Определение размеров фундамента мелкого заложения
Вопрос: Как определяется глубина заложения фундаментов? Ответ: Глубина заложения фундаментов должна приниматься с учетом: - назначения и конструктивных особенностей проектируемого сооружения, нагрузок и воздействий на его фундаменты; - глубины заложения фундаментов примыкающих сооружений, а также глубины прокладки инженерных коммуникаций; - существующего и проектируемого рельефа застраиваемой территории; - инженерно-геологических условий площадки строительства (физико-механических свойств грунтов, характера напластований, наличия слоев, склонных к скольжению, карманов выветривания, карстовых полостей и пр.); - гидрогеологических условий площадки и возможных их изменений в процессе строительства и эксплуатации сооружения; - возможного размыва грунта у опор сооружений, возводимых в руслах рек (мостов, переходов трубопроводов и т.п.); - глубины сезонного промерзания. Выбор оптимальной глубины заложения фундаментов в зависимости от условий рекомендуется выполнять на основе технико-экономического сравнения различных вариантов.
Вопрос: Как определить нормативную глубину сезонного промерзания dfn? Ответ: Нормативную глубину сезонного промерзания грунта dfn м принимают равной средней из ежегодных максимальных глубин сезонного промерзания грунтов (по данным наблюдений за период не менее 10 лет) на открытой, оголенной от снега горизонтальной площадке при уровне подземных вод, расположенном ниже глубины сезонного промерзания грунтов. При использовании результатов наблюдений за фактической глубиной промерзания следует учитывать, что она должна определятся по температуре, характеризующей согласно ГОСТ 25100 переход пластичномерзлого грунта в твердомерзлый грунт. Нормативную глубину сезонного промерзания грунта dfn при отсутствии данных многолетних наблюдений следует определять на основе теплотехнических расчетов. Для районов, где глубина промерзания не превышает 2,5 м, ее нормативное значение допускается определять по формуле dfn = d0 , (3.1)
где M1 – безразмерный коэффициент, численно равный сумме абсолютных значений среднемесячных отрицательных температур за зиму в данном районе, принимаемых по СНиП 23-01, а при отсутствии в них данных для конкретного пункта или района строительства – по результатам наблюдений гидрометеорологической станции, находящейся в аналогичных условиях с районом строительства; d0 – величина, принимаемая равной для суглинков и глин 0,23 м; супесей, песков мелких и пылеватых – 0,28; песков гравелистых, крупных и средней крупности – 0,30; крупнообломочных грунтов – 0,34. Значение d0 для грунтов неоднородного сложения определяется как средневзвешенное в пределах глубины промерзания. Нормативная глубина промерзания грунта в районах, где dfn>2,5 м, а также в горных районах (где редко изменяется рельеф местности, инженерно-геологические и климатические условия) должна определяться теплотехническим расчетом в соответствии с требованиями СП 25.13330.
Вопрос: Как определить расчетную глубину сезонного промерзания грунта df, м? Ответ: Расчетную глубину сезонного промерзания грунта df, м определяют по формуле
df=kh · df n, (3.2)
dfn – нормативная глубина промерзания, м; kh — коэффициент, учитывающий влияние теплового режима сооружения, принимаемый для наружных фундаментов отапливаемых сооружений – по таблице 3.1; для наружных внутренних фундаментов неотапливаемых сооружений kh=1,1, кроме районов с отрицательной среднегодовой температурой.
Примечания: в районах с отрицательной среднегодовой температурой расчетная глубина промерзания грунта для неотапливаемых сооружений должна определяться теплотехническим расчетом в соответствии с требованиями СП 25.13330. Расчетная глубина промерзания должна определятся теплотехническим расчетом и в случае применения постоянной теплозащиты основания, а также если тепловой режим проектируемого сооружения может существенно влиять на температуру грунтов (холодильники, котельные и т.п.). Для зданий с нерегулярным отоплением при определении kh за расчетную температуру воздуха принимают ее среднесуточное значение с учетом длительности отапливаемого и неотапливаемого периодов в течение суток.
Глубина заложения фундаментов отапливаемых сооружений по условиям недопущения морозного пучения грунтов основания должна назначаться: • для наружных фундаментов (от уровня планировки) по табл. 3.2; • для внутренних фундаментов – независимо от расчетной глубины промерзания грунтов. Глубину заложения наружных фундаментов допускается назначать независимо от расчетной глубины промерзания, если: • специальными исследованиями на данной площадке установлено, что они не имеют пучинистых свойств; • специальными исследованиями и расчетами установлено, что деформации грунтов основания при их промерзании и оттаивании не нарушают эксплуатационную надежность сооружения; • предусмотрены специальные теплотехнические мероприятия, исключающие промерзания грунтов. Таблица 3.1
Примечания: 1. Приведенные в таблице значения коэффициента kh относятся к фундаментам, у которых расстояние от внешней грани стены до края фундамента αƒ˂0,5 м; если αƒ≥0,5 м; значение коэффициента kh повышают на 0,1, но не более чем до значения kh = 1; при промежуточном значении αƒ значения коэффициента kh определяют интерполяцией. 2. К помещениям, примыкающим к наружным фундаментам, относятся подвалы и технические подполья, а при их отсутствии — помещения первого этажа. 3. При промежуточных значениях температуры воздуха коэффициент kh принимают с округлением до ближайшего меньшего значения, указанного в таблице. Таблица 3.2
Примечания: • В случаях, когда глубина заложения фундаментов не зависит от расчетной глубины промерзания df, соответствующие грунты, указанные в настоящей таблице, должны залегать до глубины не менее нормативной глубины промерзания dfn. • Положение уровня подземных вод должно приниматься с учетом положений подраздела 5.4.
Вопрос: Как определяется глубина вновь возводимого фундамента относительно соседнего фундамента существующего здания? Ответ: Фундаменты сооружения или его отсека должны закладываться на одном уровне. При необходимости заложения соседних фундаментов на разных отметках их допустимую разность ∆h, м, определяют исходя из условия
∆h≤;α (tg φ 1+сI/р), (3.3)
где α –расстояние между фундаментами в свету, м; φ1, с I –расчетные значения угла внутреннего трения, град. и удельного сцепления, кПа; р - среднее давление под подошвой вышерасположенного фундамента от расчетных нагрузок (для расчета основания по несущей способности), кПа.
Рис. 3.1. Заглубление соседних фундаментов и подземных коммуникаций
Вопрос: Приведите предельно – допустимые деформации основания. Ответ: Предельно – допустимые деформации основания приведены в табл. 3.3.
Предельно – допустимые деформации основания
Таблица 3.3
Продолжение табл. 3.3
Окончание табл. 3.3
Примечания: •Значение предельной максимальной осадки основания фундаментов S применяется к сооружениям, возводимым на отдельно стоящих фундаментах на естественном (искусственном) основании или на свайных фундаментах с отдельно стоящими ростверками (ленточные, столбчатые и т. п.). •Значение предельной средней Su осадки основания фундаментов применяется к сооружениям, возводимым на едином монолитном железобетонном фундаменте ненарезной конструкции (перекрестные ленточные и плитные фундаменты на естественном или искусственном основании, свайные фундаменты с плитным ростверком, плитно-свайные фундаменты и т.п.) • Предельные значения относительного прогиба зданий, указанные в позиции 3, принимают равными 0,5(∆s/L)u, а относительного выгиба – 0,25 (∆s/L)u.. • При определении относительной разности осадок (∆s/L) в позиции 8 в табл. 3.3, за L принимают расстояние между осями блоков фундаментов в направлении горизонтальных нагрузок, а в опорах с оттяжками – расстояние между осями сжатого фундамента и анкера. • Если основание сложено горизонтальными (с уклоном не более 0,1), выдержанными по толщине слоями грунтов, предельные значения максимальных и средних осадок допускается увеличивать на 20%. • Предельные значения подъёма основания, сложенного набухающими грунтами, допускается принимать; максимальный и средний подъем в размере 25% и относительную разность осадок в размере 50% соответствующих предельных значений деформаций, приведенных в настоящем приложении, а относительный выгиб – в размере 0,25 (∆s/L)u.. • На основе обобщения опыта проектирования, строительства и эксплуатации отдельных видов сооружений допускается принимать предельные значения деформаций основания фундаментов, отличающиеся от указанных в настоящем приложении.
Вопрос: Какова основная задача расчета оснований по деформациям? Ответ: Целью расчета оснований по деформациям является ограничение абсолютных или относительных перемещений такими пределами, при которых гарантируется нормальная эксплуатация сооружения и не снижается его долговечность (вследствие появления недопустимых общих и неравномерных осадок, подъемов, кренов, изменений проектных уровней и положений конструкций, расстройств их соединений и т.п.). При этом имеется в виду, что прочность и трещиностойкость фундаментов и надфундаментных конструкций проверены расчетом, учитывающим усилия, которые возникают при взаимодействии сооружения с основанием.
Примечание – при проектировании сооружений, расположенных вблизи окружающей застройки, необходимо учитывать дополнительные деформации оснований сооружений окружающей застройки от воздействия проектируемых или реконструируемых сооружений
Вопрос: Приведите основные виды деформаций. Ответ: Деформации и перемещения основания (далее – деформации основания) подразделяются: наосадки, просадки, подъемы и осадки, оседания, горизонтальные перемещения и провалы. Деформации основания в зависимости от причин возникновения разделены на два вида: • первый – деформации от внешней нагрузки на основание; • второй – деформации, не связанные с внешней нагрузкой на основание и проявляющиеся в виде вертикальных и горизонтальных перемещений поверхности основания. Расчет оснований по деформациям должен производиться исходя из условия совместной работы сооружения и основания. Деформации основания фундаментов допускается определять без учета совместной работы сооружения и основания. Совместная деформация основания и сооружения может характеризоваться: • осадкой (подъемом) основания фундамента s; • средней осадкой основания фундамента; • относительной разностью осадок (подъемов) основания двух фундаментов ∆ s/L (L – расстояние между фундаментами); • креном фундамента (сооружения) i; • относительным прогибом или выгибом f/L (L – длина однозначно изгибаемого участка сооружения); • кривизной изгибаемого участка сооружения; • относительным углом закручивания сооружения; • горизонтальным перемещением фундамента (сооружения) uh. Вопрос: По какой формуле определяется расчетное сопротивление грунтов основания? Ответ: При расчете деформаций основания фундаментов с использованием расчетных схем среднее давление под подошвой фундамента р не должно превышать расчетного сопротивления грунта основания R определяемого по формуле , (3.4) где – коэффициенты условий работы, принимаемые по табл. 3.4; – коэффициент, принимаемый равным единице, если прочностные характеристики грунта (jII И cII)определены непосредственными испытаниями, и k = 1,1, если они приняты по таблицам. , – коэффициенты, принимаемые по таблице 3.5. – коэффициент, принимаемый равным единице при b<10 м; =z0/b+0,2 при b ³10 м; b – ширина подошвы фундамента, м (при бетонной или щебеночной подготовке толщиной h, допускается увеличивать b на 2 hn); γ II – осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента (при наличии подземных вод определяется с учетом взвешивающего действия воды), кН/м3; γ ’II – то же, для грунтов, залегающих выше подошвы фундамента, кН/м3; сII – расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента, кН/м3; d1 – глубина заложения фундаментов, м, бесподвальных сооружений от уровня планировки или приведенная глубина заложения наружных и внутренних фундаментов от пола подвала, определяемая по формуле 3.5. При плитных фундаментах за d1 принимают наименьшую глубину от подошвы плиты до уровня планировки: - глубина подвала, расстояние от уровня планировки до пола подвала, м (для сооружений с подвалом глубиной свыше 2 м принимают равным 2 м); здесь hs –толщина слоя грунта выше подошвы фундамента со стороны подвала, м; hc – толщина конструкции пола подвала, м; ycf – расчетное значение удельного веса конструкции пола подвала, кН/м. При бетонной или щебеночной подготовке толщиной допускается увеличивать d1 на hn.
Вопрос: Какие возможные примечания к формуле? Ответ: Возможны следующие примечания.
Примечания: Формулу (3.4) допускается применять при любой форме фундаментов в плане. Если подошва фундамента имеет форму круга или правильного многоугольника площадью А, значение b принимают равным Расчетные значения удельного веса грунтов и материала пола подвала, входящие в формулу(3.4)допускается принимать равными их нормативным значениям. Расчетное сопротивление грунта при соответствующем обосновании может быть увеличено, если конструкция фундамента улучшает условия его совместной работы с основанием, например фундаменты прерывистые, щелевые, с промежуточной подготовкой и др. Если d1 > d (d – глубина заложения фундамента от уровня планировки), в формуле (3.4) принимают d1=d и db = 0. Вопрос: Как определяются расчетные значения Ɣ II? Ответ: Расчетные значения и Ɣ II определяют при доверительной вероятности α;, принимаемой для расчетов по II предельному состоянию равной 0,85. Указанные характеристики находят для слоя грунта толщиной z ниже подошвы фундамента: z = b/2 при b < 10 м и z = z1 + 0,1 b при b > 10 м (здесь z1 = 4 м). Если толща грунтов, расположенных ниже подошвы фундаментов или выше ее, неоднородна по глубине, то принимают средневзвешенные значения ее характеристик. Вопрос: По какой формуле определяется приведенная глубина заложения фундамента d1? Ответ: Приведенная глубина заложения фундамента определяется по формуле d1=hs+hcf , (3.5)
где – удельный вес материала пола подвала; hs – толщина слоя грунта от уровня подошвы фундамента до низа пола; hcf – толщина пола подвала.
Вопрос: Приведите схему к определению приведенной глубины заложения d1? Ответ: Схема к определению d1 приведена на рис. 3.2. Рис. 3.2. Схема к определению приведенной глубины заложения подошвы фундамента d1 Вопрос: Как определить значения коэффициенты Ɣс1, Ɣс2? Ответ: Коэффициенты Ɣс1, Ɣс2 приведены в табл. 3.4. Таблица 3.4
Примечания:
1. К сооружениям с жесткой конструктивной схемой относятся сооружения, конструкции которых специально приспособлены к восприятию усилий от деформации оснований, в том числе за счет мероприятий, указанных в подразделе. 2. Для зданий с гибкой конструктивной схемой значение коэффициента Ɣс2 принимается равным единице. • При промежуточных значений L/H коэффициент Ɣс2 определяют интерполяцией. • Для рыхлых песков Ɣс1 и Ɣс2 принимают равными единице. Вопрос: Как определяются коэффициенты , ? Ответ: Значения коэффициентов , приведены в табл. 3.5. Таблица 3.5
Вопрос: Какие требования предъявляются к эпюрам давления под подошвой фундаментов при эксцентричных нагрузках? Ответ: Давление на грунт у края подошвы внецентренно нагруженного фундамента, как правило, должно определяться с учетом заглубления фундамента в грунт и жесткости надфундаментных конструкций. Краевое давление при действии изгибающего момента вдоль каждой оси фундамента не должно превышать 1,2 R и в угловой точке – 1,5 R. При расчете внецентренно нагруженных фундаментов эпюры давлений могут быть трапециевидные и треугольные, в том числе укороченной длины, обозначающие краевой отрыв подошвы фундамента от грунта при относительном эксцентриситете равнодействующей е более 1/6. Для фундаментов колонн зданий, оборудованных мостовыми кранами грузоподъемностью 75 т и выше, а также для фундаментов колонн открытых крановых эстакад при кранах грузоподъемностью свыше 15 т, для сооружений башенного типа, а также для всех видов сооружений при расчетном сопротивлении грунта основания R <150 кПа