Расчет фундамента на раскалывание

Обновлено: 18.04.2024

Расчет плитной части фундамента на раскалывание

Проверка плитной части фундамента на раскалывание от действия продольной силы N_c производится из условия (рис. 7):

при ; (37)

где A_l, A_b – площади вертикальных сечений фундамента в плоскостях, проходящих по осям сечения колонны параллельно сторонам l_f и b_f подошвы фундамента за вычетом площади стакана фундамента соответственно (рис. 7); R_bt – расчетное сопротивление бетона растяжению; m – коэффициент трения бетона по бетону, принимается равным 0,75; g_g – коэффициент, учитывающий совместную работу фундамента с грунтом и принимаемый равным 1,3; при отсутствии засыпки фундамента грунтом (например, в подвалах) коэффициент g_g принимается равным 1.

5.6. Определение площади сечения арматуры
плитной части фундамента

Площадь сечения рабочей арматуры определяется из расчета на изгиб консольных выступов фундамента в сечениях, проходящих по граням ступеней фундамента и по граням колонны (подколонника) (рис. 8).

Площадь сечения рабочей арматуры в плитной части фундамента в i-ом сечении на ширину фундамента определяется по формуле (39):

где h₀_i – рабочая высота фундамента в i-ом сечении, м; М_i – момент в i-ом сечении, кН×м; R_s – расчетное сопротивление растянутой арматуры, кПа.

Значение изгибающего момента в направлении большей стороны фундамента от внешней нагрузки вычисляется по формуле

Значение изгибающего момента в направлении меньшей стороны фундамента момента от внешней нагрузки, определяется по формуле

где , b_f и l_f – размеры плитной части фундамента.

Проверка фундамента по прочности на продавливание

Необходимо произвести расчет на продавливание фундамента колонной от дна стакана и на раскалывание фундамента колонной при действии только расчетной нормальной силой.

Площадь многоугольника ABCDEG:

Наибольшее краевое давление на грунт от расчетной нагрузки без учета веса фундамента и грунта на его уступах:

Расчетная продавливающая сила: F = A₀ × P_max = 0,065 × 158,4 = 10,3 кН

Средний размер грани и пирамиды, образующейся при продавливании, в пределах рабочей высоты:

Площадь боковой поверхности колонны, заделанной в стакан фундамента:

Проверяем условие прочности на продавливание:

принимаем a ’ = 0,85

N_соот = 667,3 кН < N = 92362,51 кН

Проверка фундамента по прочности на раскалывание

Расчет на раскалывание фундамента производим на действие расчетной нормальной силы.

Площади вертикальных сечений фундамента в плоскостях, проходящих по осям колонны параллельно длинной и короткой сторонам подошвы фундамента, за вычетом стакана фундамента, соответственно:

A_fl = 0,72 м 2 A_fb = 0,54 м 2

и тогда проверяем: N_соот = 667,3 кН < N = 1026,36 кН

Проверка ступени по прочности на продавливание

Площадь многоугольника продавливания: А₀ = 0,44 м 2

Расчетная продавливающая сила: F = A₀ × P_max = 0,44 × 158,4 = 69,7 кН

Проверяем условие прочности ступени на продавливание:

Рис. 15 К определению площади продавливания

Армирование подошвы фундамента

Армирование подошвы фундамента производится одной сеткой С-1 с рабочими стержнями с шагом 200 мм в продольном и поперечном направлениях.

Сечение по грани подколонника с арматурой, параллельной длинной стороне фундамента, и вылетом ступени c_l = 0,6 м:

Сечение по грани подколонника с арматурой, параллельной короткой стороне фундамента, и вылетом ступени c_b = 0,6 м:

Количество стержней в сетке по длине и ширине:

n_l = 2700 / 200 = 13 шт,

n_b = 2100 / 200 = 10 шт.

Минимальный диаметр стержней в сетке по длине и ширине:

Принимаем сетку С-1

Проверка прочности подколонника

Проверка прочности подколонника по нормальным сечениям

Проверка прочности подколонника проводится по двум сечениям: в уровне плитной части (сечение 1-1) и в уровне нижнего торца колонны (сечение 2-2).

Сечение 1-1

Случайный экцентриситет: e_a = l_п / 30 = 2,1/ 30 = 0,07 м

Приведенный момент в сечении:

Эксцентриситет продольного усилия:

Площадь сжатой зоны:

Сечение 2-2

Т.к. это сечение коробчатое, то оно приводится к эквивалентному тавровому

Площадь боковой поверхности колонны, заделанной в стакан фундамента:

Принимаем a ’ = 0,85

Продольная сила, передаваемая через бетон замоноличивания на стенки стакана:

Условие выполняется. Следовательно, граница сжатой зона проходит в полке, и сечение расчитывается как прямоугольное с шириной b_п = 1,2 м.

Приведенный момент в сечении:

Эксцентриситет продольного усилия: е₂ = M₂ / N_с + е_а = 207,4 / 101,1 + 0,07 = 2,12 м

Следовательно, сила приложения находится за пределами сечения подколонника. Рассчитываем подколонник как внецентренно нагруженный ж/б элемент по высоте сжатой зоны:

Требуемая площадь рабочей продольной арматуры на одну сетку:

d = а’/ l_п0 = 0,05 /1,45= 0,024

Б) Расчет на раскалывание фундамента

Расчет на раскалывание фундамента производим на действие расчетной нормальной силы.

Рисунок 8. Схема к определению площадей вертикальных сечений фундамента

Afl = 2.05 м2,

Afb = 1.53 м2.

bкол / hкол = 0.4 / 0.8 = 0.5 < Afb / Afl = 1.53 / 2.05 = 0.75, следовательно, проверку фундамента по прочности на раскалывание производим из условия:

N = 734.7 кН < 0.975 * Afl * Rbt * (1 + bкол / hкол) = 0.975 * 2.05 * 900 * (1 + 0.4 / 0.8) = 2698 кН - условие выполняется, следовательно, прочность фундамента на раскалывание обеспечена.

В) Проверка ступени по прочности на продавливание

Условие прочности ступени на продавливание:

F < Rbt * bm1 * gb2 * h01,

где bm1 = h01 + bп = 0.4 + 0.9 = 1.3 м,

F – расчетная продавливающая сила:

где А0 = 0.63 м2 – площадь многоугольника продавливания (см рисунок 9).

F = 0.63 * 199 = 125.37 кН.

F = 125.37 кН < Rbt * bm 1 * g b 2 * h 01 = 900 *1.3 * 0.9 * 0.4 = 421.2 кН - условие выполняется, следовательно, прочность ступени на продавливание обеспечена.

Рисунок 9. Схема к определению площади продавливания

Армирование подошвы фундамента

Армирование подошвы фундамента размером 3 м * 2.4 м производится одной сеткой С1 с рабочими стержнями с шагом S = 200 мм в продольном и поперечном направлениях.

Площадь сечения арматуры на всю ширину (длину) подошвы фундамента:

Asl(sb) = Mbi(li) / (0.9 * Rs * h0i),

где Mbi(li) – изгибающий момент в i - ом сечении фундамента проходящий через центр тяжести сечения и параллельный стороне b ( l ):

Mbi = Nсоот * cli2 / (2 * l) * (1 + 6 * e0 / l - 4 * (e0 * cli / l2)),

Mli = Nсоот * cbi2 / (2 * b),

cli (cbi) – расстояние от наиболее нагруженного края до рассматриваемого сечения,

е0 – эксцентриситет:

е0 = (Mmax + Qсоот * d) / (Nсоот + 20 * b * l * d),

h0i – рабочая высота плитной части фундамента в i - ом сечении.

Сечение на границе первой ступени и подколонника:

cl1 = 0.75 м,

c b 1 = 0.75 м,

е0 = (322.5 + 38.9 * 1.65) / (734.7 + 20 * 2.4 * 3 * 1.65) = 0.398 м,

Mb 1 = 734.7 * 0.752 / (2 * 3) * (1 + 6 * 0.398 / 3 - 4 * (0.398 * 0.75 / 32)) = 114.567 кН,

Ml 1 = 734.7 * 0.752 / (2 * 2.4) = 86.098 кН,

Asl 1 = 114.57 / (0.9 * 0.355 * 0.4) = 896 мм2,

Asb1 = 86.098 / (0.9 * 0.355 * 0.4) = 674 мм2.

Количество стержней в сетке по длине и ширине:

nl = 2400 / 200 = 12 шт,

nb = 3000 / 200 = 15 шт.

Минимальный диаметр стержней в сетке по длине и ширине:

Принимаем сетку С1 – .

Расчёт и конструирование подколонника

Проверка прочности подколонника по нормальным сечениям

Проверка прочности подколонника проводится по двум сечениям: в уровне плитной части (сечение 1-1) и в уровне торца колонны (сечение 2-2) (см. рисунок 9).

А) Сечение 1-1

ea = 1.5 / 30 = 0.05 м.

