Боковой отпор грунта фундамента

Обновлено: 16.05.2024

Объясняем почему нет смысла сильно заглублять ленточный фундамент. Все по делу.

Сегодня мы столкнулись с заказчиком, который хочет сделать ленточный фундамент глубокого заложения.

Напомним, говорим мы о средней полосе России, Поволжский ФО. В местности где мы сейчас будем начинать строительство дома грунт плотный, 50 см.чернозема и далее глина и песок. Грунтовая вода отсутствует, а ближайшая вода на глубине 12 метров.

Дом будем строить одноэтажный из шлакоблока, облицовка кирпич.

Пример нашего будущего дома Пример нашего будущего дома

Мы: "Зачем углубление в 150см.?"

Заказчик: "У нас промерзание грунта на 110-130см. вот и хочется чтобы фундамент не промерзал и дом был прочнее".

Мы: "Давайте все обсудим в деталях и уже потом Вы примете решение".

И мы разложили нашему заказчику по полочкам, почему это будет просто закапывание денег в землю и рассказали как сделать правильнее.

Первое , что нужно сказать - фундамент это основа основ и служит для равномерного распределения нагрузки на почву. Здесь нужно учесть все возможные нагрузки, а именно, сами стены, перекрытия, отделка и мебель, снег и ваши гости 😉. Так вот сам фундамент - это тоже нагрузка на почву, поэтому ее тоже нужно учитывать.

Работа кипит Работа кипит

Второе - да промерзание 120 см., но это не всегда обозначает, что нужно углубляться аж на 150см.в грунт, гораздо целесообразнее сделать сделать правильную утепленную отмостку шириной в 1 метр и жить нетужить, а как ее мы делаем Вы можете прочитать в нашей статье на эту тему.

Утепляем отмостку и фундамент Утепляем отмостку и фундамент

Третье - экономия на бетоне и причём существенная. Объем заливаемого бетона в 2 раза меньше,а еще в 2 раза меньше арматуры и гидроизоляционных работ. В свою очередь отмостка обойдется в 4 раза дешевле, чем просто лить бетон в землю. Да, и отмостку вы все равно делать будете, и удобно сразу делать минимум шириной в 1 метр.

Еще раз уточним, что речь идет о местности, в которой плотный грунт. Мы всегда рекомендуем исследовать грунт в местности постройки, и лучше это доверить специалистам, которые вам подберут нужный вид фундамента. Мы освещали в своей статье какие виды фундамента бывают. Можете заглянуть туда.

Услышав всё это, наш заказчик согласился, что целесообразнее сделать ленточный фундамент неглубокого заложения, с последующей утепленной отмосткой. На этом и сошлись. 🤝

Мы не устаем советовать нашим заказчика рациональные и экономичные методы строительства, пользуйтесь и вы нашими советами.😉

Надеемся Наша статья была Вам полезна, можете делиться ей с вашими друзьями. Подписывайтесь на Наш канал РемСтройМастер и узнавайте больше о строительстве и ремонте.

Расчет отпора грунта

Глубина заложения 1,6 м
А как с морозным пучением по боковой поверхности фундамента
(нагрузка то вертикальная малая)
Какая расчетная глубина промерзания грунтов.

Какие есть средства против морозного пучения по боковой поверхности фундаментов.

Мероприятия против морозного пучения предусмотрены, глубина промерзания учтена, 1.6м это я для примера. А насчет

а надо ли это учитывать

, еще как надо. в хороших грунтах(да и в не очень хороших тоже) все внешние усилия гасятся как раз отпором грунта. А если его не учитывать, то чтобы погасить момент надо увеличивать размеры фундамента, тобишь его массу. очень накладно получается по бетону.

Просмотри расчет фундаментов по несущей способности
(уже не помню там вроде должен быть расчет на горизонтальную нагрузку)

Какие мероприятия предусмотрены против морозного пучения по боковой поверхности ?

В скважинах диам. 500 прокладываем слой рубероида, остальные обмазка битумной мастикой за 2 раза.

До текущего момента считали как обычный столбчатый фундамент N/A+M/W<R, N/A-M/W>0, но здесь не учитывается отпор грунта действующий на боковую поверхность фундамента.

Отпор грунта по боковой поверхности учитывается только когда вы считаете по I гр. предельных состояний.

СНиП 2.02.01-83* "Основания. "

2.2. Основания должны рассчитываться по двум группам предельных состояний: первой - по несущей способности и второй - по деформациям.
Основания рассчитываются по деформациям во всех случаях и по несущей способности - в случаях, указанных в п. 2.3.
2.3. Расчет оснований по несущей способности должен производиться в случаях, если:
а) на основание передаются значительные горизонтальные нагрузки (подпорные стены), фундаменты распорных конструкций и т.п.), в том числе сейсмические;
б) сооружение расположено на откосе или вблизи откоса;
в) основание сложено грунтами, указанными в п. 2.61;
г) основание сложено скальными грунтами.

Если вы расчитываете основание фундамента по деформациям, для вашего случая по "Пособию по проектированию отдельно стоящих опор под технологические трубопроводы " допускается производить:
1. принимая величину зоны отрыва равной 0,33 полной площади фундамента - это эксцентриситет не более 0.28b.
2. Формулы для определения давления под подошвой меняются в этом случае ввиду отрыва. см. "Пособие. ".
3. + величину расчетного сопротивления грунта можно увеличивать:

Наибольшее давление на грунт под краем подошвы не должно превышать при действии изгибающего момента в одном направлении 1,2R, а при действии изгибающих моментов в двух направлениях — 1,5R

Отпор грунта по боковой поверхности учитывается только когда вы считаете по I гр. предельных состояний.

вот с этого момента если можно поподробнее. где посмотреть. СНиП 2.02.01-83* "Основания. " пересмотрю. устроился недавно на эту работу, сейчас вникаю. Пособие по проектированию технологических трубопроводов посмотрел, но в явном виде не увидел учета отпора по боковой поверхности. надо вникать в формулы. Отрыв подошвы не допускаем вообще. Нам так проще. Опор у меня много, нагрузки на них автоматом получаем из расчета "Старт"а, вот и пытаюсь автоматизироваить процесс, если связываться с отрывом ф-та и увеличением R программу никогда не закончу(может потом как нить).

вот с этого момента если можно поподробнее. где посмотреть. СНиП 2.02.01-83* "Основания. " пересмотрю. устроился недавно на эту работу, сейчас вникаю

В СНиПе расчет по несущей способности разбивается в зависимости от тангенса угла наклона равнодействующей на 2 разных расчета. (см. форм. 19) Далее см. Пособие по проектированию оснований зданий, там же и ссылка есть, если не вып. (усл. 19) на Пособие по проектированию подпорных стен.

В принципе можете посмотреть еще в справочнике Уманского есть метод (по-моему Прокофьева) как расчитывать такие конструкции, либо см. Глушков Г.И. Расчет сооружений, заглубленных в грунт. М. Стройиздат, 1977, -295 с. Но это все не СНиПовские методики. (вот такой я педант)

вот и пытаюсь автоматизироваить процесс, если связываться с отрывом ф-та и увеличением R программу никогда не закончу

Отпор грунта pz при отрыве фундамента

Для определения коэффициентов постели с помощью модуля ГРУНТ для первого приближения следует задаться величиной давления на основание. Как правило, пользователь принимает равномерную величину давления на грунт основания

При расчете здания/сооружения на упругом основании может возникнуть ситуация, что происходит частичный отрыв фундамента, а величина отпора грунта Rz положительна:

После экспорта отпора грунта Rz в модуль ГРУНТ, давление Pz для элементов с Rz>0 обнуляется:

Определение расчетного сопротивления грунта основания

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:

Напластование грунтов:

Параметры нагрузки:

Параметры расчета:

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 м и kz=Z0/b+0.2 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;

d1=hs+h_cf*γ_cf/γ’_II

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:

Mγ=ψ/4;, Mq=1+ψ; Mc=ψ*ctgφ,

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<10м и ZR=4+0.1b при b≥10м.

При ширине фундамента b=20м → ZR=4+0.1*20=6м.

Определение средневзвешенных значений характеристик грунтов ниже подошвы фундамента Определение средневзвешенного веса грунтов выше подошвы фундамента

Осредненные характеристики определяются по формуле:

ψ=π/(ctgφ+φ-π/2)= 3.142/(ctg24.333+24.333/(180/3.142)- 3.142/2)= 2.949
Mγ=ψ/4=0.74;, Mq=1+ψ=3.95; Mc=ψ*ctgφ=6.52

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):

σz=(σzp-σzγ)+σzg≤Rz,

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.

σz=(196.224-34.192)+96.025=258.057кН/м 2

Rz определяется для условного фундамента шириной:

bz=(Az-a 2 )-a=(615.55-5 2 )-5=20.23м

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.

Определение средневзвешенных значений характеристик грунтов ниже подошвы фундамента Определение средневзвешенного веса грунтов выше подошвы фундамента ψ=π/(ctgφ+φ-π/2)= 3.142/(ctg18.49+18.49/(180/3.142)- 3.142/2)= 1.803
Mγ=ψ/4=0.451;, Mq=1+ψ=2.803; Mc=ψ*ctgφ=5.392

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

Приложение нагрузки от давления грунта на стены подвала

В версии САПФИР 2020, появилась возможность автоматизированного приложения нагрузки от давления грунта на подпорные стены и стены подвала.

Расчётная модель цокольного этажа здания с нагрузками от давления грунта

Рассмотрим процесс приложения нагрузки от давления грунта на стены подвала здания с монолитным железобетонным каркасом.

Общие положения расчёта давления грунта на стены подвала

Определять величину давления грунта на стены подвала, следует выполнять в соответствии с указаниями Пособия к СНиП 2.09.03-85 Проектирование подпорных стен и стен подвалов, раздел 5 Давление грунта.

В общем случае, существует три вида давления грунта на вертикальные поверхности (стены подвала):

Горизонтальное активное давление от собственного веса;
Дополнительное горизонтальное давление грунта, обусловленное наличием грунтовых вод;
Горизонтальное давление от равномерно распределённой нагрузки, расположенной на поверхности призмы обрушения;

Возможные схемы давления грунта, изображены на рисунке:

Схема давления грунта
а – от собственного веса и давления воды; б – от сплошной равномерно распределённой нагрузки; в – от фиксированной нагрузки; г – от полосовой нагрузки

В ПК САПФИР, реализован алгоритм автоматизированного приложения нагрузки от давления грунта на вертикальные и наклонные поверхности. Кнопка вызова диалогового окна, находится на вкладке «Создание»:

Кнопка вызова диалогового окна, приложения нагрузки от давления грунта. Диалоговое окно

Помимо ввода необходимых исходных данных, в диалоговом окне, также, есть возможность выбрать загружения, к которым будут относиться создаваемые нагрузки от давления грунта, а также, вывести на экран результат определения значения самой нагрузки, до момента её приложения.

Ввод исходных данных для вычисления нагрузки от давления грунта

Ввод данных о создаваемых загружениях

В полях диалогового окна, следует ввести наименования загружений для трёх видов нагрузок:

Активное давление от собственного веса;
Дополнительное давление от грунтовых вод;
Давление от нагрузки на поверхности грунта;

Совет: без лишней необходимости, предложенные наименования следует оставить без изменений. Существует, также возможность, приложить все вышеперечисленные нагрузки в одном загружении.

Дополнительно, можно настроить приложение нагрузки с тыльной стороны стены.

Ввод данных для создания активного давления от собственного веса грунта

Планировочная отметка — уровень поверхности грунта относительно нуля здания;

При вводе данного параметра, следует ориентироваться на положение ЛСК в модели, в режиме ЛСК в абс. 0,0,0. Если поверхность грунта ниже нуля здания, значение принимается отрицательным.

Схема к определению планировочной отметки грунта относительно нуля здания. Модель грунта показана для демонстрации. При приложении нагрузки от давления грунта, её наличие необязательно.

Удельный вес, угол внутреннего трения, удельное сцепление грунта, принимаются как для грунта обратной засыпки.

Требования к грунтам обратной засыпки изложены в п.9.14 СП 22.13330.2010:
При проектировании оснований подземных частей сооружений, устраиваемых с обратной засыпкой грунта, расчетные значения характеристик грунтов обратной засыпки (γ’_I, φ’_I, c’_I), уплотнённых не менее чем до kсот=0.95 их плотности в природном состоянии, допускается устанавливать по расчётным характеристикам тех же грунтов в природном состоянии (γ_I, φ_I, c_I), принимая γ’_I=0.95*γ_I, φ’_I=0.9*φ_I, c’_I=0.5*c_I, при этом следует принимать c’_I не более 7 кПа.

Дополнительные указания даны в п.5.1-5.3 Пособия к СНиП 2.09.03-85 Проектирование подпорных стен и стен подвалов.

Коэффициент надёжности по нагрузке, принимается равным 1.15, согласно Табл. 7.1 СП 20.13330.2016.

Угол наклона расчётной плоскости принимается исходя из конструктивных и объёмно-планировочных решений. Для вертикальной стены принимать равным 0.

Угол наклона поверхности грунта, принимать в соответствии с разделом ПЗУ (План земельного участка), в части схемы организации рельефа.

Угол трения грунта на контакте с расчётной плоскостью, принимается согласно п.5.6 Пособия к СНиП 2.09.03-85 Проектирование подпорных стен и стен подвалов: для гладкой стены — 0, шероховатой — 0.5*φ, ступенчатой — φ.

Ввод данных для создания дополнительного давления от грунтовых вод

Коэффициент пористости грунта определяется по таблицам приложения Б СП 22.13330.2010, в зависимости от характеристик c, φ, E грунта обратной засыпки.

Если обратная засыпка выполняется местным грунтом, то характеристики грунта определяются в соответствии с п.9.14 СП 22.13330.2010. В случае, если обратная засыпка выполняется привозным грунтом, рекомендуется указывать, в качестве грунта обратной засыпки, песок средней крупности, с соответствующими характеристиками.

Влажность грунта — если обратная засыпка выполняется местным грунтом, то, допускается принимать влажность по результатам инженерно-геологических изысканий. Если, при засыпке, применяется привозной грунт, то, рекомендуется приводить в общих указаниях проектных решений, производить обратную засыпку грунтом оптимальной влажности. Наиболее подходящий грунт, для обратной засыпки — песок.

Оптимальная влажность устанавливается согласно ГОСТ 22733-2002 Грунты. Методы лабораторного определения максимальной плотности. Справочные значения, оптимальной влажности грунтов, содержатся в документе ТР 73-98 Технические рекомендации по технологии уплотнения грунта при обратной засыпке котлованов, траншей, пазух, в таблице 2.1

Таблица 2.1 ТР 73-98

Коэффициент надёжности по нагрузке w, принимается равным 1.1, согласно п.5.9 Пособия к СНиП 2.09.03-85 Проектирование подпорных стен и стен подвалов.

Ввод данных для расчёта давления от нагрузки на поверхности грунта

Нагрузка на поверхности грунта q, для жилых и административных зданий, определяется в соответствии с СП 50-101-2004 Проектирование и устройство оснований и фундаментов зданий и сооружений:

п.12.6.1 СП 50-101-2004: Расчёт стен подвалов производят с учётом нагрузок от наземных конструкций и давления грунта. Давление грунта на стены подвалов определяют с учётом временной нагрузки на прилегающей к подвалу территории. При отсутствии данных о временной нагрузке она может быть принята равномерной с интенсивностью 10 кПа.

Указания по определению нагрузок от подвижного транспорта даны в п.5.11-5.15 Пособия к СНиП 2.09.03-85 Проектирование подпорных стен и стен подвалов.

Привязка нагрузки — при отсутствии исходных данных, в техническом задании, принимается равной 0.

Коэффициент надёжности по нагрузке — при отсутствии исходных данных, в техническом задании, принимается равным 1.

Крен фундамента

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.

Все результаты выдаются для двух взаимно перпендикулярных плоскостей.

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:

$image\print_preview.jpg$

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.

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.

Единственным нормативным документом, в котором оговорен расчет крена фундамента с учетом бокового отпора грунта, является Пособие к СНиП 2.02.01-83. Поэтому при любом выборе норм проектирования расчет в этом случае выполняется по методике, приведенной в данном Пособии.

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;
относительная площадь отрыва фундамента (для случая одноосного изгиба при расчетах по СП 22.13330).

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.

5.5.3. Определение основных размеров фундаментов (ч. 3)

Размеры внецентренно нагруженных фундаментов определяются исходя из условий:

p ≤ R;

(5.50) p_max ≤ 1,2R;

(5.51) p c _max ≤ 1,5R,

(5.52)

где р — среднее давление под подошвой фундамента от нагрузок для расчета оснований по деформациям; p_max — 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

(5.53)

где N — суммарная вертикальная нагрузка на основание, включая вес фундамента и грунта на его обрезах, кН; A — площадь подошвы фундамента, м 2 ; М_х — 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; I_x — момент инерции площади подошвы фундамента относительно той же оси, м 4 .

Для прямоугольных фундаментов формула (5.53) приводится к виду

(5.54)

где W_x — момент сопротивления подошвы, м 3 ; e_x = M_x/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

(5.55)

или для прямоугольной подошвы

(5.56)

где М_х, M_y, I_х, I_y, e_x, e_y, 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:

ε_u = 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 < 150 кПа;

ε_u = 1/6 — для остальных производственных зданий с мостовыми кранами и открытых крановых эстакад;

ε_u = 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 < 1/6 — трапециевидная (если ε = 1/10, соотношение краевых давлений p_min/p_max = 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.

Рис. 5.25. Эпюры давлений под подошвой фундамента при действии центральной и внецентренной нагрузки

В последнем случае максимальное краевое давление определяется по формуле

(5.57)

где b — ширина подошвы фундамента; l₀ = l /2 – e — длина зоны отрыва подошвы (при ε = 1/4, l₀ = 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

(5.58)

где i_d — крен заглубленного фундамента; c_i — 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; φ_II = 37°; c_II = 4 кПа; γ = 19,2 кН/м 3 . Предельное значение относительного эксцентриситета ε_u = е/l = 1/6.

Решение. По табл. 5.13 R₀ = 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 < 1,2 R = 900 кПа.

Эксцентриситет вертикальной нагрузки

м,

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

12.1.3. Расчет фундаментов на естественном основании на воздействие горизонтальных деформаций (ч.1)

Конструкции фундаментно-подвальной части зданий, проектируемых по жесткой конструктивной схеме, при воздействии перемещений грунта, вызванных относительными горизонтальными деформациями, рассчитываются на следующие нагрузки (рис. 12.2): t_t — силы трения по подошве фундаментов в направлении продольной оси; t_tn — то же, по подошве фундаментов примыкающих стен; t_n — то же, по боковым поверхностям заглубленной части фундаментов; t_g — нормальное давление сдвигающегося грунта на боковую поверхность заглубленной части примыкающих стен. Нагрузки t_tn и t_g от фундаментов примыкающих стен передаются в виде опорных реакций на элементы железобетонных поясов под продольными стенами.

Нагрузки на жесткие фундаменты определяют при следующих допущениях: относительные горизонтальные деформации принимаются постоянными по длине здания и определяются по формуле (12.1); расчетное перемещение грунта (см. рис. 12.2, в) в пределах здания (отсека) определяется по формуле (12,2); силы трения (сдвигающие силы) принимаются возрастающими пропорционально перемещению грунта относительно фундамента от нулевого значения на расстоянии x₀ по оси отсека до предельного (см. рис. 12.2, в), равного сопротивлению грунта на срез; нормальное давление грунта считается пассивным и зависит от перемещения грунта относительно фундамента.

Учет собственных деформаций конструкций (растяжение продольных элементов поясов, прогибы фундаментов под примыкающими стенами, а также выгиб основания, вызывающий перераспределение отпора грунта под подошвой фундаментов) обеспечивает снижение расчетных усилий.

Расчет производим в следующем порядке. Определяем предельный сдвиг грунта для подрабатываемых территорий (см. рис. 12.2, в):

Δ_u = (20 + 0,15n)10 –3 = 3,5 см,

где 20 и 0,15 — коэффициенты, измеряемые соответственно в м и м 2 /кН; n — вертикальная нормативная нагрузка на основание, кН/м.

Расстояние х₀ до сечения, где наступает срез грунта, находим по формуле

x₀ = Δ_u/(ε – ε_h),

где ε_k — усредненная собственная деформация железобетонного фундаментного пояса; при деформациях растяжения ε_k = 1·10 –3

Силы трения грунта под подошвой фундаментов вычисляют по выражению

t_t = cb + ntg φ.

Усилия N_t определяем по формулам (см. рис. 12.2, д):

на участке х₀ ≤ х < l

N_t = (l – x)t_t;

на участке х₀ > x ≥ 0

Для определения усилий N_n необходимо вычислить сопротивление грунта срезу t_n по боковым поверхностям фундаментов:

где c_n и k_n — эмпирические коэффициенты [1].

Для определения усилий N_tn необходимо по формуле (12.5) вычислить предельные сопротивления грунта срезу под фундаментами поперечных стен. Так как q_i = q , то t_tni – t_t = 48,5 кН/м и x₀_i = x₀ = 8,8 м. Усилие N_tni (опорная реакция от i -й примыкающей стены), передаваемое на фундаментный пояс под стеной A , находим по формуле

N_tni = l' x_it_tni/x_0i,

При x_i > x_0i принимается х_ix₀_i = 1. Суммарное усилие N_tn в любом сечении х пояса А определяем по формуле

где n — число стен, примыкающих к расчетному фундаменту по оси А на участке от l до х .

Характер эпюры N_tn представлен на рис. 12.2, е.

Для расчета усилий N_g необходимо вычислить предельное пассивное давление грунта (рис. 12.2, б);

Предельное обжатие грунта при пассивном давлении определяем по выражению

где l_i — длина призмы выпора: l_i = h_i tg(45° + φ/2) ;

E_g и Е_с — модули боковой деформации грунта ненарушенной структуры ( E_g = 0,5 E₀ = 10 МПа) и грунта засыпки; а — средняя ширина пазухи между фундаментом и стенкой котлована.

Усилие N_gi (опорная реакция от i -й примыкающей стены), передаваемое на пояс под стеной А , вычисляем по формуле

N_gi = l'k_iξ_it_gi,

где k_i – коэффициент, учитывающий обжатие грунта:

k_i = Δl_i/Δg = (ε – ε_k)x_i/Δg ≤ 1

(здесь х_i — расстояние от оси отсека до i -гo фундамента); ξ_i — коэффициент, учитывающий возможность полного развития призмы выпора грунта по ее длине: [где— расстояние между фундаментами (в свету) примыкающих поперечных стен со стороны призмы выпора]; ε_k — деформация пояса, принимаемая при растяжении равной 1·10 –3 , а при сжатии 0.

Когда отметка грунта значительно превышает отметку фундаментного пояса (например, при действии деформаций сжатия для наружных стен по рис. 12.2,б), часть нагрузки t_gi следует передавать на цокольный пояс.

Усилия N_g вычисляем по формуле

Суммарное продольное усилие растяжения в любом сечении ленточного фундамента определяем по выражению

где 0,8 — коэффициент, учитывающий сочетание нагрузок.

Расчетные усилия в фундаментном поясе уточняем учетом распределения отпора грунта по подошве фундамента, возникающего на искривленном основании под жестким бескаркасным зданием. Выпуклость отпора грунта к краям отсека уменьшается, а к середине увеличивается (на вогнутости — наоборот). В результате расчетные усилия N_t на выпуклости при действии деформаций растяжения уменьшаются, а на вогнутости при действии деформаций сжатия, наоборот, увеличиваются по сравнению с расчетом без учета искривления основания.

В общем случае уточненное усилие определяем по формуле

где N'_t — дополнительное усилие в поясе, принимаемое на выпуклости при деформациях растяжения со знаком «минус», а на вогнутости при деформациях сжатия — со знаком «плюс».

Аналогичное влияние искривление основания оказывает на усилия N_tn .

Совместное действие нагрузок N_tn и N_g (см. рис. 12.2, а) вызывает изгиб элементов фундаментного пояса под поперечными стенами, под влиянием которого они получат прогиб. Вследствие этого уменьшится перемещение грунта относительно фундамента, а следовательно, и нагрузки t_tn и t_g . Прогиб элементов фундаментного пояса целесообразно учитывать при l/b >12, где l — длина пролета (полудлина отсека) (см. рис. 12.2, а) и b — ширина фундамента.

Пример 12.1. Рассчитать усилия в фундаментном поясе по оси А отсека пятиэтажного жилого дома с поперечными и продольными несущими стенами (рис. 12.2, а) при воздействии расчетных горизонтальных деформаций растяжения ε = 5·10 –3 (5 мм/м), направленных параллельно продольной оси отсека, и радиусе кривизны выпуклости ρ = 6 км (определен как для абсолютно жесткого здания) при следующих исходных данных: длина отсека (стена A ) 2l = 19,6 м, полудлина примыкающих стен l' = 2,7 м, шаг поперечных стен 3,2 м; нагрузка на основание под всеми продольными и пеперечными стенами n = 100 кН/м; грунты основания–суглинки с I_L = 0,4 и нормативными характеристиками: φ = 21º; с = 25 кПа; E₀ = 20 МПа; γ = 17 кН/м 3 . Здание имеет техническое подполье — заглубление фундаментов с наружной стороны h₁ = 1,5 м, под внутренними стенами h₂ = 0,5 м.

Расчетное сопротивление грунта основания R = 260 кПа; ширина подошвы всех фундаментов b = 40 см.

Решение. По формуле (12.3) определяем:

Δ_u = (20 + 0,15·100)10 –3 = 0,035 м.

Расстояние х₀ находим по выражению (12.4):

x₀ = 0,35/(0,005·0,001) = 8,8 м.

Силу трения грунта по подошве вычисляем по формуле (12.5):

t_t = 25·0,4 + 100 = 48,5 кН/м.

Вычисленные по формулам (12.6) и (12.7) значения усилий N_t , кН, для различных сечений сводим в табл. 12.2.

ТАБЛИЦА 12.2. К ПРИМЕРУ 12.1

Сечение x , м	N_t	N_n	N_tn	N_g	N	0,8N
9,8	0	0	131	110	241	192
8,8	48,5	11	131	110	300,5	240
6,4	149	34	226	220	629	502
4,8	198	45	226	220	689	550
3,2	234	53	274	310	871	700
0	264	60	274	310	908	728

Приняв для суглинка средней плотности с_n = 4 кН/м 2 и k_n = 2,5 кН/м 3 , получим: t_n = 11,1 кН/м. Величина t_n составляет 22,8 % от t_t В табл. 12.2 значения усилий N_n записаны в размере 22,8 % от N_t

Так как нагрузка на все стены одинаковая, то t_tn = t_t = 48,5 кН/м, а x₀ для поперечных стен равно 8,8 м. Значения усилий N_tn вычисленные по формуле (12.10) при l' = 2,7 м, сводим также в табл. 12.2.

Для определения усилия N_g вычисляем:

кН/м.

При подработке территории более чем через 10 лет после окончания строительства для грунта засыпки пазух (суглинка средней плотности) принимаем: E = 3,7 МПа. Следовательно, при l_i = 1 м и a = 0,3 м

Δ_g = 14,6·10 –3 м = 1,46 см.

Значения Δl_i равны: l₁ = (5 – 1)10 –3 ·9,4 = 37,6×10 -3 м = 3,76 см; l₂ = 2,48 см; l₃ = 1,2 см; l₄ = 0.

Коэффициенты k_i равны: k₁ = k₂ = 1; k₃ = 0,82; k₄ = 0. В данном примере все коэффициенты ξ = 1 и, следовательно, t_g1 = t_g2 = 40,8 кН/м; t_g3 = 33,5 кН/м; t_g4 = 0.

Используя эти данные, определяем усилия N_g и N , которые сводим в табл. 12.2.

РАСПРОСТРАНЕННЫЕ ОШИБКИ ПРИ ЗАЛИВКЕ ФУНДАМЕНТА: БУДЬТЕ ОСТОРОЖНЫ!

3. Несоблюдение внешнего защитного слоя бетона. Для защиты арматуры фундамента от влаги, коррозии и отставания о бетонной конструкции, необходимо выдерживать правильные расстояния от края фундаментной стены до стержней арматуры. Это расстояние должно равняться диаметру сечения арматуры, быть не менее 20 мм. Если подбетонка (специальный защитный слой) под подошвой фундамента не выполнена, тогда расстояние от грунта (слоя песка или гравия) до арматурных стержней должно составлять не менее 70 мм. Если выполнена подбетонка, это расстояние такое же: равное диаметру арматуры и не менее 20мм. В противном случае есть вероятность проникновения влаги из грунта до стержней арматуры, ее коррозией, постепенным разрушением фундамента, а значит его неспособностью выдерживать на грузку дома. Несоблюдения правил гидроизоляции между обрезом фундамента дома и кладкой стен может привести к проникновению влаги в толщу стен дома из фундаментных конструкций, что чревато повышением влажности в помещениях, появлением грибков на стенах дома, преждевременным разрушением стеновых материалов.

4. Несоблюдение геометрии фундамента — самая маленькая неприятность вследствие этого неровные углы в комнатах. Самая досадная — потребуются плиты межэтажных перекрытий большей площади, чтобы соответствовать вашей новой, неправильной геометрии (если проекты домов с мансардой или двухэтажных домов предполагают плитные межэтажные перекрытия); нет гарантии, что запроектированные стропильные конструкции не прогнуться, будучи размещенными на более широком пролете неправильной геометрии (если проект одноэтажного дома предусматривает перекрытие по деревянным балкам). Аналогично, и диаметр сечения арматуры для монолитных перекрытий рассчитан в проекте на определенную длину пролета, если она будет больше в новой неправильной геометрии, то монолитная плита перекрытия, может не выдержать нагрузки на нее при "увеличенном"(удлиненном, большем) пролете. Поэтому доверяйте строительство дома проверенным надежным специалистам!

В случае свайного фундамента, если сваи установлены с нарушением допустимых отклонений от правильной геометрии, потребуется более широкий ростверк для обвязки свай, что означает перерасход материалов, и нарушение эстетической составляющей будущего дома. Ростверк, более широкий, чем стена дома, причем с разной толщиной в разных местах, выглядит не очень красиво…

Заливка фундамента без опалубки влечет за собой перерасход материалов. Отказываясь от опалубки застройщики пытаются сэкономить на объеме земляных работ. Для правильной установки опалубки нужен свободный доступ рабочего для ее установки, а значит ширина траншеи значительно увеличивается. Да и материала на саму опалубку нужно не мало. Но отказываясь от нее застройщик теряет на бетоне: на цементноем молочкео, которое уходит в землю, + фундамент приходится делать немного шире чтобы гарантированно обеспечить внешние защитные слои арматуры.
Это, конечно, справедливо в том случае если грунт в прорытой траншее не осыпается. Осыпание грунта повлечет за собой грубое нарушение геометрии фундамента и сам процесс его устройства, а значит из-за несоответствия геометрических размеров есть вероятность не выдержать нагрузку дома на всех участках одинаково.
Меньший диаметр сечения арматуры или вообще ее отсутствие. Бетон обладает высокими прочностными характеристиками на сжатие, но он достаточно хрупкий на изгиб. Если грунт будет пучиниться или проседать под весом дома неравномерно, неармированный фундамент будет так же неравномерно проседать и соответственно давать трещины и сдвиги (и в фундаменте и в дальнейшем в стене). Во избежание этих процессов, его конструкцию делают более жесткой и монолитной с помощью армирования. Но если арматура будет тоньше, чем указано в проекте, она не сможет выдержать нагрузки дома, и не убережет дом от неравномерных деформация и усадок. Если для ленточного типа фундамента, при нарушение правил армирования, вероятность неприятностей достаточно высока, то для плитного фундамента эта вероятность очень высокая. Для плитного устройства фундамента правильный диаметр арматуры — это краеугольная составляющая надежности его конструкции.

3. Категорически запрещено делать углубления рядом с фундаментом ниже глубины заложения фундамента.

4. Любые подвалы, погреба, цокольные этажи нельзя делать самостоятельно, без согласования со специалистами. В этом случае грунт, который находится в напряженном состоянии под подошвой фундамента, начинает выдавливаться в сторону подкопа. Это влечет за собой значительное проседание фундамента близлежащей конструкции, высока вероятность ее обрушения вследствие этого. Поэтому так важно строить дом по проекту: проекты домов с подвалом, частично залегающим под домом, предусматривают все необходимые мероприятия для избегания таких последствий.

5. Несоблюдения перевязки фундаментных блоков для сборного типа фундамента. Перевязка блоков должна быть не меньше 1/3 высоты блока. В противном случае есть вероятность смещения блоков под воздействием сил пучения, или бокового давление грунта.

6. При устройстве мелкозаглубленного плитного фундамента необходима послойная добросовестная утрамбовка песка под ним. В противном случае плита фундамента может дать усадку свыше нормы.

Вывод. Как видите, большинство этих ошибок трудно совершить по оплошности и недосмотру. Их обычно допускают по незнанию, или по осознанному пренебрежению правилами с целью определенной экономии. Поэтому, чтобы обезопасить свой дом от неприятных сюрпризов в последствии:

Читайте также: