 в зависимости от вида грунта i-го слоя; Ei — модуль деформации грунта i-го слоя, кПа, определяемый по формуле (1.28) на основе результатов испытаний образцов грунта на компрессионное сжатие.

www.stroitelstvo-new.ru

Определение осадки основания

5.5.31 Осадку основания , см, с использованием расчетной схемы в виде линейно деформируемого полупространства (п.5.5.7) определяют методом послойного суммирования по формуле

, (5.14)

ãäå - безразмерный коэффициент, равный 0,8;

- среднее значение вертикального нормального напряжения (далее - вертикальное напряжение) от внешней нагрузки в -м слое грунта по вертикали, проходящей через центр подошвы фундамента (см. 5.5.32), кПа;

- толщина -го слоя грунта, см, принимаемая не более 0,4 ширины фундамента;

- модуль деформации -го слоя грунта по ветви первичного нагружения, кПа;

- среднее значение вертикального напряжения в -м слое грунта по вертикали, проходящей через центр подошвы фундамента, от собственного веса выбранного при отрывке котлована грунта (см. 5.5.33), кПа;

- деформации -го слоя грунта по ветви вторичного нагружения, кПа;

- число слоев, на которые разбита сжимаемая толща основания.

При этом распределение вертикальных напряжений по глубине основания принимают в соответствии со схемой, приведенной на рисунке 5.2.

Примечания

1. При отсутствии опытных определений модуля деформации для сооружений II и III уровней ответственности допускается принимать.

2. Средние значения напряжений èâ-м слое грунта допускается вычислять как полусумму соответствующих напряжений на верхнейи нижнейграницах слоя.

3. При возведении сооружения в отрываемом котловане следует различать три следующих значения вертикальных напряжений: - от собственного веса грунта до начала строительства;- после отрывки котлована;- после возведения сооружения.

- отметка планировки; - отметка поверхности природного рельефа;- отметка

подошвы фундамента; - уровень подземных вод;- нижняя граница сжимаемой толщи;

è - глубина заложения фундамента соответственно от уровня планировки и поверхности

природного рельефа; - ширина фундамента;- среднее давление под подошвой фундамента;

è - вертикальное напряжение от собственного веса грунта на глубинеот подошвы

фундамента и на уровне подошвы; è- вертикальное напряжение от внешней нагрузки

на глубине от подошвы фундамента и на уровне подошвы;- вертикальное напряжение

от собственного веса вынутого в котловане грунта в середине -го слоя на глубине

от подошвы фундамента; - глубина сжимаемой толщи

Рисунок 5.2 - Схема распределения вертикальных напряжений в линейно-деформируемом полупространстве

5.5.32 Вертикальные напряжения от внешней нагрузки зависят от размеров, формы и глубины заложения фундамента, распределения давления на грунт по его подошве и свойств грунтов основания. Для прямоугольных, круглых и ленточных фундаментов значения, кПа, на глубинеот подошвы фундамента по вертикали, проходящей через центр подошвы, определяют по формуле

, (5.15)

ãäå - коэффициент, принимаемый по таблице 5.6 в зависимости от относительной глубины, равной 2;

- среднее давление под подошвой фундамента, кПа.

5.5.33 Вертикальное напряжение от собственного веса грунта на отметке подошвы фундамента , кПа, на глубинеот подошвы прямоугольных, круглых и ленточных фундаментов определяют по формуле

, (5.16)

ãäå - òî æå, ÷òî è â 5.5.32;

- вертикальное напряжение от собственного веса грунта на отметке подошвы фундамента, кПа (при планировке срезкой , при отсутствии планировки и планировке подсыпкой, ãäå- удельный вес грунта, кН/м, расположенного выше подошвы;è, м - см. рисунок 5.2).

5.5.34 При расчете осадки фундаментов, возводимых в котлованах глубиной менее 5 м, допускается в формуле (5.14) не учитывать второе слагаемое.

5.5.35 Если среднее давление под подошвой фундамента , осадку фундамента определяют по формуле

, (5.17)

ãäå ,,,è- то же, что и в формуле (5.14).

5.5.36 Вертикальные напряжения от внешней нагрузки на глубине от подошвы фундаментакПа, по вертикали, проходящей через угловую точку прямоугольного фундамента, определяют по формуле

, (5.18)

ãäå - коэффициент, принимаемый по таблице 5.6 в зависимости от значения;

- то же, что и в формуле (5.15).

Таблица 5.6

	Коэффициент для фундаментов
	круглых	прямоугольных с соотношением сторон , равным							ленточных ()
		1,0	1,4	1,8	2,4	3,2	5
0	1,000	1,000	1,000	1,000	1,000	1,000	1,000	1,000
0,4	0,949	0,960	0,972	0,975	0,976	0,977	0,977	0,977
0,8	0,756	0,800	0,848	0,866	0,876	0,879	0,881	0,881
1,2	0,547	0,606	0,682	0,717	0,739	0,749	0,754	0,755
1,6	0,390	0,449	0,532	0,578	0,612	0,629	0,639	0,642
2,0	0,285	0,336	0,414	0,463	0,505	0,530	0,545	0,550
2,4	0,214	0,257	0,325	0,374	0,419	0,449	0,470	0,477
2,8	0,165	0,201	0,260	0,304	0,349	0,383	0,410	0,420
3,2	0,130	0,160	0,210	0,251	0,294	0,329	0,360	0,374
3,6	0,106	0,131	0,173	0,209	0,250	0,285	0,319	0,337
4,0	0,087	0,108	0,145	0,176	0,214	0,248	0,285	0,306
4,4	0,073	0,091	0,123	0,150	0,185	0,218	0,255	0,280
4,8	0,062	0,077	0,105	0,130	0,161	0,192	0,230	0,258
5,2	0,053	0,067	0,091	0,113	0,141	0,170	0,208	0,239
5,6	0,046	0,058	0,079	0,099	0,124	0,152	0,189	0,223
6,0	0,040	0,051	0,070	0,087	0,110	0,136	0,173	0,208
6,4	0,036	0,045	0,062	0,077	0,099	0,122	0,158	0,196
6,8	0,031	0,040	0,055	0,064	0,088	0,110	0,145	0,185
7,2	0,028	0,036	0,049	0,062	0,080	0,100	0,133	0,175
7,6	0,024	0,032	0,044	0,056	0,072	0,091	0,123	0,166
8,0	0,022	0,029	0,040	0,051	0,066	0,084	0,113	0,158
8,4	0,021	0,026	0,037	0,046	0,060	0,077	0,105	0,150
8,8	0,019	0,024	0,033	0,042	0,055	0,071	0,098	0,143
9,2	0,017	0,022	0,031	0,039	0,051	0,065	0,091	0,137
9,6	0,016	0,020	0,028	0,036	0,047	0,060	0,085	0,132
10,0	0,015	0,019	0,026	0,033	0,043	0,056	0,079	0,126
10,4	0,014	0,017	0,024	0,031	0,040	0,052	0,074	0,122
10,8	0,013	0,016	0,022	0,029	0,037	0,049	0,069	0,117
11,2	0,012	0,015	0,021	0,027	0,035	0,045	0,065	0,113
11,6	0,011	0,014	0,020	0,025	0,033	0,042	0,061	0,109
12,0	0,010	0,013	0,018	0,023	0,031	0,040	0,058	0,106
Примечания 1 В таблице обозначено: - ширина или диаметр фундамента,- длина фундамента. 2 Для фундаментов, имеющих подошву в форме правильного многоугольника с площадью , значенияпринимают как для круглых фундаментов радиусом. 3 Для промежуточных значений èкоэффициентыопределяют интерполяцией.

5.5.37 Вертикальные напряжения , кПа, на глубинеот подошвы фундамента по вертикали, проходящей через произвольную точку(в пределах или за пределами рассматриваемого фундамента с давлением по подошве, равным), определяют алгебраическим суммированием напряжений, кПа, в угловых точках четырех фиктивных фундаментов (рисунок 5.3) по формуле

. (5.19)

а - схема расположения рассчитываемого 1 и влияющего фундамента 2; б - схема расположения

фиктивных фундаментов с указанием знака напряжений в формуле (5.19) под углом-го фундамента

Рисунок 5.3 - Схема к определению вертикальных напряжений в основании рассчитываемого фундамента

с учетом влияния соседнего фундамента методом угловых точек

5.5.38 Вертикальные напряжения , кПа, на глубинеот подошвы фундамента по вертикали, проходящей через центр рассчитываемого фундамента, с учетом влияния соседних фундаментов или нагрузок на прилегающие площади определяют по формуле

, (5.20)

ãäå - то же, что и в формуле (5.15), кПа;

- вертикальные напряжения от соседнего фундамента или нагрузок;

- число влияющих фундаментов или нагрузок.

5.5.39 При сплошной равномерно распределенной нагрузке на поверхности земли интенсивностью , кПа (например, от веса планировочной насыпи) значениепо формуле (5.20) для любой глубиныопределяют по формуле.

5.5.40 Вертикальное напряжение от собственного веса грунта , кПа, на границе слоя, расположенного на глубинеот подошвы фундамента, определяется по формуле

, (5.21)

ãäå - удельный вес грунта, расположенного выше подошвы фундамента, кН/м;

- см. рисунок 5.2, м;

è - соответственно удельный вес, кН/м, и толщина-го слоя грунта, м.

Удельный вес грунтов, залегающих ниже уровня подземных вод, но выше водоупора, должен приниматься с учетом взвешивающего действия воды.

При определении в водоупорном слое и ниже него следует учитывать давление столба воды, расположенного выше водоупорного слоя.

5.5.41 Нижнюю границу сжимаемой толщи основания принимают на глубине , где выполняется условие, ãäå:

à) =0,2 ïðè5 ì;

á) =0,5 ïðè>20 ì;

â) ïðè ìопределяют интерполяцией (èопределяют по формулам (5.15) и (5.21)). При этом глубина сжимаемой толщи не должна быть меньшеïðèì è (4+0,1) ïðè>10 ì.

Если в пределах глубины , найденной по указанным выше условиям, залегает слой грунта с модулем деформации>100 МПа, сжимаемую толщу допускается принимать до кровли этого грунта.

Если найденная по указанным выше условиям нижняя граница сжимаемой толщи находится в слое грунта с модулем деформации <5 МПа или такой слой залегает непосредственно ниже глубины, то этот слой включают в сжимаемую толщу, а запринимают минимальное из значений, соответствующих подошве слоя или глубине, где выполняется условие.

При расчете осадки различных точек плитного фундамента глубину сжимаемой толщи допускается принимать постоянной в пределах всего плана фундамента (при отсутствии в ее составе грунтов с модулем деформации >100 ÌÏà).

5.5.42 При возведении нового объекта на застроенной территории дополнительные деформации оснований существующих сооружений от воздействия нового сооружения необходимо определять с учетом разгрузки от выемки грунта в котловане, вертикальной нагрузки от вновь возводимого сооружения и других факторов, используя, как правило, численные методы. Для расчета дополнительных деформаций, вызванных вертикальными нагрузками от вновь возводимого сооружения, допускается использовать расчетную схему в виде линейно-деформируемого полупространства.

При выборе метода расчета необходимо учитывать уровень ответственности существующего сооружения, конструктивные особенности и типы фундаментов нового и существующего сооружений, глубину котлована, а также метод строительства.

studfiles.net

3.3 Расчет осадки фундамента мелкого заложения.

Целью расчета является ограничение абсолютных или относительных перемещений (осадок) фундаментов и надфундаментных конструкций такими пределами, при которых гарантируется нормальная эксплуатация сооружения и не снижается его долговечность. Расчетная деформация грунтового основания от полезной нагрузки не должна превышать предельно-допустимой S ≤ Su.

Выполняем данный расчет методом послойного суммирования. Этот метод является на данный момент самым «удобным». Суть и сам расчет подробно изложен в Приложении 2 СНиП 2.02.01-83*.

Осадку фундамента методом послойного суммирования определяют как сумму осадок элементарных слоев в пределах сжимаемой толщи:

где β=0,8 – б/р коэффициент;

hi – толщина элементарного слоя, принимаемая не более 0,4b;

Ei – модули деформации i-х слов грунта;

σzp,i– напряжения на подошве элементарных i-х слов грунта;

Среднее фактическое давление под фундаментом от действия вертикальных нагрузок, включая вес фундамента и грунта на его уступах P=747,92 кПа.

Строим эпюру вертикального бытового давления грунта σzg.

Бытовое давление грунта на планировочной отметке:

=1*18,9=18,9 кПа

=18,9+1,7*18,9=51,03 кПа

=51,03+0,2*20,0=55,03 кПа

=55,03+2*20,0=95,03кПа

=95,03+2*10=115,03кПа

=115,03+4,1*20=197,03кПа

Ординаты откладываем влево от вертикальной оси, проходящей через центр тяжести подошвы фундамента.

Строим эпюру 0,2·σzg.

=0,2*18,9=3,78 кПа

=0,2*51,03=10,21 кПа

=0,2*55,03=11,01 кПа

=0,2*95,03=19,01 кПа

=0,2*115,03=23,01 кПа

=0,2*197,03=39,41 кПа

Ординаты откладываем вправо от вертикальной оси, проходящей через центр тяжести подошвы фундамента.

Строим эпюру вертикальных напряжений от действия нагрузки на подошве фундамента σzp.

Напряжение в основании под подошвой фундамента:

Р0=Р–= 747,92–18,9=729,02 кПа.

Определяем ординаты эпюры дополнительного давления по формуле:

σzp,i=αi·P0

где α –коэффициент, учитывающий уменьшение по глубине дополнительного давления

b=1,9 м – ширина подошвы фундамента;

zi – расстояние по вертикали от подошвы фундамента до середины i-го элементарного слоя грунта. Откладываем ординаты давлений вправо от оси.

Точка пересечения эпюр σzp и 0,2·σzg является границей сжимаемой толщи грунта, ниже которой считаем, что осадки грунтов не происходят. Расстояние от подошвы фундамента до границы сжимаемой толщи Н=4,85 м (определенное графически).

Определяем величины осадок отдельных i-х слов грунта до границы сжимаемой толщи по формуле, изложенной выше. Все результаты вычислений сводим в таблицу.

Таблица 1. Расчет осадки фундамента мелкого заложения методом послойного суммирования.

№	z, м	2z/b	α	σzq*0,2, кПа	номер слоя	h,м	Bi	E,мПа	σzр, кПа	S,м
1	2	3	4	5	6	8	9	10	11	12
1	0	0	1	3,78	1	0,35	0,74	16,6	729,02	0,0102
2	0,35	0,37	0.963	6,48	2	0,35	0,74	16,6	636,05	0,0092
3	0,70	0,74	0.840	9,18	3	0,30	0,74	16,6	549,14	0,00672
4	1,0	1,05	0.703	11,89	4	0,38	0,74	16,6	455,69	0,00671
5	1,38	1,45	0.526	14,58	5	0,38	0,74	18	337,07	0,00428
6	1,76	1,85	0.333	17,23	6	0,38	0,74	18	210,97	0,00325
7	2,14	2,25	0.328	19,91	7	0,38	0,74	18	205,43	0,00276
8	2,52	2,65	0.240	22,63	8	0,38	0,74	18	148,58	0,00202
9	2,90	3,05	0.180	25,38	9	0,30	0,74	18	110,13	0,00127
10	3,20	3,37	0.160	28,07	10	0,38	0,74	18	96,67	0,00100
10	3,20	3,37	0.160	30,75	10	0,38	0,40	27	93,47	0,00047
11	3,58	2.8	0.130	33,46	11	0,38	0,40	27	75,01	0,00038
12	3,96	3.08	0.107	36,14	12	0,38	0,40	27	60,96	0,00032
13	4,34	4,57	0.093	37,80	13	0,38	0,40	27	52,31	0,00027
14	4,72	4,97	0.080	38,54	14	0,38	0,40	27	44,42	0,00023
15	5,10	5,37	0.069	39,41	15				37,81
										Sсум=0,04914

Суммарная расчетная осадка слоев грунта под подошвой фундамента до границы сжимаемой толщи составляет S=4,91см, что меньше максимально-допустимой Su=8 см. Требуемое неравенство S ≤ Su выполняется.

studfiles.net

Расчет осадки фундамента

Министерство образования и науки Российской Федерации

Кубанский государственный технологический университет

Кафедра строительных конструкций и гидротехнических сооружений

Методические указания по курсовому проектированию

по дисциплине «Основания и фундаменты»

и дипломному проектированию

для студентов всех форм обучения

специальностей: 270102 Промышленное и

гражданское строительство, 270104 Гидротехническое

строительство, 270105 Городское строительство

и хозяйство направления 653500 Строительство

Краснодар

2010

Составитель: канд. техн. наук, доц. С.И.Дизенко

УДК 624.15.04 (075.8)

Расчет осадки фундамента: методические указания по курсовому проектированию по дисциплине «Основания и фундаменты» и дипломному проектированию для студентов всех форм обучения специальностей: 270102 Промышленное и гражданское строительство, 270104 Гидротехническое строительство, 270105 Городское строительство и хозяйство направления 653500 Строительство/Сост.: С.И. Дизенко; Кубан. гос. технол. ун-т. Каф. строительных конструкций и гидротехнических сооружений. – Краснодар: Изд. КубГТУ, 2011.- 29 с.

Изложена методика расчета осадок основания фундаментов промышленных и гражданских зданий. Рассмотрен вопрос определения времени затухания осадки. Даны примеры расчетов, приведены необходимые табличные данные.

Ил. 6. Табл. 7. Библиогр. 6 назв.

Печатается по решению методического совета Кубанского государственного технологического университета

Рецензенты: гл. инженер ООО «Проектный институт «Вертикаль» А.И. Игнатенко;

зав. кафедрой АГПЗиС КубГТУ, канд. техн. наук, проф. В.Т. Иванченко;

канд. техн. наук, доц. кафедры строительных конструкций и гидротехнических сооружений, В.А. Гуминский.

©КубГТУ, 2011

Содержание

Нормативные ссылки..........................................................................................4

Введение...............................................................................................................4

1 Определение конечных осадок основания методом послойного суммирования.....................................................................................................................4

1.1 Общие положения расчета...............................................................4

1.2 Пример расчета. Определение конечной осадки ленточного

фундамента мелкого заложения методом послойного

суммирования........................................................................................11

1.3 Пример расчета. Определение конечной осадки свайного фунда- мента методом послойного суммирования........................................ 16

2 Расчет осадки методом послойного суммирования на ЭВМ.................... 18

2.1 Алгоритм решения......................................................... ................18

3 Расчет осадки фундамента во времени........................................................20

3.1 Теоретические положения..............................................................21

3.2 Пример расчета................................................................................25

Список литературы........................................................................................... 29

studfiles.net

Определение осадки фундамента методом послойного суммирования деформаций.

Сущность метода послойного суммирования заключается в определении осадок элементарных слоев основания в пределах сжимаемой толщи от дополнительных вертикальных напряжений σzp, возникающих от нагрузок, передаваемых сооружением. Осадка фундамента определяется суммированием осадок элементарных слоев основания.

Так как в основу этого метода положена расчетная модель основания в виде линейно деформируемой сплошной среды, то необходимо ограничить давление на основание такими пределами, при которых области возникающих пластических деформаций незначительно нарушают линейную деформируемость основания, то есть требуется выполнение условий P ≤ R и Pmax ≤ 1,2R.

Расчет осадки фундамента производится на действие осевых расчетных нагрузок с коэффициентом надежности по нагрузке γf =1.

СНиП [17] рекомендует метод послойного суммирования для расчета осадок фундаментов шириной до 10 м при отсутствии в пределах сжимаемой толщи грунтов с модулем деформации Е >100 МПа. Осадка основания определяется по формуле

, (3.27)

где - безразмерный коэффициент, равный 0,8; n – число слоев, на которые разделена по глубине сжимаемая толща основания;σzpi - среднее значение дополнительного вертикального нормального напряжения в i-ом слое грунта, равное полусумме напряжений на верхней и нижней границах слоя; hi, Еi – толщина и модуль деформаций i-го слоя грунта.

Свод правил по проектированию и устройству оснований и фундаментов зданий и сооружений [21] рекомендует этот метод во всех случаях. При этом осадка определяется по формуле

, (3.28)

где b –безразмерный коэффициент, принимаемый равным 0,8 независимо от вида грунта; szр,i – вертикальное нормальное напряжение от внешней нагрузки в середине i -го слоя; hi– толщина i - го слоя грунта, принимаемая не более 0,4 ширины фундамента; Ei- модуль деформации i –го слоя грунта, принимаемый по ветви первичного нагружения; szγ,i – среднее значение вертикального напряжения в i –м слое грунта от собственного веса выбранного при отрывке котлована грунта; Ee,i- модуль деформации i –го слоя грунта, принимаемый по ветви вторичного нагружения; n - число слоев, на которые разбита сжимаемая толща основания.

При расчете осадки фундаментов, возводимых в котлованах глубиной менее 5 м, допускается в формуле (3.28) не учитывать второе слагаемое. В таком случае формула (3.28) совпадает с формулой (3.27).

Величина напряжений szр с глубиной убывает, и в расчете ограничиваются толщей, ниже которой деформации грунтов пренебрежимо малы. Нижнюю границу сжимаемой толщи основания принимают на глубине z = Hc , где выполняется условие szр = kszg, где

а) k = 0,2 при b ≤5 м;

б) k = 0,5 при b >20 м;

в) при 5 < b ≤ 20 м k определяют интерполяцией.

При этом глубина сжимаемой толщи не должна быть меньше b/2 при b ≤10 м и (4 + 0,1b) при b >10 м.

Если в пределах глубины Hc, найденной по указанным выше условиям, залегает слой грунта с модулем деформации Е > 100 МПа, сжимаемая толща принимается до кровли этого слоя.

Если найденная по указанным выше условиям нижняя граница сжимаемой толщи находится в слое грунта с модулем деформации Е < 5 МПа, или такой слой залегает непосредственно ниже глубины z = Hc, то этот слой включают в сжимаемую толщу, а за Hc принимают минимальное из значений, соответствующих подошве слоя или глубине, где выполняется условие szр = 0,1szg[21] .

Расчетная схема метода послойного суммирования представлена на рисунке 4.

Расчет осадок методом послойного суммирования при глубине котлована менее 5 м производится в следующей последовательности.

1. Определяется дополнительное давление р0, превышающее природное:

p0 = p - szg,0, (3.29)

где р – среднее давление под подошвой фундамента от нагрузки сооружения, включая вес фундамента и грунта на его уступах; szg,0 – природное давление на уровне подошвы фундамента.

Давление szg,0определяется по формуле

szg,0 = g¢×dn, (3.30)

где g¢ – удельный вес грунта выше подошвы фундамента; dn – глубина заложения подошвы фундамента от уровня природного рельефа.

2. Определяются напряжения szр от внешней нагрузки на границах слоев под центром подошвы фундамента, и строится эпюра szр.

Для построения эпюры толща грунта разбивается на элементарные слои толщиной 0,4 b (b–ширина фундамента) и рассчитываются напряженияszр на подошве каждого слоя по формуле

szр = a× р0. (3.31)

Коэффициент a определяетсятаблице 5 Приложения 2, а также по [1, 16, 17, 21] в зависимости от величин и (где l – длинная сторона подошвы фундамента; b – короткая ее сторона; z – глубина расположения подошвы элементарного слоя). Значения напряжения szр откладываются на эпюре справа от оси z.

3. Определяются напряжения szgот собственного веса грунта, и строится эпюра природного давления на границах слоев.

Напряжение от собственного веса грунта (природное давление) определяется суммированием веса каждого слоя грунта:

, (3.32)

где gi– удельный вес грунта i –го слоя; hi – толщина i –го слоя; n – количество слоев.

Эпюра напряжений szg строится в том же масштабе, что и эпюра szр, и ее значения откладываются слева от оси z.

4. Определяется глубина сжимаемой толщи Hc по указанным выше условиям.

5. Определяется осадка основания фундаментапо формуле (3.27).

Расчет основания по деформациям считается удовлетворительным, если совместная деформация основания и сооружения не превышает предельного значения и выполняется условие

S < SU, (3.33)

где S – совместная деформация основания и сооружения; SU– предельное значение совместной деформации основания и сооружения, устанавливаемое в соответствии с указаниями нормативных документов (таблица 6 Приложения 2, а также [16, 17, 21]) для соответствующих сооружений.

Для многоэтажных бескаркасных зданий с несущими стенами определяется средняя осадка S, а также относительная неравномерность осадки (∆S/L) и крен i здания. Для одноэтажных и многоэтажных зданий с полным каркасом определяется максимальная осадка S и относительная неравномерность осадки (∆S/L).

Если осадка основания S не превышает 0,4SU, то расчетное сопротивление грунта, вычисленное по формуле (3.9) может быть повышено до величины Rn = 1,2R, а при соответствующем обосновании и до Rn = 1,3R [17, 21]. В этом случае требуется произвести перерасчет размеров подошвы фундамента. При этом повышение давления не должно вызывать деформации основания свыше 80% предельных и превышать значение давления из условия расчета основания по несущей способности.

 



infopedia.su

7.7.2. Расчет осадки свайного фундамента

Расчет осадки свайного фундамента производится методом послойного суммирования аналогично расчету осадки фундамента на естественном основании. При этом верхняя граница сжимаемой толщи соответствует подошве условного массивного фундамента. Осадку грунтов основания, расположенных ниже свай, определяют от дополнительного давления , кПа, действующего по подошве условного фундамента.

Последовательность расчета осадки включает следующие этапы:

1) построение эпюры природных напряжений; 2) построение эпюры дополнительных напряжений; 3) определение мощности сжимаемого слоя; 4) подсчет осадки по формуле.

Расчетная осадка фундамента должна быть меньше предельно допустимой. При большой неравномерности нагрузок на фундаменты и при слабых грунтах возникает необходимость проверки относительной неравномерности осадок свайных фундаментов. Для этого определяют осадки наиболее близко расположенных фундаментов с наибольшей разницей в нагрузках.

При выполнении курсовой работы допускается ограничиваться сравнением вариантов по стоимости. Стоимость определяется по укрупненным расценкам с учетом лишь основных видов работ. Укрупненные расценки приведены в таблице 16.

Т а б л и ц а 15 Отношение высоты откоса к его заложению в зависимости от глубины выемки Н

Т а б л и ц а 16 Укрупненные единичные расценки на земляные работы, устройство фундаментов и искусственных оснований (в ценах 1984 г.)

Наименование работ и конструкций	Стоимость на единицу измерения, руб., коп.
I. Земляные работы
Разработка грунта под фундаменты: при глубине выработки до 2 м и ширине траншеи 1 м, м3 при глубине котлована более 2 м на каждые 0,5 м глубины заложения фундаментов стоимость земляных работ увеличивается на 10% (при уменьшении глубины стоимость соответственно уменьшается) при ширине котлована более 1 м стоимость земляных работ повышается на 7% при разработке мокрых грунтов вводятся поправочные коэффициенты: при объеме мокрого грунта (ниже УПВ) менее 50% от общего объема грунта КД = 1,25 при объеме мокрого грунта (ниже УПВ) более 50% от общего объема грунта КД = 1,4	3-60
Водоотлив на 1 м3 грунта: при отношении мокрого грунта (ниже УПВ) к глубине котлована: до 0,25 до 0,5 до 0,75 свыше 0,75	0-35 0-95 1-80 3-00
Крепление котлованов: крепление стенок котлована досками: при глубине выработки до 3 м, м2 крепления при глубине выработки более 3 м, м2 крепления устройство деревянного шпунтового ограждения, м2	0-85 0-98 7-86
I I. Устройство фундаментов
Сборные фундаменты: фундаменты железобетонные сборные для промышленных зданий, м3 железобетона трапецеидальные блоки ленточных фундаментов, м3 железобетона бетонные фундаментные блоки (в том числе стеновые), м3 бетона	44-90 46-50 36-00
2. Монолитные фундаменты: фундаменты железобетонные отдельные (под колонны), м3 железобетона то же ленточные, м3 железобетона фундаменты бетонные отдельные, м3 бетона то же непрерывные (ленточные), м3 бетона фундаменты и стены подвала бутобетонные, м3 бутобетона то же бутовые, м3 кладки бетонный подстилающий слой толщиной 100 мм, м3 цементный пол толщиной 20 мм, м3 асфальтовые отмостки и тротуары, м2 песчаная подготовка под фундаменты, м3 то же щебеночная, м3	31-10 28-30 28-40 26-30 21-00 20-10 34-73 0-63 2-09 7-60 17-30
3. Устройство армированных поясов: устройство монолитных железобетонных поясов, м3 армированной кладки, т металла	36-20 367-00
4. Железобетонные сваи, м3 бетона: железобетонные до 12 м (с забивкой) то же более 12 м железобетонные полые сваи с открытым концом при длине до 8 м (с забивкой): при диаметре сваи до 660 мм при диаметре сваи 780 мм железобетонные полые сваи с закрытым концом (толщина стенок 80 мм, d = 400…600 мм) набивные бетонные сваи	88-40 86-10 88-17 92-97 190-00 185-00
5. Деревянные сваи: деревянные сваи до 10 м, м3 сваи то же более 10 м, м3 сваи	64-00 62-00
6. Металлические трубчатые оболочки свай (включая стоимость металла): забивка металлических трубчатых оболочек свай, т металла заполнение оболочек металлических трубчатых свай бетоном, м3 бетона	179-00 36-40
7. Опускные колодцы: изготовление железобетонных опускных колодцев: сборных, м3 оболочки колодца монолитные, м3 кладки колодца устройство опорной подушки, м3 заполнение опускных колодцев песком, м3 заполнителя бетонирование верхней плиты опускного колодца, м3	64-40 47-00 21-90 8-20 25-90
8. Искусственные основания под фундаменты: песчаные подушки, м3 щебеночные и гравийные подушки, м3 уплотнение грунта тяжелыми трамбовками уплотнение слабых грунтов песчаными сваями, м длины уплотнение лесса грунтовыми сваями, 1 м3 уплотненного массива силикатизация лессов и мелких песков однорастворным методом, 1 м3 закрепленного массива силикатизация песчаных грунтов при двухрастворном методе, 1 м3 закрепленного массива закрепление грунтов синтетическими смолами, 1 м3 закрепленного массива термический способ закрепления лессовых грунтов искусственное замораживание грунтов, м3	7-20 11-20 0-45 1-60 2-30 35-00 40-00 50-00 16-00 15-00
9. Устройство гидроизоляции: горизонтальная гидроизоляция стен, цементная с жидким стеклом, 100 м2 то же рубероид в 2 слоя, 100 м2 то же гидроизолом за 2 раза, 100 м2 боковая обмазочная гидроизоляция стен фундаментов битумной мастикой в два слоя, 100 м2	76-60 224-00 272-00 90-00

studfiles.net

---

Смотрите также

• 
  Обшить фундамент
• 
  Каркас фундамента
• 
  Фундамент м
• 
  Выровнять фундамент
• 
  Фундамент пластиковый
• 
  Фундамент пластиковый
• 
  Проекты фундамента
• 
  Утепление фундаментов
• 
  Фундамент сколько
• 
  Фундамент мгу
• 
  Ваш фундамент