Расчет нагрузки на фундамент, примеры расчетов. Расчет осадки фундамента
Последовательность расчёта осадки фундамента :
Вычисляется среднее давление под подошвой фундамента
2. Определяется природное давление грунта на уровне подошвы фундамента.
3. Вычисляется дополнительное вертикальное давление под подошвой фундамента.
4. Толщина грунта ниже подошвы фундамента разделяется на элементарные слои толщиной 
5. Построение эпюры напряжения от собственного веса грунта 
6. Построение эпюры 
:
.
где:
- относительная глубина точки, в которой определяется напряжение.
где:
z – толщина элементарного слоя.
Коэффициент 
определяем по табл. Д1, ДБН В.2.1-10-2009.
7. Определение нижней границы сжимаемой толщи.
Определяется из условия: 
8. Среднее значение находим как сумму верхних и нижних значений:
9. Определяем осадку i-го слоя:
где:
- безрозмерный коэф. равный 0,8;
- среднее значение вертикального нормального напряжения в i-м слое грунта на вертикале проходящей через центр подошвы фундамента;
- толщина i-го слоя грунта;
- среднее значение вертикального напряжения от собственного веса в i-м слое грунта по вертикале проходящей через центр подошвы фундамента;
- модуль деформации i-го слоя грунта.
10. Общую осадку определяем как сумму осадок всех слоев:
11. Полученное значение осадки не должно превышать нормативные значения (10см).
Расчет осадок сводим в таблицу:
Табл.5
Σ
Условие выполняется.
Конструирование фундамента
Тип фундамента назначается из условия жесткости. Проверяем жесткость фундамента по условию:
0,6+3*2=6,6≥3,3
1+3*2=7≥5,5
При заданной глубине конструкция фундамента жесткая, принимается с повышенной частью.
Размеры подколонника в плане назначаются конструктивно:
При конструировании колон необходимо учитывать, что ее высота должна быть кратна 100 мм(для монолитных фундаментов), 300 мм для сборных фундаментов.
Зазоры между стенкой и колонной по низу - не меньше 50 мм, по верху - не меньше 75 мм. Высота подколонника назначается конструктивно, от верха подколонника колона заглубляется на глубину 1-1,4- ак увеличенная на 50 мм( пространство для раствора и рихтовки). Толщина дна стакана- не меньше 200 мм.
Допускается конструктивно определить вылет плит из условия 1,8-3 высоты плиты Н.
3. Расчёт и проектирование фундаментов мелкого заложения на искусственном основании.
Согласно ДБН В.2.1-10-2009 «Основания и фундаменты сооружений» расчет производится по ряду Б.
3.1. Выбор материала подушки.
Под подошвой фундамента находится суглинок полутвердый. Его и будем использовать как материал для сооружения грунтовой подушки. Суглинок полутвердый имеет такие характеристики:
- Оптимальная влажность:
- Коэффициент пористости грунта под подошвой фундамента:
(
=ρd×9,82=1,7×9,82=16,69).
- Число пластичности:
Ip=WL-Wp=0,3-0,15=0,15
- Показатель текучести:
- Удельный вес грунта:
Где:
- удельный вес сухого грунта;
Полученные результаты сведены в таблице 6.
Табл. 6.
| № | Наименование грунтов | ɣ, кН/м3 | ɣs, кН/м3 | W | WL | WP | μ | e | Sr | IP | IL | C, МПа | ϕ | Е, МПа |
| 1 | Чернозем | 16,5 | - | 0,14 | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - |
| 2 | Суглинок полутвердый | 16,5 | 27 | 0,16 | 0,3 | 0,15 | 0,38 | 0,9 | - | 0,15 | 0,07 | 20,5 | 21 | |
| 3 | Глинистая подушка | 19,4 | 27 | 0,16 | 0,3 | 0,15 | 0,38 | 0,62 | - | 0,15 | 0,07 | 32,8 | 24,3 | 20,8 |
| 4 | Песок мелкозернистый, плотный, влажный | 19,2 | 26,5 | 0,15 | - | | 0,28 | 0,59 | 0,67 | - | - | 3,2 | 34,4 | 34 |
| 5 | Глина третичная, твердая | 19,8 | 27,4 | 0,24 | 0,45 | 0,21 | 0,42 | 0,72 | - | 0,24 | 0,12 | 58,2 | | 21,9 |
Глубина заложения фундамента на искусственном основании
В зависимости от глубины промерзания грунта:
тут 
- расчетная и нормативная глубины промерзания грунта соответственно;
- коэффициент теплового режима сооружения, 0,5;
- величина промерзания грунтов разного типа, 0,23 м – для суглинка;
- коэффициент, численно равный сумме среднемесячных отрицательных температур за сезон: декабрь – 5,4 оС, январь – 4,8 оС, февраль – 3,1 оС:
Mt = 5,4+4,8+3,1=13,3.
d1=
+0,5= 0,42+0,5=0,92 м
С учетом технологических особенностей проектируемого здания глубина заложения фундамента должна назначаться на 0,75-0,9м ниже отметки технологических подвалов:
d2=dв+(0,75-0,9)=0+0,9=0,9м.
где: dв – отметка пола подвала.
В зависимости от действующих на фундамент нагрузок. Т.к. расчет производится по ряду Б, то действующая на фундамент нагрузка составляет 5510 кН. Глубину заложения принимаем не менее 3м.
Вывод: глубина заложения фундамента равна 3 м.
Характеристики грунтовой подушки.
Табл. 7.
| Характеристики грунта | ɣg | Характеристики грунта за 1-м состоянием | Характеристики грунта за 2-м состоянием |
| С=32,8 кПа | 1,5 | СІ=21,9 кПа | СІІ=32,8 кПа |
| φ=24,3о | 1,15 | φІ=21,1о | φІІ=24,3о |
| γ=19,4кН/м3 | 1 | γІ= 19,4 кН/м3 | γІІ=19,4 кН/м3 |
| Е=20,8 МПа | 1 | ЕІ=20,8 Мпа | ЕІІ=20,8 Мпа |
Коэффициенты Mg, Mq, Mc.
Табл. 8.
| Угол внутреннего трения, ϕ, град. | Коэффициенты | ||
| Mg | Mq | Mc | |
| φI=21 о | 0,56 | 3,24 | 5,84 |
| φІІ=24о | 0,72 | 3,87 | 6,45 |
Вывод: несущий слой – подушка глинистая.
Определение размеров подошвы фундамента.
Расчетное сопротивление грунта определяем по формуле (задаемся b/ = 1 м):
Где: 
- коэффициенты условий работы.
- коэффициент достоверности определения характеристик грунта.
- коэффициенты, зависящие от угла внутреннего трения φ, для грунта который окружает подушку.
- коэффициент, учитывающий особенности совместной работы широкого фундамента с основанием.
b′ – ширина фундамента.
- удельный вес грунта под подошвой фундамента.
- глубина заложения фундамента.
- удельный вес грунта выше подошвы фундамента.
- глубина подвала.
- удельное сцепление грунта.
- Площадь подошвы фундамента в первом приближении:
- Ширина фундамента:
- Длина фундамента:
Расчетное сопротивление во втором приближении:
- Вычисляем площадь подошвы фундамента во втором приближении:
м2.
- Ширина подошвы фундамента:
- Длина фундамента:
Проверяем сходимость:
Условие выполняется.
Окончательные размеры фундамента принимаем: b=2,7м; l=4,5м;
studfiles.net
| Наименование работ и конструкций | Стоимость на единицу измерения, руб., коп. |
| I. Земляные работы | |
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 |
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 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 | |
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 |
, кПа, действующего по подошве условного фундамента.studfiles.net
Расчет осадки фундамента методом послойного суммирования
Строительство дома ответственное мероприятие. Основой всему является фундамент. По этой причине необходимо уделить особое внимание его надежности. Одним из факторов, на который первоначально уделяют внимание – расчет нагрузки на фундамент. Именно правильные вычисления смогут обеспечить долговечность его службы и отсутствие трещин на стенах жилища. Для выполнения расчётов учитывают несколько факторов, о которых и пойдет речь. Основными считаются геология грунта, климатические особенности зоны, в которой производятся строительные работы, и непосредственно собранные нагрузки используемых материалов.
Виды нагрузок на основание дома
Первоначально определимся с вопросом, какую нагрузку можно придать основе будущего дома. По всем нормативным документам различают два типа нагрузок: временного и постоянного характера. Постоянные определяются непосредственно весом материалов, которые используются при строительстве дома. При действии кратковременных нагрузок, могут быть различия в зависимости от ситуации.
При расчёте интенсивности нагрузки постоянного характера учитывают следующие показатели:
- габариты частей дома;
- характеристики строительных материалов;
- показатели степени надёжности.
Важно! Специалисты советуют первоначально создать план будущего дома. Определить виды материалов и габариты его элементов. Для определения несущей способности, необходимо воспользоваться стандартами массы строительных материалов.
Глубина заложения основания
Следующим важным фактором является определение габаритов самого базиса и его массы. Уделим особое внимание глубине заложения основания дома. Данный момент зависит от климатических условий:
- уровень промерзания почвы;
- глубину прохождения грунтовых вод;
- необходимости обустройства подвального помещения.
Важно! Для правильного определения глубины заложен
ия основания необходимо предварительно провести анализ почвы и выявить её особенности. Для этого выполняется бурение на глубину не менее 0,7 м ниже уровня промерзания. Таким способом можно определить несущую способность грунта и сориентироваться, как собирать нагрузки действующих на фундамент.
Несущая способность грунтов
Каждый тип грунта имеет свои показатели несущей способности. Представим краткую характеристику каждого типа:
- скалистый – довольно высокий уровень устойчивости, что позволяет почти не заглублять основание и не сомневаться, что фундаменты выдержат любую нагрузку;
- с элементами скалистых обломков – уровень устойчивости также имеет высокие показатели. Но необходимо убедиться в отсутствии глинистых прослоек. В том случае, когда глина всё-таки присутствует, то глубина заложения фундамента должна быть не менее 0,5 м;
- песчаный тип почвы позволяет определить глубину заложения до 0,7 м;
- глинистые грунты являются проблемными, поэтому глубина фундамента должна составлять 0,3 м ниже уровня промерзания грунта;
- торфянистые грунты требуют предварительного укрепления. Осуществляется это путем извлечения пористых слоев и установления дренажной системы. Для этого используют песок и гравий, с помощью которых создается подушка толщиной 0,5 м;
Важно! Илистая почва непригодна для выполнения строительных мероприятий.
Особенности расчёта нагрузки от типа основания
После того как определились с глубиной заложения фундамента необходимо рассчитать его ширину и другие параметры в зависимости от его вида. Перед тем, как рассчитать нагрузку на фундамент, определяемся с глубиной его заложения с учетом типа почвы. После этого стараемся определить остальные параметры. Для этого выполняем сбор нагрузок:
- материалов, из которых будут возводиться стены;
- деревянных конструкций, стропил, балок;
- материалов используемых для кровли;
- предполагаемый вес мебели и людей, которые будут проживать в доме.
Определив все составляющие, необходимо высчитать количество материала и его вес. Полученные результаты умножают на показатель надежности статических нагрузок. Для каждого вида он различен:
- металл – 1,05;
- дерево – 1,1;
- железобетон заводской – 1,2;
- железобетон, приготовленный своими руками – 1,3;
- полезные нагрузки – 1,2;
- снеговая нагрузка – 1,4.
Обращаем внимание! Если уклон кровли составляет 600 и более, то снеговая нагрузка на фундамент считается равной нулю.
Ленточный фундамент
В ленточном основании нагрузка на грунт распределяется за счет его подошвы. Поэтому важно правильно рассчитать ее ширину. С помощью габаритов подошвы можно изменять уровень давления на 1 см2 почвы. Рассчитать ленточный фундамент несложно. Для этого используется расчетная формула: B=P/L*R. То есть, предполагаемую массу будущего строения умноженную на показатель надёжности, разделить на произведение длины ленточного основания, как для наружных, так и для внутренних стен на показатель несущей способности почвы.
Для полного понимания процесса, приведем пример, как правильно рассчитать размер подошвы для ленточного основания дома размерами 6 м на 6 м, высотой 3 м. Мансардная часть имеет высоту 1,5 м. Кровля обеспечивается с помощью битумной черепицы. Допустимая глубина заложения фундамента составляет 0,6 м. Рассчитав сбор нагрузок и умножив её степень надёжности, получаем 64 000 кг. Далее определяем вес фундамента. Учитываем ширину, которую будет иметь лента. Она определяется в зависимости от ширины стен. В данном случае будем задавать ее 0,25 м. Высота цоколя будет составлять 0,4 м. Исходя из этого, общая высота основания будет равна 1 м. Данный пример предполагает одну внутреннюю несущую стену. Итак, вычисляем объём базиса 6*5*1*0,25=7,5 м3. Далее, определяем его вес и умножаем на показатель надёжности нагрузки, то есть 7,5*2500 кг *1,2=18 700 кг. Общий сбор нагрузок на фундамент составляет 64 000+18 700=82 700 кг. Далее все данные подставляем в формулу и получаем
B=82 700/3000 см*3,5 кг/см2=7,87 см.
Посчитанная нагрузка является оптимальной.
Особенности расчёта нагрузки на МЗГФ
Свои особенности в расчётах имеет основание мелкого заложения. Необходимо правильно определить, какие нагрузки выдерживает данное основание. Расчёт мелкозаглубленного ленточного фундамента основано на определённых правилах:
- определять глубину заложения необходимо основываясь на степени влияния геологических факторов, то есть глубиной промерзания почвы и образованием грунтовых вод;
- над поверхностью земли максимально допустимая высота ленты составляет 4 ширины, но при этом не превышает уровень заглубления основания;
- правильно посчитать ширину подошвы. Для этого применяют формулу D=g/R. D – ширина подошвы, g – сбор нагрузок на ленточный фундамент, R – сопротивление грунта, показатели которого для каждого типа грунта отличаются.
- далее приступаем к расчёту толщины подушки под мелкозаглублённый фундамент. На данный показатель оказывает влияния степень прочности почвы. Формула для расчёта t=2,5*D*(1-1,2*R*D/g). Для нестабильных и проблемных грунтов лучше применять такую формулу t=(A-C*D*g)/(1-0,4*C*W*(g/D)). A, C, W – коэффициенты, которые можно определить по таблицам, приведённым ниже.
В следующей таблице дано значение коэффициента W. В числителе указано значение для мелкозаглублённого фундамента 30 см, в знаменателе – для оснований не заглублённых.
Совет! Специалисты рекомендуют выполнить расчёты по обеим формулам и за основу взять больший результат. Главное, первоначально правильно собрать нагрузки.
Нюансы расчёта свайного фундамента
Некоторые особенности влияния нагрузки существуют для свайного фундамента. Поэтому рассмотрим пример вычисления.
Основные показатели, которые фигурируют в расчётах:
- Радиус свай.
- Длина.
- Количество.
- Расстояние, на котором размещаются соседние элементы.
Данный пример предусматривает упрощённые вычисления.
Начнём с вопроса, каким должен быть радиус винтовых свай:
- радиус 28,5 мм подходят для обустройства ограждений;
- сваи радиус 38 мм имеют несущую способность до 3 тонн. Применяются для закладки фундамента для лёгких построек;
- 44,5 мм – сваи, которые используют для одноэтажных построек, каркасных домиков и прочее. Несущая способность до 5 тонн;
- радиусом 54 мм можно использовать для закладки как одноэтажных, так и двухэтажных строений небольшого веса. Способны выдержать влияния нагрузки 7 тонн.
Расстояние между сваями также зависит от предполагаемой нагрузки. Если для постройки здания применяется газобетон или шлакоблоки, то шаг составляет 2 м, для более лёгких каркасных строений, не более 3 м.
Важно! Длина свай зависит от типа грунта. Чем слабее почва, тем больше длина свай.
Несколько советов по заложению фундамента
Многие, особенно начинающие строители, стремясь повысить качество и надёжность основания, допускают некоторые ошибки. Попробуем указать на основные нюансы:
- Увеличивая высоту ленты основания можно добиться высокой степени жёсткости. Но данный показатель не всегда приводит к положительным результатам и уменьшает влияния на него нагрузок. Приходиться выполнять армирование фундаментов, которое повышает степень напряжения. Основанию необходимо придать гибкость, тем самым снизить коэффициент жёсткости.
- Сложно выполнить расчёты деформаций от нагрузки, которые оказывают такие факторы, как морозное пучение или влияния грунтовых вод. Они могут со временем меняться. Поэтому лучше всего обращаться к специалистам для определения типа грунта и влияния климатических условий. Для предотвращения возникновения деформаций основания, следует обратить внимание на мероприятия по усилению, как самого фундамента, так и цоколя со стенами.
- Для снижения воздействия на основание морозов в зимнее время и демисезонной влаги рекомендуется провести ряд мероприятий по утеплению и гидроизоляции. В том случае, когда они запланированы, то данный фактор надо учесть при расчёте нагрузки.
Важно! Для обеспечения полной гарантии проведения точных анализов и расчётов, лучше обратиться к специалистам.
Если же к этой ответственной задаче приступили самостоятельно, то можно использовать специальные программы например Лира. Это компьютерная программа, которая позволяет выполнять строительные расчёты. Необходимо только правильно ввести все параметры, а техника посчитает и выдаст результат: расчёт фундамента при горизонтальной нагрузке, площадь подошвы и толщину подушки. К тому же, это отличная проверка самостоятельных расчётов. Не стоит забывать и об онлайн калькуляторах.
Автор: Игнатов Юрий
fundamentx.ru
4.3 Расчет осадки свайного фундамента
Методика расчета изложена в п.6 СНиП 2.02.03-85 «Свайные фундаменты». Осадка висячих свай определяется как осадка условного фундамента на естественном основании.
Расчет осадок свайного фундамента выполняем методом послойного суммирования, аналогично расчету осадки фундамента мелкого заложения с тем отличием, осадку грунтов основания расположенных ниже концов свай определяют от дополнительного давления, действующего по подошве условного фундамента.
Строим эпюру вертикального бытового давления грунта σzg.
Бытовое давление грунта на планировочной отметке:
=0,5*18,9= 9,45 кПа
=9,45+2,2*20=53,45 кПа
=53,45+4,1*20=135,45 кПа
=135,45+1,1*21,7=159,32 кПа
Ординаты откладываем влево от вертикальной оси, проходящей через центр тяжести подошвы фундамента.
Строим эпюру 0,2·σzg.
=0,2*9,45=1,89 кПа
=0,2*53,45=10,69 кПа
=0,2*135,45=27,09 кПа
=0,2*159,32=31,86 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=Рmax-
=498,75–159,32=339,43 кПа.
Грунт под подошвой разбиваем на однородные слои. Принимаем hi=0,5 м.
Определяем ординаты эпюры дополнительного давления по формуле:
σzp,i=αi·P0
где α – б/р коэффициент, принимаем αi=f(ζi).
где b – 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=4,72 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 3.
Таблица 3. Расчет осадок свайного фундамента методом послойного суммирования.
| № | z, м | 2z/b | α | σzq*0,2, кПа | номер слоя | h,м | Bi | σzр, кПа | E,мПа | S,м |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 8 | 9 | 10 | 11 | |
| 1 | 0 | 0 | 1 | 50,062 | 1 | 0.5 | 0,40 | 339,43 | 22 | 0,02181 |
| 2 | 0.5 | 0.34 | 0,976 | 52,232 | 2 | 0.5 | 0,40 | 331,28 | 22 | 0,00968 |
| 3 | 1 | 0,68 | 0,887 | 54,40 | 3 | 0.5 | 0,40 | 301,07 | 22 | 0,00167 |
| 4 | 1.5 | 1,03 | 0,768 | 56,572 | 4 | 0.5 | 0,40 | 22 | 0,00132 | |
| 260,68 | ||||||||||
| 5 | 2 | 1,37 | 0,609 | 58,742 | 5 | 0.5 | 0,40 | 206,71 | 22 | 0,00101 |
| 6 | 2.5 | 1,71 | 0,502 | 60,912 | 6 | 0.5 | 0,40 | 170,39 | 22 | 0,00081 |
| 7 | 3,0 | 2,05 | 0,435 | 63,082 | 7 | 0.5 | 0,40 | 147,65 | 22 | 0,00063 |
| 8 | 3,5 | 2,39 | 0,339 | 65,252 | 8 | 0.5 | 0,40 | 115,07 | 22 | 0,00058 |
| 9 | 4,0 | 2,73 | 0,298 | 67,422 | 9 | 0.5 | 0,40 | 22 | 0,00052 | |
| 101,15 | ||||||||||
| 10 | 4,5 | 3,08 | 0,241 | 69,592 | 10 | 0.5 | 0,40 | 81,08 | 22 | 0,00047 |
| 11 | 5,0 | 3,42 | 0,187 | 71,762 | 11 | 0.5 | 0,40 | 63,47 | 22 | |
| 12 | 5,5 | 3,76 | 0,166 | 73,932 | 12 |
| 0,40 |
|
| |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| S=3,84см |
Суммарная расчетная осадка слоев грунта под подошвой фундамента до границы сжимаемой толщи составляет S=3,84 cм, что меньше максимально-допустимой Su=8 cм. Требуемое неравенство S ≤ Su выполняется.
studfiles.net
Расчет осадки фундамента — Мегаобучалка
(по 2-й группе предельных состояний — по деформации)
Нормативная вертикальная нагрузка от собственного веса опоры по обрезу фундамента Р0=5,6 мН. Расчетный пролет для примыкающих к опоре пролетных строений lp =44 м, нормативная вертикальная нагрузка на опору от пролетных строений Pn=1,49 МН, глубина водотока hw=1,8 м, возможная глубина размыва грунта hp= 0,5 м.
Последовательность определения осадки фундамента:
1) Вычерчиванием геологический разрез в масштабе с указанием положения фундамента (рис. 1). Границы слоев грунта отмечены штриховкой.
2) Определяем полную вертикальную расчетную нагрузку N по подошве фундамента. Нагрузка по обрезу фундамента N=Pn+P0=1,49 +5,6 = 7,09 МН.
Поскольку фундамент врезан в водопроницаемый грунт, учитывается взвешивающее действие воды на фундамент. Тогда при удельном весе материала фундамента (бетон) во взвешенном состоянии γsbф= γb - γw =24-10=14 кН/м3 , то
Рф =14(1×3,8×10,4×1,5×5,4×10,4 + 2×7×10,4)= 4440,8 кН.
Так как фундамент в водопроницаемом и водонасыщенном грунте, то вода не будет оказывать давление на уступы фундамента Рв=0.
Давление суглинка на нижние уступы фундамента определяется с учетом взвешивающего действия воды:
γsb=(27-10)/(1+0,74) = 9,77 кН/м3
РСГ = 1,1×10,0×0,8×10,4×1,6 = 146,43 кН.
Давление глины на нижние уступы фундамента определяется с учетом взвешивающего действия воды:
γsb=(27-10)/(1+0,71) = 10 кН/м3
РГ = 10×0,8×10,4×1,4 = 116,48 кН.
Полная вертикальная расчетная нагрузка по подошве фундамента:
NII = N + Рср + РСГ + РГ
NII = 7000 + 4440,8+ 146,43+ 116,48 = 11703,71 кН = 11,7МН.
Среднее давление под подошвой фундамента:
Р =NII/A= 11,7/73,63= 0,15 М Па.
3) Слева от оси фундамента строится в масштабе эпюра вертикального напряжения от собственного веса грунта σzq. Она начинается на уровне дна водотока
(без учета размыва). Таким образом напряжение на кровле слоя суглинка равна нулю, а на уровне ее подошвы:
суглинок σ’zсq =1,6× 20,1=32,16кПа = 0,032 МПа.
глина σ’zгq =1,4 ×20,8=29,12 кПа = 0,029 МПа.
σzq = σ’zсq + σ’zгq = 61,26 кПа = 0,061 МПа.
Напряжение на уровне подошвы фундамента:
σZq0 = σ + γ×d-M (3-20)
Где σZq вертикальное положение от собственного веса грунта на уровне i - l
σZq0 =32,16+20,8×2,1 =75,84 кПа = 0,075 МПа.
σZq= .
Эпюра σzq имеет вид ломанной прямой с точками перегиба в местах изменения
удельного веса, следует строить до глубины (3-4) b от подошвы фундамента (где b - ширина фундамента).
4) Строится вспомогательная эпюра 0,2 σzq. Эпюра 0,2 σzq подобна эпюре σzq но ординаты ее в 5 раз меньше. Построение данной эпюры необходимо для определения размеров сжимаемой толщи Нc.
5) Строится эпюра σР дополнительных вертикальных напряжений в основании под подошвой фундамента. Для этого основание ниже подошвы фундамента разбивается на элементарные слои толщиной не более 0,4b (в нашем случае 0,4 × 7 ≈ 2,8 м). Слои могут быть различны по толщине, но их границы не должны выходить за пределы геологического слоя, то есть в пределах элементарного слоя грунт должен быть однородным.
Дополнительное вертикальное давление на основание в уровне подошвы фундамента:
σZР0 =P- σZq0 = 0,32 – 0,075 = 0,25МПа (3.21)
` Дополнительные вертикальные напряжения на границах элементарных слоев находящихся на некоторых глубинах z от подошвы фундамента, определяется по формуле: σZР = α× σZР0 (3.22),
где,
α - коэффициент, принимаемый по табл. 3-4 в зависимости от формы подошвы соотношение сторон прямоугольного фундамента η =1/b и относительной глубины, равной ξ =2 z/b.
η =10,4/7=1,48; значения η и ξ. приведены в табл. 3-1
6) Определяется нижняя граница сжимаемой толщи (В. С). Она принимается на уровне подошвы слоя, в котором произошло пересечение эпюры 0,2σzq с эпюрой σzq. По масштабу принимаем сжимаемую точку Нс (расстояние от подошвы фундамента до В. С). Нс =
7) Находим средние значение дополнительных вертикальных нормальных напряжений в элементарных слоях. Они определяются как средние арифметическое значение дополнительных напряжений на кровле элементарных слоев.
1 слой.
2 слой.
3 слой.
4 слой.
5 слой.
8) Осадку каждого слоя основания определяем по формуле:
(3,23), где
β - безразмерный коэффициент грунта равный 0,8
σzpi - среднее дополнительное вертикальное напряжение i - ом слое грунта, равное полу сумме указанных напряжений на верхней и нижней границах слоя толщиной hi.
Ei - модуль деформации i-ro слоя грунта, МПа.
Таким образом, подставляя необходимые данные в формулу (3.23) каждого слоя осн S1 =0,8×0,24×2/28 = 0,013 м;
ования определим его осадку по слоям.
S3 =0,8×0,15×2/ 28 = 0,008 м;
S2 = 0,8 ×0,20× 2/28=0,011 м;
S4 =0,8× 0,10×2/28 = 0,005 м;
S5 =0,8× 0,07× 2/28 = 0,004 м;
S6=0,8×0,05×2/28=0,002
9 Осадку основания фундамента получим путем суммирования величин осадки каждого слоя.
Предельно допустимые осадки сооружения выполняются по формуле:
Su=1.5√lp=1.5×√44 = 9,95 (3.24), где;
lp - длина меньшего прилегающего около строения пролета lp = 44 м
Найденная осадка фундамента не должна превышать предельно допустимые
осадки. В данном случае:
4,3 < 9,95 см, т.е. условие выполнено.
Таблица № 2
| Номер Расчетного слоя | ||||||
| Глубина подошвы расчетного слоя от подошвы фундамента zi, m | ||||||
| Толщина cлоя hi, m | ||||||
| Коэффициент ξ = 2z/b | 0,56 | 1,1 | 1,7 | 2,25 | 2,8 | 3,38 |
| Коэффициент αi | 0,94 | 0,723 | 0,503 | 0,37 | 0,26 | 0,19 |
| Дополнительное давление σzp на глубине zi, kПa | 0,23 | 0,18 | 0,12 | 0,09 | 0,06 | 0,04 |
| Среднее дополнительное давление в слое σzp iср, кПа | 0,24 | 0,20 | 0,15 | 0,10 | 0,07 | 0,05 |
| Модуль деформации грунта Еi, МПа |
megaobuchalka.ru
Расчет осадки монолитной фундаментной плиты
Тем не менее я не могу запретить людям строить дома без проведения геологоразведки, а могу только предложить хотя бы упрощенно рассчитывать планируемый фундамент и в частности осадку основания.
Для расчета осадки основания (а значит и фундамента) нужно знать свойства залегающих ниже фундамента грунтов, но с геологоразведкой у нас туго, мы потому и монолитную фундаментную плиту планируем. Поэтому сначала выполним
Упрощенный расчет осадки фундамента
можно провести на основании следующих предположений:
1. Предположим, что ниже - на всю расчетную глубину - залегает все та же пористая глина, имеющая модуль упругости Е = 70 кг/см2 (минимальное значение согласно "Методическим рекомендациям по сбору инженерно-геологической информации и использованию табличных геотехнических данных при проектировании земляного полотна автомобильных дорог, таблица 4) и удельный вес γ = 2.7 г/см3 (там же, таблица 2). Соответственно давление от каждого метра вышележащего грунта составит σ1γ = 2.7·100 = 270 г/см2 или 0.27 кг/см2.
2. Дополнительное вертикальное нормальное напряжение в слое грунта σq (возникающее от фундамента) изменяется равномерно от максимального значения непосредственно под фундаментом, где это напряжение равно q, до минимального на нижней отметке сжимаемой толщи.
3. Как правило нижняя отметка сжимаемого грунта принимается там, где σг = 0.1σф (при модуле упругости менее 100 кг/см2).
Таким образом на глубине около 10.5 м давление от вышележащего грунта составит σ10γ = 0.27·10 = 2.7 кг/см2, даже если давление от фундамента на этой глубине будет составлять σq = 0.5q = 0.362/2 = 0.181 кг/см2, то все равно разница будет более 10 раз и тогда при толщине сжимаемого слоя грунта 10 м осадка составит:
s = βσсрh/E = 0.8·((1 + 0.5)/2)·0.362·1000/70 = 3.1 см < su = 10 cм
где β = 0.8 безразмерный коэффициент, принимаемый согласно приложения 2 СНиП 2.02.01-83 "Основания зданий и сооружений".
В действительности дополнительное напряжение в грунте от фундамента на отметке 10.5 м будет скорее всего меньше, соответственно и толщина сжимаемого слоя будет меньше. Да и характеристики грунта на рассматриваемой глубине будут другими с учетом того, что до начала строительства грунт на этом месте находился уже тысячи, а может и миллионы лет и за это время успел должным образом спрессоваться и изменить свои расчетные характеристики.
Тем не менее, даже с учетом всех вышеперечисленных и не перечисленных причин рассчитанная нами осадка фундамента значительно меньше допустимой средней осадки su, определяемой по приложению 4 СНиП 2.02.01-83, и составляющей для фундаментов бескаркасных многоэтажных гражданских зданий со стенами из крупных блоков или кирпича без армирования 10 см.
Тем не менее, если данный метод определения осадки основания кажется вам слишком простым и не точным, то есть
Более точный расчет осадки основания
Хотя физические характеристики ниже залегающих грунтов нам по-прежнему неизвестны, но мы, полагая физические свойства ниже залегающих грунтов неизменными, можем воспользоваться данными таблицы 391.1 для определения значений вертикальных напряжений от фундамента на различной глубине, чтобы более точно выяснить границу сжимаемой зоны.
Для рассматриваемой фундаментной плиты соотношение сторон составляет
η = l/b = 16.6/11.4 = 1.456 ≈ 1.4 (чтобы не возиться дополнительно с интерполяцией)
1. Тогда на глубине z1 = 0.2·11.4 = 2.28 м вертикальное напряжение составит σ(z= 1.14)q = aqo = 0.972·0.362 = 0.351 кг/см2.
где 2z/b = 2z/11.4 = 0.4
Среднее значение вертикальных напряжений от фундамента составит
σ1zq = (0.362 + 0.351)/2 = 0.3565 кг/см2.
В свою очередь вертикальное напряжение от собственного веса грунта составит σ1zγ = 0.27·2.28 = 0.6156 кг/см2.
2. На глубине 4.56 м σ(z=2.28)q = 0.848·0.362 = 0.307 кг/см2, σ2zq = 0.329 кг/см2, σ2γ = 4.56·0.27 = 1.23 кг/см2.
3. На глубине 6.84 м σ(z=3.42) q = 0.682·0.362 = 0.247 кг/см2, σ3zq = 0.277 кг/см2, σ3γ =6.84·0.27 = 1.85 кг/см2.
4. На глубине 9.12 м σ(z=4.56)q = 0.532·0.362 = 0.193 кг/см2, σ4zq = 0.22 кг/см2, σ4γ = 9.12·0.27 = 2.46 кг/см2.
Как видим, на глубине 9.12 м вертикальные напряжения от фундамента будут более чем в 10 раз меньше вертикальных напряжений от выше залегающих грунтов, тогда
s = 0.8(0.3565 + 0.329 + 0.277 + 0.22)228/70 = 3.08 см
Если отметка грунтовых вод будет на отметке низа фундаментной плиты, это приведет к уменьшению вертикальных напряжений от вышезалегающего грунта до σ1γ = 2.7 - 1 = 1.7 г/см3. Это означает что следует рассматривать большую толщину грунта, чтобы выполнялось условие σq < 0.1σγ. Впрочем, толщина рассматриваемого грунта увеличится незначительно.
5. На глубине 11.4 м σ(z=5.7)q = 0.414·0.362 = 0.15 кг/см2, σ5zq = 0.17 кг/см2, σ4γ = 11.4·0.17 = 1.94 кг/см2.
тогда максимальная осадка основания (а значит и фундамента) составит:
s = 0.8(0.3565 + 0.329 + 0.277 + 0.22 + 0.17 )228/70 = 3.54 см
Как видим, даже при самых неблагоприятных обстоятельствах осадка основания все равно значительно меньше допустимой, впрочем для этого мы и принимали монолитную плиту в качестве фундамента.
Примечание: Для наглядности полученные данные расчетов для каждого слоя обычно сводятся к таблицу.
doctorlom.com
Расчет осадки фундамента (Отд. фрагмент)
Коэффициент k1 можно получить исходя из следующих соображений. При определении ширины подошвы фундаментов в первом приближении исходят из величины нормативного давления на грунт, определяемого по формуле (11). Предположим, что при давлении по подошве рн (включая собственный вес фундамента и засыпки грунта), равном нормативному давлению грунта Rн, ширина подошвы фундамента составляет b1. Очевидно, этому значению ширины будет соответствовать определенная величина расчетной сжимаемой толщи. Если теперь по каким-либо причинам (например, по конструктивным соображениям) будет принята несколько большая ширина подошвы b2, то величина расчетной сжимаемой толщи не должна изменяться, так как общая величина нагрузки практически осталась неизмененной. Поэтому целесообразно при нахождении bу для ленточного фундамента определять поправочный коэффициент k1 по формуле:
где рд— фактическое дополнительное давление по подошве фундамента, под действием которого уплотняется грунт основания, устанавливаемое по формуле (60), в кГ/см2; RH— нормативное давление на грунт основания при ширине подошвы фундамента, соответствующей условию рн=Rн в кГ/см2.
Для определения k1 в случае отдельного фундамента при заданном соотношении между сторонами подошвы из правой масти выражения (85) необходимо извлечь квадратный корень, поскольку при изменении ширины подошвы фундамента и сохранении определенного соотношения сторон (например, квадратная подошва) площадь подошвы изменяется в квадрате изменения размера ширины. Значение коэффициента k2 зависит от особенностей слоистого напластования грунтов. В большинстве случаев величина нормативного давления на грунт RH определяется для несущего слоя грунта, который залегает непосредственно под подошвой фундамента.
Если под этим слоем в пределах сжимаемой толщи расположен более плотный грунт с меньшей сжимаемостью и, конечно, с большим значением RH, то на величину расчетной сжимаемой толщи должно сказаться наличие подстилающего слоя грунта, обладающего более высокими строительными качествами. Поскольку, как правило, менее сжимаемые грунты обладают при тех же размерах фундамента большими значениями нормативного давления на грунт, целесообразно в порядке первого приближения считать величину k2 зависящей от отношения аоm : а01, для которого определяется RH. На основании сказанного для ленточного фундамента величину коэффициента k2 можно определять из выражения:
Как и ранее, для отдельного фундамента из этой дроби необходимо извлечь квадратный корень. Подставляя значения k1 и k2 в выражение (84), получим формулу для определения условной ширины подошвы: для ленточного фундамента:
отдельного прямоугольного фундамента:
где b — принятая ширина подошвы фундамента в см; а01 — коэффициент относительной сжимаемости первого слоя под подошвой фундамента в см2/кГ.
Величина bу входит в формулу (76), по которой определяется; расчетная сжимаемая толща. При больших значениях bУ будет больше и Нр. Следовательно, если aоm<aо1, т. е несущий слой грунта подстилается менее сжимаемыми слоями, то расчетная сжимаемая толща будет меньше. Наоборот, когда в толще основания встречаются слои, обладающие большей сжимаемостью, чем несущий, Нр будет больше. Рассмотренное положение особенно отражается при расчетах; широких фундаментов типа плит. Вследствие большой ширины фундамента напряженная зона распространяется на значительную глубину. Однако вследствие малой сжимаемости грунтов на этих глубинах величина k2 получается существенно меньше единицы, что приводит к значительному уменьшению расчетной сжимаемой толщи. Влияние подстилающих слоев на величину активной зоны; должно быть тщательно проверено путем наблюдений за деформацией грунтов слоистых напластований в основании возводимых сооружений.
Необходимо отметить, что при определении коэффициентов k1 и k2 по формулам (85) и (86) надежные результаты получаются только тогда, когда: несущий слой грунта, залегающий непосредственно под подошвой фундамента, имеет мощность более 0,5 b, где b — ширина подошвы фундамента, соответствующая напряжению по подошве, равному нормативному давлению RH; подстилающие слои грунта обладают сжимаемостью, которая отличается от сжимаемости несущего слоя в большую и меньшую сторону не более чем в 5 раз.
Если же в пределах глубины 0,5 b ниже подошвы фундамента залегает несколько слоев грунта с различными значениями Rн и характеристиками сжимаемости а0, то можно определить средневзвешенные значения Rн, а0 (в пределах глубины 0,5b;) и подставить их в формулы (85) и (86) в качестве RH и а01 В этом случае при определении значений Rн для каждого из слоев в формулу (11) подставляются единые значения принятой глубины заложения фундамента h и ширины подошвы фундамента b, соответствующей напряжению по подошве, равному нормативному давлению на грунт первого слоя.
Поскольку a0m является функцией Нр, величина которого зависит от by, а следовательно, и от а0m, задача может быть решена последовательным приближением. При решении практических задач величины а0m, Нр и bу целесообразно определять, используя линейную интерполяцию. Для этого задаются двумя значениями сжимаемых толщ, из которых h2 должно быть меньше, а Н2 больше искомого значения Нр, т. е. Н1≤Нр≤Н2. (89) Затем для значений сжимаемых толщ h2 и Н2 по формуле (79) находят:
где hi — мощность i-гo слоя в пределах соответствующей сжимаемой толщи (в первом случае h2 и во втором — Н2) в см; Zi — расстояние от нижней границы сжимаемой толщи (в первом случае находящейся на глубине h2 и во втором — Н2) до середины i-го слоя (рис. 23) в см.
Подставив полученные значения a0m1 и а0m2 в формулы (87) и (88), найдем: для ленточного фундамента:
www.groont.ru
ReadMeHouse
Энциклопедия строительства и ремонта