Определение нагрузок на фундаменты

    Перед сбором нагрузок на фундаменты необходимо установить, какие конструкции являются несущими и самонесущими, каким образом передается нагрузка от перекрытий.

Нагрузки, действующие на фундамент и передаваемые на основания, в соответствии с нормативной литературой [9] делятся на постоянные, длительные, кратковременные и особые. К постоянным нагрузкам относятся: вес несущих и ограждающих конструкций зданий и сооружений; вес и давление грунтов. К длительным нагрузкам относятся: вес временных перегородок; вес стационарного технологического оборудования. К кратковременным нагрузкам относятся вес людей и ремонтных материалов; нагрузки, возникающие при монтаже строительных конструкций и оборудования; нагрузки от подвижного подъемно-транспортного оборудования; ветровые и гололёдные воздействия. К особым нагрузкам относятся: сейсмические и взрывные воздействия; нагрузки, вызываемые резкими нарушениями технологии или временной неисправностью оборудования. Постоянные нагрузки определяются по проектным данным на основании геометрических размеров конструкций, как произведение их удельного веса γ на объем. Значение удельного веса основных строительных материалов принимают по приложению 3 литературы [11], приведенные толщины плит – по таблице 7.

 

Таблица 7 - Приведенные толщины плит

Типы плит	Приведенная толщина, см
С овальными пустотами С вертикальными пустотами С круглыми пустотами Ребристая Сплошная	9,2 10,2 12 8 12-16

 

Нормативные значения равномерно распределенных временных нагрузок на плиты перекрытий, лестницы и полы на грунтах принимают по таблице 3 литературы [9].

Основания и фундаменты рассчитываются по двум группам предельных состояний: первая – по прочности и несущей способности, вторая – по деформациям. При расчёте оснований и фундаментов по первой группе предельных состояний используют расчётные усилия, вычисляемые по формуле:

                       N_I = N_n · γ_ƒ ; Q_I = Q_n· γ_ƒ; M_I = M_n · γ,                 (3.1)

 

   где N_n, Q_n, M_n – нормативные значения нагрузок;

          γ_ƒ – коэффициент надежности по нагрузке, принимаемый по таблице 1  

                литературы [9], обычно γ_ƒ > 1 при  расчёте по первой группе пре-

                дельных состояний.          

Коэффициенты надежности по нагрузке γ_ƒ для равномерно распределенных нагрузок следует принимать равными:

1,3 – при полном нормативном значении менее 2,0 кН/м²;

1,2 – при полном нормативном значении 2,0 кН/м² и более.

При расчёте оснований и фундаментов по второй группе предельных состояний γ_ƒ = 1, то есть:                                                   

                                 N_II = N_n, Q_II = Q_n, M_II = M_n.                                               (3.2)

 

Определим конкретно, какие из расчётов фундаментов на естественном основании относятся к I группе, а какие ко II группе предельных состояний, чтобы учитывать при расчётах соответствующие усилия:       

- по первой группе предельных состояний производится расчёт устойчивости фундамента на сдвиг, расчёт фундамента на продавливание, на срез от поперечной силы, на изгиб;

- по второй группе предельных состояний определяют размеры подошвы фундамента, рассчитывают осадку.                                                                      

Расчёт оснований и фундаментов следует производить с учётом возможных неблагоприятных для отдельных элементов или сооружений в целом сочетаний нагрузок и воздействий, которые могут действовать при строительстве или эксплуатации. При этом необходимо рассматривать:

- основное сочетание нагрузок, состоящее из постоянных, длительных и кратковременных нагрузок;

- особое сочетание нагрузок, состоящее из постоянных, длительных, отдельных кратковременных и одной из особых нагрузок.

Расчёт оснований по деформациям должен производиться на основное сочетание нагрузок. Расчёт оснований по несущей способности выполняется на основное сочетание нагрузок, а при наличии особых нагрузок и воздействий – на основное и особое сочетание.

Во всех расчётах оснований кратковременные нагрузки должны вводиться с коэффициентом сочетаний. Временные нагрузки на перекрытия многоэтажных зданий необходимо вводить с понижающими коэффициентами, учитывающими вероятность одновременной загрузки этажей. Коэффициент сочетания Ψ_A принимается в соответствии с указаниями литературы [9].

Нагрузки от подвижного подъемно-транспортного оборудования при расчётах оснований по несущей способности и по деформациям считаются кратковременными. При учёте одного крана вертикальные и горизонтальные нагрузки от него следует принимать без снижения, при учёте двух кранов нагрузки от них необходимо умножить на коэффициент n_c = 0,85.

При расчёте оснований и фундаментов на основное сочетание, включающее одну кратковременную нагрузку, эта нагрузка должна учитываться без снижения. При одновременном учёте снеговой и ветровой нагрузки расчётные значения этих нагрузок должны умножаться на коэффициент n_c = 0,8.

Сбор нагрузок при предварительном определении размеров фундаментов производится для зданий без подвала до планировочной отметки, а для зданий с подвалом – до уровня пола подвала. При окончательном расчёте фундаментов учитывается, помимо внешних нагрузок, вес самого фундамента, вес грунта, расположенного на уступах фундамента, а также горизонтальная сила и момент от давления грунта на стены подвалов.

В расчётах оснований необходимо учитывать нагрузки от складируемого материала и оборудования, размещаемых вблизи фундаментов, на отмостках и полах, устраиваемых непосредственно на грунте. Эти нагрузки принимаются по всей фактической площади загружения. Подсчёт нагрузок ведется по форме таблицы 8.

Постоянные и временные нагрузки собираются на грузовую площадь, принимаемую согласно статической схеме здания или сооружения (рисунок 5). Для ленточных фундаментов под наружные несущие стены длина грузовой площади принимается между осями оконных проемов, ширина – до середины пролета между наружной и внутренней стеной. Под внутренние стены длина грузовой площади принимается равной 1 метру, а ширина – расстоянию между серединами пролётов. Для фундамента под колонну размеры грузовой площади принимают равными произведению расстояний между серединами пролётов.       

Расчёт фундаментов под фахверковые колонны и стойки этажерок ведется только на вертикальные нагрузки, равные для колонн фахверка сумме веса колонн и участка стены между колоннами, для стоек сумме веса колонн, балок перекрытий и полезной нагрузки в пределах грузовой площадки.

Полное расчетное значение снеговой нагрузки на горизонтальную проекцию покрытия определяется по формуле:

 

                                               S = S_g · µ,                                        (3.3)

 

   где S_g – расчетное значение веса снегового покрова на 1 м² горизонтальной        

                поверхности земли для данного снегового района, принимаемое в

                соответствии с таблицей 4 литературы [9];

           µ – коэффициент перехода от веса снегового покрова земли к снеговой   

                нагрузке на покрытие, принимаемый в соответствии с пунктами

                5.3… 5.6 литературы [9].

    Схемы распределения снеговой нагрузки и значение коэффициента μ следует принимать в соответствии с обязательным приложением 3, при этом промежуточные значения коэффициента µ необходимо определить линейной интерполяцией.

Коэффициент надежности γ_ƒ для расчета по второй группе предельных состояний для снеговой нагрузки следует принимать 0,7.

Таблица 8 – Сбор нагрузки

Вид нагрузки и расчёт	Нормативное усилие Nn, кН	Расчетные усилия, кН
		g f	по I группе предельных состояний NI	g f	по II группе предельных состояний NII
Сечение I-Ì А грузовая =…   Постоянные нагрузки 1 Вес покрытия q·A грузовая = 2 Вес колонны   ℓк · bк·hк∙γ = 3 Вес стеновой панели (участок стены за вычетом оконных проёмов) (Аст – Аок) · δ · γ = 4 Вес n – междуэтажных перекрытий q · A гр · n = 5 Вес перегородок q · A гр =   Временные нагрузки 6 Равномерно-распреде-ленная по перекрытию (покрытию) q · A гр · n · η   · ΨA = 7 Снеговая нагрузка Ѕ· A гр = 8 Ветровая нагрузка 9 Крановая нагрузка 10 Особая (сейсмическая и другие) Итого по сечению I-I:

 

Нормативное значение средней составляющей ветровой нагрузки w_m на высоте z над поверхностью земли определяется по формуле:

 

                                          w_m = w_o · k · c,                                      (3.4)

 

   где w_o – нормативное значение ветрового давления, принимаемое согласно п. 6.4 литературы [9];

          k – коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления по вы- 

               соте, принимаемый по п. 6.5 литературы [9];

           с – аэродинамический коэффициент, принимаемый согласно п. 6.6 литературы [9].

 

а – с продольными несущими стенами; б – с поперечными несущими стенами; в – каркасное

 

Рисунок 5 – Определение грузовых площадей для расчета нагрузок

 на фундаменты зданий.

 

 

Коэффициент надежности по ветровой нагрузке γ_ƒ по первой группе предельных состояний следует принимать равным 1,4.