Фундамент мелкого заложения проектирование

Порядок проектирования фундаментов мелкого заложения.

Изучить материалы инженерно-геологических, гидрогеологических и геодезических изысканий на площадке будущего строительства. (Обязательно должно быть изучение архивных материалов, особенно в условиях городской застройки.)

Произвести анализ проектируемого здания с точки зрения оценки его чувствительности к неравномерным осадкам.

Определить нагрузки на фундаменты.

Выбрать несущий слой грунта.

Рассчитать предложенные варианты фундаментов по 2-м предельным состояниям (прочность и деформации).

Произвести экономическое сравнение вариантов и выбрать наиболее дешевый.

Произвести полный расчет и проектирование выбранного варианта фундамента

Расчет ФМЗ начинают с предварительного выбора его конструкции и основных размеров (это глубина заложения фундамента и размер его подошвы).

Далее производят расчет по двум предельным состояниям:

I – Расчет по прочности (устойчивость)

II – Расчет по деформациям, которые являются основным и обязательным для всех ФМЗ.

А расчет по I группе предельных состояний является дополнительным и производится в одном из следующих случаев:

Сооружение расположено на откосе (склоне) или вблизи него;

На основание передаются значительные по величине горизонтальные нагрузки;

В основании залегают очень слабые грунты (или текучие и текучепластичные глинистые грунты и т.п.), обладающие малому сопротивлению сдвигу;

В основании залегают наоборот, очень прочные – скальные грунты.

Установив окончательные размеры фундамента, удовлетворяющие двум группам предельного состояния, переходят к его конструированию (курс ЖБК).

1.3.а. Определение глубины заложения фундамента

Очевидно, что чем меньше глубина заложения фундамента, тем меньше объем затрачиваемого материала и ниже стоимость его возведения. Однако при выборе глубины заложения фундамента приходится руководствоваться целым рядом факторов:

Геологическое строение участка и его гидрогеология (наличие воды);

Глубина сезонного промерзания грунта;

Конструктивные особенности здания, включая наличие подвала, глубину прокладки подземных коммуникаций, наличие и глубину заложения соседних фундаментов.

1. Учет ИГУ строительной площадки заключается в выборе несущего слоя грунта. Этот выбор производится на основе предварительной оценки прочности и сжимаемости грунтов. По геологическим разрезам. Все многообразие напластования грунта можно

При выборе типа и глубины заложения фундамента придерживаются следующих общих правил:

Минимальная глубина заложения фундамента принимается не менее 0,5 мот планировочной отметки;

Глубина заложения фундамента в несущий слой грунта должна быть не менее 10-15 см;

По возможности закладывать фундаменты выше УГВ для исключения необходимости применения водопонижения при производстве работ;

В слоистых основаниях все фундаменты предпочтительно возводить на одном грунте или на грунтах с близкой прочностью и сжимаемостью. Если это условие невыполнимо, то размеры фундаментов выбираются главным образом из условия выравнивания осадок.

2. Глубина сезонного промерзания грунта.

Проблема заключается в том, что многие водонасыщенные глинистые грунты обладают пучинистыми свойствами, т.е. увеличивают свой объем при замерзании, за счет образования в них прослоек льда. Замерзание сопровождается подсосом грунтовой воды из ниже лежащих слоев за счет чего толщина прослоек льда еще более увеличивается. Это приводит к возникновению сил пучения по подошве фундамента. Которые могут вызвать подъем сооружения. Последующее оттаивание таких грунтов приводит к резкому их увлажнению, снижению их несущей способности и просадкам сооружения.

Наибольшему пучению подвержены грунты, содержащие пылеватые и глинистые частицы. К непучинистым грунтам относят: крупнообломочный грунт с песчаным заполнителем, пески гравелистые, крупные и средней крупности, глубина заложения фундаментов в них не зависит от глубины промерзания (в любых условиях).

K_h – коэффициент, учитывающий тепловой режим подвала здания.

d_fn – нормативная глубина сезонного промерзания грунта

M_t – коэффициент, численно равный ∑ абсолютных значений (-) температур за зиму в данном районе.

d_o– коэффициент, учитывающий тип грунта под подошвой фундамента.

3. Конструктивные особенности сооружения.

Основными конструктивными особенностями возводимого сооружения, влияющими на глубину заложения его фундамента, являются:

Наличие и размеры подвальных помещений, приямков или фундаментов под оборудование;

Глубина заложения фундаментов примыкающих сооружений;

Наличие и глубина прокладки подземных коммуникаций и конструкций самого фундамента.

Глубина заложения фундамента принимается на 0,2-0,5 м ниже отметки пола подвала (или заглубленного помещения), т.е. на высоту фундаментного блока.

Фундаменты сооружения или его отсека стремятся закладывать на одном уровне.

В других случаях, разность отметок заложения расположенных рядом фундаментов (Δh) не должна превышать:

a – расстояние в свету между фундаментами;

p – среднее давление под подошвой расположенного выше фундамента.

Фундаменты проектируемого сооружения, непосредственно примыкающие к фундаментам существующего, рекомендуется закладывать на одном уровне, либо проведение специальных мероприятий (шпунтовые стены).

Ввод коммуникаций (трубы водопровода, канализации) должен быть заложен выше подошвы

1.3.б Форма и размер подошвы фундамента

Форма бывает любая (круглая, кольцевая, многоугольная, квадратная, прямоугольная, ленточная, табровая, крестообразная и более сложная форма), но, как правило, она повторяет форму опирающейся на нее конструкцию.

Площадь подошвы предварительно может быть определена из условия:

P_II – среднее давление под подошвой фундамента от основного сочетания расчетных нагрузок при расчете по деформациям;

R – расчетное сопротивление грунта основания, определяемое по формуле СНиП.

Рис. 10.12. Расчетная схема центрально нагруженного фундамента.

Реактивная эпюра отпора грунта при расчете жестких фундаментов принимается прямоугольной. Тогда из уравнения равновесия:

Сложность в том, что обе части выражения содержат искомые геометрические размеры фундамента. Но в предварительных расчетах вес грунта и фундамента в ABCD заменяют приближенно на:

, где

γ_m – среднее значение удельного веса фундамента и грунта на его уступах; γ_m=20 кН/м 3 ;

d – глубина заложения фундамента, м.

— необходимая площадь подошвы фундамента.

Тогда ширина подошвы (b):

а) в случае ленточного фундамента; A=b·1п.м.:

б) в случае столбчатого квадратного фундамента; A=b 2 :

в) в случае столбчатого прямоугольного фундамента:

— задаемся отношением длины фундамента (l) к его ширине (b) (т.к. фундамент повторяет очертание опирающейся на него конструкции).

Отсюда:

После предварительного подбора ширины подошвы фундамента b=f(R_o) необходимо уточнить расчетное сопротивление грунта – R=f(b, φ, c, d, γ).

Зная точное R. Снова определяют b. Действия повторяют, пока два выражения не будут давать одинаковые значения для R и b.

После того. Как был подобран размер фундамента с учетом модульности и унификации конструкций проверяют действительное давление на грунт по подошве фундамента.

Чем ближе значение P_II к R, тем более экономичное решение.

1.3.в. Внецентренно нагруженные фундаменты

Давление на грунт по подошве внецентренно нагруженного фундамента принимается изменяющимся по линейному закону, а его краевые значения определяются по формулам внецентренного сжатия.

Учитывая, что ,

Приходим к более удобному для расчета виду:

, где

N_II – суммарная вертикальная нагрузка, включая G_f и G_g;

e – эксцентриситет равнодействующей относительно центра тяжести подошвы;

b – размер подошвы фундамента в плоскости действия момента.

Двузначную эпюру стараются не допускать, т.к. в этом случае образуется отрыв фундамента от грунта.

Поскольку в случае действия внецентренного нагружения максимальное давление на основание действует только под краем фундамента, при подборе размеров подошвы фундамента давление допускается принимать на 20% больше расчетного сопротивления грунта, т.е.

, но

В тех случаях, когда точка приложения равнодействующей внешних сил смещена относительно обеих осей фундамента (рис 10.14), давление под ее угловыми точками находят по формуле:

Рис. 10.14. внецентренное загружение фундамента относительно двух главных осей инерции:

а – смещение равнодействующих внешних сил; б – устройство несимметричного фундамента.

Поскольку в этом случае максимальное давление будет только в одной точке подошвы фундамента, допускается, чтобы его значение удовлетворяло условию:

, но при этом проверяются условия:

; — на наиболее нагруженной части.

Порядок расчета внеценренно нагруженного фундамента

Определяют размеры подошвы как для ценрально нагруженного фундамента.

;

Для принятых размеров подошвы определяют краевые напряжения при внецентренном приложении нагрузки

Проверяется условие

Если равнодействующая сил смещена относительно обеих осей, тогда еще определяют краевые напряжения в угловых точках фундамента

5. Проверяют условие

Источник

15. Последовательность проектирования фмз.

Проектирование фундаментов мелкого заложения производится в следую­щей последовательности:

1.выбирают глубину заложения;

2. определяют размеры подошвы;

3. рассчитывают деформации основания;

4. конструируют фундамент;

5. производят расчет фундамента по прочности;

6. армируют фундамент.

ВЫБОР ГЛУБИНЫ ЗАЛОЖЕНИЯ ПОДОШВЫ ФУНДАМЕНТА

Глубина заложения фундамента с/ — это расстояние от поверхности плани­ровки (при срезке грунта) или пола подвала до подошвы фундамента. Подошва фундамента должна опираться на достаточно прочные слои грунта, обеспечи­вающие восприятие нагрузки от фундамента и долговременную эксплуатаци­онную надежность сооружения. Не рекомендуется опирать фундаменты на свеженасыпные, илистые и заторфованные грунты, рыхлые пески и грунты, содержащие растительные остатки. Для надежной передачи нагрузки на осно­вание фундамент заглубляют в несущий слой грунта не менее чем на 10—20 см.

Глубина заложения фундамента принимается с учетом следующего:

1) вида сооружения и его конструктивных особенностей (наличие подва­лов, фундаментов под оборудование);

2) значения и характера нагрузок, действующих на фундамент;

3) глубины заложения фундаментов примыкающих сооружений;

4) инженерно-геологических и гидрогеологических условий площадки;

5)возможности морозного пучения грунта основания при его промерзании.

Определение размеров подошвы центрально-нагруженных фундаментов

Ориентировочная площадь подошвы центрально-нагруженно-го фундамента А определяется исходя из условий равновесия по формуле

где N_m — расчетная нагрузка по II группе предельных состояний, приложенная к обрезу фундамента (в уровне планировочной поверхности земли), кН; R — принятое расчетное сопротивление грунта основания, рассчитанное для условного фундамента с шириной подошвы b = 1 м. у_тП — осредненное расчетное значение удельного веса грунта и материала фундамента, обычно принимаемое при наличии подвала — 17 кН/м при отсутствии подвала — 20 кН/м 3 . d — глубина заложения фундамента, считая от планировочной отметки или пола здания по грунту, м

По полученным значениям конструируют монолитный фундамент в соответствии с предъявляемыми конструктивными требованиями или выбирают больший ближайший размер блок-подушки сборного фундамента.

Расчет осадок фундаментов

Основными рекомендуемыми нормами (СНиП 2.02.01-83) методами определения конечной осадки фундаментов мелкого заложения являются метод послойного суммирования и метод линейно деформируемого слоя конечной толщины.

Метод послойного суммирования основан на том, что осадка основания фундамента по центральной оси подошвы определяется как сумма осадок отдельных слоев грунта п, на которые разбивается сжимаемая толща Н_с в пределах каждого геологического слоя

23. Определение несущей способности свай методом статического зондирования.

Испытание грунта методом статического зондирования проводят с помощью специальной установки, обеспечивающей вдавливание зонда в грунт. При статическом зондировании по данным измерения сопротивления грунта определяют удельное сопротивление грунта под наконечником (конусом) зонда и удельное сопротивление грунта на участке боковой поверхности (муфте трения) зонда. Общее сопротивление зондированию включает сопротивление грунта конусу зонда и сопротивление грунта по муфте трения зонда.

По величине сопротивления погружению (Р_общ = Р_ост + Р_бок) судят о несущей способности сваи. Зонд может иметь уширенное относительно трубы остриё и в этом случае определяется только сопротивление под остриём (Р_ост).

В состав установки для испытания грунта статическим зондированием входят:

зонд (набор штанг и конический наконечник);

устройство для вдавливания и извлечения зонда;

устройства для измерения нагрузки и показателей сопротивления грунта.

Статическое зондирование выполняется путем непрерывного вдавливания зонда в грунт. Показатели сопротивления грунта регистрируются непрерывно или с интервалами по глубине погружения зонда не более 0,2 м. Скорость погружения зонда в грунт составляет (1,2+-0,3) м/мин. Испытание заканчивают после достижения заданной глубины погружения зонда или достижения предельных усилий для применяемого оборудования.

По данным измерений, полученных в процессе испытания, вычисляют значения удельного сопротивления грунта под конусом зонда и удельного сопротивление на муфте трения зонда, после чего строят графики изменения этих величин по глубине зондирования.

При расшифровке графиков статического зондирования выделяют характерные интервалы с одинаковыми или близкими значениями удельного сопротивления грунта под наконечником и на боковой поверхности.

Сопротивление конуса в песках и глинистых грунтах отличаются. В глинах и суглинках удельное сопротивление конуса возрастает медленно, равномерно и редко превышает 4-5 МПа. В песках сопротивление конуса увеличивается с глубиной быстро и скачкообразно и составляет более 5-15 МПа. Удельное сопротивление на боковой поверхности зонда в глинистых грунтах значительно больше, чем в песках, что обусловлено большим удельным сцеплением глин и суглинков.

Статическое зондирование позволяет не только оценить возможность и целесообразность применения свайных фундаментов, но и получить полный объем показателей, необходимых для составления рабочих чертежей свайного фундамента. Применение статического зондирования позволяет во многих случаях минимизировать объем дорогостоящих и трудоемких опытных испытаний свай статической нагрузкой.

Источник