Расчет фундамента на отрыв
795792.ru

Строительный портал

Расчет фундамента на отрыв

5.5.3. Определение основных размеров фундаментов (ч. 3)

Б. ВНЕЦЕНТРЕННО НАГРУЖЕННЫЕ ФУНДАМЕНТЫ

Размеры внецентренно нагруженных фундаментов определяются исходя из условий:

где р — среднее давление под подошвой фундамента от нагрузок для расчета оснований по деформациям; pmax — максимальное краевое давление под подошвой фундамента; р c max — то же, в угловой точке при действии моментов сил в двух направлениях; R — расчетное сопротивление грунта основания.

Максимальное и минимальное давления под краем фундамента мелкого заложения при действии момента сил относительно одной из главных осей инерции площади подошвы определяется по формуле

где N — суммарная вертикальная нагрузка на основание, включая вес фундамента и грунта на его обрезах, кН; A — площадь подошвы фундамента, м 2 ; Мх — момент сил относительно центра подошвы фундамента, кН·м; y — расстояние от главной оси инерции, перпендикулярной плоскости действия момента сил, до наиболее удаленных точек подошвы фундамента, м; Ix — момент инерции площади подошвы фундамента относительно той же оси, м 4 .

Для прямоугольных фундаментов формула (5.53) приводится к виду

где Wx — момент сопротивления подошвы, м 3 ; ex = Mx/N — эксцентриситет равнодействующей вертикальной нагрузки относительно центра подошвы фундамента, м; l — размер подошвы фундамента в направлении действия момента, м.

При действии моментов сил относительно обеих главных осей инерции давления в угловых точках подошвы фундамента определяется по формуле

или для прямоугольной подошвы

где Мх, My, Iх, Iy, ex, ey, x, у — моменты сил, моменты инерции подошвы эксцентриситеты и координаты рассматриваемой точки относительно соответствующих осей; l и b — размеры подошвы фундамента.

Условия (5.50)—(5.52) обычно проверяются для двух сочетаний нагрузок, соответствующих максимальным значениям нормальной силы или момента.

Относительный эксцентриситет вертикальной нагрузки на фундамент ε = е/l рекомендуется ограничивать следующими значениями:

εu = 1/10 — для фундаментов под колонны производственных зданий с мостовыми кранами грузоподъемностью 75 т и выше и открытых крановых эстакад с кранами грузоподъемностью более 15 т, для высоких сооружений (трубы, здания башенного типа и т.п.), а также во всех случаях, когда расчетное сопротивление грунтов основания R εu = 1/6 — для остальных производственных зданий с мостовыми кранами и открытых крановых эстакад;

εu = 1/4 — для бескрановых зданий, а также производственных зданий с подвесным крановым оборудованием.

Форма эпюры контактных давлений под подошвой фундамента зависит от относительного эксцентриситета (рис. 5.25): при ε ε = 1/10, соотношение краевых давлений pmin/pmax = 0,25), при ε = 1/6 — треугольная с нулевой ординатой у менее загруженной грани подошвы, при ε > 1/6 — треугольная с нулевой ординатой в пределах подошвы, т.е. при этом происходит частичный отрыв подошвы.

В последнем случае максимальное краевое давление определяется по формуле

где b — ширина подошвы фундамента; l = l /2 – e — длина зоны отрыва подошвы (при ε = 1/4, l = 1,4).

Следует отметить, что при отрыве подошвы крен фундамента нелинейно зависит от момента.

Распределение давлений по подошве фундаментов, имеющих относительное заглубление λ = d/l > 1, рекомендуется находить с учетом бокового отпора грунта, расположенного выше подошвы фундамента. При этом допускается применять расчетную схему основания, характеризуемую коэффициентом постели (коэффициентом жесткости). В этом случае краевые давления под подошвой вычисляются по формуле

где id — крен заглубленного фундамента; ci — коэффициент неравномерного сжатия.

Пример 5.11. Определить размеры фундамента для здания гибкой конструктивной схемы без подвала, если вертикальная нагрузка на верхний обрез фундамента N = 10 МН, момент M = 8 МН·м, глубина заложения d = 2 м. Грунт — песок средней крупности со следующими характеристиками, полученными по испытаниям: е = 0,52; φII = 37°; cII = 4 кПа; γ = 19,2 кН/м 3 . Предельное значение относительного эксцентриситета εu = е/l = 1/6.

Решение. По табл. 5.13 R = 500 кПа. Предварительные размеры подошвы фундамента определим исходя из требуемой площади:

м 2 .

Принимаем b · l = 4,2 · 5,4 м ( A = 22,68 м 2 ).

Расчетное сопротивление грунта по формуле (5.29) R = 752 кПа. Максимальное давление под подошвой

кПа R = 900 кПа.

Эксцентриситет вертикальной нагрузки

м,

Таким образом, принятые размеры фундамента удовлетворяют условиям, ограничивающим краевое давление и относительный эксцентриситет нагрузки.

Сорочан Е.А. Основания, фундаменты и подземные сооружения

Рассчитываем фундамент на опрокидывание

Давно известно, что надежность здания зависит не только от правильного выбора фундамента, качественных стройматериалов, профессиональных работников, но и от определения грунтов на участке и соответствующий расчет нагрузок.

Сведения и задачи для расчетов

Стройка начинается с расчета. Это первое правило строительства и неважно, идет речь о жилом 9-этажном доме или хижине дяди Тома, к примеру. Для расчетов необходимы данные. Сбор сведений – такая же ответственная работа, как и проведение расчетов. Данные собираются по-разному. Это могут быть динамические или статические испытания, а зачастую параметры и значения из таблиц.

Для проектирования фундаментов нужны такие сведения:

  • выкладки инженерно-геологических работ;
  • характеристика здания – назначение, конструкционные решения, технология строительства;
  • какие силы и нагрузки действуют на фундамент;
  • наличие близкорасположенных фундаментов и воздействие на них возводимого здания.

Все указания по расчетам оснований зданий и сооружений приведены в одноименном СП 22.13330.2011, актуализированной версии СНиП 2.02.01-83.

При расчетах определают:

  • каким будет основание;
  • тип, конструкцию, материал и размер фундамента;
  • работы по уменьшению влияния деформаций;
  • мероприятия для ослабления изменений близлежащих фундаментов.

Расчет оснований

Основополагающим в расчетах является условие, что несущая способность грунтов вычисляется вместе со всеми элементами сооружения.

Разработкой должна быть решена задача обеспечение их устойчивости в любых проявлениях неблагоприятных вариантов нагрузок и воздействий. Ведь потеря устойчивости оснований соответственно повлечет деформацию, а, возможно, и разрушение всего или части здания.

Последствия сдвига фундамента

Проверке подвергаются такие вероятные потери устойчивости:

  1. сдвиг грунтов основания вместе с фундаментом;
  2. плоский сдвиг сооружения по соприкосновению: подошва сооружения – поверхность грунта;
  3. смещение фундамента по какой-либо из его осей.

Помимо нагрузок и других сил, действующих на конструкции, устойчивость здания зависит от глубины заложения, формы, размера подошвы фундамента.

Применение метода предельных состояний

Расчетная схема определения нагрузок достаточно разнообразна и специфична для каждого объекта. На разных этапах до 1955 г. существовали разные методы расчета конструкций: а) допускаемых напряжений; б) разрушающих нагрузок. С момента указанной даты расчеты ведутся по методу предельных состояний. Его особенностью является наличие целого ряда коэффициентов, учитывающих предельную прочность конструкций. Когда такие конструкции перестают отвечать требованиям эксплуатации, их состояние называется предельным.

Упомянутыми СП и СНиП устанавливаются следующие предельные состояния оснований:

  • по несущей способности;
  • по деформациям.

Деформация фундамента здания из-за смещения

По несущей способности входят состояния, при которых основание и сооружение не соответствуют эксплуатационным нормам. Это может быть лишение ими устойчивого положения, обрушение, разного рода колебания, избыточные деформации, как пример: оседание.

Вторая группа объединяет состояния, которые затрудняют эксплуатацию конструкций или снижают ее срок. Здесь могут иметь место опасные смещения – осадка, крен, прогибы, появление трещин и т. п. Расчет по деформациям выполняется всегда.

Основания рассчитываются по первой группе в таких ситуациях:

  1. при наличии горизонтальных нагрузок – подпорная стена, работы по углублению подвала (реконструкция), фундаменты распорных сооружений;
  2. расположение объекта вблизи котлована, откоса или подземной выработки;
  3. основание состоит из увлажненных или жестких грунтов;
  4. сооружение находится в перечне по I уровню ответственности.

Расчет нагрузок

Проектированием учитываются все виды нагрузок, возникающих на этапах строительства и эксплуатации зданий и сооружений. Порядок их нормативных и расчетных значений установлен в СП 20.13330.2011, обновленной версии СНиП 2.01.07-85.

Нагрузки классифицируются по длительности воздействия, и бывают постоянными или временными.

В постоянные нагрузки входят:

  • вес элементов и конструкций зданий;
  • вес насыпных грунтов;
  • гидростатическое давление грунтовых вод;
  • предварительно напряженные усилия, например: в железобетоне.

Диапазон временных нагрузок более широк. Можно сказать, что к ним относятся все остальные, не вошедшие в постоянные.

Как правило, на основание или конструкцию действует несколько сил, поэтому расчеты предельных состояний выполняются по критическим сочетаниям нагрузок или соответствующим усилиям. Такие сочетания проектируются при анализе состава одновременного приложения различных нагрузок.

Читать еще:  Гидроизоляция фундаментов виды и способы

По составу нагрузок различаются:

  • основные сочетания, куда входят постоянные, длительные и кратковременные нагрузки:

  • особые сочетания, где помимо основных действует одна из особых нагрузок:

Расчет устойчивости фундаментов

Пока лишь только поверхностно ознакомившись с методом предельных состояний, можно представить объем информации и количество расчетов, необходимых для правильного проектирования фундаментов. Здесь нет места ошибкам и оплошностям, ведь речь идет о безопасности не только строителей, но и жильцов или рабочих. И хотя риски массового строительства и индивидуального несопоставимы, малейшие сомнения должны побудить застройщика обратиться к проектировщикам.

Сложный расчет подошвы фундамента на опрокидывание начинается с проверки несущей способности основания. В первую очередь необходимо проверить условие:

На разных грунтах сила предельного сопротивления основания будет разной. Для скальных грунтов ее вычисляют таким образом:

На увлажненных грунтах она определяется из равенства между соотношениями нормальных и касательных напряжений в поверхностях скольжения.

Проверка на сдвиг по подошве

Необходимо из всех возможных поверхностей скольжения найти наиболее опасную, и для нее обеспечить равновесие сил: сдвигающих и удерживающих. Проверочными действиями охватываются сочетания нагрузок и различные воздействия. Для каждого случая вычисляется предельная нагрузка.

Обязательным условием расчетов является построение схем и чертежей (на заданную ось или относительно основания), позволяющих определить равенство сил или моментов. В схемах указываются:

  • нагрузки от здания;
  • вес грунта;
  • сила трения по критической поверхности скольжения;
  • сила фильтрационного давления.

Поскольку плоский сдвиг по подошве возможен в ситуации, когда механическое взаимодействие грунта и подошвы фундамента путем сцепления меньше горизонтального давления, необходимо произвести расчеты сил на сдвиг и сдерживающих сил. Проверка фундамента на устойчивое положение заключается в соблюдении условия:

где Q1 – составляющая расчетных нагрузок на фундамент, параллельная плоскости сдвига, кН; Еа и Ер – составляющие равнодействующих активного и пассивного давления грунта на боковые грани фундаментов, параллельные плоскости сдвига (кН); N1 – сумма расчитанных нагрузок по вертикали (кН); U – гидростатическое противодавление (кН); b, l – параметры фундамента (м); c1, f – коэффициенты грунтов: сцепления и трения.

Если условие не соблюдается, то сопротивление сдвигу можно увеличить, повышая коэффициент трения. Тогда под фундамент нужно готовить гравийно-песчаную подушку. Посмотрите видео, как сделать песчаную подушку для увеличения устойчивости фундамента.

Сдвиг по подошве обычно происходит на мало сжимаемых грунтах. Зачастую наблюдается глубинный сдвиг внутри грунтового массива.

Проверка на опрокидывание

Это последний этап проведения расчета на опрокидывание. Он скорее формальный, поскольку опрокидывание по одной из граней подошвы может быть вероятным при строительстве на жестком основании – скальных грунтах. В отличие от них сжимаемые основания предрасположены к возникновению кренов, тогда точка вращения смещается к центру фундамента.

В любом случае должно подтверждаться правило, что момент устойчивости сильнее опрокидывающего момента. Проверкой устанавливается следующая закономерность:

Пример

Проверка устойчивости ограждающей бетонной стены. Условия примера: ширина подошвы – 2,1 м, высота – 2 м. Одна сторона засыпана грунтом вровень со стеной: q=10 кН/м2, γ1 =18 кН/м3, φ1=16º.

Действие вертикальной нагрузки N1=400 кН/м, горизонтальной – Т1,1=120 кН/м.

  • Необходимо провести проверку на сдвиг.

Вычисляются нагрузки, действующие на стену. Помимо указанных в условии примера, дополнительно действует горизонтальная сила от пригруза и засыпки. Она определяется по формуле:

Высчитывается собственный вес бетонной стены (плотность 25 кН/м3):

Теперь рассчитаем вес грунта на обрезах:

Рассчитывается сдвигающая сила по формуле:

Теперь удерживающая сила (коэффициент трения 0,45)

Для проверки истинности выражения (12.5) нужно взять коэффициент условий работы и коэффициент надежности (для сооружений III уровня ответственности – 1,1).

Подставляя данные 151,4≤1*221,9/1,1=201,7, получаем результат, что сила трения больше сдвигающей силы, следовательно, устойчивость обеспечивается.

  • Второй стадией проводится проверка на опрокидывание.

Выявляются горизонтальные силы, их положение относительно подошвы фундамента:

Вычисляется опрокидывающий момент, действующий от горизонтальных сил:

Вертикальные силы создают момент устойчивости относительно выбранной точки подошвы фундамента:

Проверку на опрокидывание можно вывести по коэффициенту устойчивости фундамента

Крен фундамента

Основные положения

Режим предназначен для определения крена прямоугольного в плане фундамента от действующих на него нагрузок от стен и колонн, нагрузок на прилегающие площади и давления соседних фундаментов в соответствии с требованиями СНиП 2.02.01-83* и рекомендаций “Пособия по проектированию оснований зданий и сооружений (к СНиП 2.02.01-83)” НИИОСП им. Н.М. Герсеванова Госстроя СССР (1986г., п.2.233-2.245, 2.212-2.218), а также СП 50-101-2004, СП 22.13330, ДБН В.2.1-10-2009.

Крен от нагрузок на фундамент определяется как с учетом, так и без учета отпора грунта по боковой поверхности подколонника (согласно 17.2.241 «Пособия. » рекомендуется учитывать отпор грунта по боковой поверхности подколонника для фундаментов, высота которых в грунте превышает 5 м; в СП 50-101-2004 и ДБН В.2.1-10-2009 вопросы отпора грунта по боковой поверхности не рассматриваются). Кроме того, определяются:

  • глубина сжимаемой толщи;
  • изгибающие моменты в уровне подошвы фундамента;
  • краевые давления под подошвой фундамента (максимальные и минимальные);
  • угловые давления под подошвой фундамента (максимальное и минимальное);
  • коэффициент неравномерного сжатия грунта под подошвой;
  • глубина центра поворота фундамента;
  • ординаты эпюры отпора грунта по боковой поверхности подколонника в одиннадцати сечениях.

Все результаты выдаются для двух взаимно перпендикулярных плоскостей.

При расчете всегда используется рекомендуемое нормами среднее взвешенное значение удельных весов тела фундамента, грунта и пола, расположенных над подошвой фундамента, равное 2 T/м 3 .

Режим может быть использован для столбчатых и ленточных фундаментов промышленных и гражданских зданий, а также различных сооружений. Жесткость надфундаментных конструкций не учитывается. Размеры подошвы фундамента не ограничиваются. Основание может состоять из неоднородных по глубине нескальных слоев грунта.

Подготовка данных

Исходные данные для расчета задаются в многостраничном диалоговом окне Крен фундамента , которое включает следующие страницы:

Общие данные — задаются характеристики рассматриваемого фундамента и усилия, действующие в уровне верха рассматриваемого фундамента, а также характеристики соседних фундаментов и значения нормальных сил, действующих на соседние фундаменты в уровне их обреза. Кроме того, на этой странице назначаются нагрузки на прилегающие площади, которые описываются в виде прямоугольных областей. Для каждой области следует задать координаты привязки центра, размеры сторон прямоугольника и значение распределенной нагрузки. Вес грунта и собственно фундаментов учитывается автоматически. Для определения крена от влияния соседних фундаментов и нагрузок на прилегающие площади необходимо задать хотя бы одну нагрузку. Введенная информация может быть проконтролирована кнопками — Предварительный просмотр .

Ступени — задаются геометрические характеристики фундамента, а также глубина его заложения относительно уровня планировки (или пола) и природного рельефа. Геометрические характеристики включают данные о высоте фундамента, количестве, высоте и размерах ступеней (для ленточных фундаментов, количество ступеней принимается равным единице и задается только высота первой ступени). В тех случаях, когда не учитывается боковой отпор грунта, данные о ступенях не требуются.

Грунты — задаются расчетные характеристики грунтов (для расчета по деформациям) под подошвой фундамента, необходимые для расчета по деформациям, а также характеристики грунта выше подошвы. Отметим, что для водонасыщенных грунтов следует задать удельный вес частиц грунта, в противном случае — удельный вес грунта. Согласно СП 22.13330 следует учитывать поровое давление грунтовых вод. Если слой грунта находится в водонасыщенном состоянии и удовлетворяет требованиям п. 5.6.40 СП 22.13330.2011, пользователь может взвести маркер в столбце “Учитывать поровое давление”. При этом при расчете вертикального эффективного напряжения от собственного веса грунта будет учтено поровое давление на границе слоя. При расчетах по СП 22.13330.2016 поровое давление учитывается всегда.

Величина порового давления вычисляется на основании рекомендаций п. Б.1.2 СП 23.13330.2011.

При расчетах по СП 22.13330.2011 использовать маркер “Учитывать поровое давление” не рекомендуется, поскольку формулировки норм требуют использовать удельный вес водонасыщенных грунтов с учетом взвешивающего действия воды. Учет еще и порового давления приводит к двойному учету взвешивающего действия воды. Эти ошибочные формулировки были исправлены только в СП 22.13330.2016.

Читать еще:  Монолитный фундамент плюсы и минусы

Введенная на указанных страницах информация может быть проконтролирована кнопками Предварительный просмотр . При анализе параметров фундаментов в окне контроля данных для каждого фундамента (включая рассматриваемый) выводятся размеры подошвы А и В, а также значение нормальной силы. При контроле нагрузок на прилегающие площади их поля отображаются на фоне фундаментов и для каждой нагрузки показаны размеры ограничивающего ее прямоугольника и значение нагрузки.

Результаты расчета

Расчет выполняется после нажатия кнопки Вычислить . Результаты расчета в установленных в настройках единицах выдаются в табличном виде на странице Результаты и включают следующие величины:

  • крен фундамента в направлении осей X и Y от нагрузок на пол и влияния соседних фундаментов;
  • крен фундамента в направлении осей X и Y от нагрузок на рассматриваемый фундамент без учета отпора грунта;
  • суммарный крен фундамента в направлении осей X и Y (от полезных нагрузок на пол, влияния соседних фундаментов и от нагрузок на рассматриваемый фундамент) без учета отпора грунта;
  • крен фундамента в направлении осей X и Y с учетом отпора грунта от нагрузок на рассматриваемый фундамент;
  • суммарный крен фундамента в направлении осей X и Y;
  • глубина сжимаемой толщи;
  • изгибающие моменты в уровне подошвы фундамента в направлении осей X и Y;
  • максимальные краевые давления под подошвой фундамента в направлении осей X и Y;
  • минимальные краевые давления под подошвой фундамента в направлении осей X и Y;
  • максимальное и минимальное угловые давления под подошвой фундамента;
  • коэффициент неравномерного сжатия грунта под подошвой в вертикальном направлении в направлении осей X и Y (формула (84) «Пособия. »);
  • глубина центра поворота фундамента в направлении осей X и Y.

Кроме того, если расчет выполнялся с учетом бокового отпора грунта, на странице Результаты отображаются графики изменения отпора грунта по боковой поверхности по глубине в направлении осей X и Y. Если отпор грунта по боковой поверхности превышает расчетное сопротивление грунта, то выдается соответствующее сообщение с указанием оси.

По результатам расчета формируется отчет (кнопка Отчет ), который включает таблицы с исходными данными и результатами расчета. Если расчет выполнялся с учетом бокового отпора грунта, то отчет включает графики изменения отпора грунта по боковой поверхности подколонника, а также таблицу с ординатами эпюр отпора грунта по боковой поверхности в направлении осей X и Y и расчетным сопротивлением грунта сверху вниз в 11-и сечениях. Отчет загружается автоматически в приложение, ассоциированное с форматом, заданным в настройках программы.

Пример расчета фундамента

Дано: продольная сила в колонне на уровне верхнего обреза фундамента N=1479,12 кН; изгибающий момент М = 41,75 кН·м; поперечная сила (определена по изгибающим моментам в колонне) Q=20,87 кН; грунт – супесь, коэффициент пористости е =0,7, IL = 0, R=250 кПа; глубина промерзания – 1,6 м. Бетон фундамента В15, Rb =8,5 МПа, Rbt = 0,75 МПа. Арматура плитной части фундамента класса А300 с Rs = 270 МПа.

Принимаем типовой размер подколонника: сечение подколонника lcf × bcf =900×900 мм; глубина стакана dp =800 мм, размер стакана понизу – 500×500 мм, поверху – 550×550 мм.

Определение размеров подошвы и глубины заложения фундамента. Глубина заложения фундамента d =1,7 м. Высота фундамента h =1,7-0,15=1,55 м. Нормативные нагрузки на фундамент: Nn = 1479,12/1,15 =1286,2 кН, Mn = 41,75/1,15=36,3 кН·м, Qn =20,87/1,15=18,15 кН.

Предварительно размер подошвы фундамента определяем из предположения, что относительный эксцентриситет равен e = l/10

м 2 .

Далее задаются соотношением размеров подошвы фундамента b/l= 0,8 и вычисляют ее размеры

м; b = 0,8 l=0,8·3,24= 2,59 м. (3.6)

Назначаем размеры подошвы фундамента l × b=3,3×2,7 м, А=8,91 м 2 .

Проверка несущей способности оснований.Расчетное сопротивление грунта на глубине d при конкретной ширине фундамента b=2,7 м:

R=R[1 + k1(b – b)/b](d + d)/2d =250[1+0,05(2,7-1,0)/1,0](1,7+2,0)/2·2=251 кПа; (3.9)

Продольная сила на уровне подошвы фундамента

Ninf = Nn + Adgmt,=1286,2+8,91·1,7·20=1589,14 кН (3.7)

Изгибающий момент на уровне подошвы фундамента. Поперечная сила от (реакция от моментов в заделке колонны) имеет противоположный знак изгибающему моменту

Minf = Mn Qnh = 36,3-18,15·1,7=5,45 кН·м , (3.8)

Напряжения под подошвой фундамента pmax и pmin

2 . Уточняют расчетное сопротивление грунта при ширине фундамента b =2,1 м: R=247 кПа. Вычисляют максимальное давление под подошвой фундамента

кПа

кПа.

Среднее давление под подошвой фундамента

кПа >R=247 кПа,

Принимаем двухступенчатую подошву фундамента общей высотой hpl =0,6 м (рис. ). Размеры второй ступени l1× b1=2,1×1,8 м.

Расчет на продавливание плитной части. Расчет на продавливание плитной части внецентренно нагруженного фундамента производят из условия прочности только одной наиболее нагруженной грани пирамиды продавливания по усилиям от расчетных нагрузок при γf ≥ 1. Определяем максимальное краевое давление на грунт от расчетной нагрузки с коэффициентом надежности по нагрузке gf > 1,0, приложенной на уровне верхнего обреза фундамента (без учета веса фундамента и грунта на его уступах)

кПа.

кН, где

(3.13)

Рабочая высота подошвы фундамента м.

Проверяют прочность наиболее нагруженной грани на продавливание

F=202,6 2 ;

; ;

мм 2 .

Принимаем 12 D14 A300 c As =1847 мм 2 .

В перпендикулярном направлении плита фундамента работает как центрально нагруженная со средним давлением рm=1479,12/6,48=228,3 кПа.

Изгибающие моменты в сечениях 3-3 и 4-4:

кН·м;

кН·м;

Подбор арматуры выполняют по моменту в сечении 4-4

; ;

мм 2

Принимаем 14 D12 A300 c As =1583 мм 2 . Подошву армируем вязаной сеткой .

Допустимый отрыв подошвы фундамента

Допустимый отрыв подошвы фундамента

Здравствуйте, коллеги. Данная тема обсуждалась уже несколько раз, но вопросов в ней больше, чем ответов (по крайней мере у меня). ИМХО, данная проблема изложена в нормативной литературе крайне мутно и не понятно и оставляет много неопределенностей, непонятностей и нелогичностей в данном вопросе. Итак, вот какие вопросы и проблемы хотелось бы поднять:
1. Частичный отрыв допускается только для фундаментов бескрановых зданий с подвесным транспортным оборудованием. А как быть с сооружениями (эстакады, рамы под оборудования и т.д.)? Допустим имеем отдельно стоящую П-образную раму. Можно ли допустить частичный отрыв подошвы в плоскости рамы? А из плоскости?
2. Можно ли здание с подвесным КРАНОМ 5т отнести к бескрановым и допустить для него частичный отрыв?Или нельзя (с одной стороны кран, с другой – подвесное транспортное оборудование небольшой грузоподъемности),
3. Отношение макс. к мин. давлению не должно превышать 0,25 для сооружений башенного типа. Что понимать под таким сооружением? Любую консольную стойку? А может ли не раскрепленная из плоскости рама рассматриваться как консоль (из плоскости)? А если ригель примыкает к стойке шарнирно, то можно и в плоскости каждую стойку рассматривать как консоль, т.е. сооружение башенного типа. Так?
4. Отношение макс. к мин. давлению не должно превышать 0,25 для грунтов с R 0.25 для любой отдельно стоящей стойки (а может даже и рамы) выглядит не совсем логично. При чем независимо от степени нагруженности (Rmax). А если применять его для одновременного действия двух моментов (см. п. 6), то можно получить огромные фундаменты под достаточно скромные нагрузки(с шестикратными запасами по опрокидыванию ). В общем физический смысл данных ограничений мне не до конца понятен, остается только догадываться (как вариант для увеличения жесткости опорного узла, снижения кренов и т.п.). Так вот, как Вы сами относитесь к требованиям (а точнее рекомендациям) данных пунктов (изложенных, в частности в пособии к СНиП по основаниям, п.2.207, п.2.208), всегда ли им следуете, и если нарушаете, то как к этому относится экспертиза.

С нетерпением жду высказывания по каждому из пунктов. Можно и по части пунктов высказаться В любом случае заранее спасибо всем откликнувшимся.

Допустимый отрыв подошвы фундамента
Допустимый отрыв подошвы фундамента Основания и фундаменты

Допустимый отрыв подошвы фундамента

Здравствуйте, коллеги. Данная тема обсуждалась уже несколько раз, но вопросов в ней больше, чем ответов (по крайней мере у меня). ИМХО, данная проблема изложена в нормативной литературе крайне мутно и не понятно и оставляет много неопределенностей, непонятностей и нелогичностей в данном вопросе. Итак, вот какие вопросы и проблемы хотелось бы поднять:
1. Частичный отрыв допускается только для фундаментов бескрановых зданий с подвесным транспортным оборудованием. А как быть с сооружениями (эстакады, рамы под оборудования и т.д.)? Допустим имеем отдельно стоящую П-образную раму. Можно ли допустить частичный отрыв подошвы в плоскости рамы? А из плоскости?
2. Можно ли здание с подвесным КРАНОМ 5т отнести к бескрановым и допустить для него частичный отрыв?Или нельзя (с одной стороны кран, с другой – подвесное транспортное оборудование небольшой грузоподъемности),
3. Отношение макс. к мин. давлению не должно превышать 0,25 для сооружений башенного типа. Что понимать под таким сооружением? Любую консольную стойку? А может ли не раскрепленная из плоскости рама рассматриваться как консоль (из плоскости)? А если ригель примыкает к стойке шарнирно, то можно и в плоскости каждую стойку рассматривать как консоль, т.е. сооружение башенного типа. Так?
4. Отношение макс. к мин. давлению не должно превышать 0,25 для грунтов с R 0.25 для любой отдельно стоящей стойки (а может даже и рамы) выглядит не совсем логично. При чем независимо от степени нагруженности (Rmax). А если применять его для одновременного действия двух моментов (см. п. 6), то можно получить огромные фундаменты под достаточно скромные нагрузки(с шестикратными запасами по опрокидыванию ). В общем физический смысл данных ограничений мне не до конца понятен, остается только догадываться (как вариант для увеличения жесткости опорного узла, снижения кренов и т.п.). Так вот, как Вы сами относитесь к требованиям (а точнее рекомендациям) данных пунктов (изложенных, в частности в пособии к СНиП по основаниям, п.2.207, п.2.208), всегда ли им следуете, и если нарушаете, то как к этому относится экспертиза.

С нетерпением жду высказывания по каждому из пунктов. Можно и по части пунктов высказаться В любом случае заранее спасибо всем откликнувшимся.

Допустимый отрыв подошвы фундамента
Допустимый отрыв подошвы фундамента Основания и фундаменты

5.5.3. Определение основных размеров фундаментов (ч. 3)

Б. ВНЕЦЕНТРЕННО НАГРУЖЕННЫЕ ФУНДАМЕНТЫ

Размеры внецентренно нагруженных фундаментов определяются исходя из условий:

где р — среднее давление под подошвой фундамента от нагрузок для расчета оснований по деформациям, pmax — максимальное краевое давление под подошвой фундамента, р c max — то же, в угловой точке при действии моментов сил в двух направлениях, R — расчетное сопротивление грунта основания.

Максимальное и минимальное давления под краем фундамента мелкого заложения при действии момента сил относительно одной из главных осей инерции площади подошвы определяется по формуле

где N — суммарная вертикальная нагрузка на основание, включая вес фундамента и грунта на его обрезах, кН, A — площадь подошвы фундамента, м 2 , Мх — момент сил относительно центра подошвы фундамента, кН·м, y — расстояние от главной оси инерции, перпендикулярной плоскости действия момента сил, до наиболее удаленных точек подошвы фундамента, м, Ix — момент инерции площади подошвы фундамента относительно той же оси, м 4 .

Для прямоугольных фундаментов формула (5.53) приводится к виду

где Wx — момент сопротивления подошвы, м 3 , ex = Mx/N — эксцентриситет равнодействующей вертикальной нагрузки относительно центра подошвы фундамента, м, l — размер подошвы фундамента в направлении действия момента, м.

При действии моментов сил относительно обеих главных осей инерции давления в угловых точках подошвы фундамента определяется по формуле

или для прямоугольной подошвы

где Мх, My, Iх, Iy, ex, ey, x, у — моменты сил, моменты инерции подошвы эксцентриситеты и координаты рассматриваемой точки относительно соответствующих осей, l и b — размеры подошвы фундамента.

Условия (5.50)—(5.52) обычно проверяются для двух сочетаний нагрузок, соответствующих максимальным значениям нормальной силы или момента.

Относительный эксцентриситет вертикальной нагрузки на фундамент ε = е/l рекомендуется ограничивать следующими значениями:

εu = 1/10 — для фундаментов под колонны производственных зданий с мостовыми кранами грузоподъемностью 75 т и выше и открытых крановых эстакад с кранами грузоподъемностью более 15 т, для высоких сооружений (трубы, здания башенного типа и т.п.), а также во всех случаях, когда расчетное сопротивление грунтов основания R 1/6 — треугольная с нулевой ординатой в пределах подошвы, т.е. при этом происходит частичный отрыв подошвы.

В последнем случае максимальное краевое давление определяется по формуле

где b — ширина подошвы фундамента, l = l /2 – e — длина зоны отрыва подошвы (при ε = 1/4, l = 1,4).

Следует отметить, что при отрыве подошвы крен фундамента нелинейно зависит от момента.

Распределение давлений по подошве фундаментов, имеющих относительное заглубление λ = d/l > 1, рекомендуется находить с учетом бокового отпора грунта, расположенного выше подошвы фундамента. При этом допускается применять расчетную схему основания, характеризуемую коэффициентом постели (коэффициентом жесткости). В этом случае краевые давления под подошвой вычисляются по формуле

где id — крен заглубленного фундамента, ci — коэффициент неравномерного сжатия.

Пример 5.11. Определить размеры фундамента для здания гибкой конструктивной схемы без подвала, если вертикальная нагрузка на верхний обрез фундамента N = 10 МН, момент M = 8 МН·м, глубина заложения d = 2 м. Грунт — песок средней крупности со следующими характеристиками, полученными по испытаниям: е = 0,52, φII = 37°, cII = 4 кПа, γ = 19,2 кН/м 3 . Предельное значение относительного эксцентриситета εu = е/l = 1/6.

Решение. По табл. 5.13 R = 500 кПа. Предварительные размеры подошвы фундамента определим исходя из требуемой площади:

Принимаем b · l = 4,2 · 5,4 м ( A = 22,68 м 2 ).

Расчетное сопротивление грунта по формуле (5.29) R = 752 кПа. Максимальное давление под подошвой

Сорочан Е.А. Основания, фундаменты и подземные сооружения

Допустимый отрыв подошвы фундамента
5.5.3. Определение основных размеров фундаментов (ч. 3) Б. ВНЕЦЕНТРЕННО НАГРУЖЕННЫЕ ФУНДАМЕНТЫ Размеры внецентренно нагруженных фундаментов определяются исходя из условий:

Ограничения по форме эпюры давлений по подошве фундамента

Современные нормы проектирования оснований фундаментов устанавливают ограничения по форме эпюры давлений по подошве фундаментов или, что одно и тоже, по размеру эксцентриситета равнодействующей.

Для фундаментов колонн зданий, оборудованных мостовыми кранами грузоподьемностью 75 т и выше, а также для фундаментов колонн открытых крановых эстакад при кранах грузоподъемностью свыше 15 т, для сооружений башенного типа (труб, домен и других), а также для всех видов сооружений при расчетном сопротивлении грунта основания R

Если нагрузка на полы расположена лишь с одной стороны фундамента, она учитывается как полосовая.

При действии местной (полосовой) равномерно распределенной нагрузки интенсивностью q в виде полосы шириной b (рисунок 43) средние давления на грунт под подошвой фундамента, а также краевые давления должны быть увеличены на kqq, где коэффициент изменения в толще грунта давления от нагрузки на полы kq принимается по таблице 40 в зависимости от отношений z / b и y / b , в которых z и y – координаты точек, расположенных по вертикали, проходящей через рассматриваемую точку на подошве фундамента.

При действии местной равномерно нагрузки интенсивностью q распределенной по прямоугольной площади, например, для фундаментов расположенных в углу здания, дополнительные давления на грунт под подошвой фундамента следует определять по методу угловых точек (см. п. 3.5).

Пример 7.Определение давлений по подошве фундаментов от полосовой нагрузки на полах (см. рисунок 44). Фундаменты шириной b=2 м заглублены от пола помещения на d=2 м, нагрузка на полах интенсивностью q =50 кПа равномерно распределена по полосе шириной b =4 м. Полоса удалена от оси фундамента на L=3 м (считая от оси полосы).

Решение.Подсчет давлений выполним для трех точек подошвы фундамента:

1) для наиболее удаленной от полосовой нагрузки краевой точки, находящейся на расстоянии от оси полосы, равном y1 = L + b / 2,

3) для наиболее близкой краевой точки y3 = Lb / 2.

Давление в указанных точках находим для глубины z, равной глубине заложения фундамента z = d.

Давления определяются через коэффициент kq, найденный по таблице 40.

Ограничения по форме эпюры давлений по подошве фундамента
Ограничения по форме эпюры давлений по подошве фундамента Современные нормы проектирования оснований фундаментов устанавливают ограничения по форме эпюры давлений по подошве фундаментов или, что

Ссылка на основную публикацию
×
×
Adblock
detector