Центрально нагруженный фундамент размер подошвы

5.5.3. Определение основных размеров фундаментов (ч. 1)

Основные размеры фундаментов мелкого заложения (глубина и размеры подошвы) в большинстве случаев определяются исходя из расчета оснований по деформациям, который включает:

• – подсчет нагрузок на фундамент;
• – оценку инженерно-геологических и гидрогеологических условий площадки строительства; определение нормативных и расчетных значений характеристик грунтов;
• – выбор глубины заложения фундамента;
• – назначение предварительных размеров подошвы по конструктивным соображениям или исходя из условия, чтобы среднее давление на основание равнялось расчетному сопротивлению грунта, приведенному в табл. 5.13;
• – вычисление расчетного сопротивления грунта основания R по формуле (5.29), изменение в случае необходимости размеров фундамента с тем, чтобы обеспечивалось условие p ≤ R ; в случае внецентренной нагрузки на фундамент, кроме того, проверку краевых давлений;
• – при наличии слабого подстилающего слоя проверку соблюдения условия (5.35);
• – вычисление осадок основания и проверку соблюдения неравенства (5.28); при необходимости корректировку размеров фундаментов.

В случаях, оговоренных в п. 5.1, выполняется расчет основания по несущей способности. После этого производятся расчет и конструирование самого фундамента.

А. ЦЕНТРАЛЬНО НАГРУЖЕННЫЕ ФУНДАМЕНТЫ

Определение размеров подошвы фундамента по заданному значению расчетного сопротивления грунта основания. Обычно вертикальная нагрузка на фундамент N₀ задается на уровне его обреза, который чаще всего практически совпадает с отметкой планировки. Тогда суммарное давление на основание на уровне подошвы фундамента будет:

где — среднее значение удельного веса фундамента и грунта на его обрезах, принимаемое обычно равным 20 кН/м 3 ; d и А — глубина заложения и площадь подошвы фундамента.

Если принять p = R , получим следующую формулу для определения необходимой площади подошвы фундамента:

Задавшись соотношением сторон подошвы фундамента η = l/b , получим:

Зная размеры фундамента, вычисляют его объем и вес N_f , а также вес грунта на его обрезах N_g и проверяют давление по подошве:

Определение размеров подошвы фундамента при неизвестном значении расчетного сопротивления грунта основания. Как видно из формулы (5.29), расчетное сопротивление грунта основания зависит от неизвестных при проектировании размеров фундамента (глубины его заложения d и размеров в плане b×l ), поэтому обычно эти размеры определяются методом последовательных приближений. В качестве первого приближения принимают размеры фундамента по конструктивным соображениям или из условия (5.41), т.е. принимая R = R₀ .

Однако необходимые размеры подошвы фундамента можно определить за один прием. Из формулы (5.41)

ηb 2 (R – d) – N₀ = 0 ,

а с учетом формулы (5.29) при b k_z = 1)

Уравнение (5.43) приводится к виду:

для ленточного фундамента

для прямоугольного фундамента

;

;

Решение квадратного уравнения (5.44) производится обычным способом, а уравнения (5.45) — методом последовательного приближения или по стандартной программе.

После вычисления значения b с учетом модульности и унификации конструкций принимают размеры фундамента и проверяют давление по его подошве по формуле (5.42).

Пример 5.7. Определить ширину ленточного фундамента здания жесткой конструктивной схемы без подвала ( d_b = 0). Отношение L/H = 1,5. Глубина заложения фундамента d = 2 м. Нагрузка на фундамент на уровне планировки n₀ = 900 кН/м. Грунт — глина с характеристиками, полученными при непосредственных испытаниях: φ_II = 18°, c_II = 40 кПа, γ_II = γ´_II = 18 кН/м 3 , I_L = 0,45.

Решение. по табл. 5.10 имеем: γ_с1 = 1,2 и γ_с2 = 1,1; по табл. 5.11 при φ_II = 18°; М_γ = 0,43; М_q = 2,73; М_c = 5,31. Поскольку характеристики грунта приняты по испытаниям, k = 1.

Для определения ширины фундамента b предварительно вычисляем:

;

a₁ = 1,2·1,1(2,73 · 2 · 18 + 5,31 · 40) – 20 · 2 = 370,1.

Подставляя эти значения в формулу (5.44), получаем 10,22 b 2 + 370,1 b – 900 = 0, откуда

м.

Принимаем b = 2,4 м.

Пример 5.8. Определить размеры столбчатого фундамента здания гибкой конструктивной схемы ( γ_с2 = 1). Соотношение сторон фундамента η = l/b = 1,5, нагрузка на него составляет: N₀ = 4 МН = 4000 кН. Грунтовые условия и глубина заложения те же, что и в предыдущем примере.

a₀η = 1,2 · 1 · 0,43 · 18 · 1,5 = 13,93;

a₁η = [1,2 · 1(2,73 · 2 · 18 + 5,31 · 40) – 20 · 2] 1,5 = 499,22.

Затем, подставляя в уравнение (5.45) полученные величины (13,93 b 3 + 499,22 b 2 – 4000 = 0) и решая его по стандартной программе, находим b = 2,46 м, тогда l = 1,5 b = 3,7 м.

Принимаем фундамент с размерами подошвы 2,5×3,7 м.

Определение размеров подошвы фундамента при наличии слабого подстилающего слоя. При наличии в пределах сжимаемой толщи основания (на глубине z от подошвы фундамента) слоя грунта с худшими прочностными свойствами, чем у лежащего выше грунта, размеры фундамента необходимо назначать такими, чтобы обеспечивалось условие (5.35). Это условие сводится к определению суммарного вертикального напряжения от внешней нагрузки и от собственного веса лежащих выше слоев грунта ( σ_z = σ_zp + σ_zg ) и сравнению этого напряжения с расчетным сопротивлением слабого подстилающего грунта R применительно к условному фундаменту, подошва которого расположена на кровле слабого грунта.

Пример 5.9. Определить размеры столбчатого фундамента при следующих инженерно-геологических условиях (см. рис. 5.24). На площадке от поверхности до глубины 3,8 м залегают песни крупные средней плотности маловлажные, подстилаемые суглинками. Характеристики грунтов по данным испытаний: для песка φ_II = 38°, с_II = 0, γ_II = γ´_II = 18 кН/м 3 , E = 40 МПа; для суглинков φ_II = 19°, с_II = 11 кПа, γ_II = 17 кН/м 3 , E = 17 МПа. Здание — с гибкой конструктивной схемой без подвала ( d_b = 0). Вертикальная нагрузка на фундамент на уровне поверхности грунта N₀ = 4,7 MH. Глубина заложения фундамента d = 2 м. Предварительные размеры подошвы фундамента примяты исходя из R = 300 кПа (табл. 5.13) равными 3×3 м.

Решение. по формуле (5.29) с учетом табл. 5.11 и 5.12 получаем;

кПа.

Для определения дополнительного вертикального напряжения от внешней нагрузки на кровле слабого грунта предварительно находим:

среднее давление под подошвой

p = N₀/b 2 + d = 4,7 · 10 3 /3 2 + 20 · 2 = 520 + 40 = 560 кПа;

дополнительное давление на уровне подошвы

По табл. 5.4 при ζ = 2z/b = 2 · 1,8/3 = 1,2 коэффициент α = 0,606. Тогда дополнительное вертикальное напряжение па кровле слабого слоя от нагрузки на фундамент будет:

Ширина условного фундамента составит:

м.

Для условного фундамента на глубине z = 1,8 м при γ_c1 = γ_c2 = k = 1 расчетное сопротивление суглинков по формуле (5.29) будет:

R_z = 0,47 · 4 · 17 + 2,88 · 3,8 · 18 + 5,48 · 11 = 30 + 196 + 60 = 286 кПа.

Вертикальное нормальное напряжение от собственного веса грунта на глубине z = 3,8 м

Проверяем условие (5.35):

315 + 62 = 377 > R_z = 286 кПа,

т.е. условие (5.35) не удовлетворяется и требуется увеличить размеры фундамента. Расчет показал, что в данном случае необходимо принять b = 3,9 м.

Сорочан Е.А. Основания, фундаменты и подземные сооружения

Источник

Как определить ширину подошвы центрально нагруженного фундамента?

Для определения ширины подошвы центрально нагруженного фундамента необходимо предварительно собрать нагрузки на фундамент и задаться глубиной его заложения.

Если нагрузка от веса надземных конструкций N_II, приложенная на обрезе фундамента (рис.Ф.10.21,а), известна, то давление на основание под подошвой фундамента будет:

где Gгр вес грунта обратной засыпки на обрезах фундамента; G_ф вес фундамента; А площадь подошвы фундамента (см.также Ф.9.26).

Рис.Ф.10.21. Расчетные схемы к определению ширины подошвы фундаментов: а — центрально нагруженный фундамент; б — внецентренно нагруженный фундамент

В практических расчетах, усредняя вес грунта и вес фундамента в объеме призмы АБВГ, давление определяют по формуле

где  среднее значение удельного веса фундамента и грунта на его обрезах, принимаемое равным 20 кН/м3; d  глубина заложения и A  площадь подошвы фундамента.

Так как давление под подошвой фундамента не должно превышать расчетного сопротивления грунта, то, если принять p=R, получим формулу для определения площади подошвы фундамента:

С целью ускорения расчетов в поcледнем выражении можно предварительно заменить R на R₀, определив его по таблице СНиП, т.е. не выполнять сначала расчетов по определению R, но после подбора A по R₀эти расчеты для R необходимо провести повторно.

Для ленточного фундамента расчет выполняется на 1 п.м. длины фундамента, поэтому ширину подошвы находят по формуле b=A/l.

Для фундаментов с квадратной подошвой , с круглой .

Источник

Определение размеров подошвы центрально-нагруженных фундаментов мелкого заложения.

Центрально нагруженным считают ф-т, у которого равнодействующая внешних сил проходит через центр площади его подошвы.

При проектировании сначала задается глубина заложения ф-та и максимальное расчетное значение нагрузки, действующей на его обрез.

Если обозначить площадь подошвы ф-та А и составить сумму реакций всех сил на вертикальную ось, то получим уравнение равновесия, из которого найдем среднее давление по подошве ф-та.

Реактивное давление грунта по подошве жёсткого центрально-нагруженного ф-та принимается равномерно распределённым, интенсивностью:

(1), где NoII — расчётная вертикальная нагрузка на уровне обреза ф-та; GfII и GgII — расчётные значения веса ф-та и грунта на его уступах (см.рис.); А — площадь подошвы ф-та.

Сумма этих нагрузок уравновешивается реактивным давлением грунта pII.

Площадь подошвы ф-та при его расчёте по второму предельному состоянию (по деформациям) определяется из условия:

где R — расчётное сопротивление грунта основания.

Поскольку обе части неравенства (2) содержат искомые геом. размеры ф-та, расчёт ведётся методом последовательных приближений. Сначала вес грунта и ф-та в объёме параллелепипеда ABCD, в основании которого лежит неизвестная площадь подошвы А, определяют приближённо из выражения:

(3)

где γm — среднее значение удельного веса ф-та и грунта на его уступах, принимаемое обычно равным 20 кН/м3;

d — глубина заложения ф-та.

Приняв рII =R и учтя (3), из ур-я (I) получим формулу для определения необх. площади подошвы ф-та:

(4)

Рассчитав площадь подошвы ф-та, находят его ширину b. Ширину ленточного ф-та, для которого нагрузка определяется на 1 м длины, находят как:

У ф-тов с прямоугольной подошвой задаются отношением сторон n=l/b, тогда ширина подошвы , для ф-тов с квадратной подошвой:

В процессе расчета следует уточнить значение , и тогда повторно определяют А.

После вычисления значения b принимают размеры ф-та с учётом модульности и унификации конструкций и проверяют давление по его подошве по формуле (1). Найденная величина должна не только удовлетворять условию (2), но и быть по возможности близка к значению расчётного сопротивления грунта R. Наиболее экономичное решение будет в случае их равенства.

Укажите монтажные приспособления, размещаемые перед установкой в проектное положение на колоннах, фермах, балках, панелях и других конструкциях и элементах; их назначение, время и способы снятия с конструкций.

Перед монтажом конструкции обстраивают устройствами, которые обеспечивают безопасность и эффективность труда.

К этим элементам оснастки относятся: канаты (стальные, пеньковые и капроновые), выполняющие роль стропов, вантов, расчалок или оттяжек; распорки, подкосы, тяги, применяемые для выверки и крепления конструкций; навесные лестницы, люльки, подмости, обеспечивающие удобство и безопасность производства работ; монтажные столики, хомуты, петли, кронштейны, подвески для крепления технологического оборудования и другие спец. устройства.

Для подъема конструкций на них устанавливают приспособления, применяемые для удержания при подаче и временного закрепления:

Средства для временного закрепления могут быть индивидуальными и групповыми. К индиви­дуальным средствам относятся клинья, расчалки, подкосы, распорки, кондукторы, фиксаторы и т. п. Их применяют для закрепления одиночных статически неустойчивых монтажных элементов и конструкций. Групповые же предусматривают за­крепление нескольких статически неустойчивых монтажных элементов. К ним относятся групповые кондукторы и спец-е приспособления, которые обеспечивают закрепление нескольких конструкций или одной на нескольких опорах.

Для металлических конструкций временное закрепление осуществ­ляют монтажными болтами.

Для железобетонных конструкций:

■ колонны, устанавливаемые в стаканы фундаментов, крепятся дере­вянными, бетонными, железобетонными и металлическими клиньями, по одному – два клина с каждой стороны, в зависимости от сечения и высоты колонны; растяжками и металлическими кондукторами, оснащёнными регулировочными винтами;

■ фермы — первую, а иногда вторую крепят расчалками, после­дующие устанавливают и соединяют с ранее установленными и закрепленными на колоннах с помощью инвентарных вин­товых стяжек. Временное крепление на колоннах осуществ­ляют с помощью специальных кондукторов;

■ стеновые панели (в основном жилых зданий) крепят инвентар­ными винтовыми стяжками и струбцинами.

Расчалки – гибкие (из канатов) монтажные приспособления, работающие только на растяжение. Расчалками временно закрепляют колонны, чаще всего металлические, при высоте их более 12м, а также другие конструкции, например, первую ферму, монтируемую в пролете. Расчалки закрепляют за ранее установленные колонны либо ф-ты, если это разрешено ППР, или за инвентарные якоря. Для выверки колонн расчалки снабжают винтовыми стяжками.

Непосредственно в стакане ф-та колонны временно закрепляют клиньями или клиновыми вкладышами, позволяющими перемещать низ колонны в стакане ф-та.

Также используются монтажные распорки, оттяжки.

Остальные элементы, такие как подкосы, распорки, связи, кондукторы монтируют уже после монтажа конструкции для приведения и фиксации ее в проектном положении.

Распорки – жесткое, линейно-монтажное, обычно телескопически удлиняемое приспособление. По основным конструктивным элементам оно аналогично подкосу. Распорки ставят между смонтированной и устанавливаемой конструкциями, например, между соседними фермами, панелями перегородок (стен). Для закрепления на конструкции распорки снабжены струбцинами или иными захватными устройствами.

Подкосы – наиболее универсальные и широко применяемые приспособления для временного закрепления и выверки панелей стен, перегородок, колонн высотой до 12м. Подкосы имеют телескопическую конструкцию. Их снабжают фаркопфами, захватными замками или крюками с надвижными муфтами и струбцинами.

Связи – линейные монтажные приспособления, не обладающие собственной устойчивостью, предназначенные лишь для временного крепления в заданном положении монтируемых элементов. Связи закрепляют на конструкциях струбцинами.

Кондукторы – универсальные каркасные приспособления пространственного типа. Их устанавливают на ф-тах или других конструкциях и временно прикрепляют к ним. В кондукторах закрепляют колонны, нередко они используются как подмости для монтажа ригелей и других элементов сборного каркаса здания.

В некоторых случаях при строповке и подъеме стропильных ферм нельзя обеспечить ее прочность и устойчивость в целом или отдельных ее элементов. В этом случае один из поясов фермы усиливают, в зависимости от того, за какой пояс будет производиться строповка. Для этого к нижнему или верхнему поясу ферм на расстоянии 0,8 – 1,0 м друг от друга закрепляют хомутами или болтами трубы, швеллеры или деревянные балки.

До установки в проектное положение конструкции обустраиваются подмостями, лестницами и другими временными приспособлениями.

К колоннам в местах прикрепления подкрановых балок и ферм навешивают инвентарные площадки для работы монтажников, а для подъема к ним навешивают стальные лестницы и люльки, чтобы монтажник мог подняться на верх установленной колонны и наводить и закреплять на ней стропильную ферму (балку).

Для обработки стыков балочных конструкций используют навесные люльки и люльки с лестницами.

Для прохода по горизонтальным конструкциям натягивают на них страховочные канаты. На плитах покрытия закрепляют временные ограждения. Также закрепляют оттяжки – для удержания от раскачивания и вращения и для направления к месту монтажа. К фермам – временные распорки для временного крепления к ранее смонтированным. Для монтажа связей по фермам применяются люльки с лестницами.

Как только конструкция будет смонтирована и стыки обработаны, временные конструкции снимают и перемещают в другое место.

Поперечные профили набережных и береговой полосы: На городских территориях берегоукрепление проектируют с учетом технических и экономических требований, но особое значение придают эстетическим.

Организация стока поверхностных вод: Наибольшее количество влаги на земном шаре испаряется с поверхности морей и океанов (88‰).

Источник