31.  Основные принципы конструирования плитных фундаментов.

 

Сплошные фундаменты выполняются из монолитного жб. По конструктивным решениям сплошные фундаменты разделяют на плитные и коробчатые. Плитные фундаменты могут быть гладкими и ребристыми.

Толщину плиты, работающей на изгиб в двух взаимно перпендикулярных направлениях, определяют расчётом на моментные нагрузки и исходя из расчёта на продавливание в местах опирания колонн.

Опирание колонн на гладкие и коробчатые плиты осуществляется через сборные и монолитные стакана, ребристые плиты соединяются с колоннами с помощью монолитных стаканов или выпусков арматуры.

Армирование фундаментных плит осуществляется:

-        плоскими сварными сетками рабочей арматурой одного направления и пространственными поддерживающими каркасами;

-        отдельными стержнями, расположенными в двух направлениях;

-        унифицированными плоскими сварными сетками с добавлением отдельных стержней в местах наибольшего момента;

-        отдельными стержнями в продольном направлении и сварными каркасами в поперечном.

См. рисунки в тетради.

 

32.  Расчетное сопротивление грунтов основания.

2.41. При расчете деформаций основания с использованием расчетных схем, указанных в п. 2.40, среднее давление под подошвой фундамента p не должно превышать расчетного сопротивления грунта основания R, кПа (тс/м²), определяемого по формуле

                   (7)

где g_с1 и g_с2 - коэффициенты, условий работы, принимаемые по табл. 3;

k -  коэффициент, принимаемый равным: k₁ = 1, если прочностные характеристики грунта (j и с) определены непосредственными испытаниями, и k₁ = 1,1, если они приняты по табл. 1-3 рекомендуемого приложения 1;

М_g , М_q, M_c -  коэффициенты, принимаемые по табл. 4;

k_z - коэффициент, принимаемый равным:

при b < 10 м - k_z = 1, при b ³ 10 м - k_z = z₀/b + 0,2 (здесь z₀ = 8 м);

b - ширина подошвы фундамента, м;

g_II -         осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента (при наличии подземных вод определяется с учетом взвешивающего действия воды), кН/м³ (тс/м³);

g^/_II - то же, залегающих выше подошвы;

с_II -  расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента, кПа (тс/м²);

d₁ - глубина заложения фундаментов бесподвальных сооружений от уровня планировки или приведенная глубина заложения наружных и внутренних фундаментов от пола подвала, определяемая по формуле

                                                                     (8)

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

h_cf - толщина конструкции пола подвала, м;

g_cf - расчетное значение удельного веса конструкции пола подвала, кН/м³ (тс/м³);

d_b - глубина подвала - расстояние от уровня планировки до пола подвала, м (для сооружений с подвалом шириной B £ 20 м и глубиной свыше 2 м принимается d_b = 2 м, при ширине подвала B > 20 м - d_b = 0).

Примечания: 1. Формулу (7) допускается применять при любой форме фундаментов в плане. Если подошва фундамента имеет форму круга или правильного многоугольника площадью А, принимается  

2. Расчетные значения удельного веса грунтов и материала пола подвала, входящие в формулу (7), допускается принимать равными их нормативным значениям.

3. Расчетное сопротивление грунта при соответствующем обосновании может быть увеличено, если конструкция фундамента улучшает условия его совместной работы с основанием.

4. Для фундаментных плит с угловыми вырезами расчетное сопротивление грунта основания допускается увеличивать на 15 %.

 

33.  Определение основных размеров фундаментов мелкого заложения. Общие положения.

Расчёт фмз начинают с предварительного выбора его конструкции и основных размеров, к которым относятся глубина заложения фундамента, размеры и форма подошвы.

При назначении глубины заложения фмз необходимо руководствоваться следующими факторами – инженерно-геологическими  и гидрогеологическими условиями площадки, глубина сезонного промерзания грунтов, конструктивные особенности возводимого здания, включая глубину прокладки подземных коммуникаций, наличие и глубину заложения соседних фундаментов.

Форма подошвы фундамента во многом определяется конфигурацией в плане возводимой части надземной конструкции. Она может быть круглой, кольцевой, многоугольной, квадратной, прямоугольной, ленточной, тавровой, крестообразной, а в стеснённых условиях и более сложного очертания. В сборных фундаментах её определяет и форма составных элементов и блоков.

Центрально-сжатый фундамент

При расчётах фмз по второму предельному состоянию площадь подошвы предварительно может быть определена ил условия P<R, таким образом приняв P=R   

где No – расчётная вертикальная нагрузка на уровне обреза фундамента

гамма на d – вес фундамента и грунта на уступах.

Получив площадь фундамента находят его ширину, в зависимости от конфигурации в плане.

Величина R определяется по известной формуле.

Далее методом приближений подбирается наиболее близкое значении величины b и A.

Внецентренно-нагруженный фундамент

А=l*b, ,

 = суммарная нагрузка на основание, включая вес фундамента и грунта на его уступах;

А – площадь подошвы фундамента;

е – эксцентриситет равнодействующей относительно центра тяжести подошвы;

b – размер подошвы фундамента.

Поскольку при внецентренном нагружении относительно одной из центральных осей максимальное давление на основание действует только под краем фундамента, при подборе размеров подошвы фундамента его допускается принимать на 20 % больше расчётнго сопротивления грунта:

Pmax<1.2R

Если точка приложения силы смещена относительно обеих осей инерции, то:

Поскольку в этом случае максимальное давление действует только по одной точке подошвы, то допускается условие: Р<1.5R

                                                     

34.  Последовательность расчета и проектирования фундаментов мелкого заложения.

1.    с, φ, Е, γ

2.    сбор нагрузок в характреных сечениях

3.    выбор глубины заложения

4.    выбор Амин=b*l из условия Р<R

Расчёт основания:

5.Расчёт осадки S<Su

6. Неравномерность осадок  

7.Крен i<iu

8.Просадка , набухание , оседание , горизонт

9. Слабый подстилающий грунт

10. Осадка по времени

11.

12. Определение прочности и устойчивости массива под зданием в целом.

13. Расчёт фундамента – конструирование тела фундамента и проверка по несущей способности и деформациям.

14. Конструирование фундамента под всё здание. Проверить дополнительными расчётами.

15. Проектирование фундамента.

16. ППР

 

35.  Подбор площади подошвы центрально нагруженного фундамента.

 

Центрально нагруженным считают фундамент, у которого равнодействующая внешних нагрузок проходит через центр площади его подошвы. Реактивное давление грунта по подошве жесткого центрально нагруженного фундамента принимается равномерно распределенным интенсивностью , где No – расчётная нагрузка на уровне обреза фундамента, Gf и Gg – расчётные значения веса фундамента и грунта на его уступах, А – площадь подошвы фундамента.

В предварительных расчётах вес грунта и фундамента в объёме параллелепипеда, в основании которого лежит площадь фундамента А, определяется так:

, где  - среднее значение удельного веса фундамента и грунта на его уступах, принимаемое обычно 20 кН/м3, d – глубина заложения фундамента, м.

Приняв получим формулу для определения необходимой площади подошвы фундамента:

Рассчитав площадь подошвы, находят его ширину в зависимости от конфигурации в плане.

После вычисления значения b принимают размеры фундамента с учётом модульности и унификации конструкций и проверяют давление по его подошве по формуле , найденная величина Р должна быть как можно более близка к R.

 

36.  Подбор площади подошвы внецентренно нагруженного фундамента.

Внецентренно нагруженным считают фундамент, у которого равнодействующая внешних нагрузок не проходит через центр тяжести площади его подошвы. Такое нагружение фундамента является следствием передачи на него момента или горизонтальной составляющей нагрузки либо результатом одностороннего давления грунта на его боковую поверхность, как, например, у фундамента под наружную стену заглубленного помещения.

При расчёте давление по подошве внецентренно нагруженного фундамента принимают изменяющимся по линейному закону, а его краевые значения при действии момента сил относительно одной из главных осей определяют по формуле . Подстановкой  значений А=lb W=b2l/6 и М= получаем

где  - суммарная вертикальная нагрузка на основание, включая вес фундмента и грунта на его уступах, е – эксцентриситет равнодействующей относительно цт подошвы.

Эпюра давлений может однозначной и двузначной, размеры фундамента стремятся добрать таким образом, чтобы она однозначной и не происходило отрыва подошвы фундамента от основания.

Поскольку при внецентренном нагружении относительно одной из центральных осей максимальное давление на основание действует только под краем фундамента, при подборе размеров подошвы фундамента его допускается принимать на 20 % больше расчётного сопротивления грунта:

Pmax<1.2R

Если точка приложения силы смещена относительно обеих осей инерции, то:

Поскольку в этом случае максимальное давление действует только по одной точке подошвы, то допускается условие: Р<1.5R

 

37.     Проверка давления на подстилающий слой слабого грунта.

При наличии в пределах сжимаемой толщи основания слабых грунтов с расчётным сопротивлением меньшим, чем давление на несущий слой необходимо проверить давление в них, чтобы уточнить возможность применения при расчёте основания теории линейной деформируемости грунтов. Последнее требует, чтобы полное давление на кровлю подстилающего слоя не превышало его расчётного сопротивления, т.е. , где сигмы – вертикальное напряжение в грунте на глубине z от подошвы фундамента, Rz – расчётное сопротивление грунта на глубине кровли слабого слоя.

Величину Rz определяют по формуле  как для условного фундамента шириной bz и глубиной заложения dz.

Ширину условного фундамента назначают с учётом рассеивания напряжений в пределах слоя толщиной z. Если принять, что давление  действует по подошве условного фундамента, то площадь его подошвы должна составлять , отсюда находим ширину условного фундамента , где а=, l и b – длина и ширина подошвы проетируемого фундамента.

 

38.     Определение осадки фундаментов методом послойного суммирования.

 

Этот метод (без возможности бокового расширения грунта) рекомендован  СНиП 2.02.01-83 и является основным при расчётах осадок фундаментов пром и гражданских сооружений. Вначале производится привязка фундамента к инженерно-геологической системе основания, т.е. совмещение его оси с литологической колонкой грунтов. При известных нагрузках от сооружения определяется среднее давление на основание по подошве фундамента р. Затем начиная от поверхности природного рельефа строится эпюра природного давления по оси фундамента. Зная природное давление в уровне подошвы , определяют дополнительное вертикальное напряжение в плоскости подошвы . В том же масштабе строят эпюру дополнительных напряжений по оси фундамента.

Построив эпюры природного давления и дополнительно напряжения, находят нижнюю границу сжимаемой толщи. Уровень, при котором  и есть эта граница.

Сжимаемую толщу основания разбивают на элементарные слои так, чтобы в пределах каждого слоя грунт был однородным. Принимают 0.4b=hi. Зная дополнительные напряжения в середине каждого элементарного слоя , определяют его сжатие.

Модуль деформации Е или относительный кэф сжимаемости определяют по компрессионным кривым в зависимости от природного давления и дополнительного напряженя в середине каждого элементарного слоя грунта.

Общая осадка фундамента находится как сумма величин сжатия каждого элементарного слоя в пределах сжимаемой толщи  или  бета равно 0.8

 

 

39.     Определение осадки фундаментов методом эквивалентного слоя.

 

Назовём эквивалентным такой слой грунта толщиной , осадка которого при сплошной нагрузке на поверхности  будет равна осадке грунтового полупространства под воздействием местной нагрузки той же интенсивности

Осадку слоя грунта толщиной  при сплошной нагрузке можно определить из условия одномерного его сжатии без возможности бокового расширения. Тогда, принимая деформацию сжатия любого элементарного слоя в пределах этой толщи найдём осадку всего слоя:

или используя относительный кэф сжимаемости грунтов .

С другой стороны, осадка поверхности грунтового полупространства под действием местной нагрузки будет равна . Тогда получим , или окончательно .

Отсюда следует, что толщина эквивалентного слоя грунта зависит от кэфа Пуассона v, кэфа формы площади и жёсткости фундамента w и его ширины b. Назовём Аw – кэф эквивалентного слоя.

Для однородного основания достаточно подставить в эти формулы все численные значения и найти осадку. Для многослойного необходимо найти средневзвешенный кэф сжимаемости слоистого напластования:  

Тогда осадка многослойного основания

 

40.     Определение осадки фундаментов с использованием схемы линейно деформируемого слоя.

 

Метод линейно-деформируемого слоя

 

Расчет осадки основания методом линейно-деформируемого слоя разработан К.Е. Егоровым и применяется в следующих случаях:

В пределах сжимаемой толщи и основания, определенной с помощью метода послойного суммирования Нс, залегает слой грунта с модулем деформации Е ≥100 МПа и толщиной h1, удовлетворяющей условию

 

        (7.17)

 

где Е2 — модуль деформации грунта, подстилающего слой грунта с модулем деформации Е1.

Ширина или диаметр фундамента b≥10 м и модуль деформации грунтов основания Е≤10 МПа.

Толщина линейно-деформируемого слоя H в первом случае принимается до кровли малосжимаемого грунта, во втором случае вычисляется по формуле

 

                          (7.18)

 

где Но и ψ — принимаются для оснований, сложенных пылевато-глинистыми грунтами — 9 м и 0,15 м;

kр— коэффициент, принимаемый равным kр = 0,8 при среднем давлении под подошвой фундамента P = 100 кПа и kр = 1,2 при Р = 500 кПа, а при промежуточных значениях — по интерполяции.

 

В случае, если в основании имеются глинистые и песчаные грунты, значение Н находят по формуле

 

               (7.19)

 

Осадку основания с использованием расчетной схемы линейно-деформируемого слоя (рис. 7.13) определяют по формуле

 

      (7.20)

 

где Р— среднее давление под подошвой фундамента (при b < 10 м принимается P — P0); b — ширина прямоугольного или диаметр круглого фундамента;

kс — коэффициент, принимаемый в зависимости от относительной суммарной толщины деформирующихся слоев (2Н/b), определяется по табл. ;

km — коэффициент, зависящий от модуля деформации и ширины фундамента, принимается по табл.

ki и ki-1 — коэффициенты, определяемые по табл.7.4 в зависимости от формы подошвы фундамента, соотношения сторон и относительной глубины, на которой расположены подошва и кровля i-гo слоя (соответственно ζi=2zi/b; ζi-1 =2zi-1/b); Ei — модуль деформации i-го слоя грунта.

 

 

Рис. 7.13. Схема к расчету осадки методом линейно-деформируемого слоя