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.
γС1=1.25 и γС2=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
№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; Il = 0; С = 0 кПа; R = 400кПа
Расчетные вертикальные нагрузки на 1 м наружной стены:
– постоянная Nп = 244 кН/м,
– временная Nв = 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 noII – расчетное усилие по 2-му предельному состоянию на 1 п.м. ленточного фундамента, приложенное к верхнему обрезу (при коэффициенте надежности по нагрузке γf = 1), кН.
R – расчетное сопротивление грунта основания: подставляется R для предварительного определения размеров фундамента, кПа;
γmg – 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 γc1 и γc2 – 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;
Mγ , Mq, Mc – коэффициенты, зависящие от угла внутреннего трения грунта;
b – ширина подошвы фундамента;
γII – осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента (при наличии подземных вод γII определяется с учетом взвешивающего действия воды); γII I удельный вес грунта, находящегося выше подошвы фундамента;
cII – 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 hs – толщина слоя грунта выше подошвы фундамента со стороны подвала;
hcf – толщина конструкции пола подвала;
γcf – расчетное значение удельного веса конструкции пола подвала. Величина db – глубина подвала – расстояние от уровня планировки до пола подвала (для сооружений с подвалом B ≤ 20 м и глубиной свыше 2 м принимается db = 2 м, при ширине подвала B > 20 м считается db = 0).
Если d1>d(где d глубина заложения фундамента), то d1принимается равным d, а db = 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 γс1 и γс2 – коэффициенты условий работы, принимаемые по указаниям (табл. п.3.3) ; γс1 = 1,4, γс2 = 1,2.
Кz = 1 – коэффициент при b 0 – Мс = 6,9, Мγ = 0,84, Мq = 4,37;
γ11 и γ ` 11 I – осредненное расчетное значение удельного веса грунтов залегающих соответственно ниже и выше подошвы фундамента γ11 =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 hs –толщина слоя грунта выше подошвы фундамента со стороны подвала равная 0,5 м;
hcf – толщина конструкции пола – 0,08 м;
γcf = 22 кН/м 3 – расчетное значение удельного веса конструкции пола выше подвала;
db = 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;
Gfn – 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
Gfn= 9,2 + 16,4 + 16,9 =42,5 кН.
Ggn – 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:
- 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 .
- Расчетные значения удельного веса грунтов и материала пола подвала, входящие в формулу (7) допускается принимать равными их нормативным значениям.
- 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.
- Для фундаментных плит с угловыми вырезами расчетное сопротивление грунта основания допускается увеличивать, применяя коэффициент kd по таблице 5.6.
- Если d1>d (d– глубина заложения фундамента от уровня планировки), в формуле (5.7) принимают d1 = dи db = 0.
- 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)
сII= 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; gmt – 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;
; bf = lf u – для фундаментов с прямоугольной подошвой,
где bf – ширина подошвы фундамента; lf – длина подошвы фундамента;
u = 0,6 ¸ 0,85.
После этого уточняется расчетное сопротивление грунта в соответствии с [20] по формуле
, кПа, (19)
где gс1 и gс2 – 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 cII) определены непосредственными испытаниями, и k = 1,1, если они приняты по табл. 1-3 рекомендуемого прил. [20]; Мg, Мq, Мс – коэффициенты, зависящие от угла внутреннего трения j несущего слоя грунта, принимаются по табл. 4 [20] или табл. 5.4 [3]; bf – ширина подошвы фундамента; kz – коэффициент, принимаемый равным: при bf 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 ); gII – то же, ниже подошвы фундамента; сII – 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 hs – толщина слоя грунта выше подошвы фундамента со стороны подвала, м; hcf – толщина конструкции пола подвала, м; gcf – расчетное значение удельного веса конструкции пола подвала, кН/м 3 (тс/м 3 ), gcf » 22 ¸ 24 кН/м 3 ; db – 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 db = 2 м, при ширине подвала В > 20 м – db = 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 Af с заменой R на R. После этого уточняются стороны подошвы фундамента lf и bf.
Затем по формуле (19) вычисляется новое значение R и так до выполнения условия £ 0,05.
Для внецентренно нагруженных фундаментов следует проверить условия: Pmax £ 1,2R и Pmin 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).