Сбор нагрузок на фундамент

Нагрузки, действующие на фундаменты и передаваемые на основание, разделяют на нормативные и расчетные.

Нормативными называются наибольшие нагрузки или воздействия, обусловленные нормативными эксплуатационными условиями сооружения.

Расчетными называются нагрузки, определяемые как произведение нормативных нагрузок на соответствующие коэффициенты перегрузки.

Коэффициенты перегрузки даны в ДБН В.1.2.2.-2006 «Нагрузки и воздействия» и приведены в таблице 2.1. Они установлены в зависимости от назначения зданий и сооружений и характеризуют возможное отклонение нагрузок в неблагоприятную (большую или меньшую) сторону от их нормативных значений вследствие изменчивости нагрузок и случайных отступлений от условий нормальной эксплуатации.

Табл. 2.1.

Конструкции сооружений и вид грунтов	Коэффициент перегрузки, n
1. Бетонные (с объемным весом более 18 кН/м3), железобетонные, каменные, армокаменные, металли­ческие и деревянные.	1,1
2. Бетонные (с объемным весом 18 кН/м3 и менее), а также изоляционные, выравнивающие и отделочные слои (плиты, скорлупы, материалы в рулонах, засыпки и т.п.) выполняемые: - в заводских условиях: - на строительной площадке:	1,2 1,3
3. Грунты в природном залегании.	1,1
4. Насыпные грунты.	1,2

Примечания к таблице 2.1.:

1. При расчете конструкций на устойчивость сооружения против опрокидывания, а также в других случаях, когда уменьшение постоянной нагрузки может ухудшить условия работы конструкций, следует провести дополнительный расчет, принимая для всей рассматриваемой конструкции или ее части (например, неразрезные балки, рамы, призмы обрушения), коэффициент, равный 0,9.

2. Коэффициенты перегрузки, значения которых приведены в пп. 3 и 4 табл. 2.1, относятся к удельному весу грунтов. Возможное изменение удельного веса грунта, связанное с существенным изменением его влажности, должно учитываться дополнительно.

3. Коэффициент перегрузки для крановых нагрузок должен приниматься равным 1,2.

Расчет оснований и фундаментов следует производить с учетом возможных неблагоприятных для отдельных элементов или сооружений в целом сочетаний нагрузок и воздействий, которые могут действовать при строительстве или эксплуатации; при этом необходимо рассматривать:

а) основные сочетания нагрузок, состоящие из постоянных и временных длительных и кратковременных нагрузок;

б) особые сочетания нагрузок, состоящие из постоянных, временных длительных, отдельных кратковременных и одной да особых нагрузок (например, сейсмические и взрывные воздействия, нагрузки, вызываемые резкими нарушениями технологического процесса, воздействия, вызванные просадочными деформациями грунтов, влиянием горных выработок и т.п.).

Расчет оснований по деформациям должен производиться на основное сочетание нагрузок.

Расчет основания по несущей способности выполняется на основное сочетание нагрузок и при наличии особых нагрузок и воздействий на основное и особое сочетания.

Во всех расчетах оснований кратковременные нагрузки должны вводиться с коэффициентами сочетаний п _с., а временные нагрузки на перекрытия многоэтажных зданий с понижающими коэффициентами, учитывающими вероятность одновременного загружения перекрытий.

В здании на проектирование оснований и фундаментов зданий и сооружений даются поэтажно или поблочно нормативные постоянные и временные длительные нагрузки, а для промышленных зданий, кроме того, отдельно крановые нагрузки. В здании предполагаются краны среднего режима работы. При учете одного крана вертикальные и горизонтальные нагрузки - от него следует принимать без снижения; при учете двух кранов нагрузки. От них необходимо умножать на коэффициент п _с= 0,85.

Для определения расчетных постоянных нагрузок коэффициенты перегрузки п для нагрузок от веса строительных конструкций и грунтов согласно ДБН В.1.2.2.-2006 принимаются по табл. 2.1.

Необходимо самостоятельно учесть в качестве возможных кратковременных нагрузок лишь снеговые и ветровые.

Нормативная снеговая нагрузка на 1 м² площадки горизонтальной проекции покрытия должна определяться по формуле:

, 2.1.

где Р_о - вес снегового покрова на 1 м² горизонтальной поверхности земли принимаемый по ДБН В.1.2.2.-2006; С - коэффициент перехода от веса снегового покрова к снеговой нагрузке на покрытие, который в курсовом проекте разрешается принимать равный 1.

Для районов Украины значения р₀, принимаются равным 0,50-0,70 кН/см².

Нормативная ветровая нагрузка, принимаемая, нормальной к поверхности сооружения, определяется по формуле:

(2.2.)

,

где - скоростной напор на высоте 10 м;

- коэффициент, учитывающий изменение скоростного напора по высоте;

С - аэродинамический коэффициент.

Для районов Украины значения , следует принимать в интервале 0,35-0,45 кН/м². Величины при расположении проектируемого здания или сооружения в черте города или на местности, равномерно покрытой препятствиями высотой более 10 м (например, лесные массивы на окраине города и пр.), принимаются равным для высоты: 10м-0,65; 20м-0,9; 40м -1,2; 60м -1,45; 100м -1,8; 200м -2,45; 350 м выше - 3.1. Привыполнении курсового проекта значения аэродинамического коэффициента принимаются на вертикальные поверхности зданий как коэффициент давления, ориентировочно равный 0,8, а для сооружений с высоким расположением центра тяжести (типа дымовых труб, водонапорных башен и пр.) как коэффициент лобового сопротивления, ориентировочно равный 1,5 — для квадратных, 1,2 - многоугольных и 1,0 - круглых в плане сооружений.

При расчете оснований и фундаментов на основные сочетания, включа­ющие одну кратковременную нагрузку, величина последней должна учитываться без снижения, а при одновременном учете снеговой и ветровой нагрузок расчетные величины этих нагрузок должны умножаться на коэффициент п _с= 0,9.

При расчете оснований и фундаментов на особые сочетания расчетные величины кратковременных нагрузок должны умножаться на коэффициент п _с= 0,8.

По подошве фундамента, помимо внешних нагрузок, передается вес самого фундамента, вес грунта, расположенного на уступах фундамента, а также горизонтальная сила от давления земли на стены подвалов.

При первом этапе проектирования, когда размеры фундамента окончательно еще не определены, вес фундамента и грунта на его уступах определяются приближенно, исходя из ориентировочно принятых размеров. При этом для ленточного фундамента допускается определять вес призмы, площадь основания которой равна площади подошвы, а высота - глубине заложения фундамента, причем усредненный удельный вес материала этой условной призмы принимается равным 20 кН/м³.

После окончательного определения размеров фундамента уточняется нормативная нагрузка от веса фундамента и грунта на его уступах, и с учетом коэффициентов перегрузки (табл.2.1.), устанавливаются расчет­ные нагрузки, которые добавляются к соответствующим расчетным нагрузкам, собранным в уровне верхнего обреза фундамента. При этом для расчетов сооружения на устойчивость против опрокидывания, скольжения (сдвига) по подошве фундамента или всплытия, коэффициент перегрузки принимаются равным 0,9.

В расчетах оснований необходимо учитывать нагрузки от складируемого материала и оборудования, размещаемых вблизи фундаментов на отмостках и полах, устраиваемых непосредственно на грунте. Эти нагрузки принимаются по всей фактической площади загружения.

3. Разработка вариантов фундаментов мелкого заложения.

3.1. Рассмотрение возможных вариантов фундаментов и способов устройства искусственных оснований.

Выбор возможных вариантов фундаментов мелкого заложения при про­ектировании зданий и сооружений осуществляется, исходя из конкретных инженерно-геологических, гидрогеологических и климатических условий площадки строительства, а также конструктивных особенностей здания и сооружения, величины нагрузок, передаваемых не основание, наличия рядом стоящих сооружений. В зависимости от указанных факторов и на основе технико-экономических сравнений фундаменты мелкого заложения могут приниматься отдельно стоящими и ленточными (монолитные, сборные или сборно-монолитные), а также перекрестно-балочными и в виде плит.

В тех случаях, когда осадка фундаментов, по расчету, ожидается большей, чем это допускается для данного типа здания или сооружения, или не обеспечивается их устойчивость, необходимо применять искусственное основание. Устройство его достигается путем:

а) механического (поверхностного или глубинного) уплотнения грунтов, а также заменой слабых грунтов более прочными;

б) закрепления грунтовхимическим или термическим способом;

в) уплотнения грунтов под собственным весом при понижении уровня грунтовых вод в водонасыщенных грунтах или при искусственном замачивании просадочных грунтов.

В курсовом проекте рекомендуется разрабатывать, главным образом, методы механического уплотнения или замены слабых грунтов, которые подробно рассмотрены в разделе 3.3.

Выбор того или иного способа закрепления (силикатизация, смолизация, цементация, глинизация, обжиг и др.) зависит от вида и свойства грунта и определяется требованиями, предъявляемыми к закрепленному основанию: повышение прочности, устранение просадочности, уменьшение водопроницаемости, обеспечение водоустойчивости.

Расчеты по закреплению оснований, а также уплотнению грунтов под собственным весом (включая методы производства работ) приводятся в учебной, справочной и нормативной литературе по основаниям и фундаментам.

Проектирование фундаментов мелкого заложения на искусственно уплотненных основаниях производится с учетом повышения прочности и уменьшения сжимаемости исходных грунтов, рассматриваемых как улучшенное естественное основание, расчет которого осуществляется по несущей способности и по деформациям.

Искусственные основания из химически и термически закрепленных грунтов рассчитываются по несущей способности.