Где Q - вес фундамента и грунта на его уступах, кН

     R – расчетное сопротивление грунта, определяемое по формуле 7

 СП 22.13330-2011  «СНиП 2.02.01-83 Основания зданий и сооружений»

R=(γ_c1 · γ_c2)(М_γ·к_z·в· ρ_II +М_q(d₁+d_b) ρ_II^´ - d_b ∙ρ_II^΄+М_с · c_II) / k                    (6.6)

где γ_c1 и γ_c2 – коэффициенты условия работы, определяемые по таблице  приложению Г, таблица 8.

Определяем вес фундамента и грунта на его уступах

                     Q=ρ_ср·d·b=20·1,4·1,4 = 39,2кН / м²

Среднее давление под подошвой фундамента

Р_ср =(N_n+Q) / А_ф=(310+39,2) / 1,4·1=249,4кПа

Определяем значения величин в формуле (6.6)

    По таблице 5 приложения А определяем γ_c1=1,3, γ_c2=1,1 (при отношении l /H>4).

    По таблице 9 приложения А определяем коэффициенты в зависимости от угла внутреннего трения φ_II =36⁰: Мγ=1,81, М_q=8,25, М_с= 9,98.

     к=1,1, т.к. характеристики грунта определены по таблицам.

 Ширина подошвы фундамента в=1,4м. Выше и ниже подошвы фундамента залегает один вид грунта, поэтому плотность грунта выше и ниже подошвы фундамента одинакова, т.е.          ρ_II =ρ_II΄=18кН/м³.

k_z=1 при ширине подошвы фундамента b<10м. (d=1,4м<10м).

                    d₁ –глубина заложения фундамента для зданий без подвала, d₁= d=1,4м.

d_в – глубина подвала. Для зданий без подвала d_в=0. С_II=4кПа.

Определяем расчётное сопротивление грунта по формуле (2.6)

R=(1,3·1,1) (1,81·1·1,4·18+8,25·(1,4+0) ·18 – 0+9,98·4) / 1,1=381,3кПа.

Проверяем условие (6.4)

                          249,4кПа <381,3кПа

Условие удовлетворяется, ширина подошвы фундамента принята достаточной.

Расчёт осадки основания по формуле

                                       S≤S_пр.

Этот расчёт можно не производить, т.к. коэффициент пористости е =0,55 < 0,6.   

                   

     6.3 Конструирование фундамента

Подбираем стеновые блоки по приложению Г, таблица 4. При толщине стены 38 см принимаем стеновой блок марки ФБС 24.4.6 с размерами:

           длина l =2380мм, ширина b =400мм, высота h =580мм.

        Определяем ориентировочно количество стеновых блоков

              n=(d - h_n) / h_б = (1,4 – 0,3) / 0,6 = 1,8,

где h_n – высота блок – подушки;

h_б - высота стенового блока.

Принимаем 2 стеновых блока по высоте фундамента.

Окончательное конструирование фундамента.

По обрезу фундамента проектируем гидроизоляцию из руберойда по слою цементной стяжки. Толщина горизонтального шва кладки блоков - 20мм. Конструирование фундамента см. рисунок 6.1

 

 

 

 

  Рисунок 6.1– Конструкция фундамента

 

     6.4 Расчёт тела фундамента на прочность

Принимаем бетон тяжёлый класса В 15, R_bt =0,75∙10³∙0,9=675кПа

Класс рабочей арматуры принимаем А-300, R_s=270∙10³кПа.

Сечение фундамента изображено на рисунке 6.2

Величина     С=(1,4 – 0,4) /2=0,5м

 Расчётная нагрузка на обрез фундамента

         N = N_n∙ γ_f = 310∙1,15 = 365,5 кПа

 

   Рисунок 6.2 - Расчётная схема фундамента

Давление под подошвой фундамента

         Р_гр = N / А_ф =365,5 / (1,4∙1)=261,1кПа.

Поперечная сила в расчётном сечении

        Q = Р_гр∙с∙1 = 261,1∙0,5∙1 = 130,55 кН

Рабочая высота фундамента

       h ₀ = h – a = 0,3 – 0,035 = 0,265 м

где защитный слой а = 0,035м, т.к. грунт маловлажный (при влажных грунтах а=0,07м).

Минимальная рабочая высота фундамента

h₀ = (Р_гр∙с) /R_bt = (261,1∙0,5) /675 =0,2 м.

Полная высота фундаментной подушки

 h = 0,2 + 0,035 = 0,235м.<0,3м, значит высота блок - подушки h=0,3м принята достаточной.

    Расчётный изгибающий момент

    М = Q ∙ c /2 = 130,55 ∙ 0,5 /2 = 32,7кН ∙м.

Площадь рабочей арматуры

A_s = M /(0,9∙h₀ ∙R_s) = 32,7 /(0,9 ∙0,265∙270 ∙10³) = 5,08∙10^{-3 м2} =5,08 см²

По сортаменту арматурной стали принимаем рабочую арматуру.

Принято 5Ø 12 A-300 A_s =5,65 см². Эта арматура располагается на 1м длины блок-подушки, значит шаг стержней 1 / 5= 0,2м = 200мм.

 

Контрольные вопросы

расчёт и конструирование ленточного фундамента

1. перечислить виды нагрузок, которые передаются на фундамент.

2. С какой площади перекрытия (покрытия) передаётся нагрузка на фундамент?

3. На какую часть длины собирается нагрузка на фундамент?

4. От чего зависит ширина подошвы фундамента?

5. Расшифруйте марку блок - подушки ФЛ 12.24, стенового блока ФБС24.5.6.

6. На что работает блок - подушка?

7. Где располагается рабочая арматура в блок - подушке, на что она работает?

8. Какая нормативная литература использовалась при расчёте фундамента?

 

                  

          7 расчет свайного фундамента

          7.1 исходные данные

Здание с кирпичными продольными несущими стенами, пролет 6м. Толщина внутренней стены 510мм. Назначение здания –школа. Здание трехэтажное, высота этажа 2,8м. Крыша скатная, несущие конструкции – стропильные. Сечение стропильной ноги 150×200мм, сечение стойки и распорок 150×150мм. Длина стойки 2,4м, распорок – 2,8м. Шаг стропил – 1,2м. Лежень принят сечением 250×200мм. Лежень опирается на кирпичный столбик сечением 250×250мм. Угол наклона кровли 30⁰ . Длина стропильной ноги l / cos α=6/0,867=6,9м. Свайный фундамент рассчитывается под внутреннюю несущую стену толщиной 380мм..

 

          7.2 Сбор нагрузок

 

7.2.1 Сбор нагрузок на 1м² перекрытия чердачного перекрытия и крыши выполнен в таблицах7.1,7.2,7.3.                                              

 

Таблица 7. 1- Сбор нагрузок на 1 м² плиты перекрытия

Вид нагрузки	Нормативная нагрузка (кПа)	gf	Расчетная нагрузка (кПа)
1. Постоянная 1.1 Дощатый пол 25 мм 1.2 Лаги 40 Х 60 мм 1.3 Звукоизоляция из ДВП 5 мм 1.4 Плита 220 мм	0,025×5,5=0,137 0,6×0,06×5,5=0,198 0,015×7=0,035 0,22×25×0,5=2,75	1,3 1,3 1,3 1,1	0,178 0,257 0,047 3,025
Итого постоянная	3,12		3,507
2. Временная	2	1,2	2,4
Итого временная	2,70		3,24
Итого полная	5,82		6,747
Примечание – Конструкцию пола см. рисунок 7.1

 

 

Таблица 7.2- Сбор нагрузок на плиту перекрытия чердака

Вид нагрузки	Нормативная нагрузка (кПа)	gf	Расчетная нагрузка (кПа)
1. Постоянная 1.1  Утеплитель из МВП 400 мм 1.2  Пароизоляция из 1-го слоя рубероида 5мм 1.3 Плита 220 мм	0,4×0,5=0,2 0,05   0,22×25×0,5=2,75	1,3 1,2   1,1	0,178 0,257   3,025
Итого постоянная	3,12		3,345
2. Временная 2.1 Кратковременная	0,7	1,3	1,774
Итого полная	3,7		5,119
Примечание – Конструкцию перекрытия см. рисунок 7.2

 

Таблица 7.3- Сбор нагрузок на 1погонный метр чердачной крыши

Вид нагрузки	Нормативная нагрузка (кН/м)	gf	Расчетная нагрузка (кН/м)
1. Постоянная  1.1 Металлочерепица 3мм  1.2 Обрешётка из досок 5мм  1.3 Стропила  150×200мм  1.4 Стойка  1.5 Подкосы  1.6 Лежень  1.7 Кирпичный столбик	0,003×3,3∙6,9=0,07 0,025×5,5∙6,9=0,949 0,2×0,15∙5,5∙6,9/1,2=0,949 0,15∙0,15∙5,5∙2,4/1,2=0,248 0,15∙0,15∙5,5∙2,8∙2/1,2=0,578 0,25∙0,2∙5,5 =0,275 0,25∙0,25∙0,3∙19/1,2=0,297	1,2 1,1 1,1 1,1 1,1 1,1 1,1	0,084 1,044 1,044 0,273 0,636 0,303 0,327
Итого постоянная	3,37		3,71
2. Временная  (снгеговая)	2,4∙0,7∙6,9=11,6	1,4	16,24
Итого полная	14,97		19,95
Примечание – Конструкцию крыши см. рисунок 7.3

 

            

           7.2.2 Расчёт полной нагрузки на свайный фундамент

 

Расчёт ведётся для фундамента под внутреную несущую стену.

Нормативная нагрузка

1.Нагрузка от собственного веса стены

N_с=pH3b=19×2,8×3×0,38=60,6 кН

Вес ростверка N_р =24×0,4×0,4=3,84кН

Нормативная нагрузка

Расчётная нагрузка

 

7.3 Определение несущей способности висячей забивной сваи, Fd, кН, погружаемой без выемки грунта, следует определять как сумму сил расчётных сопротивлений грунтов основания под нижним концом сваи и на её боковой поверхности, по формуле (7.1)

       ,                                                                 (7.1)

где g_с – коэффициент условий работы сваи в грунте, принимаемой =1

R – расчётное сопротивление грунта под нижним концом сваи, кПа, принимается по таблице 5 приложения Г;

А – площадь опирания на грунт сваи, м² принимая по площади поперечного сечения сваи брутто;

U – наружный периметр поперечного сечения, м.

f_i  - расчётное сопротивление i – го слоя грунта основания на боковой поверхности сваи кПа (тс/м²), принимаемое по таблице 6 приложения Г;

n_i – толщина i – го слоя грунта соприкасающегося с боковой поверхностью сваи, м.

 g_сr  g_сf  - Коэффициенты условий работы грунта соответствено под нижним концом и на боковой поверхности сваи, учитывающие влияние способа погружения сваи на расчётные сопротивления грунта и принимается по таблице 6  приложения Г.

Виды и толщина слоев грунта, соприкасающихся с боковой поверхностью сваи:

         - глина, I_L =0.4, толщина слоя h₁ =2,4м;

         - суглинок, I_L =0.4, толщина слоя h₂ =2,0м;

         - песок пылеватый,   толщина слоя h₃ =3,0м. - общая толщина, соприкасается со сваей - 2,6м.

        Длина сваи принята 7м. Сечение сваи 300×300мм.

Определяем данные к расчету по формуле (7.1)

А=0,09м²    γ _с   =1 γ _сR =1 γ _сf  =1 – при забивке сваи дизельным молотом.

Периметр сечения сваи  0,3∙4=1,2м.

R=1400 кПа – при глубине погружения сваи 7м, грунт – песок пылеватый.

   f₁ =16,2         при z₁=1,2м     

  f₂=25,8 кПа при z₂=3,4м

   f₃=30,2 кПа при z₃=5,6м.

Несущая способность сваи по формуле (7.1)

   

   Определяем шаг сваи, м

                                                                                (7.2)

     7.3 Расчёт прочности на усилия при монтаже и транспортировке

Принимаем продольную арматуру с Ø 16 А 300, из условия технологии сварки принимаем поперечную арматуру Ø 6 А 240 с шагом 100 и 200 мм.

При расчете на транспортные усилия должно выполняться следующее условие

                                        М_мах<М_сеч,

где   М_мах - максимальный изгибающий момент  от массы колонны, кН∙м;

    М_сеч – несущая способность сечения колонны при работе на изгиб

     Рабочая высота сечения  

          h₀=h-h_зс-d/2=300-25-16/2=267мм=0,267м

          М_сеч=R_b·в·х(h₀ – х/2)                                                                              (7.2)

  Высота сжатой зоны бетона х, м,   определяется по формуле

Несущая способность сечения сваи при работе на изгиб по формуле (7.2)

М_сеч=17·0,9·10³·0,3·0,032·(0,267-0,032/2)=41,51кН·м

 

 

Расчёт сваи на транспортные усилия

                                           

Определяем момент при транспортировке:

l=l₃=1/6·l=1м

g=b·h·ρ·k_ρ

g=0,3·0,3·25·1,6=3,6кН/м

М_оп=g·l²/2=3,6·1/2=1,8кН·м

М_о= g·l²/2=3,6·4²/8=7,2 кН·м

М_m= М_о- М_оп=7,2-1,8=5,4 кН·м

Рисунок 5 – Расчётная схема  при транспортировке сваи

 

 Определение момента при монтаже

g=b·h·ρ·k_ρ    k_ρ=1.4

g=0,3·0,3·25·1,4=3,15кН/м

М_оп=g·l²/2=3,15·0,3²/2=1,62кН·м

М_о= g·l²/2=3,15·5,7²=34 кН·м

М_пр= М_о- М_оп=34-1,62=32,38 кН·м

M_max при транспортировке и монтаже =

M_max =32,38 кН·м т.е. условие M_max< М_сеч

32,38 кН·м <41,51 кН·м выполняется

Рисунок 5 – Расчётная схема

Прочность на усилие при монтаже и транспортировке обеспечена.

 

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ. СВАЙНЫЙ ФУНДАМЕНТ

 

1. Виды свай по работе в грунте.

2. За счет чего работает в грунте свая-стойка?

3. За счет чего работает в грунте свая висячая?

4. Что такое «Лидерная скважина»?

5. Способы погружения свай в грунт.

6. Виды свай по поперечному сечению.

7. От чего зависит шаг свай?

8. Величина заделки сваи в ростверк?

9. Чему равен минимальный шаг свай?

10. Что произойдёт, если принять шаг свай меньше минимального?

11.  Для чего нужна продольная арматура в забивной висячей свае?

12. Каково назначение сеток в верхней части сваи?

13. Что такое "отказ" сваи?

11.Что такое "пробная свая"?

12.Какие методы испытаний используются для свай? Цель испытаний?