3.3.2.2 Сбор нагрузок на фундаменты

Таблица 3.16 Сбор нагрузок на фундаменты

Вид нагрузки	Нормативная нагрузка, кН/м2	Коэф. Надежности γf	Расчетная нагрузка, кН/м2
Постоянные нагрузки
Чердачное перекрытие: Главная балка, 0,6х0,19м, р=78кН/куб.м Второстепенная балка, 0,18х0,09м, р=78кН/куб.м Шлак, δ=0,3м, р=8кН/куб.м. Монолитная плита δ=0,06м, ρ=25 кН/куб.м Кровля: Пароизоляция (1слой рубероида), δ=0,01м, р=6кН/куб.м Изовер, δ=0,15м, р=2кН/куб.м Профлист, δ=0,058м, р=78кН/куб.м Колонна: 0,3х0,3м, р=78кН/куб.м Балка фундаментная: 0,5х0,5м, р=25кН/куб.м. Полы: бетон, δ=0,05м, р=25кН/куб.м Стены: Стойка, 0,14х0,073м, р=78кН/куб.м Изовер, δ=0,28м, р=2кН/куб.м Профлист (2слоя), δ=0,1м, р=78кН/кубм Перегородки: Стойка, 0,14х0,073м, р=78кН/куб.м Гипсокартон (2слоя), δ=0,06м, р=12кН/куб.м	0,269 0,211 0,75 0,5 0,06 0,3 4,524 2,42 0,78 1,25 0,275 0,14 1,95 0,275 0,267 13,971	1,3 1,3 1,2 1,2 1,2 1,2 1,3 1,3 1,2 1,2 1,3 1,2 1,3 1,3 1,2	0,35 0,274 0,9 0,6 0,072 0,36 5,8812 3,15 0,94 1,5 0,357 0,168 2,535 0,375 0,32 17,782
Временные нагрузки: Снеговая	0,84	0,7(5)	0,588
Полезная нагрузка	2	1,2(5)	2,4
ИТОГО:	16,811		20,77

Рассчитаем постоянную нагрузку, действующую на колонну:

N_пост. =q_{кровл х .}γ_{n х} A_гр + q перекр х γ_n х Агр + b х h х H_эт х n х γ_n х γ_f х ρ + qстен х γ_n =6,311кН/кв.м х 0,95 х 12кв.м + 2,124кН/кв.м х 0,95 х 12кв.м + 0,3м х 0,3м х 2,7м х 0,95 х 1,1 + 3,06кН/кв.м х 0,95=99,32кН/кв.м.;

Составляем 2вида сочетания нагрузок:

1сочетание – основное (сумма постоянных и временных нагрузок)

2сочетание – особое (сумма постоянных, 2-х временных нагрузок и одной постоянной);

1сочетание: Gn*(qпост *1+qвр.дл.*Ф1+qвр.кр.*Ф2)=0,95*(99,32кН/кв.м.*1+2,988*0,925)=96,98кН;

2сочетание: Gn*(qпост*1+qвр.дл.*Ф1+qвр.кр.*Ф2+qособ.*1)=0,95*(99,32кН/кв.м.*1+2,988*0,875+1кН*1)=97,79кН., где

G n - коэффициент надежности по зданию;

Ф1, Ф2 – коэффициенты сочетания (для основного сочетания Ф12=0,925, для особого сочетания Ф12=0,875).

Расчет свайного фундамента по первой группе предельных состояний:

Несущая способность:

Fd=γc х R х A=1 х 20000кН/м2 х 0,09м2=1800кН, где

R – нормативное сопротивление грунта основания;

А – площадь сечения сваи.

Выбор количества свай:

На основное сочетание:

n = γk *No/(Fd- γ_f *a2*d*γm ) = 96,98кН х 1,4 / 1800кН - 1.1 х 0,9м х 0,9м х 1м х 17,6кН/куб.м. = 0,08 => принимаем 1сваю,

γk- коэффициент надежности по грунту;

No-расчетная нагрузка от веса здания на уровне верха ростверка;

Fd-несущая способность сваи;

γ_{f – коэффициент надежности по нагрузке;}

a – шаг сваи, предварительно принимается 3 – 6 *Всв.;

d – глубина заложения ростверка;

γm - расчетное значение усредненного удельного веса материала ростверка и грунта.

На особое сочетание:

n = 97,79кН х 1,4/1800кН - 1,1 х 0,9м х 0,9м х 1м х 17,6 кН/куб.м. = 0,08 =>принимаем 1сваю.

По конструктивным требованиям расстояние от края ростверка до края сваи должно быть не менее 0,3b+0.5=9,5 см. Принимаем 10см.

Найдем вес ростверка:

F_рост=0,5м х 0,5м х 0,5м х 1,1 х 25кН/куб.м. = 3,44кН;

Ф актическая нагрузка на сваю:

F = 3,44кН + 96,98кН + 156,41кН = 256,83кН < 1800кН =>прочность обеспечена, таким образом, окончательно принимаем 1сваю - на основное сочетание нагрузок.

F = 3,44кН + 97,79 + 156,41кН = 257,64кН < 1800кН =>прочность обеспечена, принимаем одну сваю - особое сочетание нагрузок.

Расчет свайного фундамента по второй группе предельных состояний:

Угол внутреннего трения составляет φ=40⁰, осредненный угол внутреннего трения равен φ_ср=40/4=10⁰ (грунт, в который забиваем сваю, разделяем на 4слоя).

Найдем ширину и длину условного фундамента: В_ус=0,5+0,5+2*tg10°=1,4м.

Фактическое давление под концом сваи:

Р = No + Np + Nc + Nгр / Bусл. Х Lусл. < R (1)

No-расчетная нагрузка от веса здания на уровне верха ростверка;

Np-вес ростверка;

Nc-вес сваи;

Nгр-вес грунта;

Вусл, Lусл-ширина и длина условной подошвы фундамента;

R-расчетное сопротивление грунта основания.

Р = 96,98кН + 3,44кН + 13,5кН + 156,41кН / 1м х 1м =270,33кПа

)

g_с1=1,4 -коэффициент условий работы;

g_{с2 = 1,2} – коэффициент условий работы;

k = 1,1 – условный коэффициент;

- коэффициенты, принимаемые, соответственно, 2,46; 10,85; 11,73;

k_{z -} коэффициент, равный при b<10м. кz=1;

b=0,3м – ширина сваи;

g_{II =17,6 -} осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента (при наличии подземных вод определяется с учетом взвешивающего действия воды), кН/м³ (тс/м³);

g_{II =17,6 –} то же, залегающих выше подошвы;

с_{II =3 –} расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента, кПа (тс/м²);

D_{1 – глубина заложения фундаментов бесподвальных сооружений от уровня планировки}

R=1,4*1,2 / 1,1 х (2,46 х 1 х 0,3м х 17,6кН/куб.м + 10,85 х 1м х 17,6кН/куб.м. + 11,73 х 3кН/кв.м.) = 365,88кПа;

Р = 270,33кПа < R= 365,88кПа

Основное требование расчета свайного фундамента по второй группе предельных состояний удовлетворяется, следовательно, фундамент запроектирован правильно.

Расчет на морозное пучение:

Так как супесь относится к сильнопучинистым, необходимо учесть влияние морозного пучения грунтов на ростверк. Устойчивость фундамента на действие касательных сил пучения грунтов, прилегающих к его боковой поверхности, проверяется по формуле:

τ_fhА_fh – F ≤ γ_cF_rf/γ_n, где

τ_fh – значение расчетной удельной касательной силы пучения,кПа;

А_fh – площадь боковой поверхности фундамента, находящейся в пределах расчетной глубины сезонного промерзания, м²;

F – расчетная постоянная нагрузка,кН;

γ_n – коэффициент надежности по нагрузке = 0,9;

F_rf – расчетное значение силы кН, удерживающей фундамент от выпучивания вследствие трения его боковой поверхности о талый грунт, лежащий ниже расчетной глубины промерзания;

γ_c – коэффициент условий работы, принимаемый 1,1;

γ_n – коэффициент надежности, принимаемый равным 1,1.

τ_fhА_fh – F = 107кПа х 6,04кв.м – 256,83кН = 389,45

γ_cF_rf/γ_n = 1,1 х 703кН / 0,9=859,22

τ_fhА_fh – F ≤ γ_cF_rf/γ_n

389,45 ≤ 859,22 Условие выполняется, то есть фундамент устойчив на действие касательных сил пучения грунтов

Для уменьшения воздействия сил морозного пучения грунтов на фундаменты сооружений предусматриваем противопучинистые мероприятия: устройство защиты сезоннопромерзающего

грунта вблизи фундамента от избыточного увлажнения, покрытие поверхности фундамента в пределах слоя промерзающего грунта консистенной смазкой, полимерной пленкой, засоление грунтов веществами, не вызывающими коррозии бетона и арматуры. [14]