Меню

Вычислить давление под подошвой фундамента



Среднее давление под подошвой фундамента определяют по формуле

РII = NII‘/ A ,

Полученное среднее давление сопоставляют с расчетным сопротивлением. Если условие PII≤R не удовлетворено или PII меньше R и разница составляет более 10%, изменяют размеры фундамента. При изменении размера b пересчитывают значение расчетного сопротивления. Добившись соблюдения условия PII≤R, прове­ряют выполнение условий Pmax≤1,2R и Pmin³0.

Pmax= NII‘/A ± MII‘/W, (определяют по двум комбинациям нагрузок) min

где MII‘ – расчетное значение момента, действующего на подошву фундамента;

W — момент сопротивления ее площади (для прямоугольной подошвы W=b×l 2 /6).

Если условие Pmax≤1,2R не выполняется, следует увеличить размер фунда­мента l кратно модулю 300 мм. Краевое давление находят при действии моментов разных направлений и строят две эпюры давления на грунт оснований.

2.7. ПРОВЕРКА ДАВЛЕНИЯ НА КРОВЛЮ СЛАБОГО СЛОЯ

Иногда на глубине z под несущим слоем залегает менее прочный грунт, в котором могут развиваться пластические деформации. Поэтому рекомендуется проверять напряжения, передаваемые на кровлю слабого грунта, по формуле

σzpzg≤Rz , (5)

где σzp — дополнительное вертикальное напряжение от загрузки фундамента;

σzg — напряжение от собственного веса грунта, считая от природного рельефа;

Rz — расчетное сопротивление грунта на глубине кровли слабого грунта z.

Величину Rz рекомендуется устанавливать по формуле (4). Коэффи­циенты условий работы γС1 и γС2 и надежности k (а также Mγ, Mg и Mc) находят применительно к слою слабого грунта. Значения b и dz определяют для условного фундамента ABCD, размеры которого назначают, сообразуясь с рассеи­ванием напряжений в пределах слоя толщиной z.

Если принять, что напряжение σzp действует на подошву условного фунда­мента ABCD, то площадь его подошвы должна составлять

Az = NII‘/ σzp ,

где NII‘ — нагрузка, передаваемая конструкциями на подошву фундамента.

Зная Az, найдем ширину условного прямоугольного фундамента по формуле

bz= ÖАz + a² — a ,

где a = (l-b) / 2 (l и b — размеры подошвы проектируемого фундамента).

При ленточных фундаментах bz=Az:l. Найдя bz, вычисляют значение расчет­ного сопротивления грунта подстилающего слоя. Зная Rz, проверяют условие (5). При его удовлетворении зоны сдвигов не имеют существенного значения для ве­личины осадки, поэтому применима линейная зависимость между напряжениями и деформациями; в противном случае необходимо принять боль­шие размеры подошвы, при которых условие (5) будет соблюдаться.

2.8. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СРЕДНЕЙ ОСАДКИ ОСНОВАНИЯ МЕТОДОМ ПОСЛОЙНОГО СУММИРОВАНИЯ

Расчет осадки методом послойного суммирования выполняют, используя специальный бланк (табл. 13) в такой последовательности:

контур фундамента наносят на бланк, слева дают инженерно-геологическую колонку с указанием отметок кровли слоев от отм. 0,000, совмещаемой с планировочной;

основание разделяют на горизонтальные слои толщиной не более 0,4b до глу­бины 4b; при слоистых напластованиях границы слоев необходимо совмещать с кровлей пластов и горизонтом подзем­ных вод;

заполняют графы таблицы (h, z и т.д.);

при определении напряжения σzg=Sγihi ниже горизонта подземных вод значение γ прини­мают для дренирующих грунтов равным γsb; при прослойке из водонепроницаемых грунтов (суглинок, глина, ил) на их кровле давление увеличивают на величину, равную γwdwz, где γw – удельный вес воды, 10кН/м 3 , dwz – расстояние от горизонта подземных вод до водонепроницаемого слоя;

находят дополнительное давление на подошву фундамента по формуле

по данным 2z/b и соотношению сторон подошвы η=l/b устанавливают по табл.14 значение коэффициента рассеивания напряжений α; для промежуточных значений 2z/b и η значения α определяются интерполяцией;

по данным σzg и σzp строят эпюры напряжений в грунте от собственного веса (слева от оси z) и напряжений от дополнительного давления σzp=αPo(справа от оси z);

определяют нижнюю границу сжимаемого слоя по соотношению 0,2σzgzp; если эта граница находится в слое грунта с E≤5МПа или такой слой залегает ниже нее, то нижнюю гра­ницу сжимаемой толщи определяют из условия 0,1σzgzp;

для каждого из слоев в пределах сжимаемой толщи определяют среднее дополнительное вертикальное напряжение в слое по формуле (σzpizpi+1)/2; по-

Читайте также:  Пятка для ленточного фундамента

лученные значения вносят в соответствующий столбец табл. 13;

вычисляют среднюю осадку основания по формуле Si = szpihib/Ei, где b = 0,8;

суммируют показатели осадки слоев в пределах сжимаемой толщи и получают осадку ос­нования S.

Расчет основания считается законченным, если найденное значение осадки не превосходит предельного значения осадки Su, определенного для данного типа зданий согласно /3/. Например, для одноэтажного каркасного промышленного здания Su=15 см.

Если полученное значение не превосходит 0,4Su (при благоприят­ных грунтовых условиях этот показатель обычно находится в пределах 2-5 см), то расчетное сопротивление грунта основания R, вычисленное по формуле (4), может быть увеличено в 1,2 раза при уменьшении размеров фун­дамента. При этом повышенное давление не должно вызвать деформации основания более 0,5Su.

2.9. КОНСТРУИРОВАНИЕ СТОЛБЧАТОГО ФУНДАМЕНТА

Столбчатый фундамент состоит из плиты и подколонника, который имеет углубление (стакан) для заделки сборной железобетонной колонны или выполняется без него (при сопряжении фундамента с металлической или железобетонной фахверковой колонной).

Конструирование фундамента под железобетонную колонну начинают с оп­ределения размеров подколонника и стакана. Рекомендуется принимать типовые размеры верха фундамента (в зависимости от сечения колонны). Для ко­лонн с размером поперечного сечения 400х300 мм, 400х400 мм сечение подколонника принимать 900х900 мм; для колонн с поперечным сечением 500х400 мм, 500х500 мм, 600х400 мм, 600х500 мм сечение подколонника принимать 1200х1200 мм, а для колонн с поперечным сечением 700х400мм, 800х400 мм, 800х500 мм – 1500х1200 мм. Глубина стакана при этом составляет 900 мм.

Размеры фундамента должны быть модульными, в плане и по высоте кратны 300 мм, при этом высота ступеней равна 300 и 600 мм ( рис. 1).

Конструирование фундамента ступенчатой формы выполняют вначале в плоскости большего размера l. Для этого на отметке (– 0,150) откладывают соответ­ствующий размер подколонника симметрично оси фундамента. Количество ступеней — от одной до трех. При этом вылет ступеней по размеру должен быть не меньше высоты ступени (300, 450, 600 и 900 мм). Аналогично конструируют фундамент в направлении короткой стороны b. В результате число ступеней по обеим его сторонам не должно отличаться более чем на одну. Желательно же одинаковое их количество.

На строительной площадке предпочтительно применять столбчатые фунда­менты из монолитного тяжелого бетона классов В10, В12,5, В15, В20 (с минимальной маркой по морозостойкости F50).

Плитная часть фундамента проверяется расчетом на продавливание /10/. При этом продавливающая сила должна быть воспринята бетонным сечением, как правило, без постановки поперечной арматуры.

Следует различать две схемы расчета на продавливание:

при сопряжении сборной колонны с высоким фундаментом с высотой подколонника, удовлетворяющей условию hcf — dp ≥ 0,5(lcflc), где hcf – высота подколонника; dp – глубина стакана; lcf – длина поперечного сечения подколонника; lc – длина поперечного сечения колонны (в этом случае продавливание плитной части рассматривается от низа подколонника на действие продольной силы N и изгибающего момента M);

при сопряжении сборной колонны с низким фундаментом (в этом случае расчет ведется на продавливание колонной от дна стакана при действии только продольной силы N).

Фундамент армируется следующим образом: плита — сеткой С1 из стержней класса AIII и диаметром не менее 10 мм вдоль стороны с размером до 3 м и 12 мм при размере больше 3 м с шагом 200 мм (рис.1); подколонники — двумя сетками С2 из стержней класса AI и AIII. Продольная рабочая арматура класса АIII диаметром не менее 10 мм ставятся с шагом 200 мм, а поперечная арматура класса АI диаметром не менее 6 мм с шагом 600 мм. Подбор диаметра арматуры осуществляется в результате расчета фундамента по прочности при руководстве пособием. /10/

Кроме этого, армируется стакан столбчатого фундамента. Поперечную арма­туру назначают конструктивно в виде сеток С-3 из парных стержней Æ8 AIII с шестью сетками при наибольшем значении эксцентриситета (е > lc/2) и с пятью сетками в ос­тальных случаях. Шаг сеток в первом варианте 50+2х100+2х200, во втором варианте 50+2х100+200. Верхняя сетка заглублена от обреза на 50 мм, нижняя ставится выше торца колонны не менее чем на 50мм.

Читайте также:  Если самому делать фундамент

Под фундаментом, как правило, устраивается подготовка из бетона В 3,5 толщиной 100 мм (с выпуском за грань плиты фундамента не менее чем на 150 мм). При этом толщина защитного слоя бетона принимается равной 35 мм. Подготовку можно не устраивать на крупнообломочных грунтах, в этом случае защитный слой бетона имеет толщину 75 мм.

Для опирания наружных стен и сооружения цоколя необходимо предусмотреть фундаментные балки (табл.15). Размеры их зависят от шага колонн, ширины наружных стен и размеров подколонника. Для зданий с навесными панелями и шагом колонн 6 м рекомендуется применять балки 2БФ и 3БФ, а при шаге колонн 12 м – балки 5БФ и 6БФ. Фундаментные балки, как правило, опираются на бетонные столбики, ширина которых должна быть не менее максимальной ширины балки, а обрез на отметке — 0,35м или — 0,65 м (в зависимости от ее высоты).

Источник

Расчет среднего давления под подошвой фундамента

С подбором типоразмера»

Студент ИСТАС IV-4

Проф. Игнатов В.П.

Исходные данные

1. Сборный типовой железобетонный ленточный фундамент под стену крупнопанельного жилого дома (см. схему).

2. Расчетная нагрузка N на фундамент составляет 700кН/м 2

3. Инженерно-геологические и гидрологические условия строительной площадки заданы.

4. Здание длиной 30м и шириной 15м представляет собой бескаркасную жёсткую конструкцию с отметкой пола подвала: -2,0м. Толщина бетонного пола подвала равна 0,1м.

5. Предельная допустимая осадка основания равна 0,1м.

Сборный ленточный фундамент состоит из плит и стены, собираемой из бетонных блоков.

Здесь обозначено: DL – отметка поверхности природного рельефа

NL – отметка планировки

Для данной лабораторной работы NL и DL совпадают

FL – отметка подошвы фундамента

WL – уровень подземных вод

1. Основание под подошвой фундамента сложено слоями из 4 видов грунта:

I Глина мягкопластичная:
II Суглинок тугопластичный:

III Песок мелкий:

IV Супесь пластичная:

2. Удельный вес грунта от уровня планировки до подошвы фундамента:

3. Границы слоев находятся на отметках: -3,8м ; -6м ; -8,8м.

4. Уровень грунтовых вод (WL) расположен на отметке: -5,7м.

5. Предельно допустимая осадка основания (S) равна 0,1 м.

Подбор типового размера и марки фундамента

При расчете деформаций оснований по схеме линейно-деформируемого полупространства среднее давление под подошвой фундамента P не должно превышать расчетного сопротивления грунта основания R, кПа, определяемого по формуле:

(1)

Здесь, γс1 , γс2 – коэффициенты условий работы разных грунтов в основании (для лабораторной работы γс1 = 1,1; γс2 = 1,2);

Kz = 1 при b 3 . Характеристика γП находится для слоя грунта толщиной z ниже подошвы фундамента:

z = b/2 при b =10м (здесь z1 = 4м)

Ширина здания составляет 15м. b=15м, тогда z=5,5м.

Величина γ’П =17 для нашей лабораторной работы, это γ для засыпки.

Величина γП находится по следующей формуле (как средне-взвешенное):

i=1…n , где n – число слоёв грунта, укладывающихся в величине z, отсчитываемой от подошвы фундамента ( ).

Удельный вес грунтов, залегающих ниже уровня подземных вод, но выше водоупора (глины), должен приниматься с учётом взвешивающего действия воды по формуле:

где gs = 26 кН/м 3 — для песчаного грунта, и 27 кН/м 3 — для пылевато-глинистого грунта;

gw = 10 кН/м 3 — удельный вес воды;

e – коэффициент пористости.

gsb = (27-10)/(1+0,65) = 10,3 — для суглинка

gsb = (26-10)/(1+0,65) = 9,7 — для песка

Значит,

1)При высоте плиты h=0,3

= (17*1,4 + 19*1,9 + 10,3*0,3 + 9,7*1,9)/5,5=14,80

2)При высоте плиты h=0,5

= (17*1,2 + 19*1,9 + 10,3*0,3 + 9,7*2,1)/5,5=14,54

сП — расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента, кПа;

сП = 40

db — глубина подвала (расстояние от уровня планировки NL до пола подвала), м;

db = 2,0+0,1=2,1м

d — глубина заложения фундамента от уровня планировки NL, м.

1)При высоте плиты h=0,3, d=2,0+0,3+0,1=2,4

2) При высоте плиты h=0,5, d=2,0+0,5+0,1=2,6

Тогда мы можем рассчитать d1

где hs — толщина слоя грунта выше подошвы фундамента со стороны подвала, м;

Читайте также:  Бетонирование столбов ленточный фундамент

для разной толщины подошвы соответственно:

1) hs1 = 0,3для h=0,3

2) hs2 = 0,5 для h=0,5

hcf — толщина конструкции бетонного пола подвала, м; hcf = 0,1м.

gcf — расчетное значение удельного веса конструкции пола подвала, кН/м 3

(gcf =20 кН/м 3 )

1)при высоте плиты h=0,3, d1=0,3+0,1*20/17=0,418

2) при высоте плиты h=0,3, d1=0,5+0,1*20/17=0,618

Значения коэффициентов Mn, Mq, Mc определяются по таблице 1 (таблица 5.3 из СП 50-101-2004 «Проектирование и устройство оснований и фундаментов зданий и сооружений»), которая приводится ниже. Из нее видно, что, т.к. в нашем случае , то

Среднее давление Р по подошве фундамента от центральной нагрузки не должно превышать расчетного сопротивления R, то есть:

P = (N + GП) / A £ R (3)

где N — нагрузка, приложенная к обрезу фундамента; N=700 кН/м 2

GII — расчетная нагрузка от фундамента и грунта на его обрезах принимается

GII = 1,5 Gф; Gф — вес фундамента;

А— площадь фундамента, А= b*1 м.

, гра- дус Mn Mq Mc , гра- дус Mn Mq Mc
3,14 0,61 3,44 6,04
0,03 1,12 3,32 0,72 3,87 6,45
0,06 1,25 3,51 0,84 4,37 6,9
0,1 1,39 3,71 0,98 4,93 7,4
0,14 1,55 3,93 1,15 5,59 7,95
0,18 1,73 4,17 1,34 6,35 8,55
0,23 1,94 4,42 1,55 7,22 9,22
0,26 2,05 4,55 1,81 8,24 9,97
0,29 2,17 4,69 2,11 9,44 10,8
0,36 2,43 4.99 2,46 10,85 11,73
0,43 2,73 5,31 2,88 12,51 12,79
0,51 3,06 5,66 3,38 14,50 13,98
0,56 3,24 5,84 3,66 15,64 14,64

В итоге:

1)для плиты h=0,3м

R = (1,1*1,2/1,1)[0,26*1*b*14,80 + 2,05*0,418*17 + (2,05-1)*2,1*17 + 4,55*40]=

=4,62*b + 280,86 (кПа)

2)для плиты h=0,5м

R=(1,1+1,2/1,1)[0,26*1*b*14,54 + 2,05*0,618*17 + (2,05-1)*2,1*17 + 4,55*40]=

= 4,54*b + 289,23 (кПа)

Расчет среднего давления под подошвой фундамента

Среднее давление Р по подошве фундамента от центральной нагрузки не должно превышать расчетного сопротивления R, то есть:

P = (N + GII) / A £ R (3)

Предварительные размеры подошвы фундамента при неизвестном расчетном сопротивлении можно определить графически. Для этого формулу (3) можно представить в виде зависимости P = f1(b), которая в общем случае является уравнением гиперболы:

P = d*b*gf + N / A, (4)

где b*gf = 20 кПа, А = b*1 (м 2 ).

Для 0,3: Р=2,4*20 + 700/b = 700/b+48

Для 0,5: Р=2,6*20 + 700/b = 700/b+52

Формула (1) для R является уравнением прямой R = f2(b).

Прямая R = f2(b) строится по двум точкам: b = 0 и b = некоторому значению >0, а гипербола (4) — по нескольким значениям b для получения плавной кривой.

Для 0,3: R=4,62*b + 280,86

Для 0,5: R=4,54*b + 289,23

Если построить графики для P = f1(b) и R = f2(b), то пересечение гиперболы и прямой даст искомое значение b.

Графически это будет выглядеть так:

h=0.3 При этом b≈2.84

h=0.5 При этом b≈2.81

Определим значение параметра другим путем, решив уравнение:

1)При высоте плиты h=0,3

Домножив на b правую и левую части и перенеся все члены уравнения влево, получим квадратное уравнение:

4,62b 2 +232,86b-700=0

Найдя корни этого уравнения, один из которых будет отрицательным, поэтому мы его сразу отбрасываем, получим искомое b:

b=2.845

2)При высоте плиты h=0,5

Домножив на b правую и левую части и перенеся все члены уравнения влево, получим квадратное уравнение:

4,54b 2 +237,23b-700=0

Найдя корни этого уравнения, один из которых будет отрицательным, поэтому мы его сразу отбрасываем, получим искомое b:

b=2.810

Далее из таблицы 2 по полученному значению параметра b подбираем с округлением в большую сторону соответствующий типовой размер и марку плиты фундамента и приступаем к определению его осадки. Так как глубина заложения фундаментной плиты зависит от её толщины, то расчет по формуле (1) и построение графиков осуществляется для h=0,5 и h=0,3 м.

Эскиз Марка плиты Размеры, мм Масса, кг
b l h
ФЛ 32.12 ФЛ 32.8
ФЛ 28.12 ФЛ 28.8
ФЛ 24.12 ФЛ 24.8
ФЛ 20.12 ФЛ 20.8
ФЛ 16.24 ФЛ 16.12 ФЛ 16.8
ФЛ 14.24 ФЛ 16.12 ФЛ 16.8
ФЛ 12.24 ФЛ 12.12 ФЛ 12.8
ФЛ 10.24 ФЛ 10.12 ФЛ 10.8

Подбор плиты

Исходя из имеющихся типоразмеров фундаментных плит, можно подобрать плиту по параметру b. Плита ФЛ 32.12

Источник