Расчет центрально нагруженного фундамента Ширина подошвы фундамента назначается из условия: P ≤ R P – среднее давление под подошвой фунда мента ; N 0II – нагрузка на весь фундамент; n 0II – нагрузка на 1м.п. длины фундамента; N gII ( n gII ) – вес грунта на уступах фундамента; N Ф – вес фундамента. N 0II (n 0II ) N g II n gII
1. Среднее давление по подошве фундамента: ленточный фундамент столбчатый фундамент
2. Расчетное сопротивление для здания без подвала: 3. Заменим
с редний удельный вес фундамента и грунта на его уступах 4. средняя интенсивность давления от веса фундамента и грунта на его обрезах
ленточный фундамент квадратный фундамент прямоугольный фундамент
Проверка напряжений на кровле слабого слоя грунта. При наличии в пределах сжимаемой толщи основания Н с на глубине z от подошвы фундамента, слоя грунта меньшей прочности, чем прочность вышележащих слоев грунта, размеры подошвы фундамента (b х ℓ) должны назначаться не только из условия P ≤ R, но и из условия
Р – среднее давление под подошвой фундамента, кПа ; R – расчетное сопротивление грунта несущего слоя, кПа; σ zg – напряжение от собственного веса грунта на кровле слабого слоя, кПа; σ zр – дополнительное напряжение на кровле слабого слоя, кПа; σ zγ – напряжение от собственного веса, выбранного при отрывке котлована грунта; R z – расчетное сопротивление грунта пониженной прочности, кПа. n 0 II – расчетная нагрузка на обрезе фундамента, кН/м; n gII – расчетный вес грунта на уступах фундамента, кН/м; n fII – расчетный вес фундамента, кН/м.
σ zр =α*Р σ z g = σ zg,0 + ′ II * z - коэффициент, принимаемый табл.5,8 СП 22.13330.20016 в зависимости от относительной глубины ξ, равной 2 z / b. σ zg,0 - вертикальное напряжение от собственного веса грунта на отметке подошвы фундамента, кПа. σ zγ =α к * σ zg,0 к - коэффициент, принимаемый табл.5,8 СП 22.13330.20016 в зависимости от относительной глубины ξ, равной 2 z / b к.
c 1 и c 2 - коэффициенты условий работы, принимаемые по таблице 5,4 СП 22.13330.2016; k - коэффициент, принимаемый =1, если прочностные характеристики грунта ( и с) определены непосредственными испытаниями k = 1,1, если они приняты по таблицам СП 22.13330.20016; М , М q, М с - коэффициенты, принимаемые по таблице 5,5 СП 22.13330.2016; k z - коэффициент, принимаемый равным единице при b < 10 м; b z – ширина условного фундамента, м;
II - осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы условного фундамента, кН/м 3 ; ′ II - то же, для грунтов, залегающих выше подошвы условного фундамента, кН/м3 ; с II - расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой условного фундамента, кПа ; d b - глубина подвала, расстояние от уровня планировки до пола подвала, м (для сооружений с подвалом глубиной свыше 2 м принимают равным 2 м ); d z – глубина заложения подошвы условного фундамента бесподвальных сооружений или приведенная глубина заложения подошвы условного фундамента со стороны подвала, м
Расчет фундаментов на грунтовых подушках. Если несущий слой грунта оказывается слабым, и его использование в качестве естественного основания невозможно или нецелесообразно, то проводят замену слабого грунта другим, обладающим высоким сопротивлением сдвигу и имеющим малую сжимаемость, который образует, так называемую, грунтовую подушку. 1- фундамент, 2-слабый грунт, 3-песчаная подушка, 4-плотный подстилающий грунт.
Подушки делают из: − крупнообломочные грунты (гравий, щебень); − пески крупные и средней крупности ( удобнее и легче использовать); Чаще всего грунтовые подушки имеют толщину 1…4м Используют подушки: − при малой толще слабых грунтов - обыкновенная песчаная подушка; − при большой толще слабых грунтов - висячая песчаная подушка; − т акая форма песчаной подушки объясняется тем, что в ее зоне необходимо уместить все виды напряжений. Пески: α=30 0 …35 0 ; Гравий: α=40 0 …45 0. Тогда bz = b + 2z ⋅ tg α Подушки отсыпаются слоями по 10…15 см, с уплотнением каждого слоя до γ d = 16…16,5 кН/м 3.
Применение песчаной подушки приводит к следующим положительным эффектам: 1) т.к. Е>20 МПа, то применение песчаной подушки приводит к уменьшению осадок сооружения. 2) т.к. песчаные подушки имеют большой коэффициент фильтрации (сильноводопроницаемы), то резко сокращается время консолидации основания. 3) песчаные подушки устраиваются из непучинистых грунтов, поэтому есть возможность уменьшить глубину заложения фундамента d из условия учета глубины сезонного промерзания грунта d f.
Внецентренно нагруженным считают фундамент, у которого равнодействующая нагрузок не проходит через центр тяжести площади его подошвы. Давление по подошве внецентренно нагруженного фундамента: Учитывая, что:
N- суммарная вертикальная нагрузка на основание, включая вес фундамента и грунта на его уступах; А- площадь подошвы фундамента; е – эксцентриситет равнодействующей относительно центра тяжести подошвы; b – размер подошвы фундамента в плоскости действия момента
Эксплуатационный случай Предельное состояние Аварийный случай Эпюра давлений грунта может быть однозначной и двузначной.
В тех случаях, когда точка приложения равнодействующей внешних сил смещена относительно обеих осей инерции прямоугольной подошвы фундамента, давление под ее угловыми точками:
Подбор размеров подошвы фундамента: Действующая нагрузка приложена центрально. Подбирают размеры подошвы фундамента из условия P≤R. Для принятых размеров подошвы определяют краевые напряжения при внецентренном приложении нагрузки. Проверяется условие P max ≤ 1,2R 5. Если равнодействующая сил смещена относительно обеих осей, тогда еще определяют краевые напряжения в угловых точках фундамента. 6. Проверяют условие Pmax ≤1,5R