Приведенный момент в сечении:

M1 = Мmax + Ncooт * ea + Qcooт * hп,

M 1 = 322.5 + 734.7 * 0.05 + 38.9 * 1.05 = 400.08 кН*м.

Эксцентриситет продольного усилия:

е1 = M1 / Nсоот + еа,

е1 = 400.08 / 734.7 + 0.05 = 0.595 м.

Площадь сжатой зоны:

Аbc = bп * lп * (1 - 2 * h * е1 / lп),

Аbc = 0.9 * 1.5 * (1 - 2 * 1 * 0.595 / 1.5) = 0.279 м2.

Проверяем условие прочности подколонника в уровне плитной части:

Nсоот < gb3 * gb9 * Rb * Abc,

g b 3 * g b 9 * Rb * ABC = 0.85 * 0.9 * 11500 * 0.279 = 2454 кН.

N соот = 734.7 кН < g b 3 * g b 9 * Rb * A bc = 2454 кН - условие выполняется, следовательно подколонник между сечениями 1-1 и 2-2 армируется конструктивно.

Б) Сечение 2-2

Сечение 2-2 в уровне торца колонны коробчатое, приводим его к эквивалентному двутавровому с высотой полки, толщиной стенки и шириной стенки:

hf = hf’ = lw1 = lw = 0.275 м;

b = 2 * bw1 = 2 * bw = 2 * 0.175 = 0.35 м;

bf = bf’ = b п = 0.9 м.

Площадь боковой поверхности колонны, заделанной в стакан фундамента: Ащ = 2.16 м2.

Коэффициент, учитывающий частичную передачу продольной силы на плитную часть фундамента через стенки стакана: a ’ = 0.85.

Продольная сила, передаваемая через бетон замоноличивания на стенки стакана:

Nc = (1 - a’) * Nсоот,

Nc = 0.4 * 900 * 0.9 * 2.16 = 699.84 кН,

Nc = (1 - 0.85) * 734.7 = 110.21 кН.

Nc = 110.21 кН.

N с = 110.21 кН < Rb * bf ’ * hf ’= 1150 * 0.9 * 0.275 = 284.625 кН - условие выполняется, следовательно, граница сжатой зона проходит в полке, и сечение рассчитывается как прямоугольное с шириной b = 0.9 м.

Приведенный момент в сечении:

M2 = Мmax - Nc * ea + Qcooт * hс,

M 2 = 322.5 + 110.21 * 0.05 + 38.9 * 0.8 =359.13 кН*м.

Эксцентриситет продольного усилия:

е1 = 359.13 / 110.21 + 0.05 = 3.309 м.

Площадь сжатой зоны:

Аbc = bп * lп * (1 - 2 * h * е1 / lп),

Аbc = 0.9 * 1.5 * (1 - 2 * 1 * 3.309 / 1.5) = -4.6 < 0, следовательно, сила приложения находится за пределами сечения подколонника.

As = As’ = 11.5 * 104 * 0.9 * 1.45 * (0.02 - 0.154 * (1 - 0.154 / 2)) / (355 * (1 - 0.035)) = - 53 cм2.

2 каркаса КР1 4 Æ12 А400 с А s ’ = А s = 0.000452 м2> 0.0004 * A п = 0.0004 * 1.03 = 0.000412 м2,

2 каркаса КР2 4 Æ12 А400 с А s ’ = А s = 0.000452 м2> 0.0004 * A п = 0.0004 * 1.03 = 0.000412 м2.

Расчет фундамента на раскалывание

7.1.24 На силу N_c = N проверяют прочность фундамента на раскалывание из условий

при b_c/l_c≤A_b/A_l N_c≤(1+ b_c/l_c)A_lR_bt;

при b_c/l_c >A_b/A_l N_c≤(1+ b_c/l_c)A_bR_bt,

где A_l и A_b – площади вертикальных сечений фундамента в плоскостях, проходящих по оси колонны параллельно сторонам l и b подошвы фундамента, за вычетом площади стакана (рисунок 7.3).

Рисунок 7.3 – К расчету фундамента стаканного типа на раскалывание

Расчет фундамента на местное сжатие

7.1.25 Бетон под торцом колонны проверяют на местное сжатие согласно 8.1.43–8.1.45 СП 63.13330.2012.

Расчет нормальных сечений плитной части фундамента

7.1.26 Нормальные сечения плитной части фундамента по граням колонны (подколонника) и по граням ступеней проверяются на действие момента от отпора грунта, определенного как для консоли вылетом с по формуле

где р_кр – краевое давление грунта, определенное без учета веса фундамента и грунта на его уступах, т. е. при _mtd = 0;

М_ф – момент, определенный по формуле (7.1).

При этом должно выполняться условие

M ≤ R_sA_s(h₀ – x/2); (7.5)

Где (7.6)

b_v – ширина верхней части рассматриваемого сечения;

A_s – площадь сечения арматуры по всей ширине подошвы b.

Расчет подколонника и его стаканной части

7.1.27 Расчет продольной арматуры железобетонного подколонника производится по СП 63.13330 на внецентренное сжатие коробчатого сечения стаканной части в плоскости заделанного торца колонны (по линии разреза 1-1 рисунка 7.4) и на внецентренное сжатие прямоугольного сечения подколонника в сечении II–II (рисунок 7.4).

В железобетонных внецентренно сжатых подколонниках площадь сечения арматуры с каждой стороны (А и А') должна быть не менее 0,05 % площади поперечного сечения подколонника.

Железобетонные подколонники армируются продольной и поперечной арматурой по рисунку 7.4.

7.1.28 В железобетонных подколонниках, где по расчету сжатая арматура не требуется, а число растянутой арматуры не превышает 0,3%, допускается не устанавливать продольную и поперечную арматуру по граням, параллельным плоскости изгиба. При этом армирование по граням, перпендикулярным к плоскости изгиба, производится сварными каркасами и сетками с толщиной защитного слоя бетона не менее диаметра продольной арматуры (рисунок 7.5, б).

7.1.29 В бетонных подколонниках, если в сечении возникают растягивающие или сжимающие напряжения менее 1 МПа при наибольших сжимающих напряжениях более 0,8 R_np (напряжения определяются как для упругого тела), должно быть предусмотрено конструктивное армирование не менее 0,025% площади поперечного сечения подколонника. В иных случаях конструктивную арматуру допускается не предусматривать.

Рисунок 7.4 – Армирование подколонника и его стаканной части

а–расчетная растянутая арматура в одной плоскости; б – то же, в двух плоскостях

Рисунок 7.5 – Армирование фундаментов колонн сварными сетками с навеской их на опалубку

7.1.30 Стенки стаканной части подколонника допускается не армировать при их толщине по верху более 200 мм и более 0,75 высоты верхней ступени (при глубине стакана большей, чем высота подколонника) или 0,75 глубины стакана (при глубине стакана меньшей, чем высота подколонника) При несоблюдении этих условий стенки стаканов следует армировать поперечной арматурой в соответствии с расчетом.

Рисунок 7.6 – Расчетная схема стаканной части подколонника

Поперечная арматура подколонника (рисунок 7.6) в сечениях III–III или III'–III' определяется по расчету на момент от действующих сил относительно оси, проходящей через точку k или k' поворота колонны.

Моменты принимаются равными

При одинаковых диаметрах поперечной арматуры и одинаковой марке стали площадь сеченая поперечной рабочей арматуры каждой сварной сетки равна

При (7.9)

Если это необходимо по расчету, рекомендуется увеличивать диаметр стержней двух верхних сеток по сравнению с остальными сетками, диаметр стержней которых назначается в соответствии с 7.1.34.

В случае заглубления стакана в плитную часть фундамента (рисунок 7.7) сечение поперечной рабочей арматуры сеток определяется по формулам (7.7) и (7.8); сетки поперечного армирования устанавливаются в пределах подколонника.

Рисунок 7.7 – Расчетная схема стаканной части при заглублении стакана в плитную часть фундамента

Рисунок 7.8 – Расположение сварных сеток при армировании фундамента узкими сетками

В случае действия нормальной силы в пределах ядра сечения поперечное армирование подколонника назначается конструктивно.

Расчет фундамента на раскалывание

(Действующий) СП 356.1325800.2017 Конструкции каркасные железобетонные сборные.

Докипедия просит пользователей использовать в своей электронной переписке скопированные части текстов нормативных документов. Автоматически генерируемые обратные ссылки на источник информации, доставят удовольствие вашим адресатам.

Toggle navigation

Действующий

α= (1 – 0,4R_btA_c/N), но не менее 0,85,

где A_c = 2(b_c+l_c)d_c – площадь боковой поверхности колонны, заделанной в стакан фундамента.

Рисунок 7.3 – К расчету фундамента стаканного типа на продавливание

Расчет фундамента на раскалывание

7.2.21 На силу N_c = N проверяют прочность фундамента на раскалывание из условий

при b_c/l_c≤A_b/A_l N_c≤(1+ b_c/l_c)A_lR_bt;

при b_c/l_c >A_b/A_l N_c≤(1+ b_c/l_c)A_bR_bt,

где A_l и A_b – площади вертикальных сечений фундамента в плоскостях, проходящих по оси колонны параллельно сторонам l и b подошвы фундамента соответственно, за вычетом площади стакана (рисунок 7.4).

Рисунок 7.4 – К расчету фундамента стаканного типа на раскалывание

Расчет фундамента на местное сжатие

7.2.22 Бетон под торцом колонны проверяют на местное сжатие согласно 8.1.43–8.1.45 СП 63.13330.2012.

6.1. РАСЧЕТ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ФУНДАМЕНТОВ НА ЕСТЕСТВЕННОМ ОСНОВАНИИ ПОД КОЛОННЫ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ

Размеры подошвы и глубина заложения фундаментов определяются расчетом основания, приведенным в гл. 5. Расчет конструкции фундамента (плитной части и подколонника) производится по прочности и раскрытию трещин и включает: проверку на продавливание и на «обратный» момент, определение сечений арматуры и ширины раскрытия трещин, а также расчет прочности поперечного сечения подколонника.

Исходными данными для расчета являются: размеры подошвы плитной части; глубина заложения и высота фундамента; площадь сечения подколонника; сочетания расчетных и нормативных нагрузок от колонны на уровне обреза фундамента.

Расчет фундаментов по прочности и раскрытию трещин производится на основное и особое сочетания нагрузок. При расчете фундамента по прочности расчетные усилия и моменты принимаются с коэффициентом надежности по нагрузке по указаниям действующих СНиП, а при расчете по раскрытию трещин — с коэффициентом надежности по нагрузке, равным единице.

При проверке прочности плитной части фундамента на обратный момент необходимо учитывать нагрузки от складируемого на полу материала и оборудования.

При расчете фундаментов по прочности и по раскрытию трещин возникающие в них усилия от температурных и им подобных деформаций принимаются изменяющимися по вертикали от полного их значения на уровне обреза фундамента до половинного значения на уровне подошвы фундамента.

Расчетные характеристики бетона и стали приведены в гл. 4 и принимаются с учетом соответствующих коэффициентов условий работы [5, 9].

6.1.2. Расчет фундаментов на продавливание

Расчет на продавливание производится из условия, чтобы действующие усилия были восприняты бетонным сечением фундамента без установки поперечной арматуры: при монолитном сопряжении колонны с плитной частью — от верха последней (рис. 6.1, а), при монолитном сопряжении подколонника с плитной частью независимо от вида соединения колонны с подколонником (монолитные или стаканные) при расстоянии от верха плитной части до низа колонны H₁ ≥ (b_uc – b_c)/2 — от верха плитной части (рис. 6.1, б), а при меньшем H₁ — от низа колонны (рис. 6.1, в).

Рис. 6.1. Схема образования пирамиды продавливания а — монолитное сопряжение плитной части с колонной; б — то же с высоким подколонником; в — то же, с низким подколонником; 1 — колонна; 2 — плитная часть; 3 — подколонник

Проверка выполнения этого условия производится в обоих направлениях [8].

Руководство по проектированию бетонных и железобетонных конструкций из тяжелого бетона (без предварительного напряжения) Руководство по проектированию фундаментов на естественном основании под колонны зданий и сооружений промышленных предприятий СНиП 52-01-2003 Бетонные и железобетонные конструкции

При расчете фундамента на продавливание определяется минимальная высота плитной части h и назначаются число и размеры ее ступеней или проверяется несущая способность плитной части при заданной ее конфигурации. При расчете на продавливание от верха плитной части принимается, что продавливание фундамента при центральном нагружении происходит по боковым поверхностям пирамиды, стороны которой наклонены под углом 45° к горизонтали (см. рис. 6.1).

Квадратный фундамент рассчитывается на продавливание из условия

F ≤ kR_btb_ah₀

(6.1)

где F — расчетная продавливающая сила; k — коэффициент, принимаемый равным 1; R_bt — расчетное сопротивление бетона на растяжение; b_a — среднее арифметическое значение периметров верхнего и нижнего оснований пирамиды продавливания, образующейся в пределах рабочей высоты сечения h₀ , (расстояния от верха плитной части до середины арматуры).

10.2.3 Проектирование оснований и фундаментов (ч. 1)

Расчет оснований сооружений на набухающих грунтах производится по деформациям, как на обычных грунтах, а при необходимости — и по несущей способности. По характеристикам грунта в природном состоянии определяется расчетное сопротивление основания R , по которому назначаются размеры фундаментов. При этом рекомендуется в расчете принимать повышение значения R в 1,2 раза, если осадка фундамента не будет превышать 0,4 допустимой для данного здания и сооружения. Кроме того, следует определять дополнительные деформации (подъемы или осадки фундаментов), возникающие в результате набухания или усадки грунта в основании сооружений.

Подъем основания фундаментов при набухании грунта в случае его замачивания определяется по формуле

(10.63)

где ε_sωi — относительное набухание i -го слоя, определяемое в зависимости от причин набухания; h_i — толщина рассматриваемого слоя грунта; k_sωi , — коэффициент, принимаемый: k_ωs = 0,8 при суммарном давлении σ_z.tot = 0,05 МПа; k_ωs = 0,6 при σ_z.tot = 0,3 МПа; k_ωs = 0,84 – 0,08 σ_z.tot/σ₀ (где σ₀ = 0,1 МПа) при промежуточных значениях σ_z.tot .

Относительное набухание грунта ε_sω определяется по следующим формулам:

при инфильтрации и подъеме уровня подземных вод

ε_sω = (h_sat – h_n)/h_n,

(10.64)

где h_n — высота образца заданной влажности и плотности, обжатого без возможности бокового расширения суммарным давлением; h_sat — высота того же образца после замачивания, обжатого в тех же условиях;

при экранировании поверхности и изменении водно-теплового режима

ε_sω = k(ω_eq – ω₀)/(1 + e₀),

(10.65)

где k — коэффициент, определяемый опытным путем, а при отсутствии экспериментальных, данных принимаемый рапным 2; ω_eq — конечная влажность грунта; ω₀ — начальная влажность грунта; e₀ — начальное значение коэффициента пористости грунта.

Значение ω_eq слоя i при экранировании определяется по результатам экспериментальных исследований зависимости влажности набухания ω_sω от давления, вычисляемого по выражению

p_i = γ_ω(z – z_i + 2σ_z.tot)/γ_s,

(10.66)

где γ_ω — удельный вес воды, кН/м 3 ; z — расстояние от поверхности планировки до уровня подземных вод, см; z_i —глубина расположения середины рассматриваемого i -го слоя, м; σ_z.tot — суммарное давление в середине рассматриваемого слоя, МПа; γ_s — удельный вес минеральных частиц грунта, кН/м 3 .

При изменении водно-теплового режима влажность ω_eq принимается в период максимального увлажнения грунта основания, а влажность ω₀ — в период наибольшего высыхания грунта; коэффициент пористости е₀ принимается для влажности грунта в период наибольшего его высыхания. Профиль влажности грунта при максимальном увлажнении и высыхании устанавливается опытным путем.

Рис. 10.9. К расчету подъема фундамента при набухании грунта

Суммарные давления σ_t.tot в середине i -го рассматриваемого слоя (рис. 10.9) грунта в основании сооружения определяются по формуле

σ_z.tot = σ_z.p + σ_z.g + σ_z.ad,

(10.67)

где σ_z.p — давление от нагрузки фундамента в середине рассматриваемого слоя, МПа; σ_z.g — давление от собственного веса толщи грунта от подошвы фундамента до середины рассматриваемого слоя, МПа; σ_z.ad —дополнительное давление, МПа, действующее в середине рассматриваемого слоя и возникающее вследствие влияния веса неувлажненной части массива, расположенной вне пределов площади замачивания:

σ_z.ad = k_gγ(d + z),

(10.68)

где k_g — коэффициент, принимаемый по табл. 10.9 в зависимости от отношения длины L_ω замачиваемой площади к ее ширине B_ω и относительной глубины расположения середины рассматриваемого слоя; γ — удельный вес набухающего грунта, кН/м 3 ; z — расстояние от подошвы фундамента до середины рассматриваемого слоя, см; d — глубина заложения подошвы фундамента от отметки планировки, см.

ТАБЛИЦА 10.9. ЗНАЧЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА k_g

z + d B_ω	k_g при отношении L_ω/B_ω
z + d B_ω	1	2	3	4	5
0,5	0	0	0	0	0
1	0,58	0,5	0,43	0,36	0,29
2	0,81	0,7	0,61	0,5	0,4
3	0,94	0,82	0,71	0,59	0,47
4	1,02	0,89	0,77	0,64	0,53
5	1,07	0,94	0,82	0,69	0,57

Пример 10.4. Рассчитать подъем фундамента размером 1×1 м под колонну здания размером в плане 12×24 м. Давление по подошве квадратного фундамента 0,2 МПа, глубина его заложения d = 1 м. Основанием фундаментов служат набухающие глины, залегающие слоем толщиной 10 м от поверхности и подстилаемые пылеватыми песками. Плотность глин 2 т/м 3 , давление набухания по лабораторным испытаниям p_sω = 0,29 МПа. В процессе эксплуатации возможно увлажнение грунта водой в пределах всего здания; отношение сторон замачиваемой площади L_ω/B_ω = 24/12 = 2.

Решение. Разбиваем основание ниже подошвы фундамента на 10 слоев толщиной 1 м и определяем суммарное давление, действующее в середине каждого слоя при набухании грунта. Для первого слоя, примыкающего к подошве фундамента, найдем значение коэффициента k_g : середина этого слоя расположена на глубине z + d = 0,5 + 1 = 1,5 м; тогда при ( z + d )/ B_ω = 1,5/12 = 0,12 значение k_g = 0. Для этого слоя давление от фундамента σ_z.p = р_α = 2·0,7 = 0,14 МПа, a p_z.g = γ_z = 2·0,5 = 0,1 МПа.

В табл. 10.10 приведены величины, используемые при определении σ_z.tot , а также коэффициент k_sω , находимый для каждого слоя грунта.

На глубине 9,5 м от подошвы фундамента суммарное давление больше давления набухания грунта, поэтому толщину зоны набухания принимаем равной 10 м от подошвы фундамента.

Для определения зависимости ε_sω = f(p) были испытаны в компрессионных приборах шесть образцов. Эти образцы замачивались под нагрузкой 0,007 (вес штампа прибора); 0,05; 0,1; 0,2; 0,3; 0,4 МПа.

Значения относительного набухания для характерных давлений следующие:

р , МПа	0,07	0,08	0,096	0,11	0,15	0,18	0,226	0,27
ε_sω , %	3,2	3	2,4	2	1,8	1,7	1,3	1

Подъем фундамента определяем по формуле

100(1,8 · 0,72 + 3,2 · 0,82 + 3,3 · 0,8 + 3 · 0,79 + 2,4 · 0,78 + 2 · 0,75 + 1,81 · 0,72 + 1,7 · 0,69 + 1,3 · 0,66 + 1 · 0,62)0,01 = 16 см,

где 0,01 — коэффициент, учитывающий переход значений ε_sω в % к значениям в долях единицы.

Пример 10.5. Рассчитать подъем ленточного фундамента под внутреннюю несущую стену здания при экранировании поверхности набухающего грунта. Здание имеет размер в плане 12×24 м. Ширина подошвы ленточного фундамента 1,5 м, давление по подошве 0,15 МПа, глубина заложения d = 1,5 м. Основанием служат хвалынские набухающие глины, залегающие слоем толщиной 4 м и подстилаемые пылеватыми песками. Покровные отложения представлены суглинками плотностью 1,6 г/см 3 . Плотность хвалынских набухающих глин 1,8 г/см 3 , плотность частиц 2,77 г/см 3 , а коэффициент пористости 0,83. Уровень подземных вод находится на глубине z = 10 м от подошвы ленточного фундамента. За счет экранирования поверхности увеличение влажности грунта возможно в пределах всего здания, и поэтому отношение L_ω/B_ω = 24/12 = 2, а значение коэффициента k_g в пределах зоны увеличения влажности (0 ≤ z ≤ 4 м) в соответствии с табл. 10.9 равно нулю, так как при z = 4 м отношение (z + d)/B_ω = (4 + 1,5)/12 = 0,5.

Решение. Разбиваем основание ниже подошвы фундамента на слои толщиной 0,5 м и определяем суммарные давления, действующие в середине каждого слоя при набухании грунта за счет экранирования поверхности.

Для определения значений равновесной влажности слоя ωeq для заданных значений уровня грунтовых вод и суммарного давления необходимо располагать зависимостью ω_sω = f(p) . Для хвалынских глин эта зависимость по экспериментальным данным аппроксимируется в виде:

= 6,54 + 3,04 lg (0,4 – ω ) при 0,34 < ω < 0,4;

= 1,8 + 16,81(0,4 – ω ) при ω < 0,34.

Для удобства эти зависимости следует представить графически в координатах (, ω ),

В табл. 10.11 приведены величины, используемые при определении h_sω . Величину подъема ленточного фундамента определяем по формуле (10.63), в которой значения ε_sω принимаются по формуле (10.65). Тогда для приведенных в табл. 10.11 значений ω₀ , k_sω , найденных для восьми слоев грунта общей мощностью H = 4 м, и при постоянных значениях коэффициента пористости е₀ = 0,83 и h_i = 0,50 м получим:

50(0,103 · 0,69 + 0,033 · 0,70 + 0,024 · 0,72 + 0,027 · 0,73 + 0,006 · 0,74 + 0,017 · 0,74 + 0,0125 · 0,75 + 0,0105 · 0,75) = 9 см.

Расчет осадки ленточного фундамента

Программа предназначена для расчета осадки ленточного фундамента методом послойного суммирования по методике Пособия по проектированию оснований зданий и сооружений (к СНиП 2.02.01-83) п.п.2.212-2.218.

Я,извиняюсь перед Автором,но вопрос - где учет взвешивающего действия воды?
Понятно, что решающего значения вода не будет оказывать при расчете ленточного фундамента (хотя это, как посмотреть),но в целом из-за не возможности учета воды применения ее ограниченно.
Поэтому ее и верифицировать пока не хочется.
А так - спасибо, конечно, большое.

wasilij1973 , 03 октября 2010 в 15:26

NNDmitriev , 03 октября 2010 в 16:03

А есть тоже самое, только для столбчатого фундамента?

Инженер. , 03 октября 2010 в 16:49

Столбчатых пока нет, но в будущем, думаю, появятся. Время надо.

опус из космоса , 03 октября 2010 в 16:57

Нужно учитывать вести учет взвешивающего действие воды.

0726LAT , 03 октября 2010 в 19:04

Спасибо большое!

Инженер. , 04 октября 2010 в 10:01

to ингогнито, опус из космоса
Согласен, грунтовые воды не учтены, в следующей версии это обязательно добавится, равно как и возможность вывести отчет в Word.

Инженер. , 04 октября 2010 в 20:24

Обновил программу.
В версии 1.1:
- добавлен учет грунтовых вод,
- добавлена возмоэность формирования отчета в Word,
- немного переработал Help,
- и по мелочам.

RAINOR , 05 октября 2010 в 16:51

просчитал в вашей программе тестовый пример. Отличие в расчетах (ручной и по вышей программе)незначительные. порядка 3,4% (возможно из-за округлений).. но возник вопрос при формировании отчета в графе "Осадки" если честно появляются совершенно непонятные цифры. хотя при этом общий результат сходится. Проверьте пожалуйста. Если интересно - могу выслать свой расчет. и файл исходныъ данных вашей программы

RAINOR , 05 октября 2010 в 16:53

А и еще.
В отчете (когда вывели в Word) не выводятся значения глубины сжимаемой толщи и общей величины осадки.

Расчет на раскалывание

При стаканном сопряжении колонны с фундаментом производится проверка прочности фундамента на раскалывание по формуле:

где – коэффициент трения бетона по бетону, ;

– коэффициент условий работы фундамента в грунте, ;

– площадь вертикального сечения фундамента по оси колонны за вычетом площади стакана;

Прочность на раскалывание обеспечена.

Проверка прочности нижней ступени

Ступени фундамента работают как консоли, загруженные реактивным давлением грунта. Так как фундамент не имеет поперечной арматуры, максимальный вынос нижней ступени проверяем на прочность по наклонному сечению из условия восприятия бетоном всей поперечной силы от отпора грунта (рисунок 12).

Рисунок 12 – Проверка прочности нижней ступени на действие поперечной силы

Прочность обеспечена, если выполняется условие:

где – поперечная сила от отпора грунта:

Здесь – величина выноса нижней ступени, ;

– длина проекции наклонной трещины, , пусть ;

– ширина подошвы фундамента, ;

– наибольшая поперечная сила. Которую может воспринять бетон нижней ступени:

где ;

– рабочая высота нижней ступени.

Определим периметр вышележащей (второй) ступени: . Так как , то расчет нижней ступени на продавливание не производится, выполняется только расчёт на действие поперечной силы.

Принятые размеры фундамента удовлетворяют.

Расчет арматуры

Рабочая арматура подошвы фундамента определяется по изгибающим моментам, вычисленным как для консольной балки, заделанной в плоскости грани колонны или боковых граней ступени.

Рисунок 13 – Принятое поперечное сечение фундамента

Величины изгибающих моментов для сечений определяем по формулам:

Приняв плечо внутренней пары сил , требуемую площадь арматуры определяем по формулам:

Из трех значений требуемой площади к конструированию фундамента принимаем наибольшую площадь арматуры: .

Фундамент – квадратный в плане, поэтому в каждом из двух направлений принимаем , класс арматуры S500, . Диаметр арматурных стержней должен быть не менее 10 мм, шаг стержней – не более 200 мм.

При принятых размерах фундамента и армировании проверим прочность дна стакана на продавливание.

Рабочая высота дна стакана: