Расчет оснований и фундаментов в APM Structure3D

Расчет фундамента начинается с предварительного выбора конструктивного решения и предварительных параметров, таких как размер подошвы и глубина заложения.

Проверка пригодности принятых размеров, а также выбор размеров отдельных частей фундамента и способов его армирования, выполняется исходя из расчета прочности грунта основания. Расчет оснований по деформациям производится исходя из условия совместной работы сооружения и основания. Совместная деформация основания и сооружения характеризуется абсолютной осадкой (подъемом) основания отдельного элемента фундамента.

Расчет деформаций основания при среднем давлении под подошвой фундамента, не превышающем расчетное сопротивление грунта (см. п. 5.5.8 СП 50-101-2004) следует выполнять, применяя расчетную схему в виде линейно деформируемого полупространства (см. п. 5.5.31) с условным ограничением глубины сжимаемой толщи (см. п. 5.5.41 СП 50-101-2004).

При расчете деформаций основания с использованием расчетной схемы среднее давление под подошвой фундамента не должно превышать расчетное сопротивление грунта основания (п. 5.5.8 СП 50-101-2004).

Следует отметить, что для моделирования упругого основания требуется определение коэффициентов пропорциональности, называемых коэффициентами постели.

На основании данных инженерно-геодезических изысканий APM Structure3D позволяет задать структуру грунта и определить расчетное сопротивление грунта и коэффициенты постели оснований.

Расчет внутренних усилий в системе "основание-фундамент-сооружение" допускается выполнять на основании, характеризуемом переменным в плане коэффициентом жесткости (коэффициентом постели). При этом переменный в плане коэффициент постели должен назначаться с учетом неоднородности в плане и по глубине основания. Коэффициенты постели зависят от структуры и физических свойств грунта, а также от нагрузки на основание. Эти коэффициенты могут определяться заранее или в процессе последовательных приближений. Процесс последовательных приближений включает следующие шаги:

1) расчет сооружения на жестком основании и определение первоначального распределения коэффициента постели исходя из глубины продавливания толщи грунта;

2) расчет совместных перемещений сооружения фундамента и основания с принятым распределением коэффициента постели при действии заданных нагрузок;

3) определение осадок основания с использованием принятой модели основания, а также следующего приближения и пересчет коэффициентов постели;

4) повторение шагов 2) и 3) до достижения сходимости по контрольному параметру (например, по коэффициенту постели).

Для работы с упругими основаниями служат команды одноименной панели инструментов (рис. 2.49).

Рис. 2.49. Панель инструментов Упругие основания.

Упругое основание под столбчатый фундамент (команда доступна при выделении стержня-колонны и прилегающего узла-основания);

Упругое основание под ленточный фундамент (команда доступна при выделении стержня-ригеля);

Упругое основание под сплошной фундамент (команда доступна при выделении пластины-плиты);

Упругое основание под столбчатый свайный фундамент (команда доступна при выделении стержня-колонны и прилегающего узла-основания);

Информация о грунтах (команда доступна если в документе есть грунты);

Общие принципы работы с диалоговым окном Фундаменты.

В общем случае сооружение может быть установлено на фундаментах разного типа. Используется единое диалоговое окно со списком фундаментов. Вкладки диалогового окна зависят от выбранного типа основания.

Расчет основания под столбчатый фундамент

Столбчатый фундамент устанавливается, как правило, под колонну. Поэтому для расчета упругого основания под столбчатый фундамент необходимо создать Деревянный (железобетонный или стальной) конструктивный элемент. Выделение колонны и узла с установленной опорой, где предполагается установка фундамента, делает доступной команду Упругое основание под столбчатый фундамент, после активации которой, появится диалоговое окно Фундаменты.

Вкладка Конфигурация (рис. 2.50) предназначена для задания формы фундамента, основных геометрических соотношений и параметров подвала при его наличии.

Рис. 2.50. Диалоговое окно Фундаменты, вкладка Конфигурация.

Вкладка Слои грунта (рис. 2.51) предназначена для задания параметров слоев грунта. Для задания грунта необходимо, прежде всего, выбрать тип (глина или песок). В зависимости от выбранного типа будет то или иное выпадающее меню подтип: для песка - гравелистый, крупный, средней крупности, мелкий, пылеватый; для глины - в зависимости от показателя текучести IL = 0...1. Далее станут доступны для задания все остальные параметры: толщина (м), плотность (кг/м3), угол внутреннего трения (град), удельное сцепление (кПа), коэф. поперечной деформации, модуль упругости (МПа).

Рис.2.51. Вкладка Слои грунта

Во вкладке Нагрузка и расчет (рис. 2.52) осуществляется выбор нагрузки на фундамент. В расчете используются реакции в опорах - осевая (вертикальная) сила и моменты в двух перпендикулярных плоскостях. Также следует задать величину защитного слоя, выбрать класс и диаметр используемой арматурой.

Рис. 2.52. Вкладка Нагрузки и расчет

Назначение коэффициента условий работы осуществляется автоматически согласно таблице 5.2 СП 50-101-2004 по выбранному в диалоговом окне типу грунта и конструктивной схемы.

В результате расчета определяется толщина продавливания грунта с учетом нагрузки на основание, коэффициентов постели, числа ступеней фундамента и их геометрических размеров, осадку, крен, необходимое количество арматуры. После выполнения расчета доступна схема расположения ступеней фундамента в грунте (рис. 2.53) и 3D модель фундамента с армированием на модели (рис. 2.54).

Рис. 2.53. Вкладка Схема.

Рис. 2.54. Объемное отображение фундаментов на расчетной модели.