Расчет вероятной осадки столбчатого фундамента

 

Расчет осадки фундаментов производится по формуле:

ε ≤ ε _u

где ε – конечная осадка отдельного фундамента, определяемая расчетом;

ε _u – предельная величина деформаций основания фундаментов зданий и сооружений, принимаемая по приложению Б СНБ 5.01.01-99

Основным методом определения конечной осадки фундаментов является метод послойного суммирования. Расчет начинается с построения эпюр природного и дополнительного давления.

Ординаты эпюры природного давления грунта определяются по формуле:

σ_zg = γ_i h_i, кПа

где γ_i – удельный вес i-го слоя грунта, кН/м³;

h_i – толщина i-го слоя грунта, м.

 

σ_zg,1 = 14*0,5 = 7 кПа

σ_zg,02 = 19*0,9 + σ_zg,1 = 24,1 кПа

σ_zg,2’ = 19*1,1 + σ_zg,02 = 45 кПа

σ_zg,3’ = 21,6*3,5 + σ_zg,2’ = 120.6 кПа

σ_zg,3” = *1,5 + σ_zg,2 = 135,7 кПа

σ_zg,4 = *10 + σ_zg,3’’ = 236,91 кПа

Полученные ординаты откладываем слева от оси симметрии, а справа откладываем их значения, уменьшенные в 5 раз.

Дополнительное вертикальное давление под подошвой фундамента:

Р₀ = Р – σ_zg,02 = 275,1-24,1 = 251 МПа.

Дополнительное вертикальное напряжение σ_zpi для любого сечения на глубине z от подошвы фундамента определяется по формуле:

σ_zpi = αР₀

Расчет осадки отдельного слоя производится по следующей формуле:

s_i = β

где β – безразмерный коэф-т, равный 0,8;

σ_zp,i – среднее значение дополнительного вертикального нормального напряжения в i-том слое грунта;

h_i – толщина i-го слоя грунта, равная 50 см;

Е_i – модуль общей деформации i-го слоя грунта, кПа;

 

Расчет проводим в табличной форме

Номер элемен-тарного слоя, hi	Тол-щина элемен-тарного слоя hi, см	Коэф-т ζ	Коэф-т α	Дополни-тельное напря-жение в слое σzpi кПа	Среднее напря- жение от собст-венного веса грунта σzgi, кПа	0,2σzgi, кПа	Модуль общей дефор-мации грунта слоя Еi, кПа	Осадка слоя si, мм
		0,00	1,000	251,00	24,10	4,82		0,837
	0,40	0,960	240,96	34,47	6,89		1,789
	0,80	0,800	200,80	44,84	8,97	1,606
	1,20	0,606	152,11	55,20	11,04	1,283
	1,60	0,449	112,70	65,57	13,11	0,963
	2,00	0,336	84,34	75,94	15,19	0,716
	2,40	0,257	64,51	86,31	17,26	0,541
	2,80	0,201	50,45	96,68	19,34	0,418
	3,20	0,160	40,16	107,04	21,41	0,329
	3,60	0,131	32,88	91,14	18,23	0,266
	4,00	0,108	27,11	101,51	20,30	0,218
	4,40	0,091	22,84	106,36	21,27		0,100
	4,80	0,077	19,33	111,22	22,24	0,084
	5,20	0,067	16,82	116,08	23,22
	5,60	0,058	14,56	120,94	24,19
	6,00	0,051	12,80	125,80	25,16
Общая осадка s = 9,151 мм

 

Согласно ТКП 45-5.01-67-2007 предельная величина осадки, для зданий с железобетонным полным каркасом составляет 8 см. таким образом ε =0,9 см ≤ ε _u = 8 см.

 

Расчет прочности тела столбчатого фундамента

Расчет прочности тела фундамента производится на расчетные нагрузки, приложенные на уровне обреза фундамента (без учета собственного веса фундамента и грунта на его уступах).

Определим площадь поперечного сечения арматуры из расчета фундамента на изгиб.

M_sd = = = 330,12 кН*м

A_sd = = = 21,68 см²

Подошва фундамента армируется сварной сеткой заводского изготовления с Ø стержней 16 мм S500 и шагом 200 мм в обоих направлениях. Конструктивно подколонник усиляется сетками из 4-х стержней Ø8 мм.

Определение размеров ленточного фундамента

Расчет ленточного фундамента ведется для полосы шириной 1 м.

Определим размеры фундамента исходя из условия:

P < R

Исходные данные для расчета:

- γ₁ = 1,4

- γ₁ = 1,2 (т.к. L/H = 39,9/9,7 = 4,11)

- k = 1

- Mγ = 1,68; Mq = 7,71; Mc = 9,58

- k_z = 1

- γ_II = 19 кН/м³

- γ’_II = 18,05 кН/м³

- с_II = 0 кПа

- d₁ = = 0,67 м

- d_b = 2 м

- N_o,II = 380/1,4 = 272 кН

- γ_m = 21 кН/м³

Таким образом, расчетное сопротивление грунта под подошвой фундамента составляет:

R = * [1,68*1*b*19+ 7,71*0,67*18,05 + (7,71 - 1)*2,35*18,05 + 9,58*0] = 53,63*b +634,73

Давление под подошвой фундамента:

p = + 21*0,63 = + 13,23

При решении получившихся уравнений в виде системы, получаем b=0,495 м.

Конструктивно принимаем ширину фундамента равной 0,8 м.

В таком случае получаем:

R = 53,63*0,8 + 634,73 = 677,63 кПа

p_m = + 13,23 = 353,23 кПа

353,23кПа < 677,34 кПа, условие выполняется.

 

Расчет вероятной осадки ленточного фундамента

Ординаты эпюры природного давления грунта:

σ_zg,1 = 14*0,5 = 7 кПа

σ_zg,02 = 19*2,08 + σ_zg,1 = 46,52 кПа

σ_zg,03 = 21,6*0,08 + σ_zg,1 = 48,25 кПа

σ_zg,3’ = 21,6*3,42 + σ_zg,02 = 122,122 кПа

σ_zg,2” = *1,5 + σ_zg,2 = 137,21 кПа

σ_zg,3 = *10 + σ_zg,3 = 238,42 кПа

Дополнительное вертикальное давление под подошвой фундамента:

Р₀ = Р – σ_zg,02 = 353,23 – 46,52 = 306,71 кПа.

Толщину слоя грунта для расчета принимаем равной 16 см.

 

 

Расчет проводим в табличной форме:

Номер элемен-тарного слоя, hi	Тол-щина элемен-тарного слоя hi, см	Коэф-т ζ	Коэф-т α	Дополни-тельное напря-жение в слое σzpi кПа	Среднее напря- жение от собст-венного веса грунта σzgi, кПа	0,2σzgi, кПа	Модуль общей дефор-мации грунта слоя Еi, кПа	Осадка слоя si, мм
			1,000	306,71	46,52	9,30		0,714
	0,4	0,977	299,66	49,56	9,91	0,706
	0,8	0,881	270,21	52,60	10,52	0,663
	1,2	0,755	231,57	55,64	11,13	0,584
	1,6	0,642	196,91	58,68	11,74	0,499
	2,0	0,550	168,69	61,72	12,34	0,425
	2,4	0,477	146,30	64,76	12,95	0,367
	2,8	0,420	128,82	67,80	13,56	0,320
	3,2	0,374	114,71	70,84	14,17	0,283
	3,6	0,337	103,36	73,88	14,78	0,254
		0,306	93,85	76,92	15,38	0,229
	4,4	0,280	85,88	79,96	15,99	0,209
	4,8	0,258	79,13	83,00	16,60	0,192
	5,2	0,239	73,30	86,04	17,21	0,177
	5,6	0,223	68,40	89,08	17,82	0,165
		0,208	63,80	92,12	18,42	0,154
	6,40	0,196	60,12	95,16	19,03	0,144
	6,80	0,185	56,74	98,20	19,64	0,136
	7,20	0,175	53,67	101,24	20,25	0,128
	7,60	0,166	50,91	104,28	20,86	0,122
	8,00	0,158	48,46	107,32	21,46	0,116
	8,40	0,150	46,01	110,36	22,07	0,110
	8,80	0,143	43,86	113,40	22,68	0,105
	9,20	0,137	42,02	115,01	23,00	0,100
	9,60	0,132	40,49	116,62	23,32	0,096
	10,00	0,126	38,65	118,23	23,65	0,092
	10,40	0,122	37,42	119,84	23,97	0,089
	10,80	0,117	35,89	121,45	24,29	0,085
	11,20	0,113	34,66	123,06	24,61	0,082
	11,60	0,109	33,43	124,67	24,93	0,079
Общая осадка s =7,425 мм

Согласно ТКП 45-5.01-67-2007 предельная величина осадки, для бескаркасных зданий с несущими стенами из кирпичной кладки без армирования составляет 10 см. таким образом ε =0,75 см ≤ ε _u = 10 см.

Расчет прочности ленточного фундамента

Msd = = = 1,53 кН*м

A_s= = = 0,1 см²

Для армирования плиты ленточного фундамента принимаем 5 стержней диаметром 12 мм с общей площадью поперечного сечения 5,65 см².