Толщина слоя грунта выше подошвы фундамента со стороны подвала

Определение расчетного сопротивления грунта основания

Определение расчетного сопротивления грунта основания. Сравнение результатов, полученных в модуле ГРУНТ с ручным расчетом.

Выполняется сравнение расчетного сопротивления грунта основания полученного в модуле ГРУНТ с результатами ручного расчета по СП 22.13330 «Основания зданий и сооружений».

Исходные данные

Размеры фундамента bxl=20х30м; глубина заложения фундамента d=2м; здание с гибкой конструктивной схемой; подвал отсутствует; характеристики грунтов определены по таблицам. Нагрузка на основание N=120000кН; среднее давление по подошве фундамента p=200кН/м 2

Характеристики грунтов основания:

Результаты расчета в модуле ГРУНТ

Rz=392.085кН/м 2 по подошве фундамента (отметка +98.000).
Rz=570.161кН/м 2 на глубине 3.5м от подошвы фундамента (отметка +94.500).

Определение расчетного сопротивления грунта основания под подошвой фундамента R (отметка +98.000)

Расчетное сопротивление грунта основания определяется по формуле:

γС1 и γС2 – коэффициенты условий работы по табл. 5.4 СП 22.13330;
k – коэффициент, принимаемый равным 1, если характеристики определены непосредственными испытаниями и 1.1, если по таблицам;
Mγ, Mq и Mc – коэффициенты, принимаемые по таблице 5.5;
kz – коэффициент, принимаемый равным 1 при b 10, здесь Z0=8м;
b – ширина подошвы фундамента;
γII – осреднённое расчётное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента;
γ’II – осреднённое расчётное значение удельного веса грунтов, залегающих выше подошвы фундамента;
cII – расчётное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента;
d1 – глубина заложения фундаментов бесподвальных сооружений от уровня планировки или приведённая глубина заложения наружных и внутренних фундаментов от пола подвала;

hs – толщина слоя грунта выше подошвы фундамента со стороны подвала, м;
hcf – толщина конструкции пола подвала;
γ cf – расчётное значение удельного веса конструкции пола подвала;
db – глубина подвала.

γ_С1=1.25 и γ_С2=1, т.к. непосредственно под фундаментом залегает грунт ИГЭ-2 песок пылеватый.
k=1.1 т.к. характеристики грунтов определены по таблицам.
Коэффициенты Mγ, Mq и Mc определяются по таблице 5.5 СП 22.13330 в зависимости от угла внутреннего трения φ. Данная таблица составлена на основании формул:

Т.к. основание под фундаментом неоднородное, то, в соответствии с пунктом 5.6.10 СП 22.13330, для определения R следует принимать средневзвешенные значения характеристики грунтов по глубине ZR=0.5b при b 3

Сi, кПа, кН/м 2	φi, град	hi*γi, кН/м 2	hi*Сi, кН/м	hi*φi, м*град
2	2.00	17.20	1.00	31.00	34.40	2.00	62.00
3	3.00	17.85	8.00	22.00	53.55	24.00	66.00
4	1.00	18.35	20.00	18.00	18.35	20.00	18.00
∑	6.000	–	–	–	106.30	46.00	146.00
средние значения		17.717	7.667	24.333	–	–	–

№ИГЭ	hi, м	γi, кН/м 3	hi*γi, кН/м 2
1	1.00	17.65	17.65
2	1.00	17.20	17.20
∑	2.00		34.85
среднее значение		17.425

Осредненные характеристики определяются по формуле:

Коэффициент, зависящий от ширины фундамента: kz=Z0/b+0.2=8/20+0.2=0.6

Определение расчетного сопротивления грунта основания на глубине 3.5м от подошвы фундамента (отметка +94.500)

Распределение напряжений по глубине сжимаемой толщи:

По глубине сжимаемой толщи должно выполняться условие (условие 5.9 СП 22.13330):

где σzp, σzγ и σzg – вертикальные напряжения на глубине Z от подошвы фундамента.

Определим σz и Rz на глубине Z=3.5м от подошвы фундамента.

Rz определяется для условного фундамента шириной:

где Az=N/σzp=120000/196.224=615.55м2; σzp=196.244кН/м2 – дополнительное давление на глубине Z=3.5м от подошвы фундамента (определено при помощи модуля ГРУНТ); a=(l-b)/2=(30-20)/2=5м.

Средневзвешенные значения характеристики грунтов определяются по глубине ZR=4+0.1*20.23=6.23м.

№ИГЭ	hi, м	γi/γsbi, кН/м 3	Сi, кПа, кН/м 2	φi, град	hi*γi, кН/м 2	hi*Сi, кН/м	hi*φi, м*град
3	1.500	17.850	8.000	22.000	26.775	12.000	33.000
4	3.000	18.350	20.000	18.000	55.050	60.000	54.000
5	1.523	18.850	50.000	16.000	28.709	76.150	24.368
∑	6.023	–	–	–	110.534	148.150	111.368
средние значения		18.352	24.597	18.490	–	–	–

№ИГЭ	hi, м	γi/γsbi, кН/м 3	hi*γi, кН/м 2
1	1.000	17.650	17.650
2	3.000	17.200	51.600
3	1.500	17.850	26.775
∑	5.500		96.025
среднее значение		17.459

Коэффициент, зависящий от ширины фундамента: kz=Z0/b+0.2=8/20.23+0.2=0.595

Пример 7. Определение размеров подошвы фундаментов

Определить основные размеры ленточного сборного фундамента наружной стены шестиэтажного жилого дома (рис. 11), возводимого в Москве. Здание имеет подвал, пол которого на 1,3 м ниже уровня земли. Пол бетонный с цементной стяжкой, общая толщина конструкций пола 0,1 м. Планировочная отметка совпадает с природным рельефом. Под подошвой фундамента песок средней крупности γ = 18,1 кН/м 3 ; φ = 26º; I_l = 0; С = 0 кПа; R = 400кПа

Расчетные вертикальные нагрузки на 1 м наружной стены:

– постоянная N_п = 244 кН/м,

– временная N_в = 18,4 кН/м.

Обе нагрузки, по указаниям норм проектирования каменных конструкций, считаем приложенными в центре тяжести подошвы фундамента.

Горизонтальную силу от давления грунта на стену подвала в расчете не учитываем, она воспринимается конструкциями перекрытий и полом подвала. Выбираем глубину заложения фундамента. По конструктивным условиям фундамент должен быть заложен на 0,2 – 0,5 м ниже пола в подвале. При толщине фундаментной подушки 0,3 м глубина заложения 1,3 + 0,3 = 1,6 м. Других конструктивных требований к фундаменту не предъявляется.

Ширина подошвы ленточного фундамента определяется по формуле:

, (20)

где n_oII – расчетное усилие по 2-му предельному состоянию на 1 п.м. ленточного фундамента, приложенное к верхнему обрезу (при коэффициенте надежности по нагрузке γ_f = 1), кН.

R – расчетное сопротивление грунта основания: подставляется R для предварительного определения размеров фундамента, кПа;

γ_mg – средний удельный вес материала фундамента и грунта на его уступах, принимаемый равным 20 кН/м 3 ;

d – глубина заложения фундамента от уровня планировки, м.

Расчетное сопротивление грунта соответствует такому давлению под подошвой фундамента, при котором зоны пластических деформаций развиваются на глубину z = b/4. На графике зависимости осадка-нагрузка это давление находится в начале фазы образования областей сдвига. Из решения Н.П.Пузыревского при z = b/4 получено следующее выражение для расчетного сопротивления грунта основания:

(21)

где γ_c1 и γ_c2 – коэффициенты условий работы, зависящие от вида грунта основания и жесткости сооружения;

k  коэффициент, принимаемый k = 1, если прочностные характеристики грунта φ и c определены непосредственными испытаниями, и k = 1,1, если они приняты по таблице СНиП [1] на основании физических характеристик грунтов;

M_γ , M_q, Mc  – коэффициенты, зависящие от угла внутреннего трения грунта;

b  – ширина подошвы фундамента;

γ_II – осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента (при наличии подземных вод γ_II определяется с учетом взвешивающего действия воды); γ_II I  удельный вес грунта, находящегося выше подошвы фундамента;

c_II – расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента;

d₁  – глубина заложения фундаментов бесподвальных сооружений от уровня планировки или приведенная глубина заложения наружных и внутренних фундаментов от пола подвала, определяемая по формуле:

(22)

где h_s – толщина слоя грунта выше подошвы фундамента со стороны подвала;

h_cf  – толщина конструкции пола подвала;

γ_cf  – расчетное значение удельного веса конструкции пола подвала. Величина d_b  – глубина подвала – расстояние от уровня планировки до пола подвала (для сооружений с подвалом B ≤ 20 м и глубиной свыше 2 м принимается d_b = 2 м, при ширине подвала B > 20 м считается d_b = 0).

Если d₁>d(где d  глубина заложения фундамента), то d₁принимается равным d, а d_b = 0 при любой форме фундаментов в плане.

Ширина подошвы фундамента определяется методом последовательных приближений.

Предварительно ширина подошвы определится:

b = (244 + 18.4) / 400 – 20·1,6 = 0,71 м.

Однако значение расчетного сопротивления грунта R является условным, относится к фундаментам, имеющим ширину b = 1 м и глубину заложения

d = 2 м и не учитывающим прочностные характеристики грунта. Поэтому производится уточнение значения R с учетом конструктивных особенностей фундамента по формуле:

, (21)

где γ_с1 и γ_с2 – коэффициенты условий работы, принимаемые по указаниям (табл. п.3.3) ; γ_с1 = 1,4, γ_с2 = 1,2.

К_z = 1 – коэффициент при b 0 – М_с = 6,9, М_γ = 0,84, М_q = 4,37;

γ₁₁ и γ ` <sub>11</sub> I – осредненное расчетное значение удельного веса грунтов залегающих соответственно ниже и выше подошвы фундамента γ<sub>11</sub> =18,1 кН/м 3 , γ ` ₁₁ I = 17,55 кН/м 3 .

С₁₁ = 0 кПа – расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента (песок);

d₁ – приведенная глубина заложения фундамента от пола подвала, определяемая по формуле:

,

где h_s –толщина слоя грунта выше подошвы фундамента со стороны подвала равная 0,5 м;

h_cf – толщина конструкции пола – 0,08 м;

γ_cf = 22 кН/м 3 – расчетное значение удельного веса конструкции пола выше подвала;

d_b = 1,3 м – глубина подвала – расстояние от уровня планировки до пола подвала;

d₁ = 0,5 + 0,08· 22 /17,3 = 0,6 м

Расчетное сопротивление грунта основания при b = 0,71 м и d₁ = 0,6 м определится:

R=1,4×1,2×(0,84×0,71×18,1+4,37×0,6×17,355+(4,37-1)×1,3×17,55+0 = 224 кПа

Уточняем ширину подошвы фундамента:

b = (244 + 18.4) / 224 – 20·1,6 = 1,36 м .

Так как разность двух значений превышает 10%, то уточнение необходимо продолжить.

Расчетное сопротивление грунта основания при b = 1,36 м определится:

R=1,4×1,2×(0,84×1,36×18,1+4,37×0,6×17,355+(4,37-1)×1,3×17,55+0 = 241 кПа.

b = (244 + 18.4) / 241 – 20·1,6 = 1,3 м .

Так как разница последних двух значений менее 10%, дальнейшее уточнение не делается.

Подбор сборных стеновых панелей и фундаментных блоков производится по ГОСТ 13580-68 (приложение 4 настоящих указаний). Принимаем ширину 1,4 м, которая соответствует размеру фундаментной подушки из железобетонных плит Ф 14.(переделать рисунок 14 – 2 блока и стена)

Рис. 14. Конструирование фундамента

Проверка давления на грунт под подошвой фундамента производится по формуле:

, (22)

где р₁₁ – давление под подошвой фундамента, кПа;

G_fn – нагрузка от 1 м фундамента:

– от подушки при ее массе 2,18 т………………. 10× 2.18 : 2,38 = 9,2 кН;

– от блоков стены (2 шт.)при массе одного блока 1,96 т …2 (10×1,96 : 2,38) = 16,4 кН;

– от кирпичной стены высотой 0,3 м………………….0,3×0,64×1×10×1,8 = 16,9 кН

G_fn= 9,2 + 16,4 + 16,9 =42,5 кН.

G_gn – вес грунта с одной стороны обреза фундамента, определяемый как произведение удельного веса грунта (18 кН/м 3 ) и объема грунта равного 0,4×1,5 =0,6:

А – площадь 1 п.м. подошвы фундамента, принятых размеров.

р₁₁ = (244+18,4 + 42,5 + 10,8) / 1,4 = 225,5 кПа.

Дата добавления: 2014-11-29 ; Просмотров: 5981 ; Нарушение авторских прав? ;

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Расчеты ленточного и столбчатого фундаментов

Перед вводом данных в программу ФОК-Комплекс я стараюсь придерживать такого порядка действия:

1. Определяюсь с отметками, прорисовываю расположения фундаментов, ниже приведен пример:

Примечания:

1. Формулу (5.7) допускается применять при любой форме фундаментов в плане. Если подошва фундамента имеет форму круга или правильного многоугольника площадью А, значение bпринимают равным .

1. Расчетные значения удельного веса грунтов и материала пола подвала, входящие в формулу (7) допускается принимать равными их нормативным значениям.

1. Расчетное сопротивление грунта при соответствующем обосновании может быть увеличено, если конструкция фундамента улучшает условия его совместной работы с основанием, например, фундаменты прерывистые, щелевые, с промежуточной подготовкой и др.
2. Для фундаментных плит с угловыми вырезами расчетное сопротивление грунта основания допускается увеличивать, применяя коэффициент k_d по таблице 5.6.
3. Если d₁>d (d– глубина заложения фундамента от уровня планировки), в формуле (5.7) принимают d₁ = dи d_b = 0.
4. Расчетное сопротивления грунтов основания R, определяемое по формулам (В.1) и (В.2) с учетом значений R таблиц B.1-В.10 приложения В, допускается применять для предварительного назначения размеров фундаментов в соответствии с указаниями разделов 5-6.

Исходные данные

Основание фундаментом являются – Супесь лессовидная просадочная низкопористая твердая (ИГЭ 2)

с_II= 0,6 т/м 2 ; d₁ = 2,30 м + 0,10 м * 2,00 т/м 3 / 1,653 т/м 3 = 2,30 м + 0,121 м = 2,421 м;

R = (1,25 х 1,00) / 1,00 * [0,78 * 1,00 * 3,00 м * 1,800 т/м 3 + 4,11 * 2,421 м * 1,653 т/м 3 +

+ (4,11 – 1,00) * 1,05 м * 1,653 т/м 3 + 6,67 * 0,6 т/м 2 ] = 1,25 * (4,212 т/м 2 + 16,44786243 т/м 2 +

+ 5,3978715 т/м 2 + 4,002 т/м 2 ) =37,5746674125 т/м 2 .

Теперь рассмотрим небольшой многоэтажный медицинский центр, в котором необходимо сделать расчет ленточного и столбчатого фундаментов.

Исходные данные примера расчета ленточного фундамента

Площадка строительства характеризуется следующими атмосферно-климатическими воздействиями и нагрузками:

• вес снегового покрова (расчетное значение) – 240 кг/м 2 ;
• давление ветра — 38 кг/м 2 ;

основанием является грунт II категории по сейсмическим свойствам.

площадка строительства — 7 баллов.

, (18)

где N_,ser – продольное усилие, передаваемое колонной, приложенное к фундаменту в уровне его обреза, при коэффициенте надежности ;
d – глубина заложения фундамента; g_mt – среднее значение удельного веса фундамента и грунта на его уступах (принимается » 20 кН/м 3 ).

Затем определяются стороны подошвы фундамента:

– для фундаментов с квадратной подошвой;

; b_f = l_f u – для фундаментов с прямоугольной подошвой,

где b_f – ширина подошвы фундамента; l_f – длина подошвы фундамента;
u = 0,6 ¸ 0,85.

После этого уточняется расчетное сопротивление грунта в соответствии с [20] по формуле

, кПа, (19)

где g_с1 и g_с2 – коэффициенты условий работы, принимаются по табл. 3 [20] или табл. 5.3 [3] в зависимости от наименования грунта и его состояния, а также от конструктивной особенности здания; k – коэффициент, принимаемый равным k = 1,0, если прочностные характеристики грунта (j и c_II) определены непосредственными испытаниями, и k = 1,1, если они приняты по табл. 1-3 рекомендуемого прил. [20]; М_g, М_q, М_с – коэффициенты, зависящие от угла внутреннего трения j несущего слоя грунта, принимаются по табл. 4 [20] или табл. 5.4 [3]; b_f – ширина подошвы фундамента; k_z – коэффициент, принимаемый равным: при b_f 10 м –
(здесь z = 8 м); – осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих выше подошвы фундамента (при наличии подземных вод определяется с учетом взвешивающего действия воды), кН/м 3 (тс/м 3 ); g_II – то же, ниже подошвы фундамента; с_II – расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента, кПа (тс/м 2 ); d₁ – глубина заложения фундаментов без подвальных сооружений от уровня планировки или приведенная глубина заложения наружных и внутренних фундаментов от пола подвала (рис. 4), определяется по формуле

, м, (20)

где h_s – толщина слоя грунта выше подошвы фундамента со стороны подвала, м; h_cf – толщина конструкции пола подвала, м; g_cf – расчетное значение удельного веса конструкции пола подвала, кН/м 3 (тс/м 3 ), g_cf » 22 ¸ 24 кН/м 3 ; d_b – глубина подвала – расстояние от уровня планировки до уровня пола подвала, м (для сооружений с подвалом шириной В £ 20 м и глубиной свыше 2 м принимается d_b = 2 м, при ширине подвала В > 20 м – d_b = 0).

Затем проверяется условие

где ; ; .

Если правая и левая части неравенства (21) отличаются друг от друга более чем на 5 %, необходимо уточнить размеры подошвы фундамента.

Уточнение производится следующим образом. Сначала по формуле (18) вычисляется новое значение площади подошвы A_f с заменой R на R. После этого уточняются стороны подошвы фундамента l_f и b_f.

Затем по формуле (19) вычисляется новое значение R и так до выполнения условия £ 0,05.

Для внецентренно нагруженных фундаментов следует проверить условия: P_max £ 1,2R и P_min ³ 0.

Полученные из расчета размеры подошвы округляются кратно 0,3 м в большую сторону. Окончательные размеры подошвы фундамента устанавливаются после расчета основания по деформациям (осадки).