Расчет ленточного фундамента

При определении предварительных размеров подошвы фундамент принимают абсолютно жёстким, а реактивное давление грунта под его подошвой – распределенным по линейному закону.

Площадь подошвы фундамента Af подбирают так, чтобы среднее давление под подошвой не превышало условного расчетного сопротивления грунтов R0 по формуле

, (18)

где N0,ser – продольное усилие, передаваемое колонной, приложенное к фундаменту в уровне его обреза, при коэффициенте надежности ;
d – глубина заложения фундамента; gmt – среднее значение удельного веса фундамента и грунта на его уступах (принимается » 20 кН/м3).

Затем определяются стороны подошвы фундамента:

– для фундаментов с квадратной подошвой;

; bf = lf u – для фундаментов с прямоугольной подошвой,

где bf – ширина подошвы фундамента; lf – длина подошвы фундамента;
u = 0,6 ¸ 0,85.

После этого уточняется расчетное сопротивление грунта в соответствии с по формуле

, кПа, (19)

где 1 и 2 – коэффициенты условий работы, принимаются по табл. 3 или табл. 5.3 в зависимости от наименования грунта и его состояния, а также от конструктивной особенности здания; k – коэффициент, принимаемый равным k = 1,0, если прочностные характеристики грунта (j и cII) определены непосредственными испытаниями, и k = 1,1, если они приняты по табл.

Определение ширины подошвы ленточного фундамента

1-3 рекомендуемого прил. ; Мg, Мq, Мс – коэффициенты, зависящие от угла внутреннего трения j несущего слоя грунта, принимаются по табл. 4 или табл. 5.4 ; bf – ширина подошвы фундамента; kz – коэффициент, принимаемый равным: при bf < 10 м – kz = 1,0, при bf > 10 м –
(здесь z0 = 8 м); – осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих выше подошвы фундамента (при наличии подземных вод определяется с учетом взвешивающего действия воды), кН/м3 (тс/м3); gII – то же, ниже подошвы фундамента; сII – расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента, кПа (тс/м2); d1 – глубина заложения фундаментов без подвальных сооружений от уровня планировки или приведенная глубина заложения наружных и внутренних фундаментов от пола подвала (рис. 4), определяется по формуле

, м, (20)

 
 

где hs – толщина слоя грунта выше подошвы фундамента со стороны подвала, м; hcf – толщина конструкции пола подвала, м; gcf – расчетное значение удельного веса конструкции пола подвала, кН/м3 (тс/м3), gcf » 22 ¸ 24 кН/м3; db – глубина подвала – расстояние от уровня планировки до уровня пола подвала, м (для сооружений с подвалом шириной В £ 20 м и глубиной свыше 2 м принимается db = 2 м, при ширине подвала В > 20 м – db = 0).

Затем проверяется условие

P £ R, (21)

где ; ; .

Если правая и левая части неравенства (21) отличаются друг от друга более чем на 5 %, необходимо уточнить размеры подошвы фундамента.

Уточнение производится следующим образом. Сначала по формуле (18) вычисляется новое значение площади подошвы Af с заменой R0 на R. После этого уточняются стороны подошвы фундамента lf и bf.

Затем по формуле (19) вычисляется новое значение R и так до выполнения условия £ 0,05.

Для внецентренно нагруженных фундаментов следует проверить условия: Pmax £ 1,2R и Pmin ³ 0.

Полученные из расчета размеры подошвы округляются кратно 0,3 м в большую сторону. Окончательные размеры подошвы фундамента устанавливаются после расчета основания по деформациям (осадки).

Читайте также:

DTU 13.12 \ Выпуск 62 Titre V

Отрыв фундамента в нормах Fascicule 62 Titre V измеряется величиной расчетной площади контакта фундамента и грунта, выраженной в процентах по отношению к общей площади фундамента. Предельное значение для расчетной площади контакта фундамента и грунта устанавливается по умолчанию:

  • ULS: 10%,
  • SLS (для часто повторяющихся сочетаний): 100%
  • SLS (для редких сочетаний): 75%

Эти значения согласуются с нормативными требованиями FASCICULE и могут быть изменены, если это необходимо пользователю.

Документ DTU 13.12 не предъявляет каких-либо специальных требований к решению проблемы отрыва фундамента. Однако можно наложить ограничения для зоны контакта аналогично кодам Fascicule 62 Titre V. Комбинации кодов в соответствии с DTU 13.12 частые и редких комбинации не имеют различий в SLS. Только два лимита осуществляется здесь: отдельно для ULS и отдельно для SLS.

EN 1997-1:2004 и ENV 1997-1:1994 (ЕС 7)

Поскольку Еврокод7 предъявляет специальные требования к расчету фундаментов, нагруженных большой приложенной с эксцентриситетом силой (6.5.4), программа дает возможность проектировать фундамент, устанавливая предельное положение результирующей силы как 1/3 длины или ширины 6.5.4 (1).

Более того, имея в виду опасность, связанную с отрывом фундамента, имеется возможность ввести более жесткие условия для позиции результирующей силы, которая предупреждает отрыв фундамента — 1/6 длины или ширины, что соответствует сечению диафрагмы. Это условие может быть применено при проектировании фундаментов для конструкций особой важности.

Эти ограничения определяются в диалоговом окне на закладке Геотехнические опции на закладке Основные.

PN-81/B-03020

Польские нормы делят нагрузки по ПС1 на две группы:

  • Долговременные нагрузки.
  • Полная загрузка.

Для каждой группы нагрузок можно определить позицию результирующей силы по отношению к основанию фундамента. Программа не позволяет задать для долговременных нагрузок больший эксцентриситет, чем для нагрузок общих.

Для этих групп можно использовать следующие ограничения для положения эксцентричности.

Диафрагма 0

Положение эксцентриситета в диафрагме 0 гарантирует, что выбран такой вид основания фундамента, что эксцентриситет нагрузки при однонаправленном изгибе не превышает 1/30 основания фундамента. Для этого случая распределения напряжений под подошвой фундамента литература предлагает упрощенный метод расчета: расчет проводится для осевой силы, но в комбинации с дополнительным коэффициентом надежности.

ПримечаниеРасчет в модуле выполняется всегда точно.

Диафрагма I

Если эксцентриситет находится в пределах диафрагмы I, то это условие предохраняет от люфта под основанием фундамента, который указывает на отрыв. В этом случае эксцентриситет не может превышать значений A/6 и B/6. Это означает, что нейтральная ось не пересекает основание фундамента.

Для фундаментов колонн промышленных зданий, нагруженных мостовыми кранами, результирующая проектной нагрузки при постоянных, временных, кратковременных и долговременных нагрузках не может выйти за пределы диафрагмы основания фундамента 2.3 d.

Диафрагма II

Обобщенная диафрагма была введенна для ограничения допустимого люфта под фундаментом, когда возникает отрыв 2.3 a.

Определение размеров подошвы фундамента под дом

Нормы допускают для люфта между породой и основанием фундамента величину, которая определяется следующим образом. Эта величина не может превышать половины расстояния C’ между прямой линией, проходящей параллельно нейтральной оси через центр тяжести всего основания, и наиболее удаленной точкой основания, которая лежит напротив той точки, в которой появляется максимальное значение нагрузки qrmax. Поэтому допустимое относительное значение люфта для диафрагмы II равно 0.5 и получается из отношения C/C’. Для простого случая eB = 0, C = A/4, a C’ = A/2.

Пример 7. Определение размеров подошвы фундаментов

Расчет прочности фундамента на продавливание

Расчет прочности плитной части на продавливание

Проверяем выполнение условия: hпhcf ³ 0,5(lnhc).

Так как 0,9 – 0,5 > 0,5×(0,9 – 0,3), условие выполняется, следовательно, при стаканном сопряжении сборной колонны с фундаментом расчет на продавливание следует вести по 1-ой схеме. В этом случае продавливание плитной части рассматривается от низа колонны или подколонника на действие продольной силы NI и изгибающего момента MI.

При расчете плитной части фундамента на продавливание рассматривается условие прочности только одной, наиболее нагруженной грани пирамиды продавливания в предположении, что продавливание происходит по поверхности пирамиды, меньшим основанием которой служит площадь действия продавливающей силы, боковые грани которой начинаются у колонны и направлены под углом 45° к горизонтали (рис. 7.3):

F £ jbRbtbmh0pl = 1,0×900,0×1,46×0,56 = 735,84 кН,

где jb – коэффициент, для тяжелого бетона кл. В20 jb = 1,0; Rbt – расчетное сопротивление бетона растяжению, принимается прил. 1 или прил. 8, табл. 8.1 настоящего учебного пособия, для бетона кл. В20 Rbt = 0,9 МПа; bm – средний размер проверяемой грани пирамиды продавливания (рис. 7.3), при bfbc > 2h0pl определяется по формуле:

bm = bc + h0pl = 0,9 + 0,56 = 1,46,

где bc – размер сечения колонны или подколонника, являющийся верхней стороной рассматриваемой грани пирамиды продавливания, = bп = 0,9 м (рис. 7.3); F – продавливающая сила, принимаемая равной расчетной продольной силе NI, приложенной к верхнему основанию пирамиды продавливания за вычетом отпора грунта, приложенного к нижнему основанию и сопротивляющемуся продавливанию, определяется по формуле:

F = pmax×A0 = 126,23×2,58 = 325,67 кН,

где pmax – максимальное краевое давление под подошвой внецентренно нагруженного фундамента без учета давления грунта на его уступах, определяется по формуле:

123,08 + 3,15 = 126,23 кН;

A0 – часть площади подошвы фундамента, ограниченная нижним основанием рассматриваемой грани пирамиды продавливания и продолжением в плане соответствующих ребер (многогранник abcdef, рис. 7.3), определяется по формуле:

A0 = 0,5bf (lflп – 2h0pl) – 0,25(bfbп – 2h0pl)2 =
= 0,5×3,0×(3,9 – 0,9 – 2×0,56) – 0,25×(3,0 – 0,9 – 2×0,56)2 = 2,58 м2.

Итак, F = 325,67 кН < 735,84 кН, условие выполняется, следовательно, продавливания дна стакана не произойдет и высота плитной части достаточна.

Расчет прочности нижней ступени на продавливание

Расчет прочности рабочей высоты нижней ступени h01 фундамента на продавливание осуществляется по формуле:

F £ jbRbtbmh01 = 1,0×900,0×2,06×0,26 = 482,04 кН,

где F, jb; Rbt; pmax; bm – см. п.7.4.2.1; т.к. bfb1 > 2h01, то bm = b1 + h01 = 1,8 + 0,26 = 2,06 м, здесь b1 – верхняя грань пирамиды продавливания, b1 = 1,8 м (рис.

Расчет подошвы фундамента

7.4); h01 – рабочая высота нижней ступени фундамента, h01 = h1 – as =
= 0,3 – 0,04 = 0,26 м.

F = pmax×A0 = 126,23 1,35 = 170,97 кН,

где A0 – площадь многогранника abcdef (рис. 7.4), определяется по формуле:

A0 = 0,5bf (lfl1 – 2h01) – 0,25(bfb1 – 2h01)2 =
= 0,5×3,0×(3,9 – 2,4 – 2×0,26) – 0,25×(3,0 – 1,8 –
– 2×0,26)2 = 1,35 м2.

Итак, F = 170,97 кН < 482,04 кН, условие выполняется, следовательно, продавливания дна нижней ступени фундамента не произойдет и высота нижней ступени достаточна.

Расчет плитной части фундамента на раскалывание

Так как bc /hc = 0,3/0,3 = 1 > Ab /Al = 2,03/2,49 = 0,82, то проверка фундамента по прочности на раскалывание от действия продольной силы Nc производится, исходя из следующего условия:

Nc £ (1 + hc/bc)mg1AbRbt,

где m, g1, Rb, Nc – см. п.4.6.3; Al – площадь вертикального сечения фундамента в плоскости, проходящей по оси стакана колонны, за вычетом площади стакана, в направлении действия изгибающего момента, Al = 2,49 м2 (рис. 7.5а); Ab – то же, в направлении, перпендикулярном плоскости действия изгибающего момента, Ab = 2,03 м2 (рис. 7.5б).

Nc = aNI = 0,88×1440,0 = 1267,2 кПа,

где a – коэффициент, учитывающий частичную передачу продольной силы NI на плитную часть фундамента через стенки стакана, но не менее 0,85, определяется по формуле:

0,88,

где gb2 – коэффициент, учитывающий длительность действия нагрузки, gb2 = 1,0; gb9 – коэффициент, учитывающий вид материала фундамента,
gb9 = 0,9; N1 – продольная сжимающая сила от местной нагрузки,
N1 = 1440,0 кН; Ac – площадь боковой поверхности колонны, заделанной в стакане фундамента, определяется по формуле:

Ac = 2(bc + hc)hcf = 2×(0,3 + 0,3)×0,45 = 0,54 м2.

Вследствие того, что 0,88 > 0,85, принимаем a = 0,88. Тогда

Nс = 1267,2 кН < (1 + 0,3/0,3)×0,75×1,3×2,03×900 = 3562,65 кН.


Условие выполняется, следовательно, раскалывания фундамента не произойдет.



  Возведение фундамента является одним из самых важных и ответственных этапов строительства сооружения – это должен понимать каждый индивидуальный застройщик. При разработке проекта дома специализированной компанией вся работа ложится на плечи профессионалов (спорное утверждение), которые несут ответственность за все расчеты при проектировании, в том числе и за правильный расчет фундамента. Однако подобные услуги не всегда радуют своей доступностью и качеством (приходится перепроверять, чтобы избежать лишних затрат при покупке стройматериалов), поэтому многие владельцы загородных участков стараются провести расчеты фундамента самостоятельно. В этой статье мы попробуем достаточно подробно расписать процесс расчета фундамента. Надеемся, что после прочтения материала вопрос «как рассчитать фундамент для дома» перестанет быть открытым. Более подробную информацию рекомендуем поискать в соответствующих СНиПах и СП по строительству.

Грунт.

  Еще при покупке участка стоило на минуту закрыть глаза на красоту живописного места и буквально копнуть глубже — ознакомиться с составом почвы. Ведь от качественных показателей грунта зависит не только трудоемкость возведения построек на участке, но и затраты, связанные с процессом строительства.

  Для оценки грунта на строительном участке достаточно выкопать несколько ям или пробурить пару скважин. Почему несколько? Дело в том, что в ряде случаев в пределах нескольких метров почва на участке может быть разной, соответственно, она обладает разными свойствами. Ни в коем случае не стоит полагаться на результаты исследований у соседей – чревато самыми неприятными последствиями!

  Яма выкапывается на глубину 2 метра – этого вполне достаточно, чтобы иметь представление о том, с каким грунтом придется работать. Ниже мы привели список наиболее распространенных типов грунта, с которыми сталкиваются индивидуальные застройщики, стремящиеся построить фундамент и дом своими руками. Уже по внешнему виду грунта, глубине залегания и толщине отдельных слоев можно принимать решение о том, какое основание является предпочтительным, а от какого лучше отказаться.

  Скальный и полускальный грунт отличаются высокой несущей способностью, поэтому на них можно возводить практически любой тип фундамента. По вполне понятным причинам, свайное основание не входит в этот список. Глинистый, песчаный, торфяной, илистый, грунт супесь и суглинок относятся к классу пучинистых, поэтому при строительстве дома на участке, где превалируют такие типы почвы, тип основания для постройки подбирают исходя из:

  • глубины залегания слоя пучинистого грунта. Например, пласт такой почвы начинается с поверхности и продолжается по всей глубине ямы. Можно заменить часть такого грунта непучинистым – песком – и возвести ленточный фундамент, либо отдать предпочтение свайному фундаменту;
  • уровня грунтовых вод.

    Расчет ленточного фундамента

    Чем ближе к поверхности грунтовые воды, тем больше накладывается ограничений на выбор типа фундамента. Если они находятся на глубине 1 м, лучше отдать предпочтение плитному основанию, если глубже, то можно рассмотреть незаглубленные ленточные;

  • глубины промерзания грунта. Если грунт пучинистый вплоть до глубины промерзания, его можно заменить непучинистым, либо построить заглубленный ленточный фундамент, или отдать предпочтение свайному основанию. Можно также использовать незаглубленный плитный фундамент.

Карта сезонного промерзания грунтов. (в см.)

Подробнее о грунтах.

  !!! Причем, при расчете фундамента необходимо одновременно учитывать сразу три вышеперечисленные характеристики грунта.

Расчёт площади подошвы фундамента.

  Важное место в проектировании основания для будущей постройки занимает расчет площади подошвы фундамента. Данный этап работы проводится по формуле, представленной на рисунке ниже. Полученное в результате вычислений значение – примерная общая площадь подошвы фундамента, необходимая для того, чтобы буквально под нагрузкой не продавить грунт. Если речь идет о строительстве самого дорогостоящего – плитного монолитного фундамента (в статье расчет арматуры на фундамент вы оцените, насколько «экономично» данное решение), то можно и вовсе избежать этих расчетов, ведь достаточно залить плиту под всей площадью дома, а такой подошвы с избытком хватит для предупреждения всех сюрпризов, которые преподносит грунт.

Формула расчёта фундамента.

Расширенно:расчёт ленточного фундамента на надёжность.

  Каждый тип грунта, в зависимости от глубины заложения, плотности и пористости, обладает своими показателями сопротивления нагрузкам. Само собой разумеется, что пласты почвы на большой глубине в результате естественной прессовки отличаются большими значениями сопротивления. Так, если вы планируете строить фундамент на глубину меньше 1,5 м, то расчетное сопротивление грунта примет несколько иное значение. В этом случае оно будет рассчитываться по формуле: R = 0,005R0 (100+h/3), где:

  • R0 – табличное значение расчетного сопротивления,
  • h – глубина фундамента относительно нулевой отметки, см.

  В свою очередь, многое зависит от грунтовых вод, ведь повышенная влажность грунта уменьшает его сопротивление нагрузке.

Таблица несущей способности грунтов.

  Естественно, что при самостоятельном расчете фундамента под дом придется повозиться над вычислением нагрузки от возводимой конструкции, которая будет оказываться на пласты грунта под подошвой фундамента. Сюда включается:

  • суммарная нагрузка от сооружения, в том числе и примерная – от фундамента (используются данные таблицы, представленной на рисунке ниже);
  • нагрузка от объектов, которые будут размещены в постройке (камины, мебель, люди);
  • вес сезонных нагрузок от снежного покрова. Для средней полосы принимается равным 100 кг на кв. м кровли, для южной – 50 кг, для северной – 190 кг.

  Полученное в результате вычислений значение площади подошвы фундамента используется при составлении проекта фундамента: выборе ширины ленты (для ленточного монолитного основания) или площади опоры (для столбчатого, свайного типов фундаментов). Рассмотрим конкретный пример расчета фундамента для каменного дома 6 × 8 м. О том, как подбирается арматура для фундамента, пойдет речь уже в отдельной статье.

Коэффициенты надёжности и условий для фундаментов.

Пример расчета фундамента под дом.

  Предположим, что мы строим двухэтажный каменный дом 6 × 8 м, проект которого предусматривает в том числе одну внутреннюю несущую стену. Масса дома с учетом всех нагрузок получилась равной 160 000 кг. Грунт – влажная глина (расчетное сопротивление – 6 кг/см2). Коэффициент условий – 1. Коэффициент надежности – 1,2. Подставляем все значения в формулу расчета площади подошвы фундамента:

S = 1,2 × 160000 / 1 × 6 = 32 000 см2 = 3,2 м2

  Для ленточного фундамента: при общей длине ленты примерно (6+8) × 2 + 6 (внутренняя стена) = 34 м минимальная ширина ленты составит 3,2 / 34 = 0,1 м. Это минимальное значение!

  Если рассматривать фундамент для легкого деревянного дома при условии, что минимальная площадь подошвы получилась равной 1 м2, то для возведения свайного фундамента (площадь основания каждой сваи принимается равным 0,07 м2, при условии, что нижняя часть сваи в диаметре – 0,3 м) потребуется: 1 / 0,07 = 15 свай.

Вспомогательная информация.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *