6.2. РАСЧЕТ ЛЕНТОЧНЫХ ФУНДАМЕНТОВ И СТЕН ПОДВАЛОВ
6.2.1. Общие положения
Ленточные фундаменты под стены выполняются в монолитном или сборном варианте (см. гл. 4). При наличии подвала фундаментная стена является одновременно стеной подвала, которая работает совместно с элементами сооружения.
По конструктивному решению стены подвалов зданий и сооружений подразделяются на массивные (рис. 6.14, а) и гибкие (рис. 6.14, б, в). Массивные стены применяются в подвалах зданий и сооружений и выполняются из кирпича, крупных бетонных блоков, панелей и т.д.
Гибкие стены выполняются, как правило, в виде железобетонных навесных панелей, работающих на изгиб в вертикальной плоскости. Стены подвалов опираются на перекрытия, располагаемые выше или ниже поверхности грунта.
Стены подвала, опертые на колонны, рассчитываются по схеме разрезной балки с расчетным пролетом, равным расстоянию между осями колонн, на равномерно распределенную нагрузку от давления грунта, равного среднему давлению в пределах условно принятой расчетной ширины панели.
Наружные стены подвалов, опертые на перекрытия, рассчитываются: по первой группе предельных состояний — на устойчивость положения стен подвалов против сдвига на подошве фундамента (при отсутствии специальных конструктивных мероприятий, удерживающих стену от сдвига); на устойчивость основания фундамента стены (для нескальных грунтов); на прочность скального основания (для скальных грунтов); на прочность элементов конструкций и узлов соединений; по второй группе предельных состояний — на деформации оснований фундаментов стен, на образование трещин в элементах конструкций.
Все эти расчеты, за исключением расчетов на устойчивость основания, в которых следует использовать метод круглоцилиндрических поверхностей скольжения, выполняются так же, как и для свободно стоящих подпорных стен (см. далее гл. 7). Расчеты на устойчивость с использованием метода круглоцилиндрических поверхностей скольжения производятся при фиксированном центре этих поверхностей. За центр поверхности скольжения в этих случаях принимается нижняя точка опирания стены на перекрытие.
6.2.2. Расчет ленточных фундаментов
Ленточные фундаменты наружных стен зданий с подвалами рассчитываются на нагрузки, передаваемые стеной подвала, и на действующее на них давление грунта.
Расчет ленточных фундаментов производится по сечению I-I, проходящему по краю фундаментной стены (рис. 6.15), а при ступенчатой форме фундаментов — и по грани ступени. Расчетные усилия в сечении на 1 м длины фундамента при центральной нагрузке определяются по формулам:
где р — среднее давление по подошве фундамента, передаваемой на грунт от расчетных нагрузок; а — выступ консоли фундамента.
Расчетные усилия в сечении на 1 м длины фундамента при внецентренной нагрузке (см. рис. 6.15) вычисляются по формулам:
где рmax и p1 — соответственно давления от расчетных нагрузок, передаваемые на грунт под краем фундамента в расчетном сечении.
Расчет по прочности нормальных сечений производится на момент от расчетных нагрузок. Подбор площади
сечения продольной арматуры производится по формуле
где Rs — расчетное сопротивление арматуры растяжению; v — коэффициент, определяемый по табл. 6.2 в зависимости от параметра А´0 ; h0 — рабочая высота сечения, принимаемая равной расстоянию от верха фундамента до центра арматуры.
ТАБЛИЦА 6.2. ЗНАЧЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА v
| A´0 | v | A´0 | v |
| 0,039 | 0,98 | 0,139 | 0,92 |
| 0,058 | 0,97 | 0,164 | 0,91 |
| 0,077 | 0,96 | 0,18 | 0,90 |
| 0,095 | 0,95 | 0,204 | 0,88 |
| 0,113 | 0,94 |
Параметр А´0 определяется по формуле
где Rb — расчетное сопротивление бетона для предельного состояния первой группы; b — ширина сечения фундамента.
При расчете наклонных сечений на действие поперечной силы должно соблюдаться условие
Расчет на действие поперечной силы не производится при
где k1 — коэффициент, принимаемый для тяжелого бетона равным 0,75; Rbt —расчетное сопротивление бетона осевому растяжению для предельного состояния первой группы.
Расчет элементов без поперечной арматуры производится из условия
где Q — поперечная сила, действующая в наклонном сечении, т.е. равнодействующая всех поперечных сил от внешней нагрузки, расположенных по одну сторону от рассматриваемого наклонного сечения; Qb — поперечное усилие, воспринимаемое бетоном сжатой зоны в наклонном сечении:
где k2 — коэффициент, принимаемый для тяжелого бетона равным 1,5; с — длина проекции наклонного сечения на продольную ось.
Железобетонные фундаменты рассчитываются по раскрытию трещин, при этом ширина раскрытия трещин, нормальных к продольной оси элемента, определяется по формуле
где η — коэффициент, принимаемый равным при стержневой арматуре периодического профиля 1,8, гладкой 1,3, при проволочной арматуре периодического профиля 1,2, гладкой 1,4; σs —напряжение в стержнях растянутой арматуры; μ — коэффициент армирования сечения, принимаемый равным отношению площади сечения арматуры к площади сечения b × h0 , но не более 0,02; d — средний диаметр растянутой арматуры:
где d1 , …, dk — диаметры стержней растянутой арматуры; n1 , …, nk — число стержней соответствующе арматуры.
Напряжение в арматуре определяется по формуле
где M1 — момент от действия расчетной нагрузки при коэффициенте надежности по нагрузке γf = 1:
М — момент от действия расчетной нагрузки при коэффициенте надежности по нагрузке γf > 1; А´s — фактическая площадь принятой арматуры; А´´s — площадь арматуры, требуемая по расчету прочности.
Пример 6.2. Рассчитать фундаментную плиту с угловыми вырезами (рис. 6.16). На 1 м длины фундамента передается нагрузка 450 кН. Бетон класса В10, имеющий Rbt = 0,63 МПа и Rb = 7 МПа.
Решение. Среднее давление по подошве фундамента
р = 450 · 240/(0,4 · 1,6 + 0,6 · 2,4) = 0,52 МПа,
а с учетом коэффициента надежности по нагрузке
р´ = 1,2 · 0,52 = 0,62 МПа.
Нагрузка на 1 м ширины фундаментной плиты составит:
Расчет проводим в трех сечениях: I–I — по грани стеновой панели; II–II — по грани угловых вырезов с учетом анкеровки арматуры на величину lа , равную примерно 9 см; III–III — то же, без учета анкеровки. Расчетные усилия в этих сечениях будут:
MI–I = 995 · 0,42 2 /2 + (1490 – 995) 0,285 2 /2 = 101,3 кН·м
QI–I = 995 · 0,185 + 1490 · 0,235 = 534 кН;
MII–II = 995 · 0,275 2 /2 + (1490 – 995) 0,09 2 /2 = 39,6 кН·м;
Определяем необходимую площадь сечения арматуры при h0 = 0,3 – 0,033 = 0,267 м:
;
по табл. 6.2 находим v = 0,955; площадь сечения арматуры
см 2 ;
;
при v = 0,983 площадь сечения арматуры
см 2 ;
Армируем двумя сетками — нижней, рабочая арматура которой принята диаметром 8 мм из стали класса А-III в количестве 16 стержней общей площадью 8,04 см 2 , и верхней из арматуры диаметром 5 мм класса Вр-I в количестве 24 стержней общей площадью 4,73 см 2 . Общая площадь арматуры в сечении I–I составляет 12,77 см 2 .
Рассматриваем наклонные сечения 3 и 4. Определяем по формуле (6.56):
Q = 0,35 Rbbh0 = 0,35 · 0,7 · 26,7 = 1516 кН > 534 кН.
Находим по формуле (6.57):
Q1 = k1Rbtbh0 = 0,75 · 0,063 · 240 · 26,7 = 292,4 с = 26 см. Тогда а´ = а – с = 42 – 26 = 16 см. Высота сечения для а´ :
h´ = 10 + 16 (30 – 10)/20 = 26 см;
Определяем усилие, воспринимаемое бетоном, и действующее усилие:
Q = QI–I – qc = 534 – 1496 · 0,235 – 995 (0,26 – 0,235) = 159 кН с = 37 см. Тогда а´ = 42 – 37 = 5 см и h0 = 18,6 см, откуда:
Qb = 1,5 · 0,053 · 160 · 18,5/37 = 140 кН;
Q = 534 – 1490 · 0,235 – 995 (0,37 – 0,235) = 50 кН M´1 = M/ γf = 101,3/1,2 = 84,4 кН·м;
d = (24 · 0,52 + 16 · 0,8) = 6,6 мм;
ас = 1,2 · 1
20 (3,5 – 100 · 0,002) 
= 0,191 мм
Сорочан Е.А. Основания, фундаменты и подземные сооружения
Источник
Оценка инженерно-геологических условий строительной площадки. Выбор типа фундамента
Оценка инженерно-геологических условий строительной площадки. Выбор типа фундамента
1. Выбор типа и глубины заложения подошвы фундамента – один из главных этапов для проектирования. Обычно чем выше располагается подошва фундамента, тем меньше стоимость работ по его устройству, поэтому стремятся принимать возможно меньшую глубину заложения подошвы фундаментов.
Решая этот вопрос учитывают три основных фактора:
1.инженерно-геологические условия площадки строительства;
2.климатические воздействия на верхние слои грунта;
3.особенности возводимых и соседних сооружений.
Обычно намечают несколько вариантов решения поставленной задачи и на основе технико-экономического их сравнения окончательно выбирают тип и глубину заложения подошвы фундамента.
При выборе типа и глубины заложения подошвы фундаментов задачу рассматривают комплексно (что, на чем и как строится).
2. Каждая площадка строительства обладает специфическими особенностями, прежде всего сугубо индивидуальным напластованием грунтов. Это обстоятельство затрудняет оценку их влияния на выбор глубины заложения подошвы фундаментов. Для схематизации все грунты делят на две условные категории: слабые и надежные.
Слабыми называют грунты, если использование их в качестве основания при устройстве фундаментов в открытых котлованах не может обеспечить надежного существования проектируемого сооружения.
Надежными называют грунты, которые обеспечивают требуемое существование проектируемого сооружения.
Эти понятия связываются с проектируемым сооружением. Если сооружение легкое или несущие конструкции его допускают развитие больших и неравномерных осадок, то даже сильно сжимаемые грунты будут относиться к категории надежных.
Таким образом, тип и глубина заложения фундаментов существенно зависят от инженерно-геологических условий площадки строительства.
6.Виды и конструкции фундаментов мелкого заложения (глубина котлована≤6м)
ФМЗ бывают жесткие (непретерпевает изгиба по подушке) и гибкие. ФМЗ бывают сборными и монолитными.
Основными типами фундаментов в открытых котлованах являются: отдельные, ленточные под колонны, ленточные под стены, сплошные и массивные.
Отдельныефундаменты устраивают под колонны и стены в комбинации с фундаментными балками (рандбалками). Подошву таких фундаментов можно развивать в длину и ширину. Отдельные фундаменты под колонны делают иногда сборными.
Ленточные фундаменты под колонны воспринимают нагрузку от ряда колонн. Иногда под сетку колонн делают ленточные фундаменты в двух направлениях (перекрестные ленты).
Ленточные фундаменты под стены иногда называют непрерывными. Такие фундаменты несущественно изменяют жесткость сооружения. При большой жесткости стен ленточные фундаменты почти не работают на изгиб в продольном направлении.
Сплошные фундаменты устраивают под всем сооружением или под его частью в виде железобетонных плит под сетку колонн и стен. Такие плиты работают на изгиб в двух взаимно перпендикулярных направлениях. Сплошные фундаменты часто делают при необходимости устройства гидроизоляции подземной части сооружения.
Массивные фундаменты устраивают в виде жесткого массива под всем небольшим в плане сооружением (дымовая труба).
Ленточные под колонны, ленточные под стены, сплошные и массивные делают из монолитного железобетона.
Факторы, влияющие на выбор глубины заложения фундаментов мелкого заложения
1. Выбор типа и глубины заложения подошвы фундамента – один из главных этапов для проектирования. Обычно чем выше располагается подошва фундамента, тем меньше стоимость работ по его устройству, поэтому стремятся принимать возможно меньшую глубину заложения подошвы фундаментов.
Решая этот вопрос учитывают три основных фактора:
1.инженерно-геологические условия площадки строительства;
2.климатические воздействия на верхние слои грунта;
3.особенности возводимых и соседних сооружений.
Обычно намечают несколько вариантов решения поставленной задачи и на основе технико-экономического их сравнения окончательно выбирают тип и глубину заложения подошвы фундамента.
При выборе типа и глубины заложения подошвы фундаментов задачу рассматривают комплексно (что, на чем и как строится).
Основные положения расчета фундаментов под стены подвальных помещении
При проектировании стен фундаментов подвальных помещений необходимо руководствоваться требованиями СНиП 2.02.01-83. Расчетные усилия в стенах подвала определяют в зависимости от величины реакции RA в верхней опоре, которая вычисляется с учетом возможного перераспределения усилий от поворота фундамента и смещения стены при загружении подвала односторонней временной нагрузкой.
Грунтовые характеристики: удельный вес (γ II ), угла внутреннего трения (φ II ), удельного сцепления грунта (С II ) с учетом коэффициента 0,95.
Далее определяется интенсивность давления грунта от собственной массы на глубине (на разных уровнях). суммарная вертикальная нагрузка в уровне подошвы определяется RA в уровне подошвы фундамента. Момент М0 в уровне подошвы фундамента сравниваем с max и min (Pmax/min) давлением под подошвой.
Оценка инженерно-геологических условий строительной площадки. Выбор типа фундамента
1. Выбор типа и глубины заложения подошвы фундамента – один из главных этапов для проектирования. Обычно чем выше располагается подошва фундамента, тем меньше стоимость работ по его устройству, поэтому стремятся принимать возможно меньшую глубину заложения подошвы фундаментов.
Решая этот вопрос учитывают три основных фактора:
1.инженерно-геологические условия площадки строительства;
2.климатические воздействия на верхние слои грунта;
3.особенности возводимых и соседних сооружений.
Обычно намечают несколько вариантов решения поставленной задачи и на основе технико-экономического их сравнения окончательно выбирают тип и глубину заложения подошвы фундамента.
При выборе типа и глубины заложения подошвы фундаментов задачу рассматривают комплексно (что, на чем и как строится).
2. Каждая площадка строительства обладает специфическими особенностями, прежде всего сугубо индивидуальным напластованием грунтов. Это обстоятельство затрудняет оценку их влияния на выбор глубины заложения подошвы фундаментов. Для схематизации все грунты делят на две условные категории: слабые и надежные.
Слабыми называют грунты, если использование их в качестве основания при устройстве фундаментов в открытых котлованах не может обеспечить надежного существования проектируемого сооружения.
Надежными называют грунты, которые обеспечивают требуемое существование проектируемого сооружения.
Эти понятия связываются с проектируемым сооружением. Если сооружение легкое или несущие конструкции его допускают развитие больших и неравномерных осадок, то даже сильно сжимаемые грунты будут относиться к категории надежных.
Таким образом, тип и глубина заложения фундаментов существенно зависят от инженерно-геологических условий площадки строительства.
6.Виды и конструкции фундаментов мелкого заложения (глубина котлована≤6м)
ФМЗ бывают жесткие (непретерпевает изгиба по подушке) и гибкие. ФМЗ бывают сборными и монолитными.
Основными типами фундаментов в открытых котлованах являются: отдельные, ленточные под колонны, ленточные под стены, сплошные и массивные.
Отдельныефундаменты устраивают под колонны и стены в комбинации с фундаментными балками (рандбалками). Подошву таких фундаментов можно развивать в длину и ширину. Отдельные фундаменты под колонны делают иногда сборными.
Ленточные фундаменты под колонны воспринимают нагрузку от ряда колонн. Иногда под сетку колонн делают ленточные фундаменты в двух направлениях (перекрестные ленты).
Ленточные фундаменты под стены иногда называют непрерывными. Такие фундаменты несущественно изменяют жесткость сооружения. При большой жесткости стен ленточные фундаменты почти не работают на изгиб в продольном направлении.
Сплошные фундаменты устраивают под всем сооружением или под его частью в виде железобетонных плит под сетку колонн и стен. Такие плиты работают на изгиб в двух взаимно перпендикулярных направлениях. Сплошные фундаменты часто делают при необходимости устройства гидроизоляции подземной части сооружения.
Массивные фундаменты устраивают в виде жесткого массива под всем небольшим в плане сооружением (дымовая труба).
Ленточные под колонны, ленточные под стены, сплошные и массивные делают из монолитного железобетона.
Источник