Расчет внецентренно нагруженного ленточного фундамента под наружную стену в доме без подвала. Внецентренно нагруженные фундаменты

7.2. Расчет внецентренно-нагруженного фундамента

Задача. Определить размеры подошвы и рассчитать кон­струкцию фундамента под колонну промышленного здания разме­ром 40х80 см (рис.7 ) [17]. В основании фундамента залегает песок пылеватый, плотный, насыщенный водой, имеющий удельный вес γII = 18,5 кН/м3. Угол внутреннего трения и удельное сцепление, определенные на основе лабораторных испытаний образцов грунта, составляют соответственно φn=28° и cn= 3,7 кПа. Глубина за­ложения фундамента d =1,2 м. В проектируемом здании подвал отсутствует. На уровне спланированной отметки земли приложенs вертикальная сила Nн=1,0 МН и момент Mн=0,6 МН·м (от нор­мативных нагрузок). Расчетные значения усилий составляют: N =1,1 МН, момента M=0,7 МН·м. Здание имеет длину L=84 м и высоту H=20,5 м.

Решение. При действии внецентренно приложенной нагрузки форму подошвы фундамента целесообразно назначить в виде пря­моугольника. Зададимся соотношением длины подошвы фундамен­та к его ширине l/b=1,5.

а б

Рис.7

В первом приближении определим площадь подошвы фунда­мента в предположении, что на него действует только вертикаль­ная центрально-приложенная сила. Условное расчетное сопротивле­ние грунта основания составит R0=0,15 МПа. Тогда ориентировоч­ная площадь фундамента

Аф = 1,0/(0,15-1,2·0,02) =7,81 м2.

Учитывая, что фундамент является внецентренно нагруженным, увеличиваем размеры фундамента на 20%. Тогда ориентировочная площадь подошвы фундамента составит Аф = 9,4 м2.

При соотношении l/b=1,5 получим

b = = 2,5 м; l = 2,51,5= 3,75 м.

Назначим размеры подошвы фундамента, выполненного из мо­нолитного железобетона, b х l = 2,5х4 м и высоту h = 0,8 м. Най­дем эксцентриситет, создаваемый моментом: е = 0,6/1,0 = 0,6 м.

Вычислим значение 0,03lк=0,024 м. Значение е = 0,6 м > 0,03lк =0,024 м, поэтому данный фундамент необходимо рассчитать, как внецентренно сжатый.

Для соотношения L/H=84/20,5=4,1 по табл.1 приложения 1 найдем значения коэффициентов условий работы γC1 = l,l и γC2 = 1,0. Коэффициент k = 1,0.

Для прямоугольного фундамента шириной b=2,5 м найдем рас­четное сопротивление грунта основания, опреде­лив предварительно значения безразмерных коэффициентов (табл. 2 приложения 1) Мγ = 0,98, Mq = 4,93 и Mc = 7,40:

R = (0,98·1·2,5·0,0185 +4,93·1,2.0·0185 +7,40·0,0037) = 200 кПа.

В соответствии с требованиями СНиП [2], для вне­центренно нагруженных фундаментов максимальное краевое дав­ление под подошвой фундамента не должно превышать 1,2R .

Найдем вес грунта, лежащего на обрезах фундамента,

Gгp= 0,0185 (2,5·4–1,6·1,2) 0,4 = 60 кН.

Вес фундамента

Gф = 0,024 (0,8·4·2,5 + 1,6·1,2·0,8) = 238 кН.

Найдем максимальное и минимальное краевые давления под подошвой фундамента при внецентренном нагружении:

pmaxМПа,

pminМПа,

Проверим выполнение условий:

pmax = 0,22 < 1,2R =0,24 МПа;

pmin = 0,031 > 0;

pср=(1+0,06+0,238)/2,5·4=0,13 < R=0,2 МПа.

Условия выполняются, а недонапряжение по максимальному краевому давлению составляет 8,3% < 10%. Следовательно, фунда­мент запроектирован экономично.

Окончательно принимаем в качестве фундаментной подушки монолитную железобетонную плиту размером 2,5х4х0,8 м (рис.7).

Рассчитаем конструкцию внецентренно нагруженного фундамента по первой и второй группам предельных состояний. В качестве материала фундамента берем бетон класса В15. Под подошвой фундамента предусмотрена песчано-гравийная подготовка, поэтому высоту защитного слоя бетона принимаем а = 4 см, тогда рабочая высота сечения h0 = 0,8 – 0,04 = 0,76 м, h'0 = 0,4 – 0,04 = 0,36 м.

Определим расчетные нагрузки от веса фундамента и грунта на его обрезах:

Gрф= 1,1·0,238 = 0,262 МН;

Gргр= 1,2·0,06 = 0,072 МН.

Максимальное давление под подошвой фундамента от действия расчетных нагрузок:

pmax МПа.

Напряжения в грунте под подошвой фундамента у грани баш­мака и у грани первого уступа следующие:

pI= МПа;

pII= МПа.

Поперечная сила у грани башмака и у грани первого уступа:

QI= 2,5(0,5·4-0,8) MH;

QII= 2,5(0,5·4-1,4) MH.

Проверяем выполнение условий на действие поперечной силы, предварительно опре­делив по табл.13 [5] Rbt = 0,75 МПа:

0,65 > 0,60,75(2,5–2·0,6) 0,76 = 0,445 МН;

0,349 < 0,60,752,50,36 = 0,405 МН.

Условия не выполняются, поэтому увеличим класс бетона фундамента, приняв его равным В30 с Rbt = 1,2 МПа, и вновь проверим выполнение условий:

0,65 < 0,61,2(2,5-2·0,6) 0,76 = 0,71 МН;

0,349 < 0,61,22,50,36=0,648 МН.

Условия выполняются, следовательно, при классе бетона В30 применение поперечных стержней не требуется.

Найдем среднее давление под подошвой фундамента от действия расчетных нагрузок:

ppcp = MПа.

Проверим выполнение условия, обеспечивающего прочность по наклонному сечению нижней ступени фундамента из условия восприятия поперечной силы, по среднему давлению под подошвой фундамента:

Q = 0,143 [0,5(4-0,8)-0,08] 2,5=0,543 < 1,5·1,22,50,362/0,08=7,29 МН.

Условие выполняется.

Находим средний периметр пирамиды продавливания и расчетную продавливающую силу:

um = 0,5 (1,2 +2,5) = 1,85 м;

FI =0,5·2,5 (4-1,6-2·0,76) = 0,121 МН

и проверяем выполнение условия:

0,121 < 1·1,2·1,85·0,76 = 1,68 МН.

Условие выполняется.

Проверим фундамент на продавливание у первой ступени фундамента. Средний периметр пирамиды про­давливания и расчетная продавливающая сила определяется соответственно как

um = 0,5 (2,5 +1,3) = 1,9 м;

FII = 0,5·2,5(4-2,8-2·0,36) = 0,066 МН.

Проверяем выполнение условия:

0,066 < 11,21,90,36 = 0,82 МН.

Следовательно, прочность фундамента на продав­ливание обеспечена.

Рассчитаем прочность нормальных сечений фундамента, определив предварительно изгибающие моменты у грани башмака и у грани первого уступа:

МI= 2,5(0,5·4 - 0,8)2 = 0,409 МН·м;

МII= 2,5(0,5·4 - 1,4)2 = 0,107 МН·м;

В качестве рабочих стержней примем арматуру класса A-II с расчетным сопротивлением Rs = 280 МПа (табл. 22 [5]).

Определим требуемую площадь сечения арматуры:

AsI = 0,409/0,9·0,76·280 = 0,0021 м2 = 21 см2;

AsII = 0,107/0,9·0,36·280 = 0,0012 м2 = 12 см2.

Принимаем 13 стержней диаметром 16 мм из стали класса A-II (1316 A-II) с As = 26,14 см2. Шаг стержней u = 20 см.

В направлении меньшей стороны фундамента определим пло­щадь сечения арматуры по среднему напряжению в грунте.

Изгибающий момент в сечениях у грани башмака и первого ус­тупа фундамента :

МI= 0,125·0,143(2,5-1,2)2 4 = 0,121 МН·м;

МII= 0,125·0,143(2,5·1,3)2 4 = 0,103 МН·м.

Требуемая площадь сечения арматуры в продольном направле­нии:

AsI = 0,121/0,9·0,76·280 = 0,0006 м2 = 6 см2;

AsII = 0,103/0,9·0,36·280 = 0,0011 м2 = 11см2.

Принимаем 20 стержней диаметром 10 мм из стали класса A-II (2010 A-II) с As = 15,7 см2. Шаг стержней u = 20 см.

Определяем напряжения в грунте под подошвой фундамента у грани башмака и у грани первого уступа от нормативных нагрузок :

pI=

МПа;

pII= МПа.

Изгибающие моменты у грани башмака и у грани первого усту­па от нормативных нагрузок:

МI= 2,5(0,5·4-0,8)2 = 0,364 МН·м;

МII= 2,5(0,5·4-1,4)2 = 0,095 МН·м.

По табл. 18 и 28 CНиП [5] найдем значения модулей упругости арматуры и бетона: Es=210000 МПа, Eb=32500 МПа и определим их соотношение: n = 210000/32500 = 6,5.

Коэффициенты армирования у грани башмака и у грани пер­вого уступа

μI= 0,0017 = 0,17% > 0,05%;

μII= 26,14/250·40 = 0,0026 = 0,26% > 0,05%.

Упругопластический момент сопротивления сечения фундамента у грани башмака и первого уступа соответственно определятся как:

WplI= 2,5·0,82 = 0,804 м3;

WplII = (0,292+1,5·0,0026·6,5)2,5·0,42 = 0,126 м3.

По табл.12 СНиП [5] находим расчетное сопротивление бетона растя­жению для второй группы предельных состояний Rbtn = 1,80 МПа.

Момент трещинообразования у грани башмака и грани первого уступа

McrcI= 1,80·0,804 = 1,45 МН·м;

McrcII= 1,80·0,126 = 0,23 МН·м.

Проверяем выполнение условий:

0,364 < 1,45 МН·м;

0,095 < 0,23 МН·м.

Условия выполняются, следовательно, трещи­ны в фундаменте не возникают.

studfiles.net

Ф.9.26. В чем отличие центрально и внецентренно нагруженных фундаментов?

Центрально нагруженными называют фундаменты, у которых центр тяжести подошвы и внешней нагрузки находятся на одной вертикали (рис.Ф.9.26,а).

Внецентренно нагруженными называют фундаменты, у которых внешняя нагрузка приложена с эксцентриситетом относительно центра тяжести подошвы фундамента (рис.Ф.9.26,б).

Рис.Ф.9.26. Центрально (а) и внецентренно (б) нагруженные фундаменты. Эпюры реактивных давлений под подошвой фундаментов при различном эксцентриситете внешней нагрузки

Для ленточных и столбчатых фундаментов из-за их большой жесткости реактивные (контактные) давления под подошвой принимаются распределенными равномерно у центрально нагруженных фундаментов или изменяющимися по трапецеидальному закону у внецентренно нагруженных фундаментов. В некоторых случаях при большой величине эксцентриситета внешней нагрузки эпюра реактивных давлений может иметь треугольное очертание.

Для характеристики формы эпюры реактивных давлений под подошвой фундамента используется величина относительного эксцентриситета вертикальной нагрузки на фундамент (рис.Ф.9.26).

При = 0 эпюра реактивных давлений прямоугольная, при<1/6трапециевидная, при= 1/6реугольная с нулевой ординатой у менее загруженного края подошвы, при> 1/6треугольная с нулевой ординатой в пределах части подошвы, то есть при этом происходит частичный отрыв подошвы от грунта. Последнее состояние допускается только на стадии монтажа строительных конструкций.

Ф.9.27. В чем преимущество фундаментов с анкерами?

Фундаменты с жесткими анкерами применяются при действии значительных моментных нагрузок (крановых, ветровых), что позволяет уменьшить крен и отрыв подошвы (рис.Ф.9.27). В нескальных грунтах в качестве анкеров применяются забивные или буронабивные сваи диаметром 15-20 см и длиной 3-4 м, жестко соединяемые с плитной частью. В скальных грунтах анкеры представляют собой напрягаемые стержнис анкерными болтами.

Рис.Ф.9.27. Фундамент с анкерами: 1 - фундамент; 2 - арматура; 3 - анкеры

Ф.9.28. Как выглядят фрагмент плана и одно из сечений ленточного фундамента?

На рис.Ф.9.28,а приведен фрагмент плана сборных фундаментов жилого здания, конструктивно выполненного из плит и фундаментных блоков. Марки плит обозначаются буквами Ф и числами, характеризующими ширину и длину плиты, разделенными точками (например, для оси АФ-14.24).

Плиты армируют одиночными сетками или плоскими арматурными блоками, собираемыми из двух сеток: верхней, имеющей маркировочный индекс К, и нижней С. В качестве рабочей арматуры применяется стержневая горячекатаная арматура из стали класса А-III.

Фундаментные стены выполнены из сплошных блоков марки ФБС. На участке в осях 1-2 часть фундаментной стены выполнена из кирпичной кладки (рис.Ф.9.28,б). В этом случае в месте примыкания кирпичной стены к стене из фундаментных блоков введены арматурные сетки, которые уложены в каждом ряду блоков.

Рис.Ф.9.28.(начало). План ленточных фундаментов и разрезы: 1 - гидроизоляция (обмазка битумом)

Рис.Ф.9.28 (окончание). План ленточных фундаментов и разрезы

В осях 3-4 фундаменты имеют разные отметки заложения. Переход одного участка фундамента к другому осуществлен уступами, отношение высоты к длине которых принимается не менее 1:2 при связных грунтах и 1:3 при песчаных грунтах. Высота уступа принимается равной высоте фундаментного стенового блока или железобетонной плиты, которые при необходимости допускается укладывать на слой тощего бетона.

Для устройства проемов под инженерные коммуникации оставляют проемы длиной не более 0,6 м, которые при необходимости заполняют кирпичной кладкой. При этом лежащий выше блок должен перекрывать проемы (рис.Ф.9.28,б).

На рис.Ф.9.28,б показана раскладка фундамента внешней оси. Как видно из этого рисунка, горизонтальная гидроизоляция устроена в двух уровнях: на расстоянии 10 см выше отмостки и 30 см от подготовки пола подвала. Внешняя поверхность подвальных стен защищена обмазочной изоляцией в два слоя.

studfiles.net

2.1 Определение размеров подошвы внецентренно нагруженных фундаментов

На первом этапе фундамент рассчитали только на вертикальную центрально-приложенную нагрузку (1-е приближение) и определили, предварительно, размеры подошвы (например: стр.17).

Затем, необходимо сделать проверку с учетом моментов и горизонтальных сил.

Все силы, действующие по обрезу фундамента, приводим к трем усилиям в плоскости подошвы фундамента N, T, M (T и M могут быть в общем случае представлены компонентами Tx, Ty, Mx, My).

Наибольшее давление на грунт у краев подошвы внецентренно нагруженного фундамента не должно превышать:

Pmax≤1,2∙R – в случае момента в одной плоскости;

Pmax≤1,5∙R – в случае моментов в двух взаимно перпендикулярных плоскостях; Pmin >0.

Давление p на грунт у краев подошвы внецентренно нагруженного фундамента определяется по формуле:

где – момент сопротивления подошвы фундамента.

Рис. 9. Расчетная схема для определения Pmax и Pmin

где N, M – усилия по подошве фундамента:

,

где , приведенный уд.вес фундамента и грунта на его уступах.

d – глубина заложения фундамента;

l и b – размеры фундамента;

Nc – нагрузка от сооружения;

A – площадь фундамента;

R – расчетное сопротивление грунта основания;

–активное давление грунта засыпки на фундамент;

–плечо силы относительно подошвы фундамента;

–плечо силы Т относительно обреза фундамента;

.

В случае действия моментов в двух взаимно перпендикулярных плоскостях:

1. Прямоугольный фундамент

Рис. 10.

где – момент сопротивления подошвы фундамента относительно оси х иy соответственно.

2. Для круглого или кольцевого фундамента

Рис. 11.

момент сопротивления для круга,

–момент сопротивления для кольца.

где rвн и rнар – соответственно внутренний и наружный радиусы кольца.

Таким образом для определения окончательных размеров фундамента на данном этапе проектирования необходимо выполнение следующих условий:

1. Среднее давление под подошвой фундамента р≤R.

2. Наибольшее краевое давление (при действии изгибающего момента в одной вертикальной плоскости) рmax≤ 1,2 R.

Наибольшее краевое давление под фундаментом ( при действии изгибающих моментов в двух взаимно-перпендикулярных плоскостях) рmax≤ 1,5 R.

2. Для минимального давления под фундаментом рmin>0, т.е. отрыв подошвы недопустим.

Если условия 1 - 3 оказались выполненными, то фундамент на данном этапе проектирования принимается тех же размеров, которые получены в расчетах на действие только вертикальной центрально приложенной по подошве фундамента силы N.

Если хотя бы одно из условий 1 - 3 не выполнено, то необходимо увеличить размеры фундамента в плане (без изменения d).

При изменении размеров фундамента он может быть принят несимметричным относительно оси действия силы N.

Затем необходимо всё пересчитать заново, начиная c пункта 1 - определение размеров подошвы фундамента, что отражает принцип расчета фундаментов методом последовательных приближений.

2. Определение осадок фундаментов, их неравномерностей и кренов. Уточнение размеров фундаментов.

Целью расчетов оснований по деформациям является ограничение абсолютных или относительных перемещений фундаментов и надфундаментных конструкций такими пределами, при которых гарантируется нормальная эксплуатация сооружения и не снижается его долговечность (вследствие появления недопустимых осадок, подъемов, кренов, изменений проектных уровней и положений конструкций, расстройств их соединений и т.п.). Следует отметить, что прочность и трещиностойкость самих фундаментов и надфундаментных конструкций проверяются расчетом, учитывающим взаимодействие сооружения с основанием (возникающие при этом усилия и деформации).

В курсовой работе рассматриваем только один из видов возможных деформаций основания – осадку основания в различных точках подошвы фундамента, что обеспечивает определение осадки центра подошвы, неравномерности осадок краев, крена фундамента.

Расчет осадок ведется методом послойного суммирования, который позволяет учесть этапность возведения сооружения и неоднородность основания, выражающуюся в изменении модуля деформации по глубине.

Осадка определяется по схеме полупространства с условным ограничением сжимаемой толщи по формуле:

где – безразмерный коэффициент, характеризующий боковое расширение грунта;

–модуль деформации i-го слоя грунта;

–толщина i-го слоя грунта;

–число слоев, на которые разделена сжимаемая толща основания;

–дополнительное к природному вертикальное напряжение в середине i-го слоя.

определяется по формуле:

где α – коэффициент, учитывающий изменение дополнительного давления по глубине, и зависящий от формы подошвы фундамента (l/b) и относительной глубины, дзетта , принимаемый по табл. 1, стр. 30 прил. 2 СНиП 2.02.01-83* «Основания зданий и сооружений». Данная таблица является обобщением результатов решений уравнений теории упругости, полученных Буссинеском (1885г.) и Фламаном (1892г.) для случаев плоской и объемной задач.

Расчеты ведутся в следующей последовательности.

Сначала вычисляем p0 – дополнительное к природному вертикальное давление на грунтовое основание:

где р – среднее давление под подошвой фундамента,

–вертикальное напряжение от собственного веса грунта на уровне подошвы фундамента, действовавшие до начала строительства (с учетом взвешивания),

- осредненный удельный вес грунта выше подошвы фундамента, определяется по формуле:

где – определяем по формулам стр. 15 данного пособия,

–заглубление подошвы фундамента ниже УГВ.

Таким образом,

где Nc – нагрузка от сооружения (вертикальная составляющая сил по обрезу фундамента),

=2,2 тс/м3 – удельный вес фундамента и грунта на его уступах;

=1,0 тс/м3 – удельный вес воды;

А – площадь подошвы фундамента;

d – глубина заложения фундамента.

Определив p0, строим график распределения по осиz (по глубине). При этом вычисления удобно вести в табличной форме (пример для квадратного в плане фундамента).

Таблица 2

z	0
	0	0,4	0,8	1,2	1,6	2	2,4	2,8	3,2	3,6	4,0
	1	0,96	0,8	0,606	0,449	0,396	0,251	0,201	0,160	0,131	0,108
, тс/м2	20

На расчетной схеме по точкам строим график , рис.12.

Затем строим эпюру вертикальных напряжений от собственного веса грунта – . Расчет ведем от отметки природного рельефа.

Значения определяют в характерных точках на границах слоев грунтов, с учетом взвешивающего действия воды по формуле:

Расчеты удобно вести в табличной форме:

Таблица 3

h, м
, тс/м2
, тс/м2

Графики ,идолжны быть выполнены на расчетной схеме в одинаковом масштабе. Далее находим точку пересечения графикови, которая определяет Нс – сжимаемую толщу основания, в пределах которой происходит сжатие грунта. Считается, что более глубокие слои грунта с Н>Hc, где вертикальное напряжение от сооружения составляют менее 20% от природных напряжений не влияют на осадку основания. Что характерно для большинства видов грунтов (для слабых грунтов с Е<5МПа этот критерий – 10%).

Рис. 12. Расчетная схема к определению сжимаемой толщи Нс

Полученную активную толщу Нс делим на слои с толщиной таким образом, чтобы в пределах одного слоя грунт был однородным (рис. 13). В середине каждого слоя определяем по графику значенияи вычисляем осадкуi-го слоя по формуле:

Расчеты удобно вести в табличной форме, таблица 4.

Окончательно суммируем осадку слоев и находим общую осадку – S.

Масштаб: М 1:50

Масштаб напряжений 1см – 5тс/м2

Рис.13. Расчетная схема для определения осадки фундамента

Таблица 4

№ слоя	,	, м	,	, м
1
2
3
4
5
6
S=

Найденная расчётная величина осадки S сравнивается с предельным значением осадки -.

Согласно принципу проектирования фундаментов по деформациям, заложенному в СНиПе, размеры подошвы фундамента должны быть назначены такими, чтобы было выполнено условие:

(1)

где S – абсолютное значение осадки отдельного фундамента, рассчитанного исходя из наиболее неблагоприятных условий (ожидаемая осадка основания по расчёту).

–предельное значение абсолютной осадки, установленное заданием на проектирование или СНиПом (предельно допустимая совместная осадка основания и сооружения).

Соблюдение условия (1) является необходимым, но не достаточным. Основным расчётом оснований и фундаментов зданий и сооружений на совместность деформаций является проверка относительной неравномерности осадок фундаментов или крена.

Следует отметить, что даже незначительные осадки основания, будучи неравномерными, приводят к катастрофическому перераспределению напряжений в конструкциях зданий и сооружений.

studfiles.net

Расчёт внецентренно-нагруженного фундамента — Мегаобучалка

Ориентировочные размеры фундамента возьмем b = 2 м при нагрузке на обрезе фундамента N = 296 кН. Вычислим момент от внецентренного действия нагрузки от веса перекрытий, имея в виду, что плиты перекрытий заделываются в стены на глубину = 12 см, а давление от них распределено по закону треу­гольника. Тогда эксцентриситет приложения внешней нагрузки будет равен (при толщине стены b = 45 см).

е = 0,45/2 - 0,12/2 = 0,185 м,

Эксцентриситет е = 18,5 см.

Приведенная глубина заложения фундамента от пола подвала:

Глубина подвала – расстояние от уровня планировки до пола подвала:

Расчетное сопротивление грунта основания:

Равнодействующая активного давления грунта на 1 м стены фундамента:

Т.к. – перекрытия располагаются выше поверхности земли, то q = 10 кН/м2.

Приведенная высота слоя грунта:

Расстояние от подошвы фундамента до точки приложения равнодействующей активного давления грунта:

Момент от нагрузки на обрезе фундамента:

Момент относительно центра тяжести подошвы фундамента от равнодействующей активного давления грунта (момент от горизонтального давления грунта):

Нагрузка от веса фундамента:

Нагрузка от веса грунта на обрезе фундамента:

Момент относительно центра подошвы фундамента от веса обратной засыпки:

Определим давление под подошвой внецентренно нагруженного фундамента (краевые напряжения):

– вертикальная сила;

– вес соответственно грунта и фундамента на его обрезах;

– момент на уровне подошвы фундамента;

– площадь подошвы фундамента;

W – момент сопротивления подошвы фундамента.

Проверим выполнение условий:

Условия выполняются, поэтому принимаем в качестве подушки фундамента сборную плиту шириной b = 2,0 м.

Вариант №2. Расчет ленточного свайного фундамента

Под несущую стену

Требуется запроектировать свайный фундамент под несущую стену, передающую расчетную равномерно распределенную нагрузку на ось Б на ось А и В . Отметка низа ростверка – 3,200.

Выбираем тип свай. По геологическим условиям свая висячая. Несущий слой – песок мелкий. По оси Б принимаем сваю длиной 7 м, сечением 0,30 х 0,30 м.

Разбиваем пласт на однородные слои мощностью не более 2 м: (рис.З).

 

 

Рис.3. Расчетная схема железобетонной сваи

Определим средние глубины залегания каждого из слоев и найдем fi – расчетное сопротивление на боковой поверхности свай методом линейной интерполяции.

Определяем несущую способность висячей сваи по грунту по формуле:

где – коэффициент условий работы сваи в грунте, принимаемый равным 1;

R – расчетное сопротивление грунта под нижним концом cвau;

А – площадь опирания сваи на грунт 0,30*0,30 = 0,09 м2;

– коэффициенты условий работы грунта, принимаемые по [3, табл. 3] равными 1 – погружение дизельным молотом;

u – наружный периметр поперечного сечения сваи – 1,2 м;

– расчетное сопротивление i-го слоя грунта основания на боковой поверхности сваи, кПа;

– толщина i-го слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью сваи, м.

Несущая способность свай:

Несущая способность висячих свая по материалу во многих случаях больше, чем по грунту, поэтому ограничимся определением несущей способности принятой сваи только по грунту.

Расчетное сопротивление сваи:

Требуемое число свай в фундаменте на 1 м длины:

Окончательное число свай на 1 м фундамента принимаем равным 1. Конструируем ростверк при однорядном расположении свай.

Ширина ростверка:

Вес ростверка:

Вес 4-х стеновых блоков марки ФБС 24.5.6-т:

Вес грунта, расположенного на ростверке:

Определяем шагсвай в ряду:

– принятое число рядов свай.

Расчетная нагрузка, приходящаяся на одну сваю:

Принимаем сваю С 7-30 с шагом 1,09.

На ось А и В принимаем сваю длиной 7 м, сечением 0,30x0,30 м. Разбиваем пласт на однородные слои мощностью не более 2 м: .

Определим средние глубины залегания каждого из слоев и найдем fi - расчетное сопротивление на боковой поверхности свай методом линейной интерполяции.

 

 

Несущая способность сваи:

Расчетное сопротивление сваи:

Требуемое число свай в фундаменте на 1 м длины:

Окончательное число свай на 1 м фундамента принимаем равным 1.

Вес ростверка:

Вес 4-х стеновых блоков марки ФБС 24.5.6-т:

Вес грунта, расположенного на ростверке:

Определяем шагсвай в ряду:

– принятое число рядов свай.

Принимаем сваю С 7-30 с шагом 1,43 м.

 

megaobuchalka.ru

Внецентренно нагруженные фундаменты

Поиск Лекций

Давление на грунт по подошве внецентренно нагруженного фундамента принимается изменяющимся по линейному закону, а его краевые значения определяются по формулам внецентренного сжатия.

Учитывая, что ,

Приходим к более удобному для расчета виду:

, где

NII – суммарная вертикальная нагрузка, включая Gf и Gg;

e – эксцентриситет равнодействующей относительно центра тяжести подошвы;

b – размер подошвы фундамента в плоскости действия момента.

Двузначную эпюру стараются не допускать, т.к. в этом случае образуется отрыв фундамента от грунта.

Давление принимаем на 20% больше расчетного сопротивления грунта, т.е.

, но

В тех случаях, когда точка приложения равнодействующей внешних сил смещена относительно обеих осей фундамента (рис 10.14), давление под ее угловыми точками находят по формуле:

проверяют условия

;

Деформационный шов представляет собой зазор между двумя и более сопрягаемыми элементами конструкции. На величину деформаций влияет длина сопрягаемых элементов или расстояние между деформационными швами. Для уменьшения влияний деформации и предотвращения повреждений конструкции специально расчленяют на отдельные участки, разделенные деформационными швами. При определении величины зазора деформационного шва желательно придерживаться схемы, что он должен в 4 раза превышать прогнозируемую деформацию.

 

Вопрос №7. Особенности расчета фундаментов стен подвальных этажей

Фундаменты и стены подвальных этажей можно возводить из крупных блоков и штучных камней. Минимальная прочность раствора зависит от влажности грунта и состава раствора, а прочность каменных материалов определяется еще морозостойкостью.

Фундаменты применяются преимущественно ленточные, но могут быть столбчатые. При возведении ленточных фундаментов из отдельных блоков для обеспечения связи между отдельными камнями устраивают армированные пояса, в которые укладывают арматурные каркасы. Уширение фундаментов в поперечном направлении производится уступами. Минимальное отношение высоты уступа к его ширине зависит от давления на грунт, марки раствора в кладке фундамента и колеблется от 1 : 1,25 до 1 :2. Чем больше давление на грунт и ниже марки раствора, тем больше высота уступа. 2. Наружные стены подвальных этажей находятся под воздействием: бокового давления грунта; внецентренно приложенной нагрузки от перекрытия подвального этажа; центрально или внецентренно приложенной нагрузки от вышележащей части стены; нагрузки, находящейся на поверхности земли, которую принимают не менее Р = 10 000 Па.

При расчете стена рассматривается как стойка с двумя неподвижными шарнирными опорами, расположенными на уровне низа подвального перекрытия и низа бетонного пола подвала. Нижняя опора считается шарнирной ввиду малой жесткости заделки по сравнению с жесткостью стен. Если бетонного пола нет, то за расчетную высоту стойки принимается высота подвала до подошвы фундамента. Временную нагрузку Р в расчете можно заменить добавочным эквивалентным слоем грунта. Эпюра бокового давления грунта на 1 м стены подвала представляет собой трапецию с верхней и нижней ординатами. Если рассматриваемый участок стенки будет длиной более 1 м (например, расстояние между осями оконных проемов), то эту величину надо учесть в формулах. Если ось вышележащей стены совпадает с осью стены подвала, то нагрузка от вышележащих этажей считается приближенной центрально, и в расчете учитывается только случайный эксцентриситет е0 =2 см. Если толщина стены подвала меньше толщины стены, расположенной под ней, дополнительно учитывают случайный эксцентриситет е0 = 8 см.Внецентренно приложенная нагрузка создает изгибающий момент. Для проверки прочности стены намечаются сечения: на уровне низа перекрытия над подвалом, а также сечение, где действует наибольший пролетный момент.

 

Вопрос №8. Особенности расчета и проектирования прерывистых ленточных фундаментов

Ленточные прерывистые сборные фундаменты. Возведение ленточного фундамента из сборных типовых блоков-подушек не всегда является оптимальным решением, так как проектируемая расчетная ширина подошвы фундамента обычно не совпадает с шириной типовых плит-подушек (ФЛ), которые чаще всего шире необходимых размеров. В случае несовпадения расчетной ширины фундамента с шириной типовых блоков устраивают прерывистый фундамент из блоков-подушек ближайшего большого типового размера, укладывая их с промежутками.

Прерывистые фундаменты проектируют с превышением или без превышения нормативного давления основания. Последовательность монтажа прерывистых сборных элементов фундамента выполняют в том же порядке, что и при устройстве сплошных ленточных фундаментов, начиная с установки маячных блоков в углах здания.

Промежутки между блоками-подушками засыпают песком до устройства горизонтальной гидроизоляции.

Рис. 1. Ленточный прерывистый сборно-монолитный фундамент: 1 — блоки-подушки ФЛ; 2 — фундаментные блоки стен ФБС; 3 — монолитный бетон класса В12,5

При устройстве ленточных прерывистых сборно-монолитных фундаментовприменяются те же сборные элементы, что и при возведении сборных прерывистых фундаментов. Тип бетонного блока выбирают в зависимости от толщины стены. Сборно-монолитные прерывистые фундаменты выполняют в следующей технологической последовательности. Монтаж начинают с установки маячных блок-подушек в углах здания. После выверки их проектного положения раскладывают рядовые блоки-подушки с интервалами, которые определяют по расчету или принимают по таблице. Угловые блоки-подушки должны быть шире рядовых, так как на них будут опираться блоки двух стен. На рядовые блоки-подушки устанавливают стеновые блоки ФБС, ширина которых может быть 300, 400, 500 и 600 мм в зависимости от промежутка между блоками-подушками. Затем между рядами стеновых блоков закрепляют щиты опалубки и заполняют послойно бетоном класса не менее В12,5 (М150), уплотняя каждый слой вибратором. Для ввода в дом коммуникаций в монолитных участках предусматривают отверстия. При этом перед бетонированием в опалубку устанавливают патрубки или изготовленный из досок короб нужного размера.

Применение фундаментов такой конструкции дает возможность сократить количество блоков-подушек на 20-30%, а стеновых блоков на 50%, уменьшить количество швов и заделок кирпичом или бетоном, но возникает дополнительная работа по устройству опалубки, доставке инертных материалов (песка и щебня), цемента, приготовлению и укладке бетонной смеси, уходу за бетоном и др.

 

Вопрос №9. Определение размеров подошвы прямоугольных внецентренно нагруженных фундаментов

Внецентренно нагруженные фундаменты это фундаменты, у которых равнодействующая внешних нагрузок (сил) не проходит через центр тяжести его подошвы.

Давление на грунт по подошве внецентренно нагруженного фундамента принимается изменяющимся по линейному закону, а его краевые значения определяются по формулам внецентренного сжатия.

Учитывая, что ,

Приходим к более удобному для расчета виду:

, где

NII – суммарная вертикальная нагрузка, включая Gf и Gg;

e – эксцентриситет равнодействующей относительно центра тяжести подошвы;

b – размер подошвы фундамента в плоскости действия момента.

Поскольку в случае действия внецентренного нагружения максимальное давление на основание действует только под краем фундамента, при подборе размеров подошвы фундамента давление допускается принимать на 20% больше расчетного сопротивления грунта, т.е.

, но

В тех случаях, когда точка приложения равнодействующей внешних сил смещена относительно обеих осей фундамента (рис 10.14), давление под ее угловыми точками находят по формуле:

 

Рис. 10.14. внецентренное загружение фундамента относительно двух глвных осей инерции:

а – смещение равнодействующих внешних сил; б – устройство несимметричного фундамента.

Поскольку в этом случае максимальное давление будет только в одной точке подошвы фундамента, допускается, чтобы его значение удовлетворяло условию:

, но при этом проверяются условия:

; - на наиболее нагруженной части.

 

Вопрос №10. Расчет и конструирование тела фундамента на естественном основании. Проектирование жестких фундаментов

Применяемые в строительстве железобетонные фундаменты могут быть представлены следующими типами: монолитные с применением многооборачиваемой инвентарной опалубки; сборные железобетонные из одного блока; сборно-монолитные.

Следует различать две схемы расчета на продавливание в зависимости от вида сопряжения фундамента с колонной:1-я — при монолитном сопряжении колонны с фундаментом или подколонника с плитной частью фундамента при высоте подколонника hcf і= 0,5 (lcf - lc), а также при стаканном сопряжении сборной колонны с высоким фундаментом. В этом случае продавливание плитной части рассматривается от низа монолитной колонны или подколонника на действие продольной силы N и изгибающего момента М;2-я — при стаканном сопряжении сборной колонны с низким фундаментом — при высоте подколонника, удовлетворяющей условию hcf - dp < 0,5 (lcf - lc) (черт. 7). В этом случае фундаменты рассчитываются на продавливание колонной от дна стакана и на раскалывание от действия только продольной силы Nc (п. 2.20).

lc) Черт. 7. Сопряжение сборной колонны с низким фундаментом при hcf - dp < 0, 5 (lcf - lc) 2.7. Черт. 9. Схема образования пирамиды продавливания в центрально-нагруженных квадратных железобетонных фундаментах Черт. 11. Схема образования пирамиды продавливания во внецентренно нагруженных прямоугольных фундаментах

Сечение рабочей арматуры подошвы фундамента определяется из расчета на изгиб консольного вылета плитной части фундамента на действие отпора грунта под подошвой в сечениях по грани колонны или подколонника и по граням ступеней фундамента.

Черт. 19. Расчетные схемы и сечения при определении арматурывнецентренно нагруженного фундаментапри действии изгибающего момента в одном направлении

Черт. 21. Расчетная схема стаканной части подколонника

Вопрос №11. Гидроизоляция подземных помещений

Гидроизоляция предназначена для обеспечения водонепроницаемости сооружений, а также защиты от коррозии и разрушения материалов фундаментов при физической или химической агрессивности подземных вод (антикоррозионная гидроизоляция).

1). Простейший случай – защита от капиллярной влаги.

На высоте 15-20 см от верха отмостки по выровненной горизонтальной поверхности стен устраивают непрерывную водонепроницаемую прослойку из 1…2 слоев рулонного материала на битумной мастике (рис.)

Рис. 14.14. Изоляция стен от сырости и капиллярной влаги:

а – стена бесподвального здания; б – стена подвального помещения; 1- цементный раствор или рулонный материал; 2 – обмазка битумом за два раза.

2). Если уровень грунтовых вод находится ниже пола подвала (рис.14.14 б), то для защиты фундаментов применяют изоляцию от сырости.

Для этого с наружной поверхности заглубленных стен осуществляется обмазка горячим битумом за 1…2 раза и прокладываются рулонная изоляция в стене на уровне ниже пола подвала.

3). Если УГВ выше отметки пола подвала, то гидроизоляцию осуществляют в виде сплошной оболочки, защищающей заглубленное помещение снизу и по бокам.

- Вертикальная гидроизоляция наклеивается, как правило, с наружной стороны фундамента, т.к. в этом случае под действием напора подземных вод изоляция просто прижимается к изолируемой поверхности.

Для предохранения изоляции от механических воздействий (например, при обратной засыпки) снаружи ее ограждают защитной стенкой из кирпича, бетона или блоков. Зазор между стенкой и гидроизоляцией заполняют жидким цементным раствором.

- Горизонтальная гидроизоляция наклеивается на выровненную цементной стяжкой поверхности подготовки и защищается сверху цементным или асфальтовым слоем t=3…5см.

4). Защита от коррозии.

- При слабоагрессивных водах делают глиняный замок из хорошо перемятой и плотоноутрамбованной глины по всей высоте защитной стенки и с боков фундаментов (рис. 14.16)

Рис. 14.16. Изоляция фундаментов от агрессивных подземных вод:

1 – глиняный замок из перемятой глины; 2 – обмазка битумом за три раза; 3 – защитная стенка; 4 – рулонная изоляция; 5 – чистый пол; 6 – железобетонное перекрытие; 7 – защитный слой; 8 – цементная стяжка; 9 – щебеночная или гравийная подготовка на битуме.

- При более агрессивных водах до устройства глиняного замка поверхность защитной стенки и фундаментов покрывают за 2 раза битумной мастикой или оклеичной изоляции из битумных рулонных материалов.

 

 

Вопрос №12. Особенности расчета фундаментов, несущих значительную горизонтальную нагрузку. Последовательность расчета и проектирования

 

Вопрос №13. Расчет устойчивости сооружения на сжимаемых и скальных грунтах

Расчеты устойчивости сооружений на скальных основаниях следует выполнять по схеме сдвига по плоским или ломаным расчетным поверхностям. Для бетонных и железобетонных сооружений на скальных основаниях следует также рассматривать схему предельного поворота (опрокидывания) с разрушением основания под низовой гранью сооружения. При этом определяющими являются результаты расчета по той схеме, которая по условию (3) показывает меньшую надежность сооружения (откоса, склона).

Условие (3)

(3)

где F, R – расчетные значения соответственно обобщенных сдвигающих сил и сил предельного сопротивления или моментов сил, стремящихся повернуть (опрокинуть) и удержать сооружение;

– коэффициент сочетания нагрузок, принимаемый: для основного сочетания нагрузок – 1,0; для особого сочетания нагрузок – 0,9; для сочетаний нагрузок в периоды строительства и ремонта – 0,95;

– коэффициент условий работы

– коэффициент надежности по степени ответственности сооружений.

При расчете фундаментов на устойчивость против опрокидывания все внешние силы, действующие на фундамент (включая его собственный вес), приводят к силам Fv, Qr и моменту Мu (рис. 7.7). Момент Ми способствует опрокидыванию фундамента (повороту его вокруг оси О — см. рис. 7.7). Момент Mz, сопротивляющийся опрокидыванию, будет равен Fva, где а — расстояние от точки приложения силы Fv до грани фундамента, относительно которой происходит опрокидывание.Устойчивость конструкций против опрокидывания следует рассчитывать по формулеМи≤(ус/уn)Мz, (7.5)где Мu и Мz — моменты соответственно опрокидывающих и удерживающих сил относительно оси возможного поворота (опрокидывания) конструкции, проходящей по крайним точкам опирания, кН·м; ус — коэффициент условий работы. Опрокидывающие силы следует принимать с коэффициентом надежности по нагрузке, большим единицы.

Просадки лессовых грунтов возникают при одновременном воздействии двух факторов:

1. нагрузок от сооружений и собственного веса грузовой просадочной толщи, и

2. замачивания при подъеме горизонта подземных вод или за счет внешних источников (атмосферные осадки, промышленые сбросы, утечки и т.д.)

Явление просадки можно наглядно представить на рисунке

Рис. 15.8. Осадка фундамента на лессовом грунте

Рис. 15.9. Зависимость деформаций (а) и относительной просадки (б)лессового грунта от нормального давления

аб – практически прямолинейный участок представляет зависимость осадков от давления под подошвой фундамента

бв – участок соотвецтвующей полной просадке грунта под нагрузкой после замачивания

Плоский сдвиг происх при перемещ-ии фунд/сооруж-я по поверх-ти основания при отсутствии пластических деформаций гр под всей / под частью площади подошвы. Плоский сдвиг возникает в тех случаях, когда силы трения гр по контакту подошвы фундамента с гр < действующих горизонтальных сил. Расчет фундамента на сдвиг по подошве произв-ся из усл-я: где и - суммы проекций на плоскость скольжения соответственно расчетных сдвигающих, определенных с учетом активного и пассивного давлений гр на боковые грани фунд; и - коэфф-т усл-й раб и надежности по назнач-ю.

Если на небольшой глубине от подошвы залегает слой слабого гр, то дополнит. проверяют возможн-ть скольжения сооруж-я по этому гр.

Проверка на сдвиг произв-ся для разл. этапов возвед-я и эксплуатации зд-я.

Проверка на опрокидывание произв-ся отн оси, проходящ ч/з наружн грань подошвы фунд. Явл-ся формальной, т.к. опрокидывание фунд / сооруж-я возм. только при возведении их на жестком (скальном основании). На сжимаемом основании возникает крен фунд и точка вращения перемещ-ся к центру вращения его подошвы.

 

 

Вопрос №14. Основы расчета гибких фундаментных плит на упругом основании

При расчете гибких фундаментов совместно с грунтовым осно­ванием применяются:

теория местных упругих деформаций, основанная на гипотезе Винклера-Циммермана;

теория общих упругих деформаций, основанная на гипотезе упругого полупространства.

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

(1)

где s – упругая осадка грунта в месте приложения давления интенсивностью

p в рассматриваемой точке; ks коэффициент упругости основания (кН/м3), именуемый «коэффициентом постели».

Из приведенного выражения следует, что осадка поверхности основания возникает только в месте приложения давления pи поэтому модель грунта можно представить в виде совокупности отдельно стоящих пружин (рис.1,а).

В действительности на реальном грунтовом основании пони­жение поверхности наблюдается и за пределами нагруженного участка (рис.1,б), образуя упругую лунку. Кроме того, коэф­фициент постели не учитывает размеров подошвы фундамента и не является постоянной величиной для данного грунта. Как показали исследования, данная гипотеза дает достаточно достоверные резуль­таты для слабых грунтовых оснований.

 

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

Теория общих упругих деформаций основана на гипотезе упру­гого полупространства, согласно которой основание работает как сплошная однородная упругая среда, ограниченная сверху плос­костью и, бесконечно простирающаяся вниз и в стороны. Дефор­ма­ционные свойства упругой среды характеризуются вели­чиной модуля деформации, который не зависит от величины нагруз­ки под подошвой фундамента, в отличие от коэффициента постели. При нагружении такого упругого основания деформации имеют место не только в месте приложения нагрузки, но и за ее пределами (рис.1,б), что и наблюдается под реальными фундаментами.

Исходными уравнениями деформаций основания в теории общих упругих деформаций являются:

- для случая плоской деформации – решение Фламана

(2)

- для случая пространственной и осесимметричной деформации – решение Буссинеска

(3)

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

 

Вопрос №15. Статические испытания свай. Определение несущей способности свай по данным статических испытаний. Совместная работа свай в кусте

Метод испытания свай статической нагрузкой позволяет наиболее точно установить предельное сопротивление сваи с учетом всех геологических и гидрогеологических условий строительной площадки

Метод используется либо с целью установления предельного сопротивления сваи, необходимого для последующего расчета фундамента, либо с целью проверки на месте несущей способности сваи, определенной каким-либо другим методом, например, практическим. Проверке подвергаются в среднем до 1% от общего числа погруженных свай, но не менее 2-х. Нагрузка прикладывается ступенями, равными от ожидаемого предельного сопротивления сваи. Каждая ступень выдерживается до условной стабилизации осадки сваи. Осадка считается условно стабилизировавшейся, если ее приращение не превышает 0,1мм за 1 час наблюдения для песчаных грунтов и за 2 часа для глинистых.

По данным испытаний строятся два графика:

Практика показала, что графики испытаний свай делятся на два типа (рис. 1.13б):

• с характерным резким переломом, после которого осадка непрерывно возрастает без увеличения нагрузки, данная нагрузка в этом случае и принимается за предельную;
• с плавным очертанием без резкого перелома, что затрудняет определение предельной нагрузки. В этом случае за предельную принимается та нагрузка, под воздействием которой испытываемая свая получила осадку S:

,

где ζ – переходной коэффициент, комплексно учитывает ряд факторов:

несоответствие между осадкой одиночной сваи и сваи в кусте,

кратковременность испытания (главный фактор) по сравнению с

длительностью эксплуатации здания и т.п., принимается равным ζ=0,2;

Su,mt – предельное значение средней осадки фундамента проектируемого здания (по СНиП 2.02.01-83*).

В итоге расчетная нагрузка на сваю по результатам статических испытаний:

,

где γс – коэффициент условий работы;

γg – коэффициент надежности по нагрузке;

Fu – частное значение, т.е. нормативное значение.

Совместная работа свай в кусте. Если рассматривать свайный куст из висячих свай, то эпюры вертикальных давлений под нижним концом каждой из свай (при расстоянии между сваями – с) будут накладываться друг на друга (см. схему). В результате максимальное давление под нижним концом данной группы свай может превысить величину давления от одной сваи σ2>σ1, возрастёт и площадь передачи давления на основание. При расстоянии между свай с > 3d – это влияние уже практически незначительно.

При расположении свай между осями от 3d до 6d грунт между сваями будет находиться в уплотненном состоянии и включается в работу совместно со сваями (см. схему). Такое расположение свай создаёт практически равномерное давление под их нижним концом и способствует увеличению несущей способности. Однако на практике, в целях сокращения объёмов работ по ростверку, стремятся расположить сваи на минимальном расстоянии, т.е. выбирают с=3d, что рассматривается как оптимальная величина.

Следует подчеркнуть, что такой свайный куст будет получать осадку большую по сравнению с одиночной сваей, при условии равных давлений под остриём.

 

Вопрос №16. Динамические испытания. Формула Герсеванова. Процессы, протекающие в грунтах при забивке свай. Совместная работа свай в кусте

Динамический метод заключается в определении несущей способности сваи по величине ее отказа на отметке близкой к проектной. В основу метода положено, что работа, совершаемая свободно падающим молотом, GH (где G – вес молота, H – высота падения молота) затрачивается на преодоление сопротивления грунта погружению сваи; на упругие деформации системы «молот-свая-грунт»; на превращение части энергии в тепловую; разрушение головы сваи и т.п., т.е. на неупругие деформации.

В общем виде эта зависимость записывается следующим образом:

– уравнение работ Н.М. Герсевомова,

где G∙H – работа падающего молота;

Fu∙Sa – работа на погружение;

G∙h – работа на упругие деформации;

α∙G∙H – работа на неупругие деформации;

Fu – предельное сопротивление сваи вертикальной нагрузке, кН;

Sa – отказ сваи, м;

Α – коэффициент, учитывающий превращение части энергии в тепловую

и т.п.

Отказ сваи (Sa) определяется либо по одному удару молота, либо, что чаще, вычисляется как среднее арифметическое значение погружения сваи от серии ударов, называемой залогом (число ударов от 4-х до 10).

Опыт показывает, что по мере забивки сваи в песок отказы все уменьшаются, а нередко, после достижения определенной глубины, свая больше не погружается. Однако, если применить более мощный молот - сваю удается забить еще на некоторую глубину. Забивка свай в песчаный грунт сопровождается его уп­лотнением.В случае забивки свай в пластичные глинистые грунты кар­тина существенно меняется. Сначала так же, как и в песке, на­блюдается уменьшение отказов, но с некоторой глубины погру­жение сваи происходит при одном и том же отказе (в отдельных случаях он даже увеличивается).

В связи с этим, динамические испытания надо проводить: для свай, забитых в песчаные грунты, - по истечении не менее 3 су­ток, а для свай, забитых в глинистые грунты, - по истечении не менее 6 суток после окончания их забивки.

Совместная работа свай в кусте. Если рассматривать свайный куст из висячих свай, то эпюры вертикальных давлений под нижним концом каждой из свай (при расстоянии между сваями – с) будут накладываться друг на друга (см. схему). В результате максимальное давление под нижним концом данной группы свай может превысить величину давления от одной сваи σ2>σ1, возрастёт и площадь передачи давления на основание. При расстоянии между свай с > 3d – это влияние уже практически незначительно.

При расположении свай между осями от 3d до 6d грунт между сваями будет находиться в уплотненном состоянии и включается в работу совместно со сваями (см. схему). Такое расположение свай создаёт практически равномерное давление под их нижним концом и способствует увеличению несущей способности. Однако на практике, в целях сокращения объёмов работ по ростверку, стремятся расположить сваи на минимальном расстоянии, т.е. выбирают с=3d, что рассматривается как оптимальная величина.

Следует подчеркнуть, что такой свайный куст будет получать осадку большую по сравнению с одиночной сваей, при условии равных давлений под остриём.

 

Вопрос №17. Классификация и типы свай и свайных фундаментов. Определение несущей способности забивных и буронабивных свай практическим методом

Сваей называют погруженный в готовом виде или изготовленный в грунте стержень, предназначенный для передачи нагрузки от сооружения на грунт основания. Отдельные сваи или группы свай, объединенные поверх распределительной плитой или балкой, образуют свайный фундамент. Распределительные плиты или балки, объединяющие головы свай, выполняются, как правило, из железобетона и называются ростверками. Ростверк воспринимает, распределяет и передает на сваи нагрузку от расположенного выше сооружения.

Типы свайных ростверков: а, б – низкий; в – высокий

 

Свая, находящаяся в грунте, может передавать нагрузку от сооружения либо через нижний конец (пята), либо совместно с боковой поверхностью сваи за счет трения последней об грунт. В зависимости от этого, по характеру передачи нагрузки на грунт сваи подразделяются на

а) сваи-стойки

б) висячие сваи (сваи трения)

Рис.11.2. Схемы передачи нагрузки сваями на грунты основания:

а – сваи-стойки ; б – висячие сваи

К сваям-стойкам относятся сваи, прорезающие толщу слабых грунтов и опирающиеся на практически несжимаемые или малосжимаемые грунты (крупнообломочные грунты с песчаным наполнителем, глины твердой консистенции). Такие сваи практически всю нагрузку передают через нижний конец, т.к. при их малых вертикальных перемещениях не возникают условия для возникновения сил трения на ее боковой поверхности.

К висячим сваям относятся сваи, опирающиеся на сжимаемые грунты. Под действием продольной силы (N) свая получает перемещение (дает осадку), достаточное для возникновения сил трения между боковой поверхностью сваи и грунтом. В результате нагрузка на основание передается как боковой поверхностью, так и нижним концом сваи. Несущая способность такой сваи определяется суммой сопротивления сил трения по ее боковой поверхности и грунта под острием:

По расположению свай в плане различают следующие виды свайных фундаментов:

1) одиночные сваи применяют под легкие сооружения в качестве опор

2) группы свай (свайный куст), устраивают под колонны или отдельные опоры конструкций, передающие значительные вертикальные нагрузки (рис. 11.3а).

3) ленточные свайные фундаменты устраивают под стены зданий и другие протяженные конструкции.

4) сплошные свайные поля устраивают под тяжелые сооружения башенного типа, имеющие ограниченные размеры в плане. Сваи располагаются в определенном порядке под всем сооружением (рис. 11.3 в).

Практический метод (по таблицам СНиП). Широко применяется в практике проектирования, позволяет определить несущую способность сваи по данным геологических изысканий. Метод базируется на обобщении результатов испытаний большого числа обычных и специальных свай вертикальной статической нагрузкой, проведенных в различных грунтовых условиях с целью установления предельных значений сил трения, возникающих между сваей и окружающим грунтом, и предельного сопротивления грунта под ее концом.

В результате составлены таблицы расчетных сопротивлений грунтов, которые позволяют определить сопротивление боковой поверхности и нижнего конца сваи и, просуммировать полученные значения по формуле:

Fd = ()

Найти ее НС Fd (kH)

R и fi - затабулированы

R→Zo – расстояние от поверхности до низа сваи; крупность песчаного грунта или IL глинистого грунта.

fi→Zi – расстояние от поверхности до середины рассматриваемого слоя, крупности песчаного грунта или IL глинистого грунта.

Этот метод, как правило, дает заниженное значение НС сваи.

 

Вопрос №18. Определение несущей способности свай при горизонтальной нагрузке практическим методом и по данным испытаний

Причиной значительных горизонтальных нагрузок на фундаменты могут быть горизонтальные нагрузки от кранов в цехах, температурные расширения технологических трубопроводов предприятий, односторонний обрыв проводов ЛЭП, волновые воздействия и т.д.

Метод испытания сваи пробной статической нагрузкойпозволяет наиболее точно установить действительное сопротивление сваи горизонтальной нагрузке.

Проводятся испытания следующим образом (рис. 11.14). Нагрузка на сваю увеличивается ступенями, горизонтальные перемещения на каждой ступени фиксируются прогибомерами.

Каждая ступень нагрузки выдерживается до условной стабилизации горизонтальных смещений. По результатам испытаний строятся графики зависимости горизонтальных перемещений сваи от нагрузок (рис. 11.14 б) по которым и определяется предельное сопротивление сваи.

Рис. 11.14. Испытания свай горизонтальной нагрузкой:

1 – опытная свая; 2 – гидровлический домкрат; 3 – апрогибомер; 4 – упор из статического груза

 

За предельное сопротивление сваи Fu принимается нагрузка на одну ступень менее той, при которой перемещения сваи непрерывно возрастают.

НС определяется по формуле

Fd = ; = 1

 

Вопрос №19. Расчет и проектирование свайных фундаментов при центральном нагружении

Проектирование и расчет свайных фундаментов выполняется в следующем порядке:

1.Оценка ИГУ (определяется слой грунта, в который наиболее рационально заглубить острие сваи).

2.Определяется тип и размер сваи

3.Определяется НС сваи (расчетная, допустимая на сваю нагрузка)

допускаемая нагрузка на сваю по материалу конструкции из выражения

Рсвм= φ(m Rb Ab + Rs As

Где m – коэффициент условиия работы, m =0,85 для свай сечением 0,3 х 0,3м и m = I для свай большего сечения; Rb – расчетное сопротивление бетона сжатию; Ab - площадь поперечного сечения сваи; φ- коэффициент продольного изгиба; Rs – расчетное сопротивление арматуры; As- площадь арматуры сваи.

допускаемая нагрузка на сваю по грунту по формулам:

для сваи- стойки Рсвгр= γcRA/k

poisk-ru.ru

Расчет внецентренно нагруженного ленточного фундамента под наружную стену в доме без подвала

В данной статье будет рассмотрен расчет внецентренно нагруженного ленточного фундамента. Такая ситуация встречается особенно часто при устройстве фундаментов под наружные стены – стена может быть сбита относительно оси ленточного фундамента. В итоге вертикальная нагрузка передается не центрально, а с эксцентриситетом, возникает дополнительный изгибающий момент, увеличивается краевое давление под фундаментом и, как следствие, значительно возрастает ширина ленты. Поэтому если ваша стена сбита относительно оси ленточного фундамента хотя бы на 50 мм, ни в коем случае не игнорируйте это, а учтите в расчете.

Пример расчета центрально нагруженного фундамента можно посмотреть здесь. Для наглядности в данном расчете все исходные данные совпадают с тем расчетом – чтобы можно было провести анализ и сделать для себя соответствующие выводы. По причине одинаковых исходных данных многие этапы расчетов будут схожи. Я постараюсь не дублировать пояснения к расчету, а давать только комментарии к отличительным особенностям расчета внецентренно нагруженного ленточного фундамента. Поэтому рекомендую изучить оба расчета – уверена, это будет полезной работой.

Чтобы сравнить, на сколько может увеличиться ширина подошвы ленточного фундамента и убедиться, насколько важен следующий расчет, загляните в таблицу ниже.

Как видно из таблицы, при всех остальных одинаковых вводных данных одна лишь величина эксцентриситета сыграла значительную роль в размерах итоговой ширины подошвы ленты.

Скачать файл с расчетом без пояснений в формате pdf можно здесь.

Исходные данные для расчета ленточного фундамента

На рисунке показана геометрия ленточного фундамента. Уровень природного рельефа взят из инженерно-геологического отчета (как и данные по всем грунтам). При строительстве дома рельеф будет понижен до уровня планировки срезкой, а пол первого этажа будет несколько выше уровня земли на улице.

Очень важным фактором является то, что подземная часть конструкции стены расположена симметрично относительно оси фундаментной ленты. А вот нагрузка от вышележащих конструкций Nc расположена с эксцентриситетом относительно этой оси. Этот эксцентриситет может быть вызван различными ситуациями (см. рисунок ниже), и важно определить не только его величину, но и в какую сторону сбита нагрузка по отношению к оси.

Исходные данные в нашем расчете описывают геометрию стены. Обратите внимание, что расчет можно построить так, чтобы вводить нужно было только значения, помеченные желтым маркером – остальные будут вычисляться автоматически.

Значение А3 должно быть не меньше глубины промерзания грунта в вашем районе. Пол дома нужно делать выше уровня земли.

Для упрощения расчета мы берем не всю длину ленты, какой бы она ни была, а только один ее погонный метр – так и с нагрузками проще будет оперировать, и с площадями.

Характеристики грунта в данном расчете взяты из инженерно-геологического отчета – и взяты именно расчетные значения характеристик для расчета оснований по деформациям.

Как видно из рисунка, фундамент залегает во втором слое грунта ИГЭ-2, а в третьем присутствуют грунтовые воды.

Номер слоя грунтов	Показатели грунтов
	Удельный вес, т/м3		Модуль деформации, т/м2		Сцепле- ние, т/м2	Угол внутр. трения	Коэфф. Пористо- сти	Ограничение давления, т/м2
	Природное состояние	Водонасыщен- ное состояние	Природное состояние	Водонасыщен- ное состояние
ИГЭ-1	1,7	1,83	2000	1500	0,1	18	0,73
ИГЭ-2	1,75	1,89	1960	960	2,2	20	0,78	15
ИГЭ-3	1,84	1,93	1950	1950	2,8	24	0,7

Для данного расчета нам не понадобятся коэффициент пористости и модуль деформации, но они будут нужны при расчете осадок фундамента.

В нашем случае ИГЭ-2 – просадочный суглинок с начальным просадочным давлением 16,5 т/м2, т.е. при таком давлении под подошвой грунт резко начинает деформироваться, чего мы допустить не должны. Поэтому мы задаем начальное просадочное давление для этого слоя несколько меньшим, чем 16,5 т/м2, чтобы иметь запас. Слой ИГЭ-2 является основанием для фундамента, но если бы он был где-то глубже, то согласно п. 2.177 пособия, расчетное сопротивление следует определять по наиболее слабому грунту – об этом забывать не следует.

Итак, исходные данные по грунтам сведены ниже в расчетную таблицу. Обратите внимание, что слоев грунта уже четыре, а не три. Для удобства третий слой разделен на два – сухой и водонасыщенный.

Завершающая часть исходных данных – обратная засыпка и нагрузки.

Нагрузка на стену в нашем случае взята из примера сбора нагрузок "Собираем нагрузки на ленточный фундамент дома" для фундамента по оси «1», т.е. для фундамента под крайнюю стену, и равна она сумме постоянных и временных нагрузок из шестой таблицы примера 7391 кг/м + 724 кг/м = 8115 кг/м = 8,115 т/м (так как расчет у нас ведется на 1 погонный метр фундамента, то нагрузка Nс берется уже не в тоннах на метр, а в тоннах).

Эксцентриситет приложения нагрузки в нашем примере равен 0,1 м, сбита нагрузка в сторону дома.

Расчет ленточного фундамента выполняется методом последовательных приближений. Чтобы от чего-то оттолкнуться, мы задаемся расчетным сопротивлением грунта (оно приближенное и выбирается из таблиц пособия для подходящего грунта). Далее мы находим предварительную ширину подошвы, по значениям которой будем уже более точно определять расчетное сопротивление грунта.

 

Определение расчетного сопротивления грунта основания и ширины подошвы фундамента (расчет основания по деформациям – по 2 предельному состоянию).

Прежде всего, необходимо определить, какой слой грунта является основанием для нашего фундамента и выбрать для него угол внутреннего трения и удельное сцепление из исходных данных.

Удельный вес грунта берется в осредненном расчетном значении с учетом удельного веса всех слоев грунта и их толщин. Расчет этого осредненного удельного веса ведется по формуле , где Хi – это удельное сцепление i-го слоя грунта, а hi – толщина этого слоя. Посчитав осредненное значение для четырех слоев, мы получаем значение 1,873 т/м3.

Обратите внимание, что удельный вес грунта нужно брать с учетом водонасыщенного состояния. В нашем случае водонасыщен 4 слой (т.к. он находится ниже уровня грунтовых вод).

Если в инженерно-геологическом отчете вы не найдете значения удельного веса грунта в водонасыщенном состоянии, можно воспользоваться формулой (36) пособия.

Далее приступаем к определению расчетного сопротивления грунта.

Значения коэффициентов выбираем из таблицы 43 пособия, при этом нужно учитывать данные пункта 2.178 о том, какие здания относятся к жесткой конструктивной схеме.

В шаге 6.2 мы определим все действующие нагрузки и приблизимся к окончательному определению ширины подошвы фундамента.

Сначала мы просто делим нагрузку на расчетное сопротивление и получаем ширину подошвы даже меньшую, чем ширина стены. Округляем до ширины стены 0,4 м.

Но нам также необходимо узнать нагрузку от собственного веса стены, от грунта на срезах фундамента и от временных нагрузок на грунте и на полу – все они влияют на ширину подошвы фундамента. Т.к. срезов фундамента у нас пока нет, то N1 и Nвр на данном этапе получились равны нулю, а вот собственный вес уже составил 1,5 тонны.

Уточняем ширину фундамента с новой нагрузкой и получаем уже 0,5 м. Конечно, так можно вылизывать до бесконечности, но мы пока проигнорируем N1 и Nвр и найдем среднее давление под подошвой для ширины 0,5 м.

Среднее давление для такой ширины ленты получилось больше, чем мы можем себе позволить при ограничении давления на грунт 15 т/м2. Поэтому мы пересчитываем ширину подошвы до такого размера, чтобы среднее давление было меньше 15 т/м2 – получаем ширину ленты 0,7 м.

Далее мы снова уточняем все нагрузки для ширины ленты 0,7 м. И в п. 6.3 снова определяем среднее давление под подошвой фундамента для уточненных значений – оно оказывается больше нашего ограничения. Тогда в п. 6.3а мы увеличиваем ширину фундамента на столько, чтобы среднее давление под подошвой стало меньше ограничения давления. Когда это произошло, мы снова находим значения всех нагрузок для ширины подошвы 0,8 м, а также уточняем значение расчетного сопротивления грунта. После этого можно определить момент, действующий относительно оси, проходящей через центр тяжести подошвы. Обратите внимание, что Nc*e при нахождении момента берется с минусом в случае, если сбивка нагрузки в сторону дома; если же в сторону улицы, то нужно в формуле ставить знак плюс.

Знак момента дает нам понять о том, с какой стороны будет максимальное давление под подошвой ленточного фундамента.

Следующим шагом мы определяем эксцентриситет и проверяем несколько важных условий (смысл их описан в статье "Расчет ленточного фундамента под наружную стену в доме без подвала")

Дальнейший расчет может пойти двумя путями. Если эпюра давления под подошвой фундамента имеет форму трапеции (при небольшом эксцентриситете), то считать нужно по формуле (50) пособия – у нас так и получилось, и мы будем вести дальнейший расчет по пункту 6.7. Если бы эксцентриситет оказался большим, и эпюра оказалась бы треугольной (это значит, что в фундаменте может даже получиться отрыв от подошвы), то считать нужно было бы уже по формуле (51), а в нашем расчете она прописана в п. 6.8. Я приведу оба пункта в этом примере – вдруг кому-то пригодится алгоритм. Но для этого конкретного случая п. 6.7 является завершающим для расчета.

Сначала мы находим pmax по стандартной формуле, в которой есть только одна особенность: если сила Nc сбита в сторону дома, то в расчете принимает участие qэт (т.е. нагрузка со стороны дома), а если бы сила Nc была сбита в сторону улицы, то вместо qэт у нас бы уже была qгр (нагрузка на грунте со стороны улицы).

После определения pmax прежде всего нужно сравнить его с расчетным сопротивлением грунта. И если бы у нас не было ограничения давления на грунт, то расчет на этом можно было бы закончить. Но pmax превышает заданное ограничение, поэтому мы снова вынуждены увеличивать подошву и пересчитывать все значения (какие-то из них пригодятся нам при расчете осадок фундамента).

И как итог, у нас получается ширина подошвы фундамента 1,2 м.

И напоследок добавлю пункт 6.8, в котором показан алгоритм расчета максимального давления под подошвой в случае с треугольной эпюрой давления.

После того, как расчет выполнен, нужно определить осадку фундамента, но это уже тема отдельной статьи.

class="eliadunit">

Добавить комментарий

svoydom.net.ua

54. Расчет отдельного внецентренно- нагруженного фундамента стаканного типа под сборную колонну.

Фундамен­ты под внецентренно сжатые колонны испытывают воз­действие нормальной силы N,изгибающего моментаМ и поперечной силыV(рис. 10.4,а). При небольших мо­ментах фундаменты проектируют квадратными в плане, при значительных — прямоугольными с большим разме­ром в плоскости действия момента.

Рис. 10.4. Отдельный внецентренно нагруженный фундамент

Расчет делится на 2 части :

• В первой части – назначаем глубину заложения фундамента и размеры тела фундамента, определяем усилия, действующие на фундамент и определяем размеры подошвы фундамента проверяя напряжение в грунте под его подошвой.

• Во второй части – расчет плитной части фундамента на продавливание для определения общей высоты и прочности дна стакана. Расчитывается трещиностойкость подошвы фундамента и расчитывается по нормальному и наклонному сечению подколонник фундамента.

Высота фундамента : hbd≥ 0.33*lc+50; ≤ 1.2

hbd≥ 1.5*lc; ≤ 1.2

Hf=hbd+hcт

Сравниваем полученую высоту фундамента с высотой фундамента, назначеной из расчета глубины промерзания и за основу принимаем наибольшее. Размеры подколонника назначаем с учетом конструктивных требований соблюдая кратность 300.

lp=lc+2*75+2*δ

bp=bc+2*75+2*δ

hp=Hf-h

1-ая часть – γf=1.4. Нормативные значения усилий определяют у подошвы фундамента.

2-ая часть – расчет тела фундамента. Коэфициенты безопасности >1. Размеры подошвы фундамента определяем методом последовательных приближений.

Af = Nsk(tot)/(0.2*R0-γf*df)

0.6-0.85=bf/lf=m

Lf=√(Af/m)

Эпюра А – в промышленных зданиях с момтовыми кранами грузоподъемностью более 75 тонн.

Эпюра Б – грузоподъемностью менее 75 тонн.

Эпюра В – в зданиях без мостовых кранов допускается выключение из работы части подошвы фундамента , которая составляет ≤0,25 от его длины

Pmaxmin=Nsk,tot/Af ± Msk/Wf + γm*df

Wf=bf*lf2/6

Msk,tot=Msk,col+Vsk*Hf

Pm(0)=(Pmax + Pmin)/2

Pmax ≤ 1.2R Pm(0)≤R

Если эти условия не выполняются , то необходимо изменить соотношение сторон фундамента или увеличить размеры подошвы фундамента.

Расчет прочности плитной части фундамента производят на основное сочетание нагрузок при коэфициенте безопасности > 1. Первоначально определяем площадь сечения арматуры у подошвы фундамента , для чего определяют расчетные сечения как в консольной балке защемленной в теле фундамента и работающей на изгиб от реактивного отпора грунта . Расчетные сечения выполняют по грани колонны (1-1) и по уступам фундамента , для чего предварительно определяют напряжение в грунте при расчетных нагрузках без учета собственного веса грунта на его уступах. Определения проводят на уровне подошвы фундамента.

Pmaxmin=Nsd,tot/Af±Msd/Wf

Pm(0)=(Pmax + Pmin)/2

P1-1=Pmin+(Pmax-Pmin)(lf-lc)/2lf

P2-2=Pmin+(Pmax-Pmin)(lf-l1)/2lf

M1-1=(P1-1+2Pmax)(lf-lc)2 * bf/24

M2-2=(P2-2+2Pmax)(lf-l1)2 * bf/24

Asti=Msdi/(0.9*di*fyd)

За основу принимаем наибольшую плошадь сечения арматуры. Арматура расчитывается в 2-ух направлениях, большей и меньшей стороны. В сетке она является рабочей в двух направлениях .

Расчет на продавливание , в котором уточняем назначенную высоту фундамента из условия промерзания .

Если Vsd≤Vrd,ct– арматура не требуется.

Если Vsd>Vrd,ct– увеличиваем высоту ступени.

Сечение 3-3 является коробчатым , которое приводим к двутавровому . Расчитываем на внецентренное сжатие и определяем площадь продольной арматуры стакана.

Норм.силы и изгиб в этих сечениях определяют по комбинации усилий, действующих в колонне на уровне верха стакана.

M3-3=Msd+Vsd*hст

M3-3=Nsd+G

G– нагрузка от подколонника и части колонны в нем.

Для расчета поперечной арматуры стакана рассматриваем наклонные сечения. Этосечение проводим если e=Msd/Nsd > lc/2 , тогда

M’k(5-5)=0.8(Msd+Vsd*hстак-N*lc/2)

Если lc/2 >l>lc/6 , то расчетное сечение пройдет через К и угловую точку (сечение 6-6)

Mk(6-6)=M+V*hстак- 0,7N*l

Если е находится в ядре сечения,то поперечная арматура не расчитывается и принимается конструктивно.

В остальных случаях :

Asw=Mki/fywd*∑z(сверху над суммой –n, а снизу –i=1)

Расчет подколонника завершается компановкой.

studfiles.net

---

Смотрите также

• 
  Укрепление кирпичного фундамента
• 
  Свайный набивной фундамент
• 
  Расчет подушки фундамента
• 
  Этапы ленточного фундамента
• 
  Дренажная система фундамента
• 
  Технология возведения фундамента
• 
  Плиты фбс фундамент
• 
  Наплавляемая гидроизоляция фундамента
• 
  Гидроизоляция фундамента наплавляемая
• 
  Плантер для фундамента
• Фундаменты ф5 ам