Расчет и проектирование усиления ленточного фундамента практическая работа
Обновлено: 14.05.2024
ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА 16 РАСЧЕТ И КОНСТРУИРОВАНИЕ ЛЕНТОЧНОГО ФУНДАМЕНТА
1 ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА 16 РАСЧЕТ И КОНСТРУИРОВАНИЕ ЛЕНТОЧНОГО ФУНДАМЕНТА ЦЕЛЬ: усвоить порядок расчета ленточного фундамента на прочность, определение ширины подошвы фундамента, расчет и конструирование арматурной сетки по подошве фундамента. ПРИОБРЕТАЕМЫЕ УМЕНИЯ И НАВЫКИ: умение пользоваться СНиП * Основания зданий и сооружений в пределах изучаемого материала, определять расчетное сопротивление грунта, в зависимости от его физических характеристик, проводить расчет ленточного фундамента на прочность, назначать ширину подошвы фундамента, конструировать арматурную сетку по подошве фундамента. НОРМА ВРЕМЕНИ: 6 часов аудиторных и 2 часа самостоятельной работы. ОБОРУДОВАНИЕ НА УРОКЕ: СНиП * Основания и фундаменты. Справочные материалы (климатические карты). Калькулятор. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ. 1. Назначение глубины заложения фундамента. Глубина заложения фундамента d 1 (расстояние от отметки планировки до подошвы фундамента) обычно назначается с учетом: - геологических и гидрогеологических условий площадки строительства; - климатических особенностей района строительства (глубины промерзания); - конструктивных особенностей зданий и сооружений. Влияние геологических и гидрологических факторов. При определении глубины заложения фундамента, стремятся чтобы подошва фундамента передавала нагрузку на относительно прочные грунты, расположенные выше уровня грунтовых вод. Не рекомендуется опирать фундаменты на рыхлые пески, текучие и текучепластичные глинистые грунты, грунты с большим количеством органических веществ (торфы, лессы и т.п.), неуплотненные насыпные грунты и др. Влияние климатических особенностей. Глубина промерзания грунтов учитывается при назначении глубины заложения фундаментов в случае если при сезонном промерзании грунта происходит его пучение. Возможность морозного пучения грунта определяется по таб.2 СНиП *. В случае если возможно пучение грунтов, глубина заложения фундаментов принимается не менее расчетной глубины промерзания. Расчетная глубина промерзания грунта определяется по формуле d =k n d n,
2 где k n - коэффициент, учитывающий влияние теплового режима сооружения, принимается по таб.1 СНиП * Основания и фундаменты; d n - нормативная глубина сезонного промерзания грунта, принимается по климатической карте «Районирование территории РФ по массе снегового покрова». Влияние конструктивных особенностей зданий и сооружений. На глубину заложения фундаментов влияет наличие и глубина подвалов. Проектируя фундаменты из сборных элементов (фундаментных подушек и блоков) следует учитывать их размеры и положение по отношению к планировочной отметке. При окончательном назначении глубины заложения фундамента d 1 ее принимают равной максимальному значению из величин, определенных из условий геологии строительной площадки, климатических и конструктивных условий (окончательная глубина заложения фундамента принимается кратной 100мм). 2. Определение размеров подошвы фундамента. Расчет ленточного фундамента ведется по второй группе предельных состояний. Предварительную площадь подошвы фундамента назначаем по формуле: A, R 0 срd 1 где - нормативная нагрузка от вышележащих конструкций в уровне верха фундамента, кн; R 0 - расчетное сопротивление грунта, принимаемое по таб.1-5 приложения 1 СНиП *, кпа ср =20кН/м 3 - средняя плотность грунта и материала фундамента в параллелепипеде с размерами d b 1м d 1 глубина заложения фундамента.
3 A Ширина подошвы ленточного фундамента b, l где l - длина расчетного участка: - при расчете под внутреннюю стену l =1м; - при расчете под наружную стену l = расстоянию между осями оконных проемов. По каталогу принимается ширина подушки фундамента b. Ширина подушки может изменится при дальнейшем расчете. Определяется расчетное сопротивление грунта основания с учетом принятой глубины заложения и ширины подошвы фундамента по формуле (7) СНиП *: c1 c2 R [ M kb M qd1 ( M q 1) db M cc ], k где ; c1 c2 - коэффициенты условий работы, принимаемые по таб.3 СНиП *; k - коэффициент, принимаемый равным: k =1, если прочностные характеристики грунта (,с) определены непосредственными испытаниями, и k =1,1, если они приняты по таб.1-3 приложения 1 СНиП *; M, M q, M c - коэффициенты, принимаемые по таб.4 СНиП *; k - коэффициент, принимаемый равным: при b<10м k 1; при b 10м k 0 0, 2 (здесь 0 8м ); b b ширина подошвы фундамента, м; - осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента (при наличии грунтовых вод определяется с учетом взвешивающего свойства воды), кн/м 3 ; - то же, залегающих выше подошвы; c - расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента, кпа; d 1 - глубина заложения фундамента, м; d b - глубина подвала. Уточняется ширина подушки ленточного фундамента: A A, b. R l срd 1 Окончательно принимается по каталогу ширина подошвы фундамента. Если ширина подушки фундамента изменилась, уточняется величина расчетного сопротивления грунта R по формуле (7) СНиП *.
4 Определяется давление на грунт основания от веса фундамента и от веса грунта гр : = bh l b h ) b( 1 1 2l ( b b ) h l гр 1 2 Определяется среднее давление по подошве фундамента от нормативных нагрузок и делается проверка: гр P R A C целью экономии материала допустимое значение недогрузки, как правило принимается не более 10%. Если условие не выполнилось, то необходимо увеличить ширину подошвы b,d 1 и повторить расчет. 3. Расчет фундамента по прочности. Расчет прочности ленточных фундаментов заключается в определении арматуры в подушке фундамента и проверке достаточности высоты подушки на действие поперечной силы. Расчет фундамента по прочности проводится по первой группе предельных состояний по расчетным нагрузкам. Давление на грунт под подошвой фундамента от расчетных нагрузок Pгр. A
5 Поперечная сила, приходящаяся на расчетную длину фундамента Q Pгр l1 l, где l - длина расчетного участка фундамента; l1 - длина консольного участка фундамента b b1 l1. 2 Изгибающий момент, действующий по краю фундаментного блока Q l 1 M. 2 Требуемая площадь рабочей арматуры подушки M A s 0,9Rsh. 0 b 100 Количество рабочих стержней в сетке n 1, s где b - ширина подошвы фундамента, мм; s - шаг рабочих стержней, принимается 100 или 200 мм. По сортаменту подбирается диаметр рабочей арматуры. Проверка прочности подушки на действие поперечной силы Q ( 1 R bh, b3 n ) где b3 - коэффициент, учитывающий вид бетона, для тяжелого бетона принимается равным 0,6; n - коэффициент, учитывающий влияние продольных сил, для элементов без предварительного напряжения принимается равным 0; b ширина условно вырезанной полосы, принимается равной 1м. Пример 1. Определить ширину подушки ленточного фундамента под внутреннюю кирпичную стену бесподвального здания. Нормативная нагрузка, приходящаяся на 1п.м. длины верхнего обреза фундамента 280 кн/м, расчетная нагрузка =355,16 кн/м. Геологические условия: 0,2м растительный слой, далее слой маловлажного мелкого песка (плотность =18кН/м 3, коэффициент пористости е=0,7). Грунтовые воды расположены на глубине 3,0м от планировочной отметки. Район строительства г.петрозаводск (d =1,33м). Температура внутри помещения 20 0 ; пол первого этажа расположен по утепленному цокольному перекрытию. bt 0
6 Решение: 1. Определяем глубину заложения фундамента: а) по геологическим условиям геологические условия позволяют заглубить фундамент на наименьшую допускаемую нормами величину 0,5м в несущий слой грунта, d 0,2 0,5 0, 7 ; б) по климатическим условиям в соответствии с таб.2 СНиП * пески мелкие, при глубине расположения уровня грунтовых вод в пределах 2м и ниже расчетной глубины промерзания являются пучинистыми, и фундамент необходимо заглублять не менее чем на расчетную глубину промерзания d : d knd n 11,33 1,33 м; в) с учетом конструктивных требований и стандартных размеров фундаментных блоков и фундаментной подушки, принимаем глубину заложения фундамента d 1 =1,4м. 2. По таб.1-5 приложения 1 СНиП * определяем расчетное сопротивление грунта R 0, предназначенное для приближенного определения площади подошвы фундамента. Мелкие пески с коэффициентом пористости e 0,7 относятся к пескам средней плотности и R 0 =300 кпа. 3. Определяем требуемую ширину подошвы фундамента b: 280 A 1,03 A 1,03м, b 1, 03м. R0 cpd ,4 1 м 1 Назначаем ширину подушки b=1,0м (ширина подушки может измениться при дальнейшем расчете).
7 4. По таб.3 СНиП * определяем коэффициенты c1 =1,3 и c2 =1,1. 5. По таб.4 СНиП * определяем коэффициенты М =1,15, М q =5,59, М с =7, Принимаем значение коэффициента k 1, 1, так как характеристики грунта ( c,) определены по таблице, а не по результатам непосредственного исследования грунта. 7. Коэффициент k 1, 0, так как ширина фундамента b<10м. 8. Удельный вес грунта выше и ниже подошвы фундамента одинаковый: 18,0 кн/м Определяем расчетное сопротивление R; так как подвал отсутствует, величина d b =0: c1 c2 R [ M kb M qd1 ( M q 1) db M cc ] k 1,3 1,1 1,151,0 1,0 18 5,591,4 18 (5,59 1) ,951,0 220,4 1,1 10. Уточняем ширину подушки ленточного фундамента: 280 A 1,46 A 1,46м, тогда b 1, 46м; R d 220,4 201,4 1 м 1 кпа 0 cp 1
9 14. Поперечная сила, приходящаяся на метр длины фундамента Q Pгр l l 239,4 0,4 1,0 95,76 кн, 1 где l - длина консольного участка фундамента 1 b b1 1,4 0,6 l1 0, 4 м Изгибающий момент, действующий по краю фундаментного блока l 0,4 M Q 1 95,76 19, кнм. 16. Требуемая площадь рабочей арматуры подушки M 19, As 0,000224м 2,24см, 3 0,9Rsh0 0, ,26 где h0 h a 0,3 0,04 0, 26 см. Принимаем шаг рабочих стержней в арматурной сетке 200 мм, тогда на 1 м длины фундамента приходится 6 стержней. По сортаменту принимаем 6Ǿ10 A-I(А 400), A s =4,71 см Проверка прочности подушки на действие поперечной силы 3 Q 95,76кН b3 (1 n ) Rbtbh0 0,6(1 0) 0, ,0 0,26 117кН, условие выполняется, прочность обеспечена. ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ. Определить размеры ленточного фундамента под кирпичную стену и сконструировать сетку по подошве фундамента, используя данные практической работы 1 «Определение нормативных и расчетных значений нагрузок» и практической работы 15 «Определение величины напряжения в грунте от собственного веса грунта». Пол первого этажа здания выполнен по грунту; подвал отсутствует; температура внутри здания С. Отношение размеров здания принять L/H=4,5м. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ. 1. Какие факторы влияют на глубину заложения фундамента? 2. По какой группе предельных состояний определяют ширину подошвы фундамента? 3. От каких нагрузок зависит среднее давление по подошве фундамента? 4. Почему необходимо определять условное расчетное сопротивление грунта R 0? 5. Как влияет на глубину заложения фундамента наличие грунтовых вод? 6. Как назначается расчетная длина фундамента под внутреннюю стену? 7. Влияет ли на расчетную длину фундамента наличие оконных проемов?
10 ЛИТЕРАТУРА. 1. Цай Т.Н. Строительные конструкции. Т.1. М.; Стройиздат,1984г. 2. Берлинов М.В., Ягупов Б.А. Примеры расчета оснований и фундаментов. М.; Агропромиздат, 1990г. 3. Мандриков А.П. Примеры расчета железобетонных конструкций. М.; Стройиздат, 1989г. 4. СНиП * Основания зданий и сооружений.
Практический пример расчета ленточного фундамента
Расчет фундамента — ответственный этап подготовки к строительству. Выполнить его нужно для того, чтобы понять какие размеры сечения нужны, сколько необходимо арматуры и какого диаметра. Перед тем как правильно рассчитать опорную часть здания, потребуется собрать исходные данные. Именно от их точности будет зависеть грамотность вычислений.
Что нужно сделать
Чаще всего при частном строительстве используют ленточный фундамент. Такой тип позволяет сделать в доме подвал, но в некоторых случаях он может быть экономически невыгодным. Чтобы составить смету на выполнение работ (или примерно прикинуть, сколько потребуется вложений), нужно выполнить расчет арматуры для ленточного фундамента, также вычислить объем бетона и его геометрические размеры.
Чаще всего в частном строительстве закладывают ленточный фундамент
Методика расчета предполагает вычисление трех величин. Расчет ленточного фундамента в результате должен дать такие сведения о конструкции:
- глубина заложения подошвы;
- ширина основания;
- ширина по всей высоте.
Расчет фундамента для дома из кирпича или других материалов обязательно начинают с определения глубины заложения. Она зависит от пучинистости грунта, уровня грунтовых вод и климата. Если неправильно высчитать эту характеристику, здание может разрушиться под действием сил морозного пучения. Лента будет одновременно подвергаться воздействию влаги и холода, что приведет к неравномерным деформациям и трещинам.
Ширина основания должна быть достаточной для того, чтобы равномерно передать массу здания на грунт. Чем меньше прочность почвы, тем шире потребуется подошва. За счет большой площади удается распределить нагрузку от ленточного фундамента для дома на основание так, что на каждый его участок приходится не больше допустимой величины.
Фундамент должен быть заложен ниже уровня промерзания грунта
Ширина ленты по всей высоте обычно принимается конструктивно. Она должна быть чуть больше наружных стен. При этом учитывают способ изготовления ленты. Для монолитного фундамента может быть достаточно ширины сечения 200—300 мм, в то время как сборный рекомендуют делать не менее 400—600 мм. Также этот показатель зависит о глубины заложения. Чем она больше, тем сильнее будут опрокидывающие воздействия (потребуются более мощные стены подвала).
Подготовительные работы
Перед тем как рассчитать фундамент для дома, проектировщику нужно выяснить геологические данные участка. Для крупных зданий выполняют специальные геологические изыскания. В частном строительстве допустимо провести исследования самостоятельно. При этом все характеристики назначаются по визуальному осмотру.
Чтобы правильно рассчитать фундамент, почву исследуют двумя способами:
- отрывка шурфов, которые представляют собой глубокие ямы с размерами в плане 1х2 м (в среднем);
- бурение скважин ручным буром.
В первом случае на тип грунта смотрят по стенкам шурфа. Во втором — проверяют почву на лопастях бура.
Для исследования почвы проводят осмотр стенок шурфа
Исследования проводят на глубину, которая на 50 см превышает предполагаемое заложение ленты (которое назначили только по отметке промерзания). При проведении работ надо выяснить следующие характеристики:
- тип грунта в уровне подошвы;
- расположение уровня грунтовых вод (УГВ);
- наличие на участке линз слабой почвы.
Чтобы точно понять УГВ, потребуется провести исследование в нескольких точках. Минимум одна из этих точек должна находиться в низине участка. Работа в засуху не дает точного результата, поскольку влага может уйти глубоко в землю.
Лучше всего выяснять УГВ весной. В этом случае фундамент ленточный не будет бояться даже половодья.
Линзы слабого грунта найти бывает сложно. Для этого нужно делать шурфы или скважины очень часто. В большинстве ситуаций в этом нет необходимости. Если во время строительства обнаружится такая неприятность, ее засыпают щебнем, гравием или песчано-гравийной смесью.
Если УГВ на участке находится глубоко, то можно использовать ленту глубокого заложения (более 1,5 м). При этом вода должна располагаться на 50 см ниже подошвы здания. При расположении УГВ на расстоянии менее чем 1,5 м от поверхности, разумно выбрать мелкозаглубленную конструкцию. Но такой тип имеет ограничения. Если влага находится выше, стоит рассмотреть другой вариант фундамента: плиту или сваи.
Выбор фундамента по заглублению зависит от УГВ
Чтобы выполнить расчет основания фундамента, потребуется знать прочность почвы. Характерные признаки каждого типа грунта можно найти в ГОСТ 25100-2011. Особое внимание стоит обратить на приложения к этому документу. Несущую способность каждого типа берут из таблицы ниже.
| Тип основания | Максимальная несущая способность в кг/см2 |
|---|---|
| Галька с примесью глины | 4,50 |
| Гравийный | 4,00 |
| Песок крупной фракции | 6,00 |
| Песок средней фракции | 5,00 |
| Песок мелкой фракции | 4,00 |
| Песок пылеватой фракции | 2,00 |
| Суглинок или супесь | 3,50 |
| Глинистый | 6,00 |
| Просадочный | 1,50 |
| Насыпной с уплотнением | 1,50 |
| Насыпной без уплотнения | 1,50 |
Типы, которые обладают прочностью 2 и менее кг/см2, не рекомендуют использовать в качестве основания. Перед строительством потребуется выполнить их замену на песок средний или крупный.
Читайте также: