Расчет фундамента по второй группе

ПРЕДЕЛЬНЫХ СОСТОЯНИЙ

 

   В эту группу расчетов входят расчеты на образование и раскрытие трещин.

Проверяется выполнение условия:

                                             ,                                        (9.1)

   где М – момент в поперечном сечении фундамента от нормативных нагру- зок, определяемый по формулам (8.2) и (8.6);

           М _crc – момент трещинообразования, определяемый по формуле:

 

                                    ,                                   (9.2)

   здесь R_btser – расчетное сопротивление бетона растяжению по второй группе предельных состояний, кПа;

              W_pl – упругопластический момент сопротивления по растянутой зоне железобетонного фундамента, м³.

   Упругопластический момент сопротивления по растянутой зоне железобетонного фундамента определяется по формуле:

 

                                                    (9.3)

 

     где γ₁ – коэффициент, учитывающий форму сечения; для прямоугольного сечения γ₁=0;

           μ₁ – коэффициент армирования;

           η – соотношение между модулями упругости арматуры и бетона;

          b – ширина сечения, м;

         h – высота сечения, м.

                                           ,                                         (9.4)

                                                ,                                           (9.5)

   Если условие (9.1) выполняется, значит, трещины в фундаменте не образуются. Расчет закончен. Если условие (9.1) не выполняется, требуется проверить ширину раскрытия трещин.

   Ширина раскрытия трещин определяется по формуле:

 

                             ,                     (9.6)

   где δ – коэффициент, принимаемый равным 1;

           φ _l – коэффициент, при длительном действии постоянных и временных нагрузок принимаемый равным (1,6…15)μ;

           η – коэффициент, при использовании стержневой арматуры периодического профиля принимаемый равным 1;

           μ – коэффициент армирования, принимаемый равным (b, h – размеры сечения, см), но не более 0,2;

           σ _z – напряжение в растянутой арматуре в сечении с трещиной, кПа;

            d – диаметр стержневой арматуры, см

           E_s – модуль упругости арматуры, кПа.

   Напряжение в растянутой арматуре в сечении с трещиной определяется по формуле:

                                              ,                                      (9.7)

   где z – плечо внутренней пары сил, определяемое по формуле ,

   здесь ξ – относительная высота сжатой зоны в сечении с трещиной, определяемая по формуле  (здесь ).

 

   Ширина раскрытия трещин, определенная по формуле (9.6), сравнивается с максимально допустимой a_{crc u}, принимаемой равной 0,2мм – для фундаментов, находящихся ниже уровня грунтовых вод; 0,3 мм – для фундаментов, находящихся выше уровня грунтовых вод. Т.е.:

 

                                              .                                       (9.8)

   Если условие (9.8) выполняется, то расчет заканчивается. При невыполнении этого условия необходимо либо изменить конструкцию фундамента, либо увеличить принятый класс бетона и усилить армирование фундамента с последующей корректировкой всех расчетов.

 

ПРИМЕРЫ  РАСЧЕТА ОСНОВАНИЙ И ФУНДАМЕНТОВ

Задача 1. Вычислить производные характеристики грунтов и дать оценку инженерно-геологических условий площадки строительства. Грунтовые условия приведены в таблице 11. Уровень грунтовых вод – на глубине 2,9 метра. Данные получены в результате лабораторных исследований грунтов.

Таблица 11 – Основные характеристики грунтов строительной площадки

Наименование грунта	Плотность грунта r, т/м^3	Плотность твердых частиц грунта r s, т/м^3	Природная влажность w, д/ед	Влажность на границе текучести wL, д/ед	Влажность на границе раскатывания wp, д/ед	Угол внутреннего трения j n, град.	Удельное сцепление cn, кПа	Мощность слоя   h, м
1 Чернозем 2 Супесь 3 Глина 4 Песок пылеватый	1,5 1,92 2,12 2,0	- 2,63 2,71 2,66	- 0,25 0,17 0,14	- 0,29 0,40 -	- 0,22 0,15 -	- 20 21 33	- 10 60 4	0,5 2,0 2,15 9,0

 

1 Плотность сухого грунта (ф. 2.1)

1 слой – нет данных;

2 слой – ;

3 слой – ;

4 слой – .

2 Пористость   (ф. 2.2)

2 слой – ;

3 слой – ;

4 слой – .

3 Коэффициент пористости (ф. 2.3)

2 слой – ;

3 слой – ;

4 слой –  - в соответствие с таблицей [Б.18] песок пылеватый плотный, т.к. е < 0,6.

4 Число пластичности (ф. 2.4)

2 слой –  - в соответствие с таблицей [Б.11] грунт второго слоя является супесью, т.к. 0,01 < I_p £ 0,07;

3 слой –  - в соответствие с таблицей [Б.11] грунт третьего слоя является глиной, т.к. I_p > 0,07.

5 Показатель консистенции (ф. 2.5)

2 слой –  - в соответствие с таблицей [Б.12] грунт второго слоя является супесью пластичной, т.к. 0 < I_L < 1;

3 слой – - в соответствие с таблицей [Б.12] грунт третьего слоя является глиной полутвердой, т.к. 0 < I_L < 0,25.

6 Коэффициент водонасыщения (ф. 2.6)

2 слой – ;

3 слой – ;

4 слой – .

В соответствие с таблицей [Б.17] грунты второго и третьего слоев – насыщены водой, т.к. S_r > 0,8, грунт четвертого слоя – средней степени водонасыщения, т.к. 0,5 < S_r=0,72 < 0,8.

Показатель просадочности

    Так как коэффициент водонасыщения глинистых грунтов данной площадки S_r > 0,8, считаем их непросадочными (по предварительной оценке). Окончательно вывод по просадочности делается по результатам полевых испытаний.