Фундаментов зданий (сооружений)

Расчет основания и конструирование

Методические указания к выполнению курсового проекта

по дисциплине «Основания и фундаменты»

для студентов специальности 290300 (270102)

«Промышленное и гражданское строительство»

Составители В. А. Шаламанов

Н. В. Крупина

А. А. Журавель

Утверждены на заседании кафедры

Протокол № 1 от 28.08.2006

Рекомендованы к печати

учебно-методической комиссией

специальности 270102

Протокол № 1 от 28.08.2006

Электронная копия находится

в библиотеке главного корпуса

ГУ КузГТУ

Кемерово 2006

ВВЕДЕНИЕ

Одним из ответственных звеньев учебного процесса является курсовое проектирование, которое способствует углублению и закреплению теоретических знаний, полученных студентом во время изучения курса «Основания и фундаменты», умелому применению этих знаний в решении инженерных задач.

Вопросы проектирования оснований и фундаментов усложняются тем, что выбор рационального типа фундаментов представляет собой комплексную задачу, связанную в первую очередь с учетом инженерно-геологических условий залегания грунтов под строящимся зданием (сооружением), а также с назначением и конструкцией всего здания в целом. Правильная оценка разнообразных инженерно-геологических условий, с учетом свойств грунтов (курсовой проект по дисциплине «Механика грунтов» в предыдущем семестре), определенных при выполнении курсового проекта, может иметь решающее значение не только при выборе экономически более выгодного типа фундамента, но и окажет влияние и на выбор методов его возведения, и на сроки строительства всего здания (сооружения).

В курсовом проекте необходимо рассмотреть несколько вариантов проектных решений оснований и фундаментов для того, чтобы на основе их технико-экономического сравнения принять оптимальное решение, обеспечивающее наиболее полное использование прочностных и деформационных свойств грунтов и физико-механических свойств материала фундаментов.

1. СОДЕРЖАНИЕ КУРСОВОГО ПРОЕКТА

Курсовой проект состоит из расчетно-пояснительной записки с необходимыми схемами, графиками и таблицами объемом около 30 страниц и рабочих чертежей на одном листе ватмана формата А 1.

Расчетно-пояснительная записка должна содержать:

- бланк задания на проектирование с необходимыми исходными данными;

- схему сооружения;

- таблицы сбора расчетных нагрузок и физико-механических свойств грунтов;

- введение;

- общую оценку конструктивной схемы и особенностей проектируемого здания или сооружения;

- разработку нескольких (не менее двух) вариантов фундаментов;

- экономические сравнения вариантов и выбор на их основе рационального;

- расчет оснований и фундаментов по выбранному (основному) варианту.

Рабочие чертежи должны содержать:

- поперечный разрез проектируемого сооружения, дающий представление о его конструктивных особенностях (масштаб 1:200);

- конструкции рассмотренных вариантов фундаментов, совмещенные с геологическим разрезом (масштаб 1:100);

- план (схему размещения) фундаментов с размерами и привязкой к осям (масштаб 1:100), если в качестве основного варианта принят фундамент мелкого заложения;

- если в качестве основного варианта принят свайный, то на листе вместо плана фундаментов приводится план ростверков, дополнительно план свайного поля (масштаб 1:100, 1:200);

- рабочие чертежи конструкций фундаментов с отметками, привязками к осям и размерами (масштаб 1:50);

- детали устройства осадочных швов, гидроизоляции;

- примечание о принятых материалах и их марках, подготовке под фундаменты, особенностях производства работ и др.

Прежде чем приступить к выполнению курсового проекта, студент должен детально ознакомиться с индивидуальным заданием.

Следует иметь в виду, что проектирование и устройство оснований и фундаментов являются сложной комплексной задачей, решение которой требует рассмотрения многих факторов, таких, как инженерно-геологические условия строительных площадок, физические и механические характеристики отдельных слоев грунта, данные о возводимом сооружении, о нагрузках, действующих на фундаменты и др.

2. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ

ОТДЕЛЬНЫХ РАЗДЕЛОВ

2.1 Общая оценка конструктивных особенностей проектируемого

здания (сооружения)

Проектирование необходимо начать с краткой характеристики здания. В данном разделе необходимо привести сведения о целевом назначении здания (сооружения), конструктивных особенностях стен, промежуточных опор, перекрытий, строительных материалов и др. Здесь же дается оценка жесткости здания (сооружения) и устанавливаются предельные значения возможных деформаций [4, прил. 4].

2.2 Разработка вариантов фундаментов и их экономическое

сравнение

Технико-экономическое обоснование выбора фундамента является основным вопросом его рационального проектирования. Разработка ва­риантов – важнейший этап выполнения курсового проекта.

Для любых грунтовых условий можно предложить несколько вари­антов устройства оснований и фундаментов. При выборе вариантов можно изменять глубину заложения фундаментов, принимать разные ти­пы оснований (естественное и искусственное), различные типы фунда­ментов (отдельные, ленточные, сплошные), разные виды свай. Намечать и рассматривать нужно только целесообразные варианты. Явно нецелесообразные варианты (дорогие, трудо­емкие в производстве работ) рассматривать не следует. В курсовом проекте в качестве обязательных необходимо проработать варианты устройства фундамента из забивных железобетонных свай.

Необходимо рассмотреть два варианта одного из наиболее нагруженных и характерных фундаментов, выбрав наиболее экономичный из них.

Технико-экономическое сравнение вариантов необходимо производить­ по приведенным затратам применительно - к району строительст­ва, однако в курсовом проекте сравнение вариан­тов можно провести с использованием укрупненных единичных рас­ценок [6,прил.1].

В качестве основного необходимо принять вариант фундамен­та, имеющий меньшую стоимость.

К разработке вариантов нужно отнестись с особым вниманием. Выбор типа основания и фундамента – один из самых сложных вопросов фундаментостроения. Глубина проработки вариантов в значительной степени свидетельствует о глубине проработки всего проекта.

3. РАСЧЕТ ФУНДАМЕНТА МЕЛКОГО ЗАЛОЖЕНИЯ

Расчет фундамента мелкого заложения начинается с определения глубины заложения фундамента.

3.1 Определение глубины заложения фундамента

Определение глубины заложения фундамента осуществляется с учетом следующих факторов:

1. Инженерно-геологических условий площадки строительства: залегание на определенной глубине грунта, обладающего достаточной несущей способностью, наличие слабых подстилающих слоев, характер напластовывания. Кроме этого, необходимо учесть в каком состоянии находится грунт и каково его расчетное сопротивление. Для предварительной оценки можно считать, что грунт обладает удовлетворительной несущей способностью и пригоден в качестве естественного основания, если расчетное сопротивление его превышает 200 кПа. Нельзя использовать в качестве естественного основания для фундаментов мелкого заложения глинистые грунты, находящиеся в текучем состоянии и рыхлые пески.

2. Конструктивных особенностей проектируемого здания (сооружения). Необходимо рассмотреть наличие в здании подвального помещения, приямков, сточных каналов и т.д. Глубину заложения фундамента в этом разделе определяют по формуле

(м), (3.1)

где – глубина подвала, приямка и т.д., м.

3. Нормативная глубина сезонного промерзания грунта принимается равной средней из ежегодных максимальных глубин сезонного промерзания грунтов.

Для районов, где глубина промерзания не превышает 2,5 м, ее нормативное значение допускается определять по формуле

(3.2)

где – безразмерный коэффициент, численно равный сумме абсолютных значений среднемесячных отрицательных температур за зиму в данном районе, принимаемые по СНиП по строительной климатологии и геофизике (для г. Кемерово и Кемеровской области = 73,3); – величина, принимаемая равной, м, для:

суглинков и глин – 0,23;

супесей, песков и пылеватых – 0,28;

песков гравелистых крупных и средней крупности – 0,30;

крупнообломочных грунтов – 0,34.

4. Расчетная глубина сезонного промерзания грунта , м, определяется по формуле

(3.3)

где – нормативная глубина промерзания, – коэффициент, учитывающий влияние теплового режима сооружения, принимаемый по табл. 3.1.

Таблица 3.1

Особенности сооружения	Коэффициент при расчетной среднесуточной температуре воздуха в помещении, примыкающем к наружным фундаментам, ºС
				20 и более
Без подвала с полами, устраиваемыми: - по грунту - на лагах по грунту - по утепленному цокольному перекрытию С подвалом или техническим подпольем	0,9 1,0   1,0   0,8	0,8 0,9   1,0   0,7	0,7 0,8   0,9   0,6	0,6 0,7   0,8   0,5	0,5 0,6   0,7   0,4

Примечания: 1. Приведенные в табл. 3.1 значения коэффициента относятся к фундаментам, у которых расстояние от внешней грани стены до края фундамента ( < 0,5) м; если ( ³ 1,5) м, значение коэффициента повышаются на 0,1, но не более, чем до значения = 1; при промежуточном размере значения коэффициента определяются по интерполяции. 2. К помещениям, примыкающим к наружным фундаментам, относятся подвалы и технические подполья, а при их отсутствии – помещения первого этажа. 3. При промежуточных значениях температуры воздуха коэффициент принимается с округлением до ближайшего меньшего значения, указанного в табл. 3.1.

Из четырех показателей необходимо выбрать наибольшее значение глубины заложения.

3.2 Определение расчетного сопротивления грунта основания

при ширине подошвы 1 м

Расчетное сопротивление грунта основания R можно определить по формуле [1, стр. 8]

(3.4)

где и – коэффициенты условий работы, принимаемые по табл. 3.2; k – коэффициент, принимаемый равным: k = 1, если прочностные характеристики грунта ( и с) определены непосредственными испытаниями, и k = 1,1, если они приняты по заданию; , , – коэффициенты, принимаемые по табл. 3.3; – коэффициент, принимаемый равным: при b < 10 м – = 1, при b ³ 10 м – = / b + 0,2 (здесь = 8 м); b – ширина подошвы фундамента, м; – осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента (при наличии подземных вод определяется с учетом взвешивающего действия воды), кН/м³ (тс/м³); – то же, залегающих выше подошвы; – расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента, кПа (тс/м²); d ₁ – глубина заложения фундаментов бесподвальных сооружений от уровня планировки или приведенная глубина заложения наружных и внутренних фундаментов от пола подвала, определяемая по формуле

(3.5)

где – толщина слоя грунта выше подошвы фундамента со стороны подвала, м; – толщина конструкции пола подвала, м; – расчетное значение удельного веса конструкции подвала, кН/м³ (тс/м³); – глубина подвала – расстояние от уровня планировки до пола подвала, м (для сооружений с подвалом шириной В £ 20м и глубиной свыше 2 м принимается = 2 м, при ширине подвала В > 20м – = 0).

Таблица 3.2

Грунты	Коэффициент	Коэффициент для сооружений с жесткой конструктивной схемой при отношении длины сооружения или его отсека к высоте L / H, равном:
4 и более	1,5 и менее
Крупнообломочные с песчаным заполнителем и песчаные, кро	1,4	1,2	1,4
Продолжение табл. 3.2
ме мелких и пылеватых
Пески мелкие	1,3	1,1	1,3
Пески пылеватые: маловлажные и влажные насыщенные водой	1,25 1,1	1,0 1,0	1,2 1,1
Пылевато-глинистые, а также крупнообломочные с пылевато-глинистым заполнителем с показателем текучести грунта или заполнителя I L £ 0.25 0,25 £ I L £ 0,5 I L > 0,5	1,25 1,2 1,1	1,0 1,0 1,0	1,1 1,1 1,0

Примечания: 1. К сооружениям с жесткой конструктивной схемой относятся сооружения, конструкции которых специально приспособлены к восприятию усилий от деформаций оснований. 2. Для зданий с гибкой конструктивной схемой значение коэффициента принимается равным единице. 3. При промежуточных значениях L / H коэффициент определяется по интерполяции.

Таблица 3.3

Угол внутреннего трения , град.	Коэффициенты	Угол внутреннего трения , град.	Коэффициенты
		1,00	3,14		0,69	3,65	6,24
	0,01	1,06	3,23		0,72	3,87	6,45
	0,03	1,12	3,32		0,78	4,11	6,67
	0,04	1,18	3,41		0,84	4,37	6,90
	0,06	1,25	3,51		0,91	4,64	7,14
	0,08	1,32	3,61		0,98	4,93	7,40
	0,10	1,39	3,71		1,06	5,25	7,67
Продолжение табл. 3.2
	0,12	1,47	3,82		1,15	5,59	7,95
	0,14	1,55	3,93		1,24	5,95	8,24
	0,16	1,64	4,05		1,34	6,34	8,55
	0,18	1,73	4,17		1,44	6,76	8,88
	0,21	1,83	4,29		1,55	7,22	9,22
	0,23	1,94	4,42		1,68	7,71	9,58
	0,26	2,05	4,55		1,81	8,24	9,97
	0,29	2,17	4,69		1,95	8,81	10,37
	0,32	2,30	4,84		2,11	9,44	10,80
	0,36	2,43	4,99		2,28	10,11	11,25
	0,39	2,57	5,15		2,46	10,85	11,73
	0,43	2,73	5,31		2,66	11,64	12,24
	0,47	2,89	5,48		2,88	12,51	12,79
	0,51	3,06	5,66		3,12	13,46	13,37
	0,56	3,24	5,84		3,38	14,50	13,98
	0,61	3,44	6,04		3,66	15,64	14,64

3.3 Определение размеров подошвы фундамента

Размер подошвы фундамента определяется по формуле [15, 5.1]

(3.6)

где – расчетная нагрузка по II группе предельных состояний, приложенная к обрезу фундамента; R – расчетное сопротивление грунта основания; – средний удельный вес грунта; d – глубина заложения фундамента.

Если на фундамент действует изгибающий момент, то найденную площадь увеличиваем на 20 %.

3.4 Конструирование фундамента

Для определения размеров подошвы прямоугольного фундамента, необходимо учитывать следующее условие:

(3.7)

где b – ширина подошвы фундамента; l – длина подошвы фундамента.

Рис. 3.1. Схема для определения давления на

грунт основания

Уточнение расчетного сопротивления грунтов основания при выбранной ширине подошвы фундамента осуществляется по формуле 3.4.

3.5 Определение давления на грунт основания под подошвой

фундамента

Вертикальная расчетная нагрузка, приходящаяся на грунт основания под подошвой фундамента определяется по формуле

(3.8)

где – расчетная вертикальная нагрузка по обрезу фундамента; – вес фундамента, который определяется по формуле

(3.9)

где – объем фундамента,

; (3.10)

– удельный вес железобетона, который равен 23 кН/м³.

– расчетный вес грунта, лежащего на уступах фундамента,

(3.11)

(3.12)

– усредненное значение удельного веса грунта,

(3.13)

где h – мощность слоя грунта.

Момент, действующий по подошве фундамента, определяют по формуле

(3.14)

где – момент, действующий по обрезу фундамента; – сдвигающее горизонтальное усилие; – высота фундамента (размер по вертикали от обреза фундамента до подошвы).

Эксцентриситет равнодействующей относительно центра тяжести

(3.15)

Среднее давление под подошвой фундамента

(3.16)

где – площадь подошвы фундамента.

Максимальное и минимальное давление под подошвой фундамента

Рис. 3.2. Эпюра давлений под

подошвой фундамента

(3.17)

где l – длина подошвы фундамента.

3.6 Уточнение расчетного сопротивления грунта по формуле (7) СНиП [1], с учетом ширины подошвы фундамента.

3.7 Проверка давления, действующего на грунт основания

а) для среднего давления на грунт:

(3.18)

б) для максимального краевого давления при эксцентриситете относительно главной оси

(3.19)

в) для проверки недопустимости отрыва подошвы фундамента от грунта

(3.20)

3.8 Проверка слабого подстилающего слоя

Когда в основании фундамента под несущим слоем грунта залегает слой более слабого грунта, необходимо провести проверку слабого слоя грунта

, (3.21)

где – дополнительное напряжение, которое вычисляется по формуле

, (3.22)

где – коэффициент, определяемый по табл. 6.4 пособия по проектированию [4]; – глубина залегания слабого слоя; – давление в точке zn.

Рис. 3.3. Схема распределения природных и дополнительных напряжений под подошвой фундамента

– напряжение от собственного веса грунта, определяется по формуле

, (3.23)

– расчетное сопротивление слабого слоя грунта в точке zn.

3.9 Расчет основания по деформациям (по II предельному состоянию)

Расчет осадки фундамента производится методом послойного суммирования. Основание под подошвой фундамента разбивают на элементарные слои, 8–10 точек. Толщина каждого слоя не должна превышать

(3.24)

где – ширина подошвы фундамента.

Определяют природные и дополнительные напряжения в каждой из точек.

В точке 0 природные напряжения будут равны

(3.25)

В последующих точках напряжения от собственного веса грунта будут равны

(3.26)

Дополнительные напряжения в точке 0 определяют по формуле

(3.27)

В нижележащих точках дополнительные напряжения определяются

(3.28)

где – коэффициент, зависящий от отношений , и принимаемый по табл. 3.4; и соответственно длина и ширина фундамента; z – расстояние от подошвы фундамента до i -ой точки.

Рис. 3.4. Схема распределения напряжений по оси фундамента

Таблица 3.4

m	Круглые фундаменты	Прямоугольные фундаменты с отношением сторон
	1,2	1,4	1,6	1,8		2,4	3,2		³10
0,0	1,000	1,000	1,000	1,000	1,000	1,000	1,000	1,000	1,000	1,000	1,000
0,4	0,949	0,960	0,968	0,972	0,974	0,975	0,976	0,976	0,977	0,977	0,977
0,8	0,756	0,800	0,830	0,848	0,859	0,866	0,870	0,876	0,879	0,881	0,881
1,2	0,547	0,606	0,652	0,682	0,703	0,717	0,727	0,740	0,749	0,754	0,755
1,6	0,390	0,449	0,496	0,532	0,558	0,578	0,593	0,612	0,630	0,639	0,642
2,0	0,285	0,336	0,379	0,414	0,441	0,463	0,481	0,505	0,529	0,545	0,550
2,4	0,214	0,257	0,294	0,325	0,352	0,374	0,392	0,419	0,449	0,470	0,477
2,8	0,165	0,201	0,232	0,260	0,284	0,304	0,321	0,350	0,383	0,410	0,420
3,2	0,130	0,160	0,187	0,210	0,232	0,251	0,267	0,294	0,329	0,360	0,374
3,6	0,106	0,130	0,153	0,173	0,192	0,209	0,224	0,250	0,285	0,320	0,337
4,0	0,087	0,108	0,127	0,145	0,161	0,176	0,190	0,214	0,248	0,285	0,306
4,4	0,073	0,091	0,107	0,122	0,137	0,160	0,163	0,185	0,218	0,256	0,280
4,8	0,062	0,077	0,092	0,105	0,188	0,130	0,141	0,161	0,192	0,230	0,258
5,2	0,053	0,066	0,079	0,091	0,102	0,112	0,123	0,141	0,170	0,208	0,239
5,6	0,046	0,058	0,069	0,079	0,089	0,099	0,108	0,124	0,152	0,189	0,223
6,0	0,040	0,051	0,060	0,070	0,078	0,087	0,095	0,110	0,136	0,172	0,208
6,4	0,036	0,045	0,053	0,062	0,070	0,077	0,085	0,098	0,122	0,158	0,196
6,8	0,032	0,040	0,048	0,055	0,062	0,069	0,076	0,088	0,110	0,144	0,184
7,2	0,028	0,036	0,042	0,049	0,056	0,062	0,068	0,080	0,100	0,133	0,175
7,6	0,024	0,032	0,038	0,044	0,050	0,056	0,062	0,072	0,091	0,123	0,166
8,0	0,022	0,029	0,035	0,040	0,046	0,051	0,056	0,066	0,084	0,133	0,158
8,4	0,021	0,026	0,032	0,037	0,042	0,046	0,051	0,060	0,077	0,105	0,150
8,8	0,019	0,024	0,029	0,034	0,038	0,042	0,047	0,055	0,070	0,098	0,144
9,2	0,018	0,022	0,026	0,031	0,035	0,039	0,043	0,051	0,065	0,091	0,137
9,6	0,016	0,020	0,024	0,028	0,032	0,036	0,040	0,047	0,060	0,085	0,132
	0,015	0,019	0,022	0,026	0,030	0,033	0,037	0,044	0,056	0,079	0,126
	0,011	0,017	0,020	0,023	0,027	0,029	0,033	0,040	0,050	0,071	0,114
	0,009	0,015	0,018	0,020	0,024	0,026	0,028	0,034	0,044	0,060	0,104

Все расчеты сводятся в табл. 3.5.

Таблица 3.5

№ точки	,м	, м			, кПа	, кПа		S, м

Определяется нижняя граница сжимаемой толщи, она находится в той точке, где соблюдается следующее условие

. (3.29)

Значит, нижняя граница сжимаемой толщи находится в 6 точке.

Ниже границы сжимаемой толщи грунт можно считать практически несжимаемым, поэтому осадку фундамента считаем до нижней границы сжимаемой толщи по формуле

(3.30)

где – безразмерный коэффициент, учитывающий условность расчетной схемы, принимаемый равным 0,8; – число слоев, на которые разделена сжимаемая толща основания; – среднее вертикальное (дополнительное напряжение, возникающее в i -ом слое, кПа); – толщина i -ого слоя грунта (м) не более 0,4 b; – модуль общей деформации i -ого слоя грунта, кПа.

3.10 Расчет основания по несущей способности

(по первому предельному состоянию)

Целью расчета оснований по несущей способности является обеспечение прочности и устойчивости оснований, а также недопущение сдвига фундамента по подошве и его опрокидывания.

Расчет производится в тех случаях, если:

а) на основание передаются значительные горизонтальные нагрузки (подпорные стены, фундаменты распорных конструкция и т.п.), в том числе сейсмические;

б) сооружение расположено на откосе или вблизи откоса;

в) основание сложено нескальными грунтами;

Расчет оснований по несущей способности в случаях, перечисленных в пунктах а и б, допускается не производить, если конструктивными мероприятиями обеспечена невозможность смещения проектируемого фундамента, в остальных случаях расчет выполняется исходя их условия

(3.31)

где F – расчетная нагрузка на основание, кН; – коэффициент надежности по назначению сооружения, принимаемый равным 1,2; 1,15; и 1,10 соответственно для зданий и сооружений I, II и III классов; – несущая способность основания (предельная), кН; – коэффициент условий работы, принимаемый:

- для песков, кроме пылеватых, равным	= 1,0;
- для песков пылеватых, а также пылевато-глинистых грунтов в стабилизированном состоянии, равным	= 0,9;
- для пылевато-глинистых грунтов в нестабилизированном состоянии, равным	= 0,85;
- для скальных грунтов:
невыветрелых и слабоваветрелых, равным	= 1,0;
Выветрелых, равным	= 0,9;
Сильновыветрелых, равным	= 0,8.

3.11 Расчет плитной части фундамента на прочность

Расчет плитной части железобетонных фундаментов на прочность выполняется в следующей последовательности расчеты:

а) определение реактивного давления грунта на подошву;

б) проверка высоты плитной (ступенчатой) части фундамента;

в) проверка прочности нижней ступени;

г) подбор сечения арматуры плитной части фундамента.

При определение реактивных давлений под подошвой фундамента учитываем только давление от нагрузок, приложенных к обрезу фундамента и вес подколонника, т.к. собственный вес плитной части и вес грунта на ее уступах уравновешиваются реактивными давлениями и не вызывают усилий изгиба в теле фундамента (рис. 3.5).

; (3.32)

; (3.33)

(3.34)

(3.35)

где – нагрузка, приложенная к обрезу фундамента; – вес подколонника; – момент, действующий по обрезу фундамента; – сдвигающая сила; – высота фундамента (размер по вертикали от обреза фундамента до подошвы); е – эксцентриситет силы ; l – размер подошвы фундамента в направлении действия момента; – площадь подошвы фундамента.

Выполнив расчет давлений под подошвой фундамента, необходимо построить эпюру давлений и пирамиду продавливания.

Расчет на продавливание производится для того, чтобы действующие усилия были восприняты бетонным сечением фундамента без установки поперечной арматуры.

При расчете на продавливание от верха плитной части принимается, что продавливание от фундамента при центральном нагружении происходит по боковым поверхностям пирамиды, стороны которой наклонены под углом 45 º к горизонтали (рис.3.5).

Рис. 3.5. Эпюра давлений под подошвой фундамента

и построение пирамиды продавливания

Расчетная продавливающая сила определяется по формуле

(3.36)

где – наибольшее краевое давление; – площадь многоугольника abcdef, которая расчитывается

, (3.37)

где b, l – соответственно ширина и длина подошвы фундамента; и – ширина и длина стаканной части фундамента; – размер по вертикали от верха плитной части фундамента до арматуры.

Расчет на продавливание при монолитном сопряжении колонны или подколонника с плитой производится по формуле

(3.38)

где – расчетная продавливающая сила; – коэффициент (при монолитном сопряжении колонны с плитной частью фундамента k = 1); – расчетное сопротивление бетона растяжению (принимается по СНиПу по железобетонным конструкциям, [8] в зависимости от марки выбранного бетона); – среднее арифметическое значение периметров верхнего и нижнего оснований пирамиды, образующейся при продавливании, в пределах рабочей высоты сечения, определяемое по формуле

(3.39)

Проверка прочности нижней ступени фундамента сводится к определению выноса нижней ступени (рис. 3.5.), который можно расчитать из условия

(3.40)

где (3.41)

; (3.42)

– площадь, с которой собирается реактивное давление. Здесь определение размеров пирамиды продавливания и площади выполняют аналогично изложенному ранее; верхнее основание пирамиды является размером второй ступени фундамента.

Вынос нижней ступени не должен превышать значения

(3.43)

где – коэффициент, принимаемый по табл. 3.6.

Таблица 3.6

Давление на грунт, КПа
М 10	М 200	М 300	М 10	М 200	М 300	М 10	М 200	М 300
				2,8			2,3	2,5
	2,5	2,8		2,3	2,5			2,1	2,5
	2,5	2,4			2,2	2,6	1,8	1,9	2,2

Площадь сечения рабочей арматуры нижней ступени фундамента расчитывают по моменту, действующему в сечении фундамента по грани колонны; в сечениях по граням ступеней фундамента проверяют достаточность принятой по этому расчету арматуры и в случае необходимости вводят изменения. При прямоугольной подошве площадь сечения арматуры находят расчетом в обоих направлениях.

Рис. 3.6. Расчетная схема для определения площади

сечения арматуры

Определим момент в сечении 1–1 (рис. 3.6.)

(3.44)

в сечении 3–3

(3.45)

где – давление по подошве в сечении 1–1. Площадь арматуры для сечения 1–1

(3.46)

где – рабочая высота плитной части фундамента; – расчетное сопротивление арматуры растяжению, которое определяется по табл. 3.7.

Таблица 3.7

Стержневая арматура класса	Расчетное сопротивление арматуры для предельных состояний первой группы, кПа
растяжению	сжатию,
продольной и поперечной при расчете на момент	поперечной при расчете на поперечную силу
A–I
A–II
A–III

По площади сечения арматуры необходимо подобрать по сортаменту арматуры (прил.3, табл. 1) количество и диаметр стержней.

Для фундаментов диаметр арматуры стержней принимается не меньше 10 мм, шаг стержней – 20 см. Далее проверяем достаточность поставленной арматуры.

На этом заканчивается расчет фундамента мелкого заложения. В пояснительной записке необходимо вычертить принятый фундамент в двух проекциях с указанием арматуры.

4. РАСЧЕТ СВАЙНОГО ФУНДАМЕНТА

Расчет свайного фундамента ведется в следующей последовательности:

4.1 Определение глубины заложения подошвы ростверка

Глубину заложения подошвы ростверка определяем исходя из следующих факторов:

а) конструктивных особенностей здания или сооружения;

б) нормативной глубины промерзания грунта;

в) расчетной глубины сезонного промерзания грунта.

Расчет глубины заложения ростверка производится как для фундаментов мелкого заложения (гл. 3.1).

4.2 Выбор вида и материала свай

Выбор свай производится с учетом инженерно-геологических особенностей площадки строительства.

Рис. 4.1. Расчетная схема для определения длины сваи

Длина сваи (размер от подошвы ростверка до начала заострения) определяется глубиной залегания слоя хорошего грунта, в который заглубляется нижний конец сваи на 2–3 м. При назначении длины сваи слабые грунты (насыпные, торф, грунты, находящиеся в рыхлом и текучем состоянии) необходимо прорезать и острие сваи заглублять в плотные грунты. При очень мощной толще слабых грунтов оставляют нижние концы свай в слабых грунтах. Минимальная длина сваи при центральной сжимающей нагрузке обычно принимается не менее 2,5 м, а при дополнительном действии момента и горизонтальной нагрузки – не менее 4 м. Длину сваи выбирают на основании технико-экономического сравнения вариантов по табл. 4.1.

Таблица 4.1

4.3 Определение несущей способности сваи

Несущую способность сваи (расчетное сопротивление сваи) определяется по материалу сваи и по грунту висячей сваи.

4.3.1 Определение несущей способности сваи по материалу

Расчетное сопротивление (несущая способность) сваи по материалу определяется по следующей формуле

(4.1)

где – продольное усиление от расчетных нагрузок; – коэффициент условий работы ( = 0,9 при размере поперечного сечения свай d £ 20 см и = 1 при d > 20 мс); – коэффициент, учитывающий особенности загружения (для свай, полностью находящихся в грунте, = 1); – расчетное сопротивление бетона при осевом сжатии (табл. 4.2); – расчетное сопротивление арматуры сжатию; – площадь поперечного сечения сваи; – площадь поперечного сечения.

Таблица 4.2

Расчетное сопротивление арматуры приведено в табл. 3.7.

4.3.2 Определение несущей способности висячей сваи по грунту

Несущую способность сваи по грунту (рис. 4.2) находят как сумму сопротивлений, оказываемых грунтами основания под нижним концом сваи и по ее боковой поверхности

(4.2)

где – коэффициент условий работы сваи в грунте, принимаемый равным 1; – расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи, принимаемое по табл. 4.3; – площадь опирания на грунт сваи; – наружный периметр поперечного сечения ствола сваи; – расчетное сопротивление i -ого слоя грунта основания по боковой поверхности сваи, принимаемое по табл. 4.3; – толщина i -ого слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью сваи; – коэффициенты условий работы грунта соответственно под нижним концом и по боковой поверхности сваи, учитывающие влияние способа погружения сваи, принимаемые по табл. 4.5.

Таблица 4.3

Поиск по сайту: