Расчетное сопротивление грунта основания

Возможность применения решений теории упругости при расчете вертикальных деформаций обоснована Н.М. Герсевановым. Однако такой подход справедлив в пределах таких нагрузок, при которых наблюдается линейная зависимость между напряжениями и деформациями.

Запроектированные согласно зависимости (8.29) фундаменты во многих случаях получаются неэкономичными из-за недоиспользования несущей способности грунтов, особенно песчаных, а также глинистых (твердой, полутвердой и тугопластичной консистенции) даже в линейной стадии деформирования. В связи с этим СНиП 2.02.01—83* «Основания зданий и сооружений» рекомендует ограничивать среднее давление под подошвой фундамента расчетным сопротивлением грунта основания R , что позволяет рассчитывать осадки фундаментов по линейной зависимости между напряжениями и деформациями. Таким образом, при расчете оснований по деформациям необходимо, чтобы удовлетворялось условие

где Р — среднее давление по подошве фундамента; R — расчетное сопротивление грунта основания.

СНиП 2.02.01—83* рекомендует следующую формулу для определения расчетного сопротивления грунта основания:

(8.38)

где γ с1 и γ с2 — коэффициенты условий работы соответственно грунтового основания и сооружения во взаимодействии с основанием, принимаемые по табл. 8.3 ; k — коэффициент надежности, принимаемый при определении прочностных характеристик грунта непосредственными испытаниями, k = 1,0; при использовании табличных расчетных значений грунтов k = 1,1; k z — коэффициент, принимаемый равным при ширине подошвы фундамента b ≤10 м, k z = 1,0; при b ≥10м — k z = Z 0 /b + 0,2 (здесь Z 0 = 8 м); M γ ; M q , М с — коэффициенты, зависящие от угла внутреннего трения несущего слоя грунта ; b — ширина подошвы фундамента, м;

Таблица 8.3. Значения коэффициентов условий работы γ с1 и γ с2

Крупнообломочные с песчаным
заполнителем и песчаные, кроме мелких и пылеватых
Пески мелкие
Пески пылеватые:
— маловлажные и влажные
— насыщенные водой
Глинистые, а также крупнообломочные
с глинистым заполнителем с
показателем текучести грунта или заполнителя:
J L ≤ 0,25
0,25≤ J L J L > 0,5

1,0
1,0
1,0

Грунты	γ с1	γ с2 для сооружений с жесткой конструктивной схемой при отношении длины сооружения (отсека) к его высоте L/H, равном
		4 и более	1,5 и менее
1,4 1,1 1,1 1,0
Примечания. 1. Конструкции сооружений с жесткой конструктивной схемой приспособлены к восприятию усилий от деформаций оснований. 2. Для зданий с гибкой конструктивной схемой γ с2 принимается равным 1. 3. При промежуточных значениях L/H коэффициент γ с2 определяется по интерполяции.

Таблица 8.4. Значения коэффициентов M γ , M q , М с

φ	M γ	М q	М с	φ	M γ	М q	М с
0,00	1,00	3,14	23	0,69	3,65	6,24
1	0,01	1,06	3,23	24	0,72	3,87	6,45
2	0,03	1,12	3,32	25	0,78	4,11	6,67
3	0,04	1,18	3,41	26	0,84	4,37	6,90
4	0,06	1,25	3,51	27	0,91	4,64	7,14
5	0,08	1,32	3,61	28	0,98	4,93	7,40
6	0,80	1,39	3,71	29	1,06	5,25	7,67
7	0,12	1,47	3,82	30	1,15	5,59	7,95
8	0,14	1,55	3,93	31	1,24	5,95	8,24
9	0,16	1,64	4,05	32	1,34	6,34	8,55
10	0,18	1,73	4,17	33	1,44	6,76	8,88
11	0,21	1,83	4,29	34	1,55	7,22	9,22
12	0,23	1,94	4,42	35	1,68	7,71	9,58
13	0,26	2,05	4,55	36	1,81	8,24	9,97
14	0,29	2,17	4,69	37	1,95	8,81	10,37
15	0,32	2,30	4,84	38	2,11	9,44	10,80
16	0,36	2,43	4,94	39	2,28	10,11	11,25
17	0,39	2,57	5,15	40	2,46	10,85	11,73
18	0,43	2,73	5,31	41	2,66	11,64	12,24
19	0,47	2,89	5,48	42	2,88	12,51	12,79
20	0,51	3,06	5,66	43	3,12	13,46	13,37
21	0,56	3,24	5,84	44	3,38	14,50	13,98
22	0,61	3,44	6,04	45	3,66	15,64	14,64

γ II и γ’ II — осредненный расчетный удельный вес грунтов, залегающих соответственно ниже подошвы фундамента и в пределах глубины заложения фундамента, кН/м3 (при наличии подземных вод определяется с учетом взвешивающего действия воды); d 1 — глубина заложения фундамента от пола подвала; при отсутствии пола подвала — от планированной поверхности, м; d b — глубина подвала, считая от планировочной отметки, но не более 2 м (при ширине подвала В > 20 м принимается db = 0); c II — расчетное значение удельного сцепления несущего слоя грунта, кПа (индекс II означает, что расчет ведется по второй группе предельных состояний).

Формула (8.38) базируется на решении Н.П. Пузыревского, позволяющем определить давление на основание, при котором в массиве под краями фундамента образуются зоны предельного равновесия. Тем не менее формула (8.38) отличается по своей структуре от решения Н.П. Пузыревского дополнительными коэффициентами ( γ с1 и γ с2 ), которые повышают надежность расчетов и позволяют учесть соответственно влияние прочностных и деформационных свойств грунтов на формирование зон предельного равновесия под подошвой фундамента и жесткости возводимого сооружения.

Введенный в формулу (8.38) дополнительный член, равный ( M q — 1), позволяет учесть действие бытовой пригрузки грунта. При разработке котлована в известной мере сохраняется напряженное состояние грунта, обусловленное действием бытового давления грунта. При этом увеличивается предельное давление, при котором зоны местного нарушения под краем фундамента достигают величины, равной 0,25 ширины фундамента. Однако остаточное напряженное состояние зависит от глубины вскрываемого котлована и его ширины. Тогда с увеличением глубины котлована, т.е. с возрастанием бытовой нагрузки, в рассматриваемом слое будет большее остаточное давление.

Согласно формуле (8.38) расчетное сопротивление грунта основания определяется для несущего слоя, где залегает подошва фундамента. Иногда на глубине Z под несущим слоем залегает менее прочный грунт ( рис. 8.8 ), в котором могут развиваться пластические деформации. В этом случае рекомендуется проверять напряжения, передаваемые на кровлю слабого грунта по условию

(8.39)

где σ zp — дополнительное вертикальное напряжение; σ zg — напряжение от собственного веса грунта; R z — расчетное сопротивление грунта на глубине кровли слабого грунта z .

Рис. 8.8. Схема условного фундамента

Величина R z определяется по формуле (8.38), при этом коэффициенты условий работы γ с1 и γ с2 и надежности k , а также М γ , M q , М с находят применительно к слою слабого грунта.

Значения b z и d z определяют для условного фундамента АВСД , опирающегося на слабый грунт.

В этом случае принимают, что σ zp действует по подошве условного фундамента АВСД ( см. рис. 8.8 ), тогда площадь его подошвы

(8.40)

где N — нагрузка, передаваемая на обрез фундамента.

Зная площадь подошвы условного фундамента, можно определить его ширину по формуле

(8.41)

где а = (l- b)/2 (l и b — размеры проектируемого фундамента).

Определив по формуле (8.38) величину R z , проверяют условие (8.39). При его удовлетворении зоны сдвигов не играют существенной роли в величине развивающейся осадки. В противном случае необходимо принять большие размеры подошвы фундамента, при которых условие (8.39) удовлетворяется.

Условные расчетные сопротивления грунтов основания R_о

Для назначения предварительных размеров фундаментов зданий и сооружений используются условные расчетные сопротивления грунтов основания Rо, которые приведены в табл. 8.5 — 8.8.

Примеры

Пример 8.2. Определить условное расчетное сопротивление песка мелкого, если известно: природная влажность ω = 0,07; природная плотность ρ = 1,87 т/м3, плотность твердых частиц ρ S = 2,67 т/м3.

Источник

Пример расчета ленточного и столбчатого фундаментов

Уважаемые коллеги, продолжаем рассматривать пример расчета ленточного фундамента с помощью программы ФОК Комплекс, в этот раз мы рассмотрим расчет ленточного и столбчатого фундаментов.

Перед вводом данных в программу ФОК-Комплекс я стараюсь придерживать такого порядка действия:

1. Определяюсь с отметками, прорисовываю расположения фундаментов, ниже приведен пример:

2. Вычисляю расчетное сопротивление грунта (вручную или по программе), для того что бы проверить совпадает ли данное значение с результатом в программе ФОК Комплекс, ниже приведен пример:

СП 22.13330.2011 Основания зданий и сооружений. Актуализированная редакция СНиП 2.02.01-83*

Определение расчетного сопротивления грунта основания

5.6.7 При расчете деформаций основания фундаментов с использованием расчетных схем, указанных в 5.6.6, среднее давление под подошвой фундамента р не должно превышать расчетного сопротивления грунта основания R, определяемого по формуле

где g_с1и g_с2— коэффициенты условий работы, принимаемые по таблице 5.4;

k — коэффициент, принимаемый равным единице, если прочностные характеристики грунта (j_II и с_II) определены непосредственными испытаниями, и k=1,1, если они приняты по таблицам приложения Б;

k _z — коэффициент, принимаемый равным единице при b 3 ;

g’_II — то же, для грунтов, залегающих выше подошвы фундамента, кН/м 3 ;

с_II — расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента (см. 5.6.10), кПа;

d₁ — глубина заложения фундаментов, м, бесподвальных сооружений от уровня планировки или приведенная глубина заложения наружных и внутренних фундаментов от пола подвала, определяемая по формуле (5.8). При плитных фундаментах за d₁принимают наименьшую глубину от подошвы плиты до уровня планировки;

d_b — глубина подвала, расстояние от уровня планировки до пола подвала, м (для сооружений с подвалом глубиной свыше 2 м принимают равным 2 м);

здесь h_s — толщина слоя грунта выше подошвы фундамента со стороны подвала, м;

h_cf — толщина конструкции пола подвала, м;

g_cf — расчетное значение удельного веса конструкции пола подвала, кН/м 3 .

При бетонной или щебеночной подготовке толщиной h_n допускается увеличивать d₁ на h_n.

Примечания:

1. Формулу (5.7) допускается применять при любой форме фундаментов в плане. Если подошва фундамента имеет форму круга или правильного многоугольника площадью А, значение bпринимают равным .

1. Расчетные значения удельного веса грунтов и материала пола подвала, входящие в формулу (7) допускается принимать равными их нормативным значениям.

1. Расчетное сопротивление грунта при соответствующем обосновании может быть увеличено, если конструкция фундамента улучшает условия его совместной работы с основанием, например, фундаменты прерывистые, щелевые, с промежуточной подготовкой и др.
2. Для фундаментных плит с угловыми вырезами расчетное сопротивление грунта основания допускается увеличивать, применяя коэффициент k_d по таблице 5.6.
3. Если d₁>d (d— глубина заложения фундамента от уровня планировки), в формуле (5.7) принимают d₁ = dи d_b = 0.
4. Расчетное сопротивления грунтов основания R, определяемое по формулам (В.1) и (В.2) с учетом значений R₀ таблиц B.1-В.10 приложения В, допускается применять для предварительного назначения размеров фундаментов в соответствии с указаниями разделов 5-6.

Исходные данные

Основание фундаментом являются — Супесь лессовидная просадочная низкопористая твердая (ИГЭ 2)

с_II= 0,6 т/м 2 ; d₁ = 2,30 м + 0,10 м * 2,00 т/м 3 / 1,653 т/м 3 = 2,30 м + 0,121 м = 2,421 м;

R = (1,25 х 1,00) / 1,00 * [0,78 * 1,00 * 3,00 м * 1,800 т/м 3 + 4,11 * 2,421 м * 1,653 т/м 3 +

+ (4,11 – 1,00) * 1,05 м * 1,653 т/м 3 + 6,67 * 0,6 т/м 2 ] = 1,25 * (4,212 т/м 2 + 16,44786243 т/м 2 +

+ 5,3978715 т/м 2 + 4,002 т/м 2 ) =37,5746674125 т/м 2 .

Расчетное сопротивление грунта определяется согласно СНиП 2.02.01-83

‘Основания зданий и сооружений’ по формуле 7:

ВВЕДЕННЫЕ ДАННЫЕ:

Ширина подошвы фундамента b= 3 м

Глубина заложения фундамента d= 3.35 м

Гибкая конструктивная схема здания

Длина здания L= 0 м

Высота здания H= 0 м

Здание с подвалом — фундамент под наружную стену (колонну)

Толщина слоя грунта выше подошвы фундамента со стороны подвала hs= 2.3 м

Толщина конструкции пола подвала hcf= 0.15 м

Удельный вес материала пола подвала ycf= 2.2 тс/м3

Тип грунта: пылевато-глинистые, а также крупнообломочные с пылевато-глинистым заполнителем с

показателем текучести грунта или заполнителя IL 2 ;

давление ветра — 38 кг/м 2 ;

основанием является грунт II категории по сейсмическим свойствам.

площадка строительства — 7 баллов.

Значение характеристик грунтов засыпки, уплотненных согласно нормативным документам с коэффициентом уплотнения не менее 0,95 от их плотности в природном сложении, допускается устанавливать по характеристикам тех же грунтов в природном залегании.

Нагрузки на столбчатые и ленточные фундаменты получены из программы ПК ЛИРА 10.4.

Ниже выдержки из некоторых таблиц исходных данных.

Производим расчет, по результатам расчета начальное просадочное давление во всех слоях просадочного грунта не превышает давления на основание, вводим характеристики грунта при полном водонасыщении в таб.2.1 и 2.3, кроме того под фундаментами выполняем песчаную подушку из песка средней крупности.

Выводы

По результатам расчета ленточного и столбчатого фундаментов, расчетное сопротивление грунта R = 18,56 т/м 2 .

Среднее давление под подошвой фундаментов не превышает 14,79т/м2, что меньше расчетного сопротивления грунта R = 18,59т/м 2 .

Начальное просадочное давление во всех слоях просадочного грунта не превышает давления на основание, в расчете приняты характеристики грунтов при полном водонасыщении.

Максимальные деформации фундаментов составляют S = 0,065м, что не превышает установленных значений по приложению 4.[2] S_u = 0,08м.

Относительные деформации фундаментов составляют S_del =0,0007, что не превышает установленных значений по приложению 4.[2] S_udel = 0,002.

Источник

Читайте также:  Что кладут под ленточный фундамент