Конструирование фундаментов гражданских зданий

Обновлено: 08.05.2024

Конструкции фундаментов гражданских зданий

Непрерывные фундаменты — фундаменты-стенки, непрерывно нагруженные по своей длине. Они бывают жесткого и гибкого типа, первые работают в любом горизонтальном сечении на сжатие, вторые — на сжатие и изгиб.

На рис. 1, а представлен общий вид фундамента с геологическим разрезом.

Фундаменты жесткого типа проектируются различного поперечного сечения. Прямоугольное сечение рекомендуется при небольших, в основном центральных, нагрузках и прочном грунте. Ширина бутовых фундаментов при этом должна быть не менее 50—60 см, бетонных, бутобетонных — не менее 30—40 см.

На рис. 1, д представлен прямоугольный фундамент (с подушкой) под внутреннюю стену из сборных бетонных блоков одного типоразмера, причем стеновые блоки уложены на некотором расстоянии один от другого, а блоки, образующие подушку, расположены вплотную друг к другу. Такие фундаменты рекомендуются для малоэтажного строительства.

При необходимости увеличить ширину подошвы фундамента для уменьшения давления на грунт они выполняются трапецеидального сечения или в виде сочетания этой формы с прямоугольной. Такой фундамент из бетонных блоков представлен на рис. 1, г.

Предельное значение угла распределения давления в жестком фундаменте ос, обеспечивающее в нем одни сжимающие напряжения, зависит от марок камня, раствора, бетона и величины давления на основание.

Для фундаментной кладки из постелистого камня, блоков а 30 ч- 32°; для бетонных, бутобетонных фундаментов а «=г 30-=-36°. Чем выше марка камня, раствора, бетона и меньше давление на основание, тем допускается большее значение угла а.

В целях снижения стоимости фундамента (в особенности в малоэтажном строительстве) нижнюю часть фундамента заменяют песчаной подушкой, при этом каменная часть фундамента должна быть высотой не менее 0,5 м. При слабых грунтах применение хорошо уплотненной песчаной подушки способствует уменьшению деформаций основания и выравниванию их по длине фундамента.

На рис. 2 представлены фундаменты гибкого типа из сборных железобетонных блоков-подушек с уложенными поверх фундаментными стеновыми бетонными блоками и панелями.

Наличие железобетонных блоков-подушек, а также устройство при сильно сжимаемых неоднородных грунтах железобетонных поясов между подушками и стеновыми блоками фундаментов (или между последними и цоколем здания) позволяет фундаментам воспринимать не только сжимающие усилия, но и растягивающие.

При несовпадении расчетной ширины фундаментов с шириной типовых блоков-подушек применяют такие же блоки ближайшего большего размера.

Отдельные столбовые фундаменты применяются в качестве опор каркасных и иногда массивных стен при прочных грунтах. Форма фундамента зависит от формы площадки, передающей нагрузку, характера действующих сил и нормативного давления на основание.

На рис. 2, д и е приведены примеры столбовых фундаментов; здесь же представлен центрально нагруженный бутобетонный фундамент

жесткого типа; трапецеидальная форма фундамента и размеры его подошвы должны быть увязаны не только с нормативным давлением на основание, но и с распределением давления в фундаменте под углом а, соответствующим принятому материалу его.

На рис. 2, е изображен гибкий столбовой фундамент, сконструированный из типовых блоков-подушек, применяемых для непрерывных фундаментов.

На рис. 2, ж приведен сборный столбовой бетонный фундамент, состоящий из башмака и столба (для малоэтажных зданий).

Рис. 1. Фундаменты
а — общий вид гибкого фундамента с геологическим разрезом; б—д — отдельные формы и схемы конструкций непрерывных жестких фундаментов; 1— стена; 2 — облицованный бетонными плитами цоколь; 3 — перекрытие; 4 — стеновые фундаментные блоки; АВ — обрез фундамента; 5 — железобетонный башмак; 6 — песчаная подсыпка; 7 — гидроизоляция; 8 — растительный слой; 9 — супесь; 10 — песок серый мелкозернистый; 11 — песок серый крупнозернистый плотный; 12 — глина плотная; 13 — известняк; 14 — бутобетон; 15 — бетон ный блок-подушка; 16 — железобетонный пояс

Рис. 2. Фундаменты
а—г — отдельные формы и схемы конструкций непрерывных гибких фундаментов; д—ж — столбовые фундаменты; з, и — общий вид устройства фундаментов из крупных панелей для зданий с продольными несущими стенами и сечение стены подвала; 1 — фундаментные стеновые сплошные блоки; 2 — то же, с вертикальными несквозными пустотами; 3 — кирпичная панель; 4 — железобетонный блок-подушка; 5 — железобетонный пояс; 6 — колонна; 7 — бутобетон; 8 — гидроизоляция; 9 — стена; 10 — железобетонная обвязка; 11 — бетонный столб; 12 — песчаная подсыпка; 13 — бетонный башмак; 14 — железобетонная стенка из плит; 15 — фундаментная плита; 16 — стеновая панель; 17 — контрфорс

На рис. 2, з и и изображены столбовые фундаменты (железобетонные плоские плиты) в сочетании с плоскими железобетонными стеновыми панелями размерами на всю высоту подвала и длину шага фундаментов. В промежутках между поперечными стенами на участках со стыками панелей предусмотрены контрфорсы, обеспечивающие пространственную жесткость конструкций подвала. Фундаменты эти характеризуются хорошими технико-экономическими показателями.

В последнее время получили широкое применение свайные фундаменты из пустотелых железобетонных свай с наружным диаметром 40—80 см. Опыт применения таких свай длиной 4—6 м показал, что по затратам труда, расходу материалов и стоимости они экономичнее непрерывных фундаментов из сборных бетонных и железобетонных блоков примерно в два раза. На рис. 3, а изображена пустотелая железобетонная свая с открытым концом, а на рис. 3, б — узел сопряжения свай с железобетонным ростверком, поддерживающим стойку и балку, на которую опирается перекрытие из сборных панелей и стена.

Фундаменты гражданских зданий

Основные элементы фундамента, отметки и линейные размеры приведены на рис. 2.8. Необходимо помнить, что расстояние от планировочной отметки до подошвы фундамента называется глубиной заложения фундамента. При устройстве фундаментов под наружные стены в грунтах, склонных к морозному пучению (песках мелких и пылеватых, супесях, суглинках и глинах), глубина заложения фундамента должна быть больше расчетной глубины промерзания грунта. Нормативную глубину промерзания грунтов можно оценить по специальной карте или СНиП 23-01-99 «Строительная климатология и геофизика».

Различают фундаменты мелкого заложения, сооружаемые в открытых котлованах, и глубокого заложения, к которым относятся, прежде всего, свайные фундаменты. По конструктивной схеме фундаменты бывают ленточные, столбчатые и сплошные.

в основном, используют портландцемент. Основным недостатком этого фундамента является его неиндустриальность. Этого недостатка лишен сборный фундамент, состоящий из бетонных фундаментных блоков и железобетонных фундаментных подушек (рис. 2.10). Ширина крупных бетонных блоков 30,40, 50, 60 см, высота 28 или 58 см, длина от 0,8 до 2,4 м. Блоки укладываются на цементном растворе с обязательной перевязкой вертикальных швов, толщина которых составляет 20 мм. Железобетонные фундаментные подушки имеют высоту 30 или 50 см, ширину от 0,6 до 3,2 м и длину до 3,0 м. Для обеспечения равномерности контакта с грунтом под подошвой плиты устраивают песчаную или бетонную подготовку. По обрезу фундаментов устраивают гидроизоляционный слой для предотвращения подпитки капиллярной влаги из грунта; боковые поверхности фундамента, соприкасающиеся с грунтом, обмазывают горячим битумом.

Сплошные фундаменты устраиваются в слабых грунтах при значительных нагрузках. Эти фундаменты устраивают под всей площадью здания (рис. 2.12). Для выравнивания неравномерных осадок, от действующих через колонны нагрузок, в каркасных зданиях в двух взаимно перпендикулярных направлениях применяют перекрестные ленточные фундаменты. Их обычно выполняют из монолитного железобетона. Если балки достигают значительной ширины, то они объединяются в сплошную ребристую или без балочную плиту. При сплошных фундаментах обеспечивается равномерная осадка здания, малое давление на грунт, что особенно важно для высотных зданий и тяжелых сооружений.

Свайные фундаменты устраивают в том случае, когда верхние слои грунта имеют малую прочность, уровень подземных вод залегает близко к поверхности грунта и на фундамент передаются значительные нагрузки.

В зависимости от характера передачи нагрузки от сваи на грунт различают сваи-стойки, опирающиеся нижним концом на прочный, практически несжимаемый грунт, и висячие сваи (сваи трения), которые со всех сторон окружены сжимаемым грунтом (рис. 2.13),

По способу погружения в грунт сваи бывают забивные и набивные. Для материалу изготовления забивные сваи бывают железобетонные, металлические и деревянные. Набивные сваи изготавливают непосредственно на строительной площадке в грунте.

Виды и конструктивные решения фундаментов гражданских зданий

Фундаменты— это часть здания, расположенная ниже отметки дневной поверхности грунта. Их назначение — передать все нагрузки от здания на грунт основания. В случаях, когда под зданием устраивают подвалы, фундаменты выполняют роль ограждающих конструкций подвальных помещений. Долговечность, надежность, прочность и устойчивость здания во многом зависят от качества фундаментов.

Грунты, непосредственно воспринимающие нагрузки от здания или сооружения, называются основанием. Основание, способное воспринять нагрузку от здания или сооружения без укрепления (усиления) грунтов, называется естественным основанием.

Материалом для фундаментов могут служить дерево, бутовый камень, бутобетон, бетон, железобетон

По конструктивной схеме фундаменты различают ленточные, отдельностоящие, сплошные и свайные.

Ленточные фундаменты устраивают под все капитальные стены, а в некоторых случаях и под колонны. Они представляют собой заглубленные в грунт ленты — стенки из бутовой кладки, бутобетона, бетона или железобетона. Они подразделяются на сборные и монолитные.

Отдельностоящие фундаменты представляют собой отдельные плиты с установленными на них подколонниками или башмаками колонн. Их устраивают для каркасных зданий. Разновидностью отдельностоящих фундаментов являются столбчатые, которые проектируют для малоэтажных зданий при малых нагрузках и прочных основаниях, когда ленточные фундаменты нерациональны.Столбчатые фундаменты могут быть монолитными и сборными

Рис.2 Столбчатые фундаменты малоэтажных зданий:а – под каменные стены; б – под панельные стены малоэтажных зданий;в – под деревянные стены; 1- фундаментные столбы; 2- цокольная стенка из кирпича; 3 – шлак (песок); 4 – отмостка; 5 – фундаментный стакан; 6 – железобетонный столб 120х120 мм; 7 – рандбалка; 9 – фундаментно-цокольная рандбалка; 10 – стеновая панель; 11 – гидроизоляция.

Рис.3. Сборные столбчатые фундаменты многоэтажных зданий:а – под каменные колонны; б – под сборные колонны; в – фундамент стаканного типа; 1 – блок-подушка; 2- колонны; 3- цокольная панель; 4 – отмостка; 5 – песчаная подсыпка; 6 – заливка цементным раствором; 7 – подколонник.

Сплошные фундаменты могут быть плитные и коробчатые, в один или несколько этажей. Сплошные фундаменты применяют для зданий с большими нагрузками или при слабых и неоднородных основаниях.

Рис. 1. Сплошные фундаменты:

а — из перекрестных железобетонных лент;

б — сплошная ребристая плита; в — сплошная

Свайные фундаменты применяют на слабых сжимаемых грунтах, при глубоком залегании прочных материковых пород, больших нагрузках и т. д. В последнее время свайные фундаменты получили широкое распространение для обычных оснований, так как их применение дает значительную экономию объемов земляных работ и затрат бетона.

Свайные фундаменты состоят из свай и ростверка(сборного или монолитного).Сваи бывают: забивные и набивные.

Рис. 2. Свайные фундаменты:

а — со сваями-стойками; 6, в — со сваями трения (висячими); г — расположение свай рядами; д — то же, кустами; 1,4 — забивные сваи; 2 — несущая конструкция здания; 3 — ростверк; 6 — набивные сваи

Выбор того или иного типа фундаментов зависит от применяемого материала, конструктивного решения здания, характера и величины нагрузок, вида основания, местных условий.

Рис.4.19. Виды оголовников(сборный ростверк):а – оголовник (ОГ-1); б, в – объединенный оголовник (ОГ-2).

По величине заглубления в грунт фундаменты различают мелкого (менее 5 м) и глубокого (более 5 м) заложения. Большинство гражданских зданий имеет фундаменты мелкого заложения.

По характеру работы конструкции фундаменты могут быть жесткие, работающие только насжатие, и гибкие,конструкции которых рассчитаны на восприятие растягивающие усилий. К жестким относят все фундаменты, за исключением железобетонных. Гибкие железобетонные фундаменты способны воспринимать растягивающие усилия. Применение железобетонных фундаментов позволяет резко снизить затраты бетона, но резко увеличивает расход металла.

Важнейшим параметром, от которого зависят форма и объем фундаментов, является глубина его заложения, т. е. расстояние подошвы фундамента от дневной поверхности.

Минимальную глубину заложения фундаментов для отапливаемых зданий обычно принимают под наружные стены—0,7 м, под внутренние—0,5 м.

Расчеты оснований и фундаментов гражданских и промышленных здании

Пешковский Л.М.
Расчеты оснований и фундаментов гражданских и промышленных здании
1963

Настоящая книга является пособием для решения практических задач расчета оснований и фундаментов гражданских и промышленных зданий. Вследствие этого изложение теоретического материала дано только в объеме, необходимом
для сознательного решения поставленных задач, и тогда, когда он необходим для конкретного расчета.
В книгу включен весь материал, необходимый для расчета оснований и фундаментов гражданских и промышленных зданий, сооружаемых в обычных грунтовых условиях.
Автор считает своим долгом выразить глубокую признательность рецензентам, труд которых способствовал улучшению содержания книги.
___________________________________________________________________________
За сканы огромное спасибо Timonicheff.

Строй-справка.ру

На рис. 1, а представлен общий вид фундамента с геологическим разрезом.

Промышленное и гражданское строительство ПГС

По конструктивной схеме фундаменты разделяются на: ленточные, столбчатые или отдельно стоящие, сплошные и свайные (см. рис. 7).

Ленточные фундаменты

Монолитные ленточные фундаменты (рис. 9.).

В простейшем случае - прямоугольные. В большинстве случаев для передачи давления на основание, не превышающего нормативного давления на грунт, приходится уширять подошву фундамента (рис.10).

Глубина заложения фундаментов должна соответствовать глубине залегания того слоя грунта, который можно принять за естественное основание.

Необходимо также учитывать глубину промерзания грунта. Нормативная глубина промерзания указана в СниПе.

При пучинистых грунтах глубину заложения фундаментов следует считать ниже на 100 мм глубины промерзания.

В непучинистых грунтах глубина заложения фундамента не зависит от глубины промерзания.

Фундаменты из бутового камня не отвечают требованиям индустриального строительства (затруднена механизация работ, снижаются темпы строительства, особенно в зимнее время).

Применение бутобетонных и бетонных фундаментов позволяют шире использовать механизацию при их возведении.

Сборные ленточные фундаменты : (рис. 11.)

Для наружных стен 400, 500, 600мм;

Высота фундаментного блока - 580 мм;

Шов для блоков - 20 мм

От одной глубины заложения монолитного ленточного фундамента к другой переходят постепенно с устройством уступов.

Отношение высоты уступа к его длине должно быть не более 1:2, причем высота уступа должна быть не больше 0,5м, а длина - не менее 1м. На более прочных грунтах отношение высоты уступа к его длине допускается не более 1:1, а высота уступа - не более 1м.

Если здание возводится на сборных фундаментах, высоту уступа можно принимать равной высоте унифицированного блока, т.е. 0,6м; в этом случае длина уступа должна быть не менее 1,2 м.

Расстояние между осями швов - 600 мм (по высоте).

Блоки укладываются с перевязкой швов в шахматном порядке. Длина - 1180 мм; 2380 мм (собачки) дополнительная толщина - 180 мм. Фундаментные блоки со швами с железобетонным раствором, на железобетонных подушках высотою - 300 мм, шириною до 2.80 м (рис. 12).

Монолитные железобетонные пояса в районах с повышенной сейсмичностью. Арматурные стержни + заливка бетоном 5-6 см.

Фрагменты монолитных участков: на углах в местах расположения коммуникаций.

Ленточные панельные фундаменты (рис.14.).

В крупнопанельных зданиях отдельные блоки фундаментов и стен подвалов целесообразно заменять крупноразмерными элементами. Они состоят из сквозных бескаркасных ферм (панелей и блоков или ребристых панелей - подушек).

КОНСТРУКЦИИ ЛЕНТОЧНЫХ ФУНДАМЕНТОВ

1- фундаментная плита; 2 - фундаментный блок; 3 - стеновой блок;

4 - монолитный бетон

ЛЕНТОЧНЫЕ ФУНДАМЕНТЫ ДЛЯ ОБЫЧНЫХ УСЛОВИЙ

Столбчатые фундаменты (рис. 15, 16, 17.).

Когда давление на грунт меньше нормативного, ленточные фундаменты целесообразно заменять столбчатыми. Фундаментные столбы (бетонные или железобетонные) перекрывают железобетонными фундаментными балками, на которых возводятся стены. Чтобы устранить выпирание фундаментной балки при пучении грунта, под ней устраивают подушку из песка или шлака толщиной 0,5 м.

Сплошные фундаменты (рис. 13.).

При слабых или неоднородных грунтах, а также при очень больших нагрузках на колонны во избежание неравномерной осадки фундаменты объединяют систему (ребристой) железобетонной плиты.

При сплошных фундаментах обеспечивается равномерная осадка, что особенно важно для каркасно-панельных и крупнопанельных зданий повышенной этажности. Кроме того, он хорошо защищает подвалы от проникновения грунтовой воды при высоком ее уровне, когда пол подвала подвергается снизу большому гидростатическому давлению.

Свайные фундаменты .

Они применяются, когда достижение естественного основания экономически или технически невыполнимо из-за большой глубины его заложения при значительных нагрузках, а также в других случаях.

Различают сваи-стойки (опирающиеся на толщину прочного грунта), висячие сваи, которые удерживаются в слабом грунте за счет его уплотнения и передают нагрузку на грунт трением, возникающем между сваей и грунтом (рис.18.).

В зависимости от способа погружения в грунт применяют забивные, набивные, буронабивные, сваи-оболочки, буроопускные и винтовые сваи.

Забивные железобетонные и деревянные сваи погружают с помощью копров, вибропогружателей и вибровдавливающих агрегатов.

Железобетонные сваи могут изготавливаться цельными и составными (из отдельных секций).

Деревянные забивные сваи устраивают там, где существуют постоянные температурно - влажностные условия (рис. 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25.).

Набивные сваи, устраивают методом заполнения бетонной или иной смесью предварительно пробуренных, пробитых или выштампованных скважин. Нижняя часть скважин может быть уширена с помощью взрывов (сваи с камуфлетной пятой).

Буроопускные сваи отличает от набивных то, что в скважину устанавливают готовые железобетонные сваи с заполнением зазора между сваей и скважиной песчано-цементным раствором (рис.20.).

На верхние концы свай или на специальные уширения верхних концов (оголовки) укладывают "балки или плиты - ростверки. Они применяются сборные (железобетонные) или монолитные. В последнее время разработаны конструктивные решения свайных фундаментов "без ростверков (рис.23, 25).

КОНСТРУКЦИИ СТОЛБЧАТЫХ ФУНДАМЕНТОВ

ФУНДАМЕНТЫ В ЗДАНИЯХ С ПОДВАЛОМ

ФУНДАМЕНТЫ В ЗДАНИЯХ БЕЗ ПОДВАЛА

СБОРНЫЕ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫЕ ФУНДАМЕНТНЫЕ ПОДУШКИ

И БЕТОННЫЕ БЛОКИ

ПЛАН ФУНДАМЕНТА

Привет студент

Расчет и конструирование фундаментов гражданского здания

Содержание

Исходные данные для проектирования. 3

Схема здания и варианты нагрузок. 4

Геологический разрез. 5

1 Оценка инженерно-геологических условий площадки. 6

2 Расчет и конструирование фундаментов мелкого заложения. 11

2.1 Определение глубин заложения подошв фундаментов. 11

2.2 Определение требуемых размеров подошв фундаментов. 14

2.3 Проверка принятых размеров подошв фундаментов по прочности. 15

2.4 Проверка принятых размеров подошв фундаментов по деформациям. 18

3 Расчет и конструирование свайных фундаментов с использованием забивных свай. 21

3.1 Определение требуемой глубины заложения подошвы ростверка. 21

3.2 Определение требуемых длин свай и составление расчетных схем. 21

3.3 Определение несущей способности забивных свай. 22

3.4 Определение требуемого количества свай в ростверках. 23

3.5 Определение фактической нагрузки, действующей на одну сваю.

3.6 Определение осадки фундамента из забивных свай.

Список использованных источников.

1 Оценка инженерно-геологических условий площадки

Грунт №48 – Глина

Определение числа пластичности:

(глина тяжелая, т.к. ).

Определение показателя консистенции:

(глина полутвердая, т.к. ).

Определение плотности сухого грунта:

Определение коэффициента пористости:

Определение степени влажности:

, так как , то грунт влажный.

так как , то грунт просадочный.

Определение коэффициента пористости:
Определение показателя просадочности:

Определение модуля деформации:

Рисунок 1 – Результаты компрессионных испытаний грунта №48

По данным компрессионных испытаний:

, т.к. 0.05<m<0.5 грунт среднесжимаемый.

Определение расчетного сопротивления грунта основания:

(в соответствии с таблицей 3 приложения 3 /1/).

Грунт №105 – Песок мелкий

Определение числа пластичности:

Определение показателя консистенции:

Определение плотности сухого грунта:
Определение коэффициента пористости:

(песок средней плотности, т.к. 0.6<e<0.75) 5. Определение степени влажности:

так как , то грунт влажный.

Определение коэффициента пористости:

Определение модуля деформации:

По таблице 1 приложения 1 определим модуль деформации:

Определение расчетного сопротивления грунта основания:

(в соответствии с таблицей 2 приложения 3 /1/).

Грунт №78 – Глина

Определение числа пластичности:

(глина легкая, т.к. ).

Определение показателя консистенции:

(глина тугопластичная, т.к. ).

Определение плотности сухого грунта:

Определение коэффициента пористости:

Определение степени влажности:

, так как , то грунт влажный.

так как , то грунт просадочный.

Определение коэффициента пористости:
Определение показателя просадочности:

Определение модуля деформации:

По таблице 1 приложения 1 определим модуль деформации:

Определение расчетного сопротивления грунта основания:

(в соответствии с таблицей 3 приложения 3 /1/).

Таблица 1 – Сводная таблица нормативных характеристик грунтов основания

Песок мелкий средней

Вывод о несущем слое: в качестве несущего основания под фундамент мелкого заложения нельзя использовать следующие грунты:

пески рыхлые;
пылевато-глинистые грунты в текучем состоянии ( );
грунты с модулем общей деформации и расчетным сопротивлением .

Все три грунта пригодны для использования в качестве естественного основания.

2 Расчет и конструирование фундаментов мелкого заложения

2.1 Определение глубин заложения подошв фундаментов

Сечение 2-2 и 5-5 (с подвалом):

ленточный фундамент

Так как фундамент будет заложен в грунте из 3-х несущих слоёв d_min≥ 0.5м

Для города Смоленск нормативная глубина промерзания

Расчетная глубина промерзания:

d_min =0.4+0.1=0.5 м, принимаем глубину заложения для ленточного фундамента равной d =1.2+0.5=1.7 м > d_min=0.5

Рисунок 2 - Фундамент мелкого заложения в сечении 2-2 и 5-5

2.2 Определение требуемых размеров подошв фундаментов

Требуемая площадь подошвы фундамента:

N – сжимающая нагрузка;

- определенное значение удельного веса грунта, лежащего на обрезе фундамента и удельного веса самого грунта:

для сечения без подвала;

для сечения с подвалом.

Если в сечении есть момент, то

Опрокидывающий момент может присутствовать в двух случаях:

Присутствует в задание;
Сечение расположено так, что с одной стороны грунт, а с другой – подвал.

В ленточном фундаменте модульный размер ширины подошвы округляется в большую сторону. Минимальный размер подушки максимальный Размеры принимаются с шагом 0.2 м.

Сечение 2-2 (с подвалом): ;

Сечение 5-5 (с подвала): ;

2.3 Проверка принятых размеров подошв фундаментов по прочности

Сечение 2-2 (с подвалом):

Вычисляем по формуле (7) /1/:

и - коэффициенты условий работы, принимаемые по такбл.3 /1/;

- коэффициент, принимаемый равным: k=1, если прочностные характеристики грунта ( и с) определены непосредственными испытаниями, и k=1.1, если они приняты по табл. 1-3 рекомендуемого приложения 1 /1/;

- коэффициенты, принимаемые по табл.4 /1/;

- коэффициент, принимаемый равным: при

- ширина подошвы фундамента, м;

- осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента (при наличии подземных вод определяется с учетом взвешенного действия воды), кН/м 3 (тс/м 3 );

- то же, залегающих выше подошвы;

- расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента, кПа/м 3 (тс/м 3 );

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

- толщина слоя грунта выше подошвы фундамента со стороны подвала, м;

- толщина конструкции пола подвала, м;

- расчетное значение удельного веса конструкции пола подвала, кН/м 3 (тс/м 3 );

- глубина подвала – расстояние от уровня планировки до пола подвала, м (для сооружений с подвалом шириной В<20м и глубиной свыше 2м принимается , при ширине подвала B>20м - ).

Равнодействующая сил давления грунта:

Приведенная высота грунта:

где В=1 для ленточных фундаментов.

Максимальное и минимальное давление под подошвой фундамента:

Т.к. условие не выполняется, увеличим ширину подошвы фундамента , тогда:

Условия выполняются, проверка прочности фундамента обеспечена.

Сечение 5-5 (с подвалом)

Равнодействующая сил давления грунта:

Приведенная высота грунта:

где В=1 для ленточных фундаментов.

Максимальное и минимальное давление под подошвой фундамента:

Т.к. условие не выполняется, увеличим ширину подошвы фундамента , тогда:

Условия выполняются, проверка прочности фундамента обеспечена.

2.4 Проверка принятых размеров подошв фундаментов по деформациям

Проверка принятых подошв фундаментов осуществляется по методу послойного суммирования.

Толща грунта ниже подошвы фундамента разбивается на элементарные слои

b- ширина подошвы фундамента.

– расстояние от основания фундамента до соответствующей точки.

Считается, что осадка фундаментов происходит от действия дополнительного давления

где, - вес лоя грунта, расположенного выше подошвы фундамента.

дополнительное вертикальное напряжение в i-ой точке;

коэффициент рассеивания напряжения, определяемый по табл.1 приложения 2/1/.

среднее вертикальное напряжение:

вертикальное напряжение от собственного веса грунта:

модуль деформации i-ого слоя.

осадка i-ого слоя грунта.

Определение полной осадки фундамента:

– предельно-допустимая осадка фундамента, определяемая по приложению 4 /1/

Результаты расчета для сечений 2-2 и 5-5 смотри в таблице 2 и 3 соответственно.

Рисунок 3 – Схема к расчету осадок фундамента в сечении 2-2

Расчет для сечения 2-2:

Таблица 2 - Расчет осадки фундамента в сечении 2-2

Т.к. условие Σ S_i <S_u выполняется, фундамент мелкого заложения запроектирован верно.

Рисунок 4 – Схема к расчету осадок фундамента в сечении 5-5

Расчет для сечения 5-5:

Таблица 3- Расчет осадки фундамента в сечении 5-5

Т.к. условие Σ S_i <S_u выполняется, фундамент мелкого заложения запроектирован верно.

3 Расчет и конструирование свайных фундаментов с использованием забивных свай

3.1 Определение требуемой глубины заложения подошвы ростверка

Глубину заложения подошвы ростверка для сечений 2-2 и 5-5 примем, как и в фундаменте мелкого заложения

3.2 Определение требуемых длин свай и составление расчетных схем

Сечение 2-2 (с подвалом):

Рисунок 3 – Расчетная схема забивной сваи в сечении 2-2

По геологическому разрезу и

Сечение 5-5 (с подвалом):

Рисунок 4 – Расчетная схема забивной сваи в сечении 5-5

3.3 Определение несущей способности забивных свай

Несущую способность забивных свай определяем по формуле:

- коэффициент условий работы сваи в грунте, принимаемый равным 1;

- расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи, кПа (тс/м 2 ), принимаемое по табл.1/2/

А - площадь опирания на грунт сваи, м 2 , принимаемая по площади поперечного сечения сваи брутто или по площади поперечного сечения камуфлетного уширения по его наибольшему диаметру, или по площади сваи-оболочки нетто;

u - наружный периметр поперечого сечения сваи, м;

- расчетное сопротивление i-го слоя грунта основания на боковой поверхности сваи, кПа (тс/м 2 ), принимаемого по табл.2 /2/;

- толщина i-го слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью сваи, м;

- коэффициенты условий работ грунта соответственно под нижним концом и на боковой поверхности сваи, учитывающие влияние способа погружения сваи на расчетные сопротивления грунта и принимаемые по табл.3 /2./

Сечение 2-2 (с подвалом):

Для сваи сечением 40´40 см погружаемой дизельмолотом:

Сечение 5-5 (с подвалом):

Для сваи сечением 40´40 см погружаемой дизельмолотом:

3.4 Определение требуемого количества свай в ростверках

Сечение 2-2 (с подвалом):

– несущая способность сваи;

, т.к. несущая способность свай определялась аналитическим методом.

Требуемое количество свай в ростверке определим по формуле:

Рисунок 5 – Количество свай в ростверке в сечении 2-2

Сечение 5-5 (с подвалом):

Требуемое количество свай в ростверке определим по формуле:

Рисунок 6 – Количество свай в ростверке в сечении 5-5

Определение фактической нагрузки, действующей на одну сваю

Центрально-нагруженный фундамент

– суммарная сжимающая нагрузка;

N – сжимающая нагрузка;

Внецентренно-нагруженный фундамент

где – сумма моментов, действующих в уровне подошвы ростверка;

y – расстояние от оси походящей через центр тяжести ростверка до оси сваи, для которой определяется расчетная нагрузка;

– расстояние от оси, проходящей через центр тяжести ростверка до оси каждой из свай.

В случае, если , то следует провести расчет сваи на выдергивание /2/, формула 10.

Сечение 2-2 ( с подвалом)

Для центрально-нагруженного фундамента фактическая нагрузка, действующая на одну сваю:

Сечение 5-5 ( с подвалом)

Для внецентренно нагруженного фундамента фактическая нагрузка, действующая на одну сваю:

Рисунок 7 – К определению фактической нагрузки на одну сваю в сечении 5-5

3.6 Определение осадки фундамента из забивных свай

Расчет фундаментов из забивных свай и его основания произвожу как для условного фундамента на естественном основании в соответствии с требованиями /1/.

Определение условного размера фундамента:

- для фундамента под колонну:

где - условная ширина;

- среднее значения угла внутреннего трения.

- для ленточного фундамента:

где - условная ширина;

- среднее значения угла внутреннего трения.

где - средне давление под подошвой фундамента;

где N – сжимающая нагрузка;

- вес массива грунта условного фундамента;

где - площадь условного фундамента;

- среднее значение удельного веса грунтов, залегающих выше подошвы фундамента

Н – глубина нагружения фундамента.

Сечение 3-3 (с подвалом).

Размер подошвы условного фундамента:

Среднее значение удельного веса грунтов, залегающих выше подошвы условного фундамента

Вычисляю R 3 - 3 по формуле (7) /1/:

Так как В > 20 м, то в расчет принимаю d_b = 0 м.

Увеличиваем длину сваи и принимаем L=8м

Рисунок 13 – Расчетная схема осадки фундамента и забивных свай в сечение 3-3

Сечение 4-4 (без подвала).

Размер подошвы условного фундамента:

Среднее значение удельного веса грунтов, залегающих выше подошвы условного фундамента

Вычисляю R 3 - 3 по формуле (7) /1/:

Так как В > 20 м, то в расчет принимаю d_b = 0 м.

Расчет осадки произвожу с помощью программы MS Excel. Результаты расчета осадок фундаментов из забивных свай в сечениях 3-3 и 4-4 приведены в приложении Б.

В соответствии с /1/ для многоэтажного производственного здания с постоянным железобетонным каркасом максимальная осадка равна S_max = 8 см = 80 мм.

Относительная разность осадок:

Рисунок 13 – Расчетная схема осадки фундамента и забивных свай в сечение 3-3

СП 22.13330.2016 Основания зданий и сооружений. Актуализированная редакция СНиП 2.02.01-83* (с Изменениями N 1, 2, 3)

Максимальная или средняя осадка, см

1 Производственные и гражданские одноэтажные и многоэтажные здания с полным каркасом:

то же, с устройством железобетонных поясов или монолитных перекрытий, а также здания монолитной конструкции

то же, с устройством железобетонных поясов или монолитных перекрытий

2 Здания и сооружения, в конструкциях которых не возникают усилия от неравномерных осадок

3 Многоэтажные бескаркасные здания с несущими стенами из:

крупных блоков или кирпичной кладки без армирования

то же, с армированием, в том числе с устройством железобетонных поясов или монолитных перекрытий, а также здания монолитной конструкции

4 Сооружения элеваторов из железобетонных конструкций:

рабочее здание и силосный корпус монолитной конструкции на одной фундаментной плите

то же, сборной конструкции

отдельно стоящий силосный корпус монолитной конструкции

то же, сборной конструкции

5 Дымовые трубы высотой Н, м:

6 Жесткие сооружения высотой до 100 м, кроме указанных в пунктах таблицы 4 и 5

7 Антенные сооружения связи:

стволы мачт заземленные

то же, электрически изолированные

башни коротковолновых радиостанций

башни (отдельные блоки)

8 Опоры воздушных линий электропередачи:

анкерные и анкерно-угловые,

промежуточные угловые, концевые, порталы открытых распределительных устройств специальные переходные

1 Значение предельной максимальной осадки основания фундаментов применяется к сооружениям, возводимым на отдельно стоящих фундаментах на естественном (искусственном) основании или на свайных фундаментах с отдельно стоящими ростверками (ленточные, столбчатые и т.п.).

2 Значение предельной средней осадки основания фундаментов применяются к сооружениям, возводимым на едином монолитном железобетонном фундаменте неразрезной конструкции (перекрестные ленточные и плитные фундаменты на естественном или искусственном основании, свайные фундаменты с плитным ростверком, плитно-свайные фундаменты и т.п.).

3 Предельные значения относительного прогиба зданий, указанных в пункте 3 таблицы, принимают равными 0,5, а относительного выгиба - 0,25.

5 Если основание сложено горизонтальными (с уклоном не более 0,1), выдержанными по толщине слоями грунтов, предельные значения максимальных и средних осадок допускается увеличивать на 20%.

7 На основе обобщения опыта проектирования, строительства и эксплуатации отдельных видов сооружений допускается принимать предельные значения деформаций основания фундаментов, отличающиеся от указанных в настоящем приложении.

Читайте также: