Сдвиг фундаментов по подошве — что это
Фундаментальной темой этой публикации является расчетная схема верно закрепленного основания здания, которая исключает возможность его опрокидывания, сдвига по основанию и сдвига совместно с грунтом по некоторой поверхности скольжения. Сдвиг фундаментов по подошве — что это? Мы довольно часто сталкиваемся с этим вопросом, поэтому решили «рассекретить» некоторую информацию, в надежде, что значимость фундамента в строительстве зданий и сооружений вы оцените по достоинству.
В ставших совершенной классикой фундаментах любых капитальных объектов строительства всегда проверяется устойчивость. Причем таким образом, чтобы соблюдаюсь расчётное условие, в котором силовое воздействие, способствующее потере устойчивости (опрокидыванию или сдвигу) фундамента, было меньше сопротивления основания или фундамента, чтобы в полной мере препятствовать потере устойчивости.
- Без математических формул сложно объяснить, сдвиг фундаментов по подошве — что это, но мы попытаемся. Горизонтальные нагрузки нарушают устойчивость конструкций по плоскости подошвы фундамента. Из-за чего образуется призма выпора с низовой стороны основания. При достаточно больших горизонтальных давлениях уменьшается запас устойчивости, что приводит к дефектам в поверхности подошвы фундамента, где сопоставляются все силы, действующие в направлении горизонтальной оси.
Правильное закрепление основания здания спасает от сдвига фундаментов по подошве, что приближает объект строительства к наиболее высокому показателю эффективности (по оценочной шкале). Таким образом, сдвиг фундаментов по подошве — что это? Это дефект в основании здания, от которого может спасти грамотная расчетная схема, по которой, в дальнейшем, происходит крепление конструкций здания к подошве фундамента. И как все расчетные схемы сдвиг фундамента проходит через процесс вычисления и определения необходимых результатов.
При определении результатов учитываются соотношения предельных составляющих горизонтальных нагрузок и сумма всех горизонтальных активных сил. Неправильный расчет приведет к существенному занижению показателя армирования фундаментов и ошибкам в проектах. Поэтому при определении расчётных нагрузок нельзя использовать приблизительные данные, а необходимо обязательно провести анализ грунта и инженерные исследования.
Чтобы воспользоваться преимуществом, которое дает принцип обслуживания «под ключ», клиенту не надо углубляться в расчеты и расчетные схемы. Будет достаточного заключить договор Генподряда или комплексного обслуживания и быть уверенным в том, что на всем сроке службы здание останется устойчивым к любым нагрузкам и не потеряет своих основных показателей: прочности, надежности и долговечности. А расчеты устойчивости фундамента в определенных климатических условиях выполнятся по расчетным нагрузкам опытными специалистами, разбирающимися в вопросе: сдвиг фундаментов по подошве — что это?
Устойчивость конструкций фундамента рассчитывается с учетом опрокидывающих и удерживающих от опрокидывания сил. Причем вычисляются результаты с использованием коэффициентов надежности по нагрузке (большим единицы) и коэффициентом надежности для постоянных нагрузок (меньше единицы). В расчетах учитываются разные нагрузки, зависящие от месторасположения объекта строительства (даже такие, как нагрузки от подвижного состава железных дорог, метрополитена и трамвая, и временные вертикальные нагрузки).
В СНиП 2.05.03—84 устойчивость конструкций против сдвига (скольжения) существует требование по которому сдвиг фундаментов по подошве следует рассчитывать по определенной формуле, в которой действуют коэффициент условий работы, коэффициент надежности по функциональному назначению объекта строительства, сдвигающая и удерживая сила (в разных направлениях возможного сдвига основания). Расчеты выполняются по расчетным нагрузкам, полученным умножением нормативных нагрузок на коэффициенты надежности по нагрузке. Если для одной и той же нагрузки нормами предусмотрены два коэффициента надежности, то в расчете учитывают тот из них, при котором будет меньший запас устойчивости.
В народе говорят, гораздо проще удержаться на вершине, чем добраться до нее. По такому же принципу строятся надежные основания, расчеты которых трудно постигаются, но позволяют удерживать конструкции в состоянии полной работоспособности в течении того срока службы, который был определен конкретному объекту строительства в конкретных условиях. Если у вас остались какие-то вопросы относительного темы данной публикации или вы не разобрались до конца, сдвиг фундаментов по подошве — что это, звоните консультантам компании по телефону 391 251-82-82 и уточняйте информацию! Будем рады помочь в расчетах!
Источник
Учет сдвига фундаментов в расчетной схеме.
размещено: 31 Июля 2016
обновлено: 31 Июля 2016
Решил провести небольшой эксперимент, касающийся способа закрепления фундаментов здания от сдвига. Расчет производится при помощи ПК ЛИРА-САПР 2016 R2.
Рассматриваю это на примере простой рамы. Колонны и балки сечением 400х400 мм. Фундаменты габаритами 1500х1500 мм.
По верхнему поясу рамы приложена равномерно-распределенная нагрузка интенсивностью 10т/м. В крайнем правом узле приложена сосредоточенная нагрузка 50 т по направлению оси X.
Вариант 1. В расчетной модели элементам фундамента задаются коэффициенты постели С1 и С2. Закреплений фундаментов по осям X и Y нет.
Вариант 2. В расчетной модели элементам фундамента задаются коэффициенты постели С1 и С2. Закрепление фундаментов по осям X и Y задается по всем крайним точкам фундаментов.
Вариант 3. В расчетной модели элементам фундамента задаются коэффициенты постели С1 и С2. Закрепление фундаментов по осям X и Y назначается всем узлам фундаментов.
Вариант 4. В расчетной модели элементам фундамента задаются коэффициенты постели С1 и С2. Закрепление фундаментов по осям X и Y задано по центральным узлам фундаментов.
Вариант 5. В расчетной модели элементам фундамента задаются коэффициенты постели С1 и С2. Учет сдвига моделируется при помощи задания конечных элементов КЭ56. Расчет жесткости приведен ниже.
Коэффициенты постели С1 и С2 вычисляются стандартными средствами ЛИРА-САПР. Их вычисление приведено ниже.
Вычисление коэффициентов постели крайних фундаментов:
Вычисление коэффициентов постели среднего фундамента:
Расчетная схема с назначенными коэффициентами постели.
Расчет сдвиговой жесткости КЭ56 согласно рекомендаций «Расчет конструкций на упругом основании» С.Н. Клепикова.
Исходные данные для расчета:
Габариты фундамента (AxB, м): 1,50×1,50.
Коэффициент Пуассона грунта основания, µ: 0,35.
Модуль деформации грунта (Е, кПа): 14715,00.
Вычисляем площадь фундамента:
F = A ∙ B = 1,50
∙ 1,50 = 2,25 м 2
Вычисляем отношение сторон фундамента:
A / B = 1,50 / 1,50 = 1,00.
Значения коэффициентов w z и w x принимаются согласно таблицы приведенной ниже, и в данном случае будут равны:
Коэффициент жесткости при сдвиге фундамента вычисляем исходя из следующего выражения:
K x = w z ∙ E / (√F ∙(1 – µ∙w x ) ∙ (1 + µ)) = 1,06 ∙ 14715,00 / (√2,25 ∙(1 – 0,35∙0,50) ∙ (1 + 0,35)) = 9336,57 кН/м 3 .
Условную жесткость одного КЭ56 на сдвиг принимаем равной:
E КЭ56 = K x / n = 9336,57 / 9,00 = 1037,40 кН/м.
где n – количество КЭ56 на 1м 2 фундамента.
Ниже приведены результаты расчетов вариантов расчетной схемы.
Вариант 1. Перемещение по оси Z.
Вариант 1. Перемещение по оси X.
Вариант 2. Перемещение по оси Z.
Вариант 2. Перемещение по оси X.
Вариант 3. Перемещение по оси Z.
Вариант 3. Перемещение по оси X.
Вариант 4. Перемещение по оси Z.
Вариант 4. Перемещение по оси X.
Вариант 5. Перемещение по оси Z.
Вариант 5. Перемещение по оси X.
Вариант 1. Нижнее армирование по оси X.
Вариант 1. Нижнее армирование по оси Y.
Вариант 2. Нижнее армирование по оси X.
Вариант 2. Нижнее армирование по оси Y.
Вариант 3. Нижнее армирование по оси X.
Вариант 3. Нижнее армирование по оси Y.
Вариант 4. Нижнее армирование по оси X.
Вариант 4. Нижнее армирование по оси Y.
Вариант 5. Нижнее армирование по оси X.
Вариант 5. Нижнее армирование по оси Y.
Сводная таблица перемещений по вариантам:
Вариант
Z
X
1
2
3
4
5
Сводная таблица с результатами армирования:
Направление
Подобранная площадь армирования
- В целом варианты 3 и 4 дают несколько большие площади подобранной арматуры в фундаментах.
- Максимальное подобранное армирование в вариантах 2 и 5 одинаково, однако подобранное армирование в крайних фундаментах несколько отлично. 9,66 см 2 /м в варианте 2, против 10,3 см 2 /м в варианте 5.
- Перемещение по оси Z во всех вариантах, кроме 1, идентично.
- Перемещения по оси X для варианта 1 нельзя считать корректными, так как отсутствие закреплений приводит к геометрической изменяемости схемы по направлению Х. Для вариантов 2,3,4 перемещения по оси Х близки к 0. Перемещение в варианте 5 составляет -4,73 мм.
В целом результаты подбора армирования и перемещений наиболее логичны для варианта 5 и в более сложных расчетных схемах, такой вариант моделирования сдвига фундаментов приведет еще к большему отличию в результатах простого закрепления по направлениям X и Y.
Однако определение сдвиговой жесткости для КЭ56 достаточно сложный вопрос, который никак не раскрыт в нормативной литературе.
Источник
Какими бывают деформации фундаментов
Основа любого здания — фундамент. Ошибки в проекте, природные факторы или недобросовестность подрядчиков часто приводят к его деформации, последствия которой исправить сложно, а иногда и невозможно. Процесс восстановления требует серьезных материальных вложений и профессиональных знаний.
Какими бывают деформации фундаментов
В зависимости от процессов, протекающих внутри — в самом фундаменте и снаружи — в почве, выделяют следующие типы деформаций:
Перекос. Может возникнуть, как результат неравномерных осадок, двух соседних фундаментов. Характерен для зданий каркасной системы.
перекос фундамента, вызванный неравномерной осадкой грунта
Крен может произойти с высотным зданием при его высокой изгибной жёсткости. Возникает такая деформация вследствие неравномерного проседания почвы и характеризуется разными её уровнями в крайних точках основания здания. Если величина крена растёт, то это грозит полным разрушением строения.
крен фундамента
Прогиб. Такая деформация фундамента возникает в домах, которые не обладают высокой жёсткостью. Чем выше жёсткость, тем меньше значение прогиба. Характерными признаками таких изменений в фундаменте являются трещины, которые похожи на перевёрнутую букву Y.
прогиб фундамента
Осадка – это вид деформации, характеризующийся вертикальным смещением грунта под подошвой фундамента, происходящий при уплотнении грунта. Такая проблема может произойти в результате увеличения нагрузки самим зданием либо рядом стоящими сооружениями. Структура грунта при этом не изменяется.
Осадка основания (или осадка фундамента)
Просадка. По своей сути — это та же осадка, но с изменением структуры грунта под действием дополнительных факторов, например, грунтовых вод. Характеризуют просадку вертикальные трещины, которые кверху расширяются. Их начало указывает на место изгиба. Такое нарушение основания строения вызвано, обычно, естественными процессами, происходящими в грунте.
Признаки, указывающие на изменения в фундаменте
Если вами замечены следующие изменения в здании, то это является поводом для вызова специалиста, который сможет провести оценку состояния фундамента и степень необходимости проведения ремонтных работ.
-Появились сложности при открывании и закрывании окон и дверей;
-Образуются трещины на стенах;
-Подтопление подвальных помещений;
-Изменения в лестницах и стенах, видимые глазом.
Причины, провоцирующие деформацию фундамента
Среди причин, которые могут привести к разрушению фундамента, можно выделить основные:
-Изменение конструкции самого строения. Например, постройка дополнительного этажа. Результатом такой модернизации может стать осадка;
-Проведение строительства рядом с исследуемым зданием других сооружений. Следствием различной нагрузки на грунт может стать крен или перекос здания;
-Несоответствующая подготовка почвы под новый фундамент;
-Некачественный состав цемента, который может стать причиной прогиба готового основания;
-Отсутствие слоя гидроизоляции или её неправильный монтаж;
-Неверно выбраны материалы либо их низкое качество;
-Ошибки в проекте или неверный расчёт глубины фундамента. Несоблюдение правил его возведения;
Но, несмотря на множество причин, провоцирующих деформации, на первом месте стоит вода.
-Влага за счёт пористой структуры цемента, находит себе дорогу внутрь фундамента, где планомерно ведёт свою разрушающую деятельность. Превращаясь в лёд в холодное время года, она расширяет поры цемента;
-Грунтовые воды могут изменять свой уровень или увеличивать объём. Это приводит к изменениям состава почвы, что провоцирует просадку строений.
В зависимости от причин, вызывающих разрушение фундамента можно судить о том, можно ли устранить последствия самостоятельно либо придётся вызывать специалистов. Кроме того, некоторые деформации не подлежат восстановлению совсем.
Источник