Расчет наружной фундаментной стены. Теоретические предпосылки. Расчет стены подвала пример

Пример 5. Теплотехнический расчет «теплого» подвала

Исходные данные. Вариант № 40.

Здание – жилой дом.

Район строительства: г. Оренбург.

Зона влажности – 3 (сухая).

Расчетные условия

N п.п.	Наименование расчетных параметров	Обозначение параметра	Единица измерения	Расчетное значение
1	Расчетная температура внутреннего воздуха		°С	22
2	Расчетная температура наружного воздуха		°С	- 31
3	Расчетная температура теплого чердака		°С	+ 5
4	Расчетная температура техподполья		°С	+ 2
5	Продолжительность отопительного периода		сут	202
6	Средняя температура наружного воздуха за отопительный период		°С	- 6,3
7	Градусо-сутки отопительного периода		°С·сут	5717

Площадь цокольного перекрытия (над подвалом) Аb=281 м2.

Ширина подвала - 13,8 м; площадь пола подвала - 281 м2.

Высота наружной стены подвала, заглубленной в грунт, - 1,04 м.

Площадь наружных стен подвала, заглубленных в грунт: - Аb = (20,4+20,4) ˣ1,04 = 42,4 м2 (48,9 м2).

Суммарная длина l поперечного сечения ограждений подвала, заглубленных в грунт,

l = 13,8+2×1,04 = 15,88 м.

Высота наружной стены подвала над уровнем земли - 1,2 м.

Площадь наружных стен над уровнем земли Аb.w= (20,4 + 20,4) ˣ 1,2 = 48,9 м2 (53,3 м2).

Объем подвала Vb= 630,6 м3 (646 м3).

1. Сопротивление теплопередаче наружных стен подвала над уровнем земли принимают согласно п. 9.3.2 СП 23-101-2004 равным сопротивлению теплопередаче наружных стен R0b.w=3,7 м2×°С/Вт (из примера 1).

2. Приведенное сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций заглубленной части подвала определим согласно п. 9.3.3 СП 23-101-2004 как для стен и полов на грунте, состоящих из термического сопротивления стены, равного 3,7 м2×°С/Вт, и участков пола подвала. Сопротивление теплопередаче участков пола подвала (начиная от стены до середины подвала) шириной: 1 м - 2,1 м2×°С/Вт; 2 м - 4,3 м2×°С/Вт; 2 м - 8,6 м2×°С/Вт; 1,9 м - 14,2 м2×°С/Вт. Соответственно площадь этих участков для части подвала длиной 1 м будет равна 1,04 м2 (стены, контактирующей с грунтом), 1 м2, 2 м2, 2 м2, 1,9 м2.

Таким образом, сопротивление теплопередаче заглубленной части стен подвала равно:

R0r.s=2,1+3,7=5,8 м2×°С/Вт.

Площадь заглубленной части стен подвала составляет: А= 1,04+1+2+2+1,9=7,94м2

Приведенное сопротивление теплопередаче всей ограждающей конструкции определяется по формуле:

(13)

где: Ai, - соответственно площадь i-го участка характерной части ограждающей конструкции, м2, и его приведенное сопротивление теплопередаче, м2×°С/Вт;

А - общая площадь конструкции, равная сумме площадей отдельных участков, м2;

m - число участков ограждающей конструкции с различным приведенным сопротивлением теплопередаче.

Вычислим приведенное сопротивление теплопередаче ограждений заглубленной части подвала.

R0s=7,94/(1,04/5,8+1/2,1+2/4,3+2/8,6+1,9/14,2)=5,25 м2×°С/Вт

3. Согласно таблице 4 нормируемое значение сопротивления теплопередаче, Rreq, перекрытия над подвалом жилого здания:

Rreq = a∙Dd+ b = 0,00045∙5717 + 1,9 = 4,47 м2∙0С/Вт

Требуемое сопротивление теплопередаче цокольного перекрытия над «теплым» подвалом R0b.c определяется по формуле

R0b.c=nR0req,

где n - коэффициент, определяемый при принятой минимальной температуре воздуха в подвале tintb=2 °С

n=(tint-tintb)/(tint-text)=(22-2)/(22+31)=0,38

Тогда R= n∙Rreq = 0,38∙4,47 = 1,7 м2∙0С/Вт

4. Проверим, удовлетворяет ли теплозащита перекрытия над подвалом требованию нормативного перепада Dtn= 2 °С для пола первого этажа.

Минимально допустимое сопротивление теплопередаче цокольного перекрытия определяется из санитарно-гигиенических условий:

R0req = (22 - 2)/(2ˣ8,7) = 1,15 м2×°С/Вт < R0b.c=1,7 м2×°С/Вт.

Минимально допустимое сопротивление теплопередаче цокольного перекрытия над «теплым» подвалом составляет 1,7 м2×°С/Вт при требуемом из условия энергосбережения сопротивлении теплопередаче перекрытий над подвалами 4,47 м2×°С/Вт. Таким образом, в «теплом» подвале обеспечивается теплозащита ограждениями (стенами и полом) подвала эквивалентная требованиям СНиП 23-02-2003.

studfiles.net

Расчет фундамента под наружную стену подвала. Расчет устойчивости основания под подошвой (по 1 предельному состоянию). Пример расчета.

Начало расчета смотрите здесь:Расчет фундамента под наружную стену подвала.

Следующий этап расчета – расчет устойчивости основания под подошвой фундамента. Всю нагрузку фундамент передает на грунт, и основание должно выдержать эту нагрузку, не разрушившись, не нарушив своей структуры. В данном расчете мы находим несущую способность основания (усилие, которое оно способно выдержать без разрушения) и сравниваем ее с нагрузкой, передаваемой фундаментом.

Сначала мы определяем σ3 – интенсивность горизонтального давления на линии обреза фундамента (низ стены). Графически ее тоже можно определить, числа должны сойтись:

Затем определяем коэффициенты: m1, отвечающий за поворот ленточного фундамента, и m2, учитывающий податливость верхней опоры. Формулу для определения m2 следует выбирать из п. 8.11 руководства; в нашем случае взята формула для случая, когда перекрытие расположено выше уровня земли.

Далее по формулам таблицы 5 руководства находим расчетный момент и поперечную силу в стене на уровне обреза фундамента. Обратите внимание, что в нашем расчете максимальное горизонтальное давление внизу стены обозначено σ3, т.к. σ2 уже использовалось в расчете на устойчивость против сдвига; и точно так же высота положительного давления грунта на стену принята Н2, а не Н1 – все это наглядно видно на чертеже ниже.

Далее находим сумму моментов всех сил относительно точки О, находящейся на пересечении оси, проходящей через центр тяжести подошвы, и уровня низа подошвы.

Вертикальные силы Р1…Р5 и их положение относительно точки О показаны на рисунке ниже. Как видно из рисунка, графически расчет можно и нужно проверять.

Далее мы находим эксцентриситет приложения равнодействующей силы и приведенную ширину подошвы.

В чем суть? Так как сила N давит не посередине подошвы, а с эксцентриситетом, то воспринимает давление от силы N не все основание, а его часть, расположенная под приведенной шириной подошвы (см. рис. 12 руководства).

В пунктах 6.12 и 6.13 мы находим безразмерные коэффициенты согласно формулам п. 6.18 руководства.

Далее находим несущую способность основания под подошвой и проверяем, выдержит ли она вертикальное давление.

Затем переходим к расчету основания по деформациям.

class="eliadunit">

Добавить комментарий

svoydom.net.ua

Расчет наружной фундаментной стены. Теоретические предпосылки

Для примера рассмотрим следующую расчетную схему, взятую из руководства по расчету фундаментных стен из пустотных блоков:

Рисунок 418.1. Разрез фундаментной стены, возможная расчетная схема и эпюры изгибающих моментов для фундаментной стены - балки на шарнирных опорах.

На данном рисунке грунт, находящийся под полом в подвале и справа от фундаментной стены и под отмосткой, никак не обозначен. Однако у простого человека гораздо больше вопросов могут вызвать обозначения на расчетной схеме и вообще, почему рассматривается именно балка на шарнирных опорах?

Ответ будет примерно следующим:

Подбор расчетной схемы, наиболее точно соответствующей условиям работы конструкции, особенно когда дело касается фундаментов и грунтов - задача не из простых. При указанной конструкции здания (есть пол подвала - железобетонная плита и есть плита перекрытия, каким-то образом связанная с фундаментной стеной) расчетная схема, показанная на рисунке 418.1, действительно наиболее приемлема, так как и плиту перекрытия и пол подвала можно рассматривать как шарнирные опоры балки, не мешающие повороту поперечных сечений балки, а только препятствующие горизонтальному смещению на опорах, так как модуль упругости материала плиты и пола значительно больше модуля упругости грунта.

Таким образом принятая расчетная схема позволяет провести максимально простой расчет и обеспечивает максимально возможный запас прочности.

В целом расчет сводится к проверке стены на прочность и на устойчивость, так как в данном случае наружная фундаментная стена рассматривается не только как балка, но и как стойка с теми же шарнирными опорами.

Если расчет по такой расчетной схеме кажется вам слишком простым, а возможный запас прочности чрезмерным, то для выполнения более точных расчетов следует учесть следующие факторы:

1. Данную фундаментную стену более правильно рассматривать не как стержень с шарнирными опорами, а как пластину с шарнирными опорами по контуру.

Или как пластину с шарнирными опорами сверху и снизу и жестким защемлением по бокам. Фундаментные стены, перпендикулярные рассматриваемой, могут рассматриваться как шарнирные боковые опоры или даже как жесткое защемление в зависимости от общей конструкции здания.

Влияние этого фактора тем больше, чем меньше соотношение длины стены к высоте l/h2. Если это соотношение стремится к бесконечности, то влияние этого фактора стремится к нулю, во всяком случае для рассматриваемого участка стены, наиболее удаленного от перпендикулярных стен. Другими словами, чем больше длина фундаментной стены по сравнению с высотой, тем ближе принятая расчетная схема к реальной работе конструкции.

2. В результате перераспределения напряжений в материале фундаментной стены на верхней и нижней условных опорах может возникать частичное защемление.

В целом влияние данного фактора очень незначительно.

3. Следует учитывать возможные деформации и пола и плиты при сжатии.

Эти деформации могут привести к изменению геометрии рассматриваемой системы, а значит и к изменению действующих нагрузок. Как правило эти деформации относительно небольшие, поэтому влиянием этого фактора можно пренебречь.

Сам алгоритм расчета может выглядеть примерно так:

Как правило для упрощения расчетов рассматривается 1 погонный метр длины фундаментной стены. Именно этот погонный метр и рассматривается как стойка или как балка, имеющая ширину 1 метр.

1. Определяется продольная сила N1, действующая на наружную фундаментную стену - стойку с шарнирными опорами.

Эта сила может быть приложена с эксцентриситетом е1 по отношению к нейтральной оси стойки, например при такой конструкции здания, как показано на рисунке 418.1.

В сосредоточенную нагрузку N1 входят:

1.1. Собственный вес вышележащих стен.

Пример определения нагрузки от собственного веса приводится отдельно.

1.2. Нагрузка от междуэтажных перекрытий (кроме перекрытия над подвалом).

Как определяется эта нагрузка более подробно рассматривается в п.2, где рассматривается нагрузка от перекрытия над подвалом.

1.3. Нагрузка от кровли.

Для определения этой нагрузки следует знать не только снеговые и ветровые нагрузки, но также и конструкцию кровли.

При действии нагрузки N1, приложенной с эксцентриситетом е1 в поперечных сечениях стойки с шарнирными опорами будут действовать изгибающие моменты. Эпюра, отражающая изменения моментов по длине стойки от действия этой нагрузки, обозначена как М1.

Максимальное значение момента при действии продольной силы, приложенной с эксцентриситетом, будет на верхней опоре и составит:

М1max = N1e1 (418.1.1)

На нижней опоре момент будет равен нулю, а чтобы определить значение в любом другом сечении, нужно значение уравнения (418.1) умножить на (1 - x/h2):

M1(x) = N1e1(1 - x/h2) (418.1.2)

где х - это расстояние от верхней опоры до рассматриваемого сечения.

Примечание: такие же результаты мы бы получили, если бы рассматривали не стойку с шарнирными опорами, а балку с шарнирными опорами, на одной из которых приложен изгибающий момент.

2. Определяется нагрузка Q от перекрытия над подвалом.

Вообще нагрузка Q - это опорная реакция, определяемая при расчете балки или плиты опертой по контуру, если данное перекрытие монолитное размером на помещение. При этом наружная фундаментная стена является одной из опор такой балки или плиты.

В целом и балка и плита могут быть как однопролетными, так и многопролетными и это следует учитывать при определении нагрузки Q. Больше подробностей в разделах Балки и Пластины.

Для упрощения расчетов значение опорной реакции многопролетной балки на крайней опоре можно принимать, как для однопролетной балки, это приведет к дополнительному запасу прочности. При монолитной плите перекрытия с опиранием по контуру значение опорной реакции можно определить по таблицам.

В абсолютном большинстве случаев нагрузка Q к стойке прикладывается с эксцентриситетом е2. И не только потому, что перекрытие как правило опирается только на часть фундаментной стены, как это показано на рисунке 418.1, но еще и потому, что под действием нагрузки на плиту происходит перераспределение напряжений на опорной площадке фундаментной стены.

Это следует учитывать при определении значения эксцентриситета е2. Для упрощения расчетов это значение можно принимать равным 2/3 длины опорного участка плиты.

Как и в случае с продольной силой N1, при действии продольной силы Q в поперечных сечениях фундаментной стены-стойки действует изгибающий момент. Правила определения этого момента такие же, как и в п.1 с той только разницей, что растянутая зона сечения будет с противоположной стороны, что и отражено на эпюре М2.

3. Определяется распределенная равномерно изменяющаяся горизонтальная нагрузка q на стойку.

Эта нагрузка включает в себя:

3.1. Нагрузку от собственного веса грунта.

На первый взгляд это кажется странным, ведь нагрузка от собственного веса грунта направлена вертикально вниз и не должна передаваться на стену. Однако ничего странного в этом нет. Дело в том, что грунт, как и любое другое физическое тело, под воздействием нагрузки сжимается в вертикальном направлении, но при этом пытается сохранить свой объем и потому расширяется в горизонтальном направлении. Отсюда и возникает горизонтальная составляющая нагрузки на фундаментную стену.

Чтобы определить эту горизонтальную составляющую, необходимо знать физические характеристики грунта, который будет использоваться для обратной засыпки. В частности плотность γ и угол внутреннего трения ф (вообще-то этот угол как правило обозначается греческой литерой φ и этой же литерой обозначается коэффициент продольного изгиба, о котором речь ниже, поэтому чтобы не возникало путаницы, я обозначил угол внутреннего трения литерой ф)

Чем меньше угол внутреннего трения, тем меньше горизонтальная составляющая нагрузки на фундаментную стену. В зависимости от состава и влажности грунта, использованного для обратной засыпки, значение угла может изменяться в пределах 20-45°.

Чтобы не возиться с точным определением угла внутреннего трения, тем более при отсутствии результатов геологоразведки, что в малоэтажном частном строительстве случается достаточно часто, я рекомендую для расчетов принимать значение угла φ = 45°, т.е. рассматривать грунт как условную жидкость. Это не только обеспечит возможный запас прочности, но и значительно упростит расчеты. При этом значение нагрузки, действующей в любом поперечном сечении стойки ниже отметки верха грунта, можно определить по следующей формуле:

q(х) = gγ(x - a) (418.2)

где g = 9.81 м/с2 - ускорение свободного падения. а = Н1 - Н2 - расстояние между верхней опорой стойки и отметкой верха грунта (на расчетной схеме не показано).

Примечание: значение нагрузки, определенной по формуле (418.2) будет в Паскалях. Если расчет ведется в килограмм-силах, то значение плоской нагрузки можно определять по упрощенной формуле (не умножать правую часть формулы на g). Кроме того нагрузку из плоской следует перевести в линейную, т.е. умножить на 1 погонный метр длины стены, являющийся шириной нашей балки.

3.2. Нагрузку р на покрытие или отмостку снаружи фундаментной стены.

Так как эта нагрузка приведет к условно равномерному сжатию нижележащего грунта, то ее можно рассматривать как равномерно распределенную от нижней опоры до отметки покрытия.

Если нагрузки р и q сложить, что нам позволяет метод суперпозиции, то значение суммарной нагрузки на расстоянии а от верхней опоры будет равно:

Σqa = р + 0 = q1 (418.3.1)

а на нижней опоре:

Σqmax = р + gγh3 = q2 (418.3.1)

Что и отображено на эпюре нагрузки

3.3. Нагрузку от собственного веса покрытия или отмостки.

Если плотность покрытия или отмостки значительно больше, чем плотность расположенного ниже грунта, то при расчетах это следует учитывать, соответственно эпюра нагрузки должна иметь несколько другой вид.

Как правило плотность отмостки или покрытия сопоставима с принимаемой плотностью грунта, а кроме того толщина слоя отмостки или покрытия, имеющего большую плотность, в десятки раз меньше высоты стены, а потому для упрощения расчетов этим влиянием на общий вид эпюры нагрузки можно пренебречь.

Также можно разницу плотностей отмостки и грунта рассматривать как часть нагрузки р.

Изменение моментов, действующих в поперечных сечениях стойки под действием горизонтальной нагрузки, показано на эпюре Mq.

Примечание: Для еще большего упрощения расчетов, нагрузку q, равномерно изменяющуюся от минимального значения q1 до максимального q2 по высоте Н2, можно рассматривать как равномерно изменяющуюся от 0 до максимального значения по всей высоте стены Н1. При этом для определения значений момента в рассматриваемом сечении можно воспользоваться готовыми расчетными схемами для такого частного случая. Если нагрузка на покрытие достаточно велика или покрытие находится почти вровень с верхней опорой стойки, то в этом случае следует пользоваться методом суперпозиции.

4. Определяется значение момента и продольной силы в наиболее нагруженном сечении.

Вообще-то сделать это не так просто, как может показаться на первый взгляд, потому что наиболее нагруженное сечение следует определять с учетом устойчивости стойки.

Т.е. с точки зрения потери устойчивости наиболее опасными являются сечения примерно посредине высоты стойки, а между тем максимальный момент будет действовать примерно на расстоянии Н1/4 от нижней опоры стойки, что видно по суммарной эпюре ΣМ.

В связи с этим рекомендуется рассматривать сечение расположенное на расстоянии Н1/3 от нижней опоры стойки, как наиболее нагруженное.

Значение момента в этом сечении можно определить по эпюре моментов (если таковая будет строиться) или расчетом. Значение продольной силы действующей в рассматриваемом сечении, будет равно:

ΣNx = N1 + Q + N2(х) (418.4)

где N2(х) - нагрузка от собственного веса фундаментной стены в рассматриваемом сечении. Значение этой нагрузки определяется примерно также, как и для вышележащих стен.

5. Определяется коэффициент продольного изгиба φ.

Пример определения коэффициента продольного изгиба приводится отдельно.

6. Проверяется прочность наружной фундаментной стены с учетом устойчивости.

Нормальные напряжения, возникающие в рассматриваемом поперечном сечении, не должны превышать расчетного сопротивления материала стены:

σ = ΣNx/φF + Mx/W ≤ R (418.5)

где F - площадь рассматриваемого сечения стены, W - момент сопротивления данного сечения, R - расчетное сопротивление материала стены.

Вот собственно и все теоретические предпосылки для расчета наружной фундаментной стены при наличии подвала.

Если внутри подвала на фундаментной стене планируется размещение подвесных полок или стеллажей, то это следует учесть как дополнительный момент, действующий на соответствующей высоте или как пару сил, создающих такой момент.

doctorlom.com

1. Конструкция фундаментов и стен подвалов

При строительстве подвалов гражданских зданий наиболее часто используют ленточные фундаменты. Ленточные фундаменты состоят из бетонных блоков стен подвалов и железобетонных фундаментных плит. Минимальный класс тяжелого бетона блоков для сооружений II класса принимается равным В5 для маловлажных и влажных грунтов (песчаные грунты маловлажные и влажные, супеси твердые и пластичные, суглинки и глины твердые, туго- и мягкопластичные ) и В7,5 для насыщенных водой (песчаные грунты насыщенные водой, суглинки и глины текучепластичные и текучие). Фундаментные плиты проектируют из тяжелого бетона класса В12,5 – В20. Формы, размеры и марки сборных фундаментных плит и блоков приведены в /1,2,3/. Номенклатура типовых сборных плит предусматривает четыре группы, каждая из которых характеризуется наибольшим значением среднего давления, передающегося на основание, при соответствующем вылете консоли. Плиты первой группы соответствуют среднему расчетному сопротивлению основания (при коэффициенте надежности по нагрузке, равном 1,0) 0,15 МПа, второй- 0,25 МПа, третьей- 0,35 МПа и четвертой- 0,45 МПа. Марки плит обозначаются буквами ФЛ и числами, характеризующими ширину и длину плиты. Цифра, отделенная дефисом, указывает группу по несущей способности при толщине опирающейся стены 160 мм. При увеличении толщины нагружающей стены, например до 300,400 мм и более, расчетные размеры консолей уменьшаются и по условиям прочности плиты могут соответствовать большим значениям средних давлений на основание. Расчетный момент для плит определен по грани нагружающей стены, которая принята толщиной 160 мм.

Под фундаментами устраивают подготовку: под монолитными – бетонную, толщиной 100 мм из бетона класса В3,5; а под сборными – из песка средней крупности слоем 100 мм.

Все элементы сборных фундаментов укладываются на цементном растворе марки не менее М50 с толщиной швов 20 мм. Жесткость здания обеспечивается перевязкой и местах примыкания продольных и поперечных стен из арматуры диаметром 8-10 мм (4-5 стержней класса А-I, А-II). Кроме того, в уровне низа перекрытия над подвалом в слое цементного раствора толщиной 30 мм укладывают плоский арматурный каркас непрерывно во всем наружным и внутренним стенам. Продольная арматура пояса- 4-6 стержней диаметром 10 мм класса А-II, поперечная – диаметром 3-4 мм класса Вр-I с шагом 500 мм.

Расстояние между вертикальными швами расположенных друг над другом блоков должно быть не менее 0,4 высоты блока в малосжимаемых грунтах (Е > 10 МПа) и не менее высоты блока в сильносжимаемых.

Для устройства ввода в здания коммуникаций в стенах фундаментов оставляют проемы длиной не более 0,6 м, которые при необходимости заполняют кирпичом или бетоном. Проемы в углах здания не допускаются.

Переход одного участка фундамента к другому осуществляется уступами. Для связных грунтов отношение высоты уступа к его длине принимается не менее 1:2, для песчаных грунтов 1:3.

Для обеспечения защиты подвальных помещений от сырости наружные поверхности стен, соприкасающиеся с грунтом, обмазывают горячим битумом за один- два раза, внутренние оштукатуривают цементным раствором. На высоте 15-20 см от верха отмостки или в уровне низа надподвального перекрытия, а также в уровне пола подвала выполняют горизонтальную изоляцию из одного- двух слоев рубероида на битумной мастике или жирного цементного раствора. Вдоль наружных стен здания устраивают отмостку из водонепроницаемых материалов (бетона, асфальтобетона).

Полы подвалов обычно выполняют бетонными толщиной 5-10 см, при этом глубина заложения фундамента от пола подвала до подошвы фундаментной плиты должна быть не менее 0,5 м.

2. РАСЧЕТ ОСНОВАНИЙ ФУНДАМЕНТОВ ПОДВАЛЬНЫХ . ПОМЕЩЕНИЙ

При проектировании фундаментов подвальных помещений необходимо руководствоваться требованиями СНиП 2.02.01-83* /4/ и пособия /5/.

Выбор глубины заложения подошвы ленточного фундамента производят с учетом инженерно-геологических и климатических условий строительной площадки, конструктивных особенностей здания, наличия фундаментов, расположенных рядом зданий и сооружений

Проектирование оснований фундаментов мелкого заложения по II группе предельных состояний заключается в подборе площади фундамента, вычислении абсолютных и относительных деформаций и сравнении их с предельно допустимыми по /4/. При этом среднее и максимальное давление под подошвой фундамента не должно превышать предельных значений, рассчитанных по формулам СНиП 2.02.01-83*. В данном разделе методических указаний частично изложена методика расчета средних и максимальных напряжений под подошвой фундамента, расположенного в подвальной части здания. Полное изложение методики и расчет оснований фундаментов подвальных помещений по I группе предельных состояний приведены в пособии /5/.

Расчетные усилия в стенах подвала (рис.2.1) определяют в зависимости от величины реакции R в верхней опоре, которая вычисляется с учетом возможного перераспределения усилий от поворота фундамента и смещения стены при загружении подвала односторонней временной нагрузкой. Рассмотрим наиболее распространенный случай, когда грунт лежит ниже надподвального перекрытия.

При проектировании оснований фундаментов по деформациям используют следующие характеристики грунта ненарушенного сложения: расчетное значение удельного веса грунта (оII ), расчетное значение угла внутреннего трения грунта (φII ), удельное сцепление грунта (СII).

Значение характеристик грунта засыпки, уплотненной согласно нормативным документам с коэффициентом уплотнения не менее 0,95 от их плотности в природном сложении, допускается устанавливать по характеристикам того же грунта в природном залегании. Соотношения между характеристиками грунта засыпки и грунта природного сложения принимаются следующими:

'II =0,95 II ; φ'II = 0,9φII ; с'II = 0,5сII ;

но не более 10 кПа.

Коэффициент надежности по нагрузке f при расчете по второй группе предельных состояний равен 1,0.

Интенсивность горизонтального активного давления грунта от собственной массы грунта на глубине y определится по формуле:

Pγ = ( 'II ▪ f ▪h▪λ - с'II ▪ ΚI ) ▪ y /h , (2.1)

где h - расстояние от уровня планировки грунта до подошвы фундамента.

При горизонтальной поверхности засыпки, вертикальной стене и отсутствии трения и сцепления со стеной коэффициент бокового давления грунта λ, коэффициент интенсивности сил сцепления К1 и угол наклона плоскости скольжения θ0 определяются по формулам:

(2.2)

Рисунок 2.1 Определение усилий по подошве фундамента

Интенсивность горизонтального давления грунта от равномерно распределенной нагрузки q, расположенной на поверхности призмы обрушения, следует определять по формуле:

Pq =q▪ f ▪ λ , (2.3)

При отсутствии специальных требований нормативную нагрузку на поверхности земли следует принимать равной 9,81 кПа (1тс/м2).

Опорная реакция в уровне низа надподвального перекрытия определяется по формуле:

Ra = (h2 + h3) ▪ { Pq ▪ [4 n13- n14 + 4K (n1 + n) 2 / m1 ] / 8 +

+Рγ2 ▪ [15n13 – Зn14 + 20K (n1 +n)3/m1▪ n1]/ 120} /(1 + K) +

+ (Mc ▪ ( 1,5m1 + K) – (G1 + G2) ▪eK) / H▪(1+K), (2.4)

где m1, n, n1 - дополнительные параметры, вычисляемые по формулам:

m1 = H / (h2 + h3)

n = h4 / (h2+ h3) , (2.5)

n1 = h3 / (h2 + h3)

здесь Н, h2, h3, h4 - геометрические размеры стены подвала (см. рис.2. 1).

В формуле (2.4) К - коэффициент, учитывающий изменение реакции за счет поворота фундамента

K = ω▪Eb▪Ib▪m12 / E▪b2▪(h2 + h3), (2.6)

где ω -коэффициент, равный 3;

Eb -модуль упругости бетона блоков, принимаемый по СНиП

2.02.01-84 "Бетонные и железобетонные конструкции";

Е - модуль деформации грунта основания;

Ib - момент инерции 1 м сечения стены;

b -ширина подошвы фундамента.

В формуле (2.4) имеются также следующие параметры:

Мс - изгибающий момент в уровне перекрытия. Принимается со знаком "плюс" при действии момента по часовой стрелке;

G1, G2 - нагрузка от собственной массы грунта и временная нагрузка над левой частью фундамента;

e - эксцентриситет приложения силы G1 относительно центра тяжести подошвы фундамента.

Момент в уровне подошвы фундамента вычислим по формуле

Mo = - Ra▪H + Pq▪h3 / 2 + P3 ▪ h3 / 6 – (G1 + G2)▪e + Mc, (2.7)

Суммарная вертикальная сила в уровне подошвы фундамента определится из формулы:

Fv =G +G1 +G2 +G3 +Nc , (2. 8)

где G -нагрузка от массы фундаментной плиты;

G3 - нагрузка от массы стены подвала;

Nc -вертикальная сила в уровне низа плит надподвального перекрытия.

Проверка средних и максимальных напряжений над подошвой фундамента производится из условий:

Pcp = Fv /А ≤ R

, (2.9)

Pmax = Fv /А + Mo / W ≤ 1,2R

где А -площадь подошвы фундамента;

W -момент сопротивления подошвы фундамента;

R -расчетное сопротивление грунта основания, вычисляемое по формуле (7) СНиП 2.02.01-83* /4/

R = с1 ▪с2 /k ▪[ M▪kz▪b▪II+ Mq▪d1▪II+ (Mq – 1) ▪ db▪II + Mc▪ cII], . . (2.10)

где с1 ,с2 - коэффициенты условий работы, принимаемые по табл. 3 /4/;

k -коэффициент, зависящий от способа получения прочностных характеристик грунта;

kz -коэффициент, зависящий от ширины подошвы фундамента;

M, Мq , Мс -коэффициенты, принимаемые по табл.4 /4/ в зависимости от угла внутреннего трения грунта;

d1 -глубина заложения фундаментов бесподвальных сооружений от уровня планировки до пола подвала или приведенная глубина заложения наружных и внутренних фундаментов от пола подвала, м;

db -глубина подвала- расстояние от уровня планировки до пола подвала, м (для сооружений с подвалом шириной менее 20м и глубиной свыше 2,0 м принимается db=2,0 м, при ширине подвала более 20м - db=0).

При проверке напряжений под подошвой фундамента значение минимального давления должно быть положительным.

После подбора размеров фундамента, удовлетворения условий (2.9) необходимо переходить к расчету деформаций основания по методике СНиП 2.02.01-83* /4/.