Проектирование оснований и фундаментов мелкого заложения

а) определение глубины заложения:

Напластование грунтов по Б.И.Далматову можно представить в виде схем:

 - прочный (надежный) грунт;  - слабый грунт;

I – глубина заложения зависит от: глубины промерзания грунта; высоты фундамента; глубины подземной части сооружения;

II – если не удается выполнить условие S<Su, необходимо искусственное улучшение свойств грунта (уплотнение, закрепление, армирование, подушка и т.д.) при соблюдении условий I;

III – возможны следующие варианты:

1) Проверка размеров условного фундамента; 2) Закрепление грунта   3) Устройство грунтовых свай;

IV:

1) Варьируя параметрами d и b, добиваемся выполнения условия S<Su;               
2) Прорезка слабого слоя грунта (наиболее надежный вариант); 3)Устройство песчаной подушки;
4) Закрепление грунта;

Нормативную глубину сезонного промерзания грунта определяют по формуле: d_fn = d₀ * , (СП 22.13330);

d₀ = 0,23 – суглинок, глина; d₀ = 0,28 – 0,30 – супесь, песок; d₀ = 0,34 – крупнообломочный грунт;  – коэффициент по СП 131.13330;

Расчетная глубина промерзания определяется по формуле: d_f = k_h * d_fn;

k_h = 0,4-1,0 – коэффициент, учитывающий влияние теплового режима сооружения (СП 22.13330);

В мелких, пылеватых песках и твердых супесях морозное пучение можно не учитывать.

б) определение размеров фундамента:

G = A*  – вес фундамента и грунта на уступах, A = b*l – площадь подошвы;  = 16-18 кН/м3 – среднее значение веса материала фундамента и грунта на уступах для сооружения с подвалом;

 = 20-22 кН/м3 – то же для сооружений без подвала;

Полагая, что р =  = R, найдём А = , где R – расчетное сопротивление грунта основания, отсюда:

b =  =  – ленточный фундамент;

b =  – квадратный;

b =  – прямоугольный η = 1,2 - 1,4;

D = 2*  – круглый;

В первом приближении b1 = 1 м. По формуле 5.7 СП 22.13330
 

Определяют R₁. Во втором приближении находят b₂ и R₁. Определяют R₂ для значения b₂, а затем вычисляют b₃ при R₂ и находят b = , которое округляют с учетом модуля 0,3 м.

Вычисляют R при принятой величине b и находят требуемую длину подошвы l = .

Выполняют эскизное конструирование фундамента в двух проекциях и определяют его вес: G_f = V_f* , где V_f – объем фундамента, - удельный вес железобетона (24 кН/м3).

Вес грунта на уступах G_g = (d*b*l - V_f)* .

Определяют нагрузки на основание:

 

;

;

;

 – момент и горизонтальная сила на обрезе фундамента;

Определяют давление на основание:

Среднее р = ;

Максимальное и минимальное под краями подошвы p_max = р + ; p_min =  - ;

Максимальное и минимальное в угловых точках (при действии М в двух направлениях): p`<sub>max</sub> = р + ; p`_min = р - , где W_у = bl²/6, W_х = b²l/6 – моменты сопротивления площади подошвы фундамента относительно главных осей инерции Х и У.

 

 

При подборе размеров фундамента необходимо, чтобы удовлетворялись условия:

p ≤ R (в центре фундамента); p_max ≤ 1,2R (на краю); p`_max ≤ 1,5R (в углу);

Если хотя бы одно из условий не выполняется, то уточняют размеры подошвы фундамента. Поскольку при конструировании требуется нагрузить фундамент минимального объема, недогруз основания не должен превышать:

 * 100% ≤ 5 – 10 %;

При наличии подстилающего слоя грунта с расчетным сопротивлением меньше, чем давление на несущий слой, производится проверка размеров фундамента исходя из условия:

σ_z = (σ_zp - σ_zγ) + σ_zg ≤ R_z; R_z – расчетное сопротивление грунта по подошве условного фундамента шириной b_z.

Bz =  – a; Az = ; a = (l-b)/2;

 

 

Лекция 9

Проектирование конструкций фундаментов

а) Расчёт на продавливание

Для определения продавливающей силы и силы сопротивления бетона строиться пирамида продавливания

Пирамида продавливания №1

• Проверка прочности бетона осуществляется по наиболее нагруженной грани пирамиды.

Продавливающая сила определяется по формуле:

Где,

 – площадь подошвы фундамента abcdef за гранью пирамиды продавливания (см. эскиз)

  - краевое давление на грунт

 

Прочность плитной части фундамента на продавливание колонной (подколонником) обеспечена при выполнении условия:

Где,

 – прочность бетона на сжатие

 – средняя линия грани пирамиды

 – средняя высота рабочего сечения

• При расчёте на продавливание фундаментов сборных ж\б колонн пирамида продавливания строиться от дна стакана. При этом давление на грунт допускается определять, как среднее

Длина выноса нижней ступени С₁, определяется расчётом на продавливание по пирамиде №2

Пирамида продавливания №2

После устанавливаются вылеты остальных ступеней как пересечения линий АВ с линиями, ограничивающими высоты ступеней плитной части фундамента

• Обычно вынос ступеней не должен превышать 300 - 450 мм.

б)  Расчёт площади арматуры плитной части

Площадь сечения арматуры на всю ширину фундамента определяется по формуле:

Где

М – изгибающий момент в расчётном сечении

 – рабочая высота сечения

 – расчётное сопротивление арматуры

 

• Изгибающий момент в сечении1-1 в направлении l

в) Расчёт прочности поперечных сечений подколонника

Расчёт продольной арматуры подколонника производится на внецентренное сжатие в прямоугольном Ⅰ-Ⅰ и коробчатом Ⅱ-Ⅱ сечениях по его высоте.

 

При этом нормальная сила N принимается по обрезу фундамента, а изгибающий момент на уровне расчётного сечения.

Расчёт поперечной арматуры коробчатого сечения производится на изгиб в сечениях Ⅲ-Ⅲ и Ⅲ’-Ⅲ’

Моменты  и  относительно оси, проходящей через точку k (k’), определяются из выражений:

Площадь сечения поперечной рабочей арматуры каждой сварной сетки будет:

При этом

Стенки стакана допускается не армировать, если же толщина

 при  или более 0,75 высоты верхней ступени фундамента при

Подколоннки должны армироваться продольной и поперечной арматурой по принципу армирования колонн.