Нагрузки и воздействия учитываемые в расчетах оснований и фундаментов

Обновлено: 19.05.2024

Нагрузки и воздействия учитываемые в расчетах оснований и фундаментов

Нагрузки и воздействия, учитываемые при расчете оснований и фундаментов

Нагрузки и воздействия на основания, передаваемые фундаментами сооружений, должны устанавливаться расчетом, как правило, исходя из рассмотрения совместной работы сооружения и основания.

Учитываемые при этом нагрузки и воздействия на сооружение или отдельные его элементы, коэффициенты надежности по нагрузке, а также возможные сочетания нагрузок должны приниматься согласно требованиям СНиП по нагрузкам и воздействиям.

Нагрузки на основание допускается определять без учета их перераспределения надфундаментной конструкцией при расчете:

а) оснований зданий и сооружений III класса;

б) общей устойчивости массива грунта основания совместно с сооружением;

в) средних значений деформаций основания;

г) деформаций основания в стадии привязки типового проекта к местным грунтовым условиям.

Расчет оснований по деформациям должен производиться на основное сочетание нагрузок; по несущей способности - на основное сочетание, а при наличии особых нагрузок и воздействий - на основное и особое сочетание.

При этом нагрузки на перекрытия и снеговые нагрузки, которые согласно СНиП по нагрузкам и воздействиям могут относиться как к длительным, так и к кратковременным, при расчете оснований по несущей способности считаются кратковременными, а при расчете по деформациям - длительными. Нагрузки от подвижного подъемно-транспортного оборудования в обоих случаях считаются кратковременными.

В расчетах оснований необходимо учитывать нагрузки от складируемого материала и оборудования, размещаемых вблизи фундаментов.

Усилия в конструкциях, вызываемые климатическими температурными воздействиями, при расчете оснований по деформациям не должны учитываться, если расстояние между температурно-усадочными швами не превышает значений, указанных в СНиП по проектированию соответствующих конструкций.

Нагрузки, воздействия, их сочетания и коэффициенты надежности по нагрузке при расчете опор мостов и труб под насыпями должны приниматься в соответствии с требованиями СНиП по проектированию мостов и труб.

Учет совместной работы основания, фундамента и надфундаментной конструкции. Предельные деформации оснований.

Фундаменты устраиваются для передачи нагрузок от конструкций зданий и сооружений, установленного в них технологического и другого оборудования и полезных нагрузок на грунты основания. Основание, воспринимая эти нагрузки, претерпевает, как правило, неравномерные деформации, что вызывает появление в конструкциях дополнительных перемещений и усилий. Неправильное проектирование, подготовка оснований и возведение фундаментов могут привести к тому, что даже выполненная согласно проекту конструкция сооружения перестанет удовлетворять предъявляемым к ней эксплуатационным требованиям.

Одной из характерных особенностей неправильного возведения фундаментов является то, что его отрицательное действие проявляется после накопления грунтами основания достаточных деформаций, то есть, как правило, в период эксплуатации сооружения. Известны случаи, когда уже построенные и заселенные здания из-за развития чрезмерных деформаций приходилось срочно подвергать сложным ремонтно-восстановительным работам, а нередко и полностью или частично разбирать. Таким образом, ошибки, допущенные при проектировании и возведении фундаментов, или стремление к неоправданной экономии ресурсов могут потребовать проведения дополнительных мероприятий, стоимость которых во много раз превысит стоимость фундаментов.

Можно сформулировать общие требования, предъявляемые в действующих нормативных документах к проектированию оснований и фундаментов:

 обеспечение прочности и эксплуатационных параметров зданий и сооружений (общие и неравномерные деформации не должны превышать допустимых величин);

 максимальное использование прочностных и деформационных свойств грунтов основания, а также прочности материала фундамента;

 достижение минимальной стоимости, материалоемкости и трудоемкости, сокращение сроков строительства.

Соблюдение этих положений основывается на выполнении указанных ниже условий:

 комплексный учет при выборе типа оснований и фундаментов инженерно-геологических и гидрогеологических условий строительной площадки;

 учет влияния конструктивных и технологических особенностей сооружения на его чувствительность к неравномерным осадкам;

 оптимальный выбор методов выполнения работ по подготовке оснований, устройству фундаментов и подземной части сооружений;

 расчет и проектирование оснований и фундаментов с учетом совместной работы системы «основание - фундаменты - конструкции сооружения».

Возведение фундаментов вблизи существующих зданий. Определение предельно допустимых дополнительных деформаций. Деформации зданий при проведении рядом с ними строительных работ. Конструктивные решения при возведении фундаментов в близи существующих зданий.

Причины, обусловливающие проявление дополнительных деформаций существующих зданий при возведении около них фундаментов:

-выпор грунта в сторону разрабатываемого котлована;

-суффозия грунта из-под подошвы фундамента при открытом водоотливе;

-динамическое воздействие на грунт при забивке шпунта свай;

-разработка мерзлого грунта и промораживание талого грунта;

-отклонение шпунта под воздействием нового фундамента.

При разработке котлована для строительства нового здания рядом с существующим необходимо соблюдать следующие правила:

-не применять ударные и взрывные способы разработки грунта;

-максимально сокращать строительные работы в котловане.

Если строительство ведется рядом с существующим зданием вплотную и отметки заложения подошв их фундаментов совпадают, то не рекомендуется разрабатывать весь котлован до стенки существующего фундамента без специальных мероприятий. Строительство в этом случае осуществляют захватками. При этом соседняя захватка делается только после возведения фундамента на предыдущем участке.

Если глубина заложения подошвы фундамента нового здания больше, чем глубина существующего, то применяется шпунтовое ограждение, или «стена в грунте». Водопонижение в этих случаях следует проводить с осторожностью, так как оно может вызвать дополнительные осадки.

Для рядом строящихся зданий желательно использовать однотипные фундаменты.

Основная опасность для существующих зданий связана с развитием дополнительных осадок, вызванных передаваемым давлением на грунт основания новым зданием. При этом наибольшие повреждения возникают в пределах 2. 7 м от границы примыкания старых зданий. Следовательно, если между смежными зданиями обеспечен достаточный разрыв, то опасность дополнительной осадки резко снижается.

Устройство буронабивных свай по технологическим особенностям вполне отвечает требованиям к возведению фундаментов вблизи зданий. Известно много типов буронабивных свай, отличающихся, в основном, конструкцией оборудования, применяемого для проходки скважин, изготовления ствола и уширения сваи. Опыт строительства зданий на таких сваях свидетельствует о снижении в несколько раз осадок домов по отношению к фундаментам на естественном основании. Это позволяет использовать буронабивные сваи на участках примыкания к существующим зданиям, обеспечивая тем самым уменьшение влияния загружения соседних площадей до безопасных величин.

В перспективе при выборе типа фундаментов вблизи существующих зданий преимущество будет отдаваться буронабивным сваям, позволяющим достигать высокого уровня механизации процесса, иметь высокую несущую способность, проходить толщу слабых грунтов, опираться на прочные грунты и создавать необходимые условия для сохранения несущих конструкций зданий, вблизи которых выполняется строительство новых зданий.

Особенности производства работ по возведению фундаментов. Крепление стен котлована. Расчет шпунтовой стенки.

В зависимости от свойств грунтов, степени насыщения их водой и глубины заложения фундамента котлованы разрабатывают без крепления или с креплением их стен. При разработке грунта необходимо иметь в виду, что от воздействия грунторазрабатывающих механизмов, а также вследствие снятия естественной пригрузки в виде удаляемого слоя грунта происходит разуплотнение верхней зоны несущего пласта. На степень разуплотнения оказывают значительное влияние продолжительность выстойки отрытого до проектной отметки котлована от момента удаления грунта до начала бетонирования фундамента, изменение уровня подземных вод, замачивание грунта атмосферными осадками, промораживание основания в зимний период строительства и т. п.

С увеличением сроков выстойки отрытого котлована происходит набухание глинистых грунтов несущего пласта. В случае замачивания таких грунтов атмосферными осадками снижается их прочность, а при замерзании возможно пучение этих грунтов в результате подсоса влаги. Наличие избыточной влаги может вызвать недопустимые по условиям эксплуатации сооружения осадки и перекосы забетонированного в таком котловане фундамента.

Способы и конструкции крепления стен котлованов, обеспечивающих устойчивость бортов котлованов и фундаментов реконструируемого здания, в зависимости от их глубины и размеров, физико-механических характеристик грунтов, величины и характера нагрузки на бровке и принятых способов выполнения земляных и строительных работ, могут быть следующими: распорки и подкосы, контрофорсы, нагельное крепление, шпунтовые стенки, стенки с забиркой, "стена в грунте", анкера, стенки из буросоприкасающихся, буросекущихся и завинчивающихся свай, гравитационные подпорные стенки, замораживание.

Расчет шпунтовой стенки. П олная глубина заделки шпунтовой стенки t=t₀+ ?t ; t определяется из условия реализации обратного отпора грунта Eр’

?t= Eр’/2q_to_*( ?_p- ?_Q ₎

?p=tg 2 (45+?/2); ?_Q₌ tg 2 (45-?/2)

На практике чаще всего составляется только одно уравнение моментов, не содержащее Eр’, и определяется to, а полная заделка шпунтовой стенки в грунт принимается равной t=1.1t₀

Анкерные шпунтовые стенки в зависимости от жесткости стенки различают расчетные схемы:

- свободно опертая стенка (схема Ю.К.Якоби)

- заделанная стенка (схема Блюма-Ломейера)

Рис. 14.7. Расчет заанкеренной стенки схеме Э.К.Якоби:

а – схема работы стенки; б – расчетная схема

Открытый водоотлив и искусственное понижение уровня грунтовых вод. Многоярусные установки. Искусственное замораживание водонасыщенных грунтов.

Для водопонижения применяют: легкие иглофильтровые установки, эжекторные иглофильтры, установки вакуумного и забойного водопонижения, а также глубинные насосы, устанавливаемые в водопонижающие скважины,

По мере откачки воды депрессионная воронка увеличивается по площади распространения и в глубину. Если интенсивность откачки остается постоянной, то со временем наступает стабилизация - установившийся режим, при котором не происходит дальнейшего развития депрессионной воронки. С прекращением откачки уровень грунтовых вод восстанавливается. Целью водопонижения является развитие и поддержание депрессионной воронки в водоносных грунтах, т. е. их поддержание в осушенном состоянии в течение всего периода возведения сооружения. В ряде случаев водопонижение применяют для снятия избыточного напора в подстилающих водоносных грунтах, отделенных от дна котлована слоем водоупорного грунта.

Водопонижающие скважины бурят за пределами контура возводимых конструкций. Их расположение в плане зависит от размеров сооружения, а также от гидрогеологических характеристик грунтов и может быть: линейным, контурным, кольцевым, комбинированным.

Искусственное охлаждение грунтов в естеств. залегании до отрицательных температур с целью их стабилизации и достижения водонепроницаемости. Замораживание грунтов применяется для создания временной прочной водонепроницаемой перемычки, преграждающей доступ воде или плывунным грунтам в выработку, при производстве работ по стр-ву подземных сооружений в водоносных грунтах. Широко распространен этот способ при стр-ве шахт, туннелей, станций метрополитена, подземных камер, фундаментов, мостов, перемычек и др. сооружений. Все замораживающие колонки соединяются с общим коллектором прямым и обратным трубопроводами, в к-рых циркулирует раствор соли хлористого кальция, охлажденный на замораживающей станции. Рассол поступает через питательные трубки в замораживающую колонку и, достигнув дна колонки, давлением насоса поднимается вверх по кольцевому пространству между питательной и замораживающей трубками и омывает внутренние стенки замораживающих колонок. При этом рассол отнимает тепло у грунта, окружающего колонку, понижает его темп-ру и постепенно замораживает. Вокруг каждой колонки образуются цилиндры из замороженного грунта, к-рые, увеличиваясь в диаметре, с течением времени соединяются между собой, образуя сплошную льдогрунтовую перемычку. Время, необходимое для образования перемычки, зависит от количества, скорости движения и состава грунтовой воды, термофизич. свойств грунтов, расстояния между скважинами, темп-ры циркулирующего рассола и других факторов. Во время разработки грунта, после образования льдогрунтовой перемычки, процесс замораживания осуществляется непрерывно или с определенным режимом.

Для искусственного замораживания грунтов используются холодильные машины различной конструкции и производительности, применяемые и в др. отраслях пром-сти, основанные на принципе испарения жидкостей (аммиак, углекислота, фреон и др.).

Защита помещений от грунтовой сырости. Гидроизоляция подвалов при малом и большом напорах грунтовых вод.

Фундаменты малоэтажных зданий, расположенные на относительно сухих грунтах, т.е. с глубоким уровнем расположения грунтовых вод, в первую очередь защищают от прямого воздействия дождевых и талых вод. С этой целью по периметру наружных стен устраивают отмостку из асфальта, асфальтобетона или плоских камней на слое песка и с подстилкой жирной глины.

В любых грунтах содержится капиллярная влага, которая проникает в тело фундамента и поднимается к зоне сопряжения с конструктивными элементами надземной части здания. Поэтому вся цокольная часть стены ниже уровня гидроизоляции должна выполняться только из красного глиняного обыкновенного хорошо обожженного кирпича. Чтобы преградить доступ капиллярной влаги в помещения, на границе контакта фундамента со стенами устраивают гидроизоляцию. Ее выполняют из двух слоев толя или раствора цемента с водонепроницаемыми добавками и располагают на определенном уровне от поверхности отмостки и пола. Полы первого этажа, расположенные на грунте, тоже имеют горизонтальную гидроизоляцию. При этом боковую поверхность фундамента или стены, соприкасающуюся с грунтом пола, обмазывают горячим битумом от уровня гидроизоляции стыка стен с фундаментом до верха подготовки пола.

При высоком уровне грунтовых вод (УГВ) конструктивные элементы подземной части малоэтажного здания оказываются в воде. Если вода агрессивна по отношению к материалам фундамента или подвала, то эти элементы выполняют из специальных материалов, устойчивых к агрессивному действию воды. В домах с подвалами или приямками уровень грунтовых вод может располагаться выше уровня пола. В таких случаях наружную поверхность стен и пола покрывают рулонной гидроизоляцией на мастике, начиная от уровня земли, расположенного выше 0,5 м от установленного уровня грунтовых вод. Количество слоев гидроизоляции принимают в зависимости от степени напора воды в уровне пола. Например, при напоре воды до 200 мм выполняют один слой гидроизоляции, а при напоре более 1 250 мм делают четыре слоя. Сверху на ковер гидроизоляции пола укладывают защитный слой цементного раствора толщиной 20. 30 мм. Чтобы напор воды не прорвал гидроизоляционный слой, его действие нейтрализуют массой конструкции пола, которая должна превышать напор массы воды. При недостаточности массы пола устраивают дополнительный слой из тяжелого бетона и укладывают плиту из монолитного железобетона или железобетонный короб. В последних двух случаях обязательно проверяют вероятность всплытия дома под напором грунтовых вод.

Горизонтальные слои гидроизоляции подвала укладывают на слой бетонной подготовки толщиной не менее 100 мм, поверхность которой выравнивают цементным раствором или слоем асфальта. Вертикальные слои гидроизоляции наклеивают мастикой на оштукатуренную цементным раствором поверхность стены подвала. Для предохранения вертикальных участков ковра гидроизоляции от механических повреждений устраивают забивку из мятой жирной глины или защитную кирпичную стенку.

В некоторых случаях сложную конструкцию гидроизоляции оказывается целесообразным заменить устройством дренажа на участке земли под домом. При устройстве дренажа понижается уровень грунтовых вод и значительно упрощается конструктивное решение защиты здания от действия влаги. Кроме того, снимается угроза всплытия дома.

Основание положения расчета фундаментов из большеразмерных плит и лент. Гибкие фундаменты.

В настоящее время применяют следующие типы фундаментов глубокого заложения: оболочки, опускные колодцы и кессоны, глубокие опоры (набивные столбы), фундаменты, возводимые методом «стена в грунте».

Опускной колодец представляет собой сборную или монолитную железобетонную конструкцию, которая может иметь прямоугольное или кольцевое очертание в плане. Тяжелые массивные опускные колодцы выполняют, как правило, в монолитном варианте, а облегченные — в виде сборных свай-оболочек.

Массивный опускной колодец погружается в грунт следующим образом. На поверхности основания возводят пустотелую нижнюю часть фундамента (рис. 1, в). Затем, используя землеройные механизмы, через вертикальную полость извлекают грунт. Под действием собственного веса колодец погружается (рис. 1, г). По мере опускания колодец можно наращивать, получая фундамент требуемой глубины. По достижении проектной отметки нижнюю часть колодца заполняют бетонной смесью, увеличивая площадь подошвы фундамента. При возведении канализационных насосных станций известны случаи погружения опускных колодцев диаметром до 70 м на глубину более 70 м.

Способ возведения фундаментов с помощью кессона основывается на отжатии подземных вод из зоны разработки грунта с помощью избыточного давления, создаваемого сжатым воздухом.

По мере разработки грунта в рабочей камере кессон под действием собственного веса и надкессонной кладки погружается в грунт. Надкессонную кладку наращивают по мере погружения кессона. По достижении кессона проектной отметки рабочую камеру заполняют кладкой или бетонной смесью, шахтные трубы и шлюзовые аппараты снимают, а шахтные колодцы также заполняют кладкой или бетонной смесью.

Кессоны выполняют из монолитного или сборного железобетона и рассчитывают на нагрузки, действующие на опускные колодцы совместно с дополнительными: от веса кладки и избыточного давления на стенки рабочей камеры.

Рис. 11.1. Опускные колодцы:
а – массивный опускной колодец, разделенный на ячейке; б — легкий опускной колодец из цилиндрической сваи-оболочки; в — установка колодца на поверхности грунта; г — разработка грунта грейфером и заполнение нижней части бетонной смесью

Основание положения расчета фундаментов из большеразмерных плит и лент. Гибкие фундаменты. (билет №48).

Виды фундаментов глубокого заложения. Область применения опускных колодцев. Определение размеров опускного колодца в плане. Расчеты на всплытие, затирание, прогиб, перегиб. Кессоны. Область применения. (билет №49).

Расчет оснований фундаментов глубокого заложения по предельным состояниям.

Предельные состояния оснований существенно отличаются от предельных состояний строительных конструкций, в том числе и самого фундамента, т.к. у них различные условия работы, а именно: материалы в строительных конструкциях и грунтов в основаниях; физико-механические свойства; критерии оценки прочности и деформативности оснований и возводимых на них фундаментов и надземных конструкций.

Предельными состояниями основания считается такие, в результате которых возникают предел. состояния самого сооружения.

Основной целью расчёта по предельным сост. является: ограничение усилий (I-я группа предел. сост.) F ? F_u и деформаций (II-е пред.сост.) S ? S_u , чтобы они не наступили, т.е. была бы обеспечена в дальнейшем возможность эксплуатации зданий и сооружений.

По I- пред. сост. оценивается:

- надёжность конструкций , из условия недопущения потери общей устойчивости основания.

F – усилие от сооружения

F_u – несущая способность основания

Если оцениваем по вертикальной составляющей несущей способности N ? N_u ,

несоблюдение этого условия не гарантирует, что может быть допущена дальнейшая эксплуатация здания или сооружения.

По первому пред. сост. расчёт ведут в случаях:

– основание – скальный грунт

– если на основание передаются значительные горизонтальные нагрузки, в том числе и сейсмические

– сооружение расположено на откосе или в близи его

– сооружение расположено на медленно уплотняющихся водонасыщеных

– при анкерных фундаментах

В остальных случаях оценка по II-му пред.сост., ограничивает нагрузки и они значительно меньше чем мы получили бы от использования условий по I-му предельному сост.

По II-му предельному состоянию оценивается:

Выполнение основного условия S ? S_u, где

S – совместная деформация основания и сооружения, в том числе осадка или относительная разность осадок

S_u – предельно допустимая деформация или предельная относительная деформация

Условие S ? S_u – основное для II-го пред. сост., а значения S и S_u имеют обобщённое значение, т.е. средняя или max осадка, горизонтальные перемещения, относительная разность осадок , крен и т.п.

Величина S_u – предельное значение полученное в результате строительного опыта, наблюдений и т. п. – берётся из норм, для принципиально новых зданий и сооружений назначается проектировщиками.

Проверка по II-му предельному состоянию и оценка согласно его критериев обязательны, кроме:

- под S подразумевается конечная стабилизирующаяся со временем деформация, однако расчёт по деформациям можно не делать , если давление под подошвой не превышает расчётного сопротивления (P? R₀), а сжимаемость грунтов в пределах здания , сооружения изменяется в ограниченных пределах.

- если инженерно-геологические условия площадки соответствуют области применения типового проекта.

Сваи. Классификация свай: материалы, конструкций, способ изготовления, область применения. Методы устройства свай: забивка, вибропогружение, вдавливание, завинчивание. Оборудование для погружения свай.

Свайный фундамент состоит из свай и ростверка.

Назначение свай – воспринимать давление сооружения и передавать их на более плотные грунты основания. В общем случае свая – это стержень, находящийся в грунте в вертикальном или наклонном положении. Служат для передачи нагрузки на основание за счет нижнего конца и боковой поверхности.

-высокая несущая способность

- сокращение земляных и водопогружательных работ

- снижение осадок и неравномерностей

- повышение устойчивости при действии наклонных и горизонтальных нагрузок

1. в зависимости от характера работы сваи в грунте:

- сваи-стойки. Конец сваи опирается на несжимаемое основание (скальное, плотные пески, пылевато-глинистые грунты твердой консистенции, J_L

Нагрузки, учитываемые при расчете оснований и фундаментов

Нагрузки от сооружения фундаментов передаются на основание. Однако они не в одинаковой степени воздействуют на различные грунты, поэтому важно возможное основное сочетание нагрузок, под действием которых развивается рассматриваемый вид перемещений основания, приводящий к деформации элементов конструкции.

При определении нагрузок на фундаменты и основания руководствуются СНиП 2.01.07–85 по нагрузкам и воздействиям (их рекомендации кратко излагаются ниже).

Постоянные нагрузки и воздействия прикладываются во время строительства и проявляются в течение всего периода эксплуатации (собственный вес конструкций, давление грунта и т.п.).

Временные нагрузки и воздействия прикладываются или возникают в отдельные периоды строительства или эксплуатации, они могут уменьшаться или полностью исчезать. Различают длительные, кратковременные и особые нагрузки и воздействия.

Длительными называют нагрузки, действующие продолжительное время (вес оборудования, нагрузка от складируемых материалов).

К кратковременным относятся нагрузки, действующие непродолжительное время (от транспорта, включая краны, веса людей, снега, ветра и т.п.).

Особые нагрузки возникают в исключительных случаях (сейсмические, аварийные, от просадки основания при его замачивании и т.п.).

Различают следующие сочетания нагрузок:

Основные, состоящие из постоянных, длительных и кратковременных нагрузок или воздействий; из кратковременных учитывают те, которые способны вызвать рассматриваемый вид деформации (при учете двух и более кратковременных нагрузок их принимают с коэффициентом надежности по нагрузке ).

Особые, состоящие из постоянных, длительных, возможных кратковременных и одной из особых нагрузок и воздействий.

Различают нагрузки нормативные (максимальные типичные) и расчетные, получаемые путем умножения значения нормативной нагрузки на коэффициент надежности по нагрузке , учитывающий возможное отклонение нагрузки от типичного значения.

Расчеты основания по деформациям ведут на основные сочетания расчетных нагрузок . Расчетную нагрузку от веса фундамента и грунта над его уступами вычисляют по их размерам. Сумму временных нагрузок, передаваемых перекрытиями многоэтажных, жилых и некоторых общественных зданий, принимают по СНиП 2.01.97- 85 с понижающим коэффициентом

где m – количество этажей.

Рис. 2.1. Расчетная схема к определению нагрузок

на фундаменты: а) – план; б) – разрез здания

Пример 2. Определить нагрузку (при расчете по деформации) на фундамент четырехэтажного административного здания (рис. 2.1), если перекрытия разрезной конструкции; известны постоянные нагрузки g₁ = 4кН/м 2 , g₂ = 5 кН/м 2 ; стены из бетонных блоков толщиной 0,4 м, кН/м 3 , проемность – 25% (коэффициент проемности К = 0,75); колонна железобетонная 0,4 ´ 0,4 м; временная нагрузка на междуэтажные перекрытия g_1вр 2,5 кН/м 3 и на покрытие g_2вр = 1 кН/м 2 .

Нагрузки и воздействия при расчете оснований и фундаментов

При расчете оснований зданий и сооружений по I-ой группе предельных состояний коэффициент надежности принимается ( СНиП 2.01.07 – 85*):

1. Нормативное значение веса конструкций заводского изготовления следует определять на основании стандартов, рабочих чертежей или паспортных данных заводов-изготовителей, других строительных конструкций и грунтов - по проектным размерам и удельному весу материалов и грунтов с учетом их влажности в условиях возведения и эксплуатации сооружений.

2. Коэффициенты надежности по нагрузке для веса строительных конструкций и грунтов приведены в табл.1.

Нагрузки и воздействия при расчете оснований и фундаментов

Основные положения и правила по определению и учету всех видов нагрузок и воздействий, а также их сочетаний определяются по СНиП 2.01.07-85 «Нагрузки и воздействия».

При проектировании оснований зданий и сооружений необходимо учитывать нагрузки, которые возникают при их строительстве и эксплуатации, а также при изготовлении, хранении и перевозке строительных конструкций.

Основными характеристиками нагрузок являются их нормативные значения, устанавливаемые СНиПом по нагрузкам и воздействиям. Расчетные величины действующих нагрузок определяются как произведение нормативных значений на коэффициенты надежности по нагрузке γ_f, которые должны соответствовать рассматриваемому предельному состоянию и учитывать возможные отклонения нагрузок в неблагоприятную сторону от нормативных значений.

При расчете оснований зданий и сооружений по первой группе предельных состояний коэффициент надежности принимается:

1. Для веса строительных конструкций — по табл. 1.1.

Таблица 1.1. Значения коэффициентов надежности для всех строительных конструкций

Конструкции сооружений и вид грунтов	Коэффициент надежности по нагрузке γ_f
Конструкции
Металлические	1,05
Бетонные (со средней плотностью свыше 1600 т/м 3 )	1,10
Железобетонные, каменные, армокаменные, деревянные, бетонные (со средней плотностью 1600 кг/м 3 и менее), изоляционные, выравнивающие и отделочные слои (плиты, материалы в рулонах, засыпки. стяжки и т.д.), выполняемые:
- в заводских условиях	1,2
- на строительной площадке	1,3
Грунты
- природные	1,1
- насыпные	1,15

1. При проверке конструкций на устойчивость положения против опрокидывания, а также в других случаях, когда уменьшение веса конструкций и грунтов может ухудшить условия работы конструкций, следует произвести расчет, принимая для всех конструкций или ее части коэффициент надежности по нагрузке γ_f=0,9.

2. При определении нагрузок от грунта следует учитывать нагрузки от складируемых материалов, оборудования и транспортных средств, передаваемые на грунт.

3. Для металлических конструкций, в которых усилия от собственного веса превышают 50 % общих усилий, следует принимать γ_f=11.

2. Коэффициенты надежности по нагрузке γ_f для веса оборудования принимают по табл. 1.2.

Таблица 1.2. Значения коэффициентов надежности

Наименование	Коэффициент надежности по нагрузке γ_f
Стационарное оборудование	1,05
Изоляция стационарного оборудования	1,20
Заполнители оборудования (в том числе резервуары и трубопроводы):
- жидкости	1,0
- суспензии, шлаки, сыпучие тела	1,1
- погрузчики и электрокары (с грузом)	1,2

3. Для равномерно распределенных нагрузок величина γ_f принимается: 1,3 — при полном нормативном значении до 2,0 кПа (200 кгс/м 2 ); 1,2 — при полном нормативном значении 2,0 кПа (200 кгс/м 2 ) и более.

4. В случае передачи крановых нагрузок γ_f=1,1.

5. Для снеговой нагрузки γ_f=1,4; если отношение нормативной величины равномерно распределенной нагрузки от веса покрытия к нормативной величине снегового покрова менее 0,8, значение коэффициента надежности следует принимать равным 1,6.

6. Для ветровой нагрузки γ_f=1,4.

7. Для температурных климатических воздействий γ_f=1,1.

При расчете оснований зданий и сооружений по второй группе предельных состояний (по деформациям) коэффициент надежности принимается равным единице.

Все нагрузки в зависимости от продолжительности их действия подразделяют на постоянные и временные.

К постоянным относятся нагрузки, которые при строительстве и в процессе эксплуатации зданий и сооружений действуют и проявляются постоянно. К ним относятся: вес частей зданий и сооружений, в том числе вес несущих и ограждающих конструкций; вес и давление грунтов; горное давление и др.

Временные нагрузки подразделяют на:

длительные — вес временных перегородок, стационарного оборудования (станков, аппаратов, моторов, емкостей, трубопроводов с арматурой, опорными частями и др.), давление газов, жидкостей и сыпучих тел в емкостях и трубопроводах, нагрузки на перекрытия от складируемых материалов, нагрузки от людей, животных на перекрытия, вертикальные нагрузки от мостовых и подвесных кранов и др.;

кратковременные — нагрузки от оборудования в пускоостановочном, переходном и испытательном режимах, веса людей и ремонтных материалов в зонах обслуживания и ремонта оборудования, нагрузки от подвижного подъемно-транспортного оборудования, снеговые нагрузки с полным нормативным значением, ветровые, гололедные нагрузки и др.;

особые — статические, взрывные воздействия, нагрузки, вызванные резкими нарушениями технологического процесса, временной неисправностью или поломкой оборудования, воздействия, вызванные деформациями основания с коренным изменением структуры грунта (при замачивании лессовых просадочных грунтов) или оседанием его в карстовых районах или районах горных выработок.

Расчет оснований зданий и сооружений по предельным состояниям первой и второй групп должен выполняться с учетом наиболее неблагоприятных сочетаний нагрузок.

В зависимости от учитываемого состава нагрузок различают следующие сочетания:

основные сочетания нагрузок, состоящие из постоянных, длительных и кратковременных;
особые сочетания нагрузок, состоящие из постоянных, длительных, кратковременных и одной из особых нагрузок.

Если учитываются сочетания, включающие постоянные и не менее двух кратковременных нагрузок, расчетные значения временных нагрузок необходимо умножать на коэффициенты сочетаний: а) в основных сочетаниях для длительных нагрузок ψ₁=0,95, для кратковременных ψ₂=0,9; б) в особых сочетаниях для длительных нагрузок ψ₁=0,95, для кратковременных ψ₂=0,8.

Основания зданий и сооружений рассчитывают по деформациям на основное сочетание нагрузок, по несущей способности — на основное сочетание, а при наличии особых нагрузок — на основное и особое сочетание.
Нагрузки на перекрытия и снеговые нагрузки могут относиться как к длительным (при расчете по деформациям), так и к кратковременным (при расчете оснований по несущей способности).

Нормативные значения равномерно распределенных временных нагрузок на плиты перекрытий, лестницы и полы на грунтах приведены в СНиПе по нагрузкам и воздействиям.

При определении продольных усилий для расчета фундаментов, которые воспринимают нагрузки от двух перекрытий и более, полные значения нормативных нагрузок следует снижать умножением на коэффициент сочетания ψ_n:

1. Для квартир жилых зданий, общежитий и гостиниц, палат больниц и санаториев, служебных помещений, бытовых помещений промышленных предприятий:

2. Для читальных, обеденных, торговых залов, участков обслуживания и ремонта оборудования в производственных помещениях:

Рис. 1.4. Схема к сбору нагрузок на фундаменты

где А - грузовая площадь рассчитываемого элемента; А>А₁=9 м 2 к формуле (1.6):

А>А₂=36 м 2 к формуле (1.7);

п — общее число перекрытий, от которых рассчитываются нагрузки фундамента.

Пример 1.1. Определить нагрузку на фундаменты наружных стен здания с подвалом (рис. 1.4). Стены здания кирпичные, толщина наружных стен первого этажа 64 см, внутренних — 51 см; толщина стен остальных этажей: наружных — 51 см, внутренних — 38 см. Высота этажа 3,0 м. Междуэтажные и чердачные перекрытия из крупноразмерного железобетонного настила, кровля — плоская из железобетонных плит по строительным балкам с техническим чердаком.

Сбор нагрузок производят в такой последовательности. Определяют постоянные нормативные нагрузки от: веса покрытия (гидроизоляционный ковер, кровельный настил и балки) — 1,50 кПа; веса чердачного перекрытия с утеплителем — 3,8 кПа; веса междуэтажного перекрытия— 3,6 кПа; веса перегородок — 1,0 кПа; веса карниза — 2,0 кН; веса 1 м3 кирпичной кладки — 18 кН (1800 кг).

СНиПу устанавливают временные нормативные нагрузки: снеговая на 1 м 2 горизонтальной проекции — 1,5 кПа; временная на чердачное перекрытие — 0,7 кПа; временная на междуэтажное перекрытие — 2,0 кПа (200 кгс/м 2 ).
С учетом постоянных и временных нагрузок определяют нагрузки на фундамент наружной стены на уровне планировочной отметки грунта.

Предварительно выделяется грузовая площадь, которая в данном случае определяется следующими контурами; расстоянием между осями оконных проемов вдоль здания и половине расстояния в чистоте между стенами — поперек здания:

Эту грузовую площадь принимаем постоянной, пренебрегая ее уменьшением на первом этаже за счет увеличения ширины наружной и внутренних стен.

1. Вес покрытия 1,5*7=10,5 кН.

2. Вес чердачного перекрытия 3,8*7=26,6 кН.

3. Вес шести междуэтажных перекрытий 3,6*7*6=151,5 кН.

4. Все перегородок на шести этажах 1,0*7*6=41 кН.

5. Вес карниза и стены выше чердачного перекрытия (2,0+6,0*0,51*1,8)*2,53=19,8 кН.

6. Вес цоколя и стены первого этажа за вычетом веса оконных проемов на длине 2,53 м:

7. Вес стены со второго этажа и выше за вычетом веса оконных проемов на длине 2,53 м:

Итого постоянная нагрузка составила 596,4 кН.

1. Снеговая 1,5*7=10,5 кН.

2. На чердачное перекрытие 0,7*7=4,9 кН.

3. На шесть междуэтажных перекрытий с учетом снижающего коэффициента 0,7:

При этом коэффициент сочетания ψ_n1=0,7 определялся по формуле (1.6).

Итого временная нагрузка на 2,53 м длины стены составила 74,2 кН. Тогда нормативная нагрузка на 1 м наружной стены будет равна

Аналогично можно определить нагрузку на фундамент на уровне планировки земли под внутреннюю стену здания.

Читайте также: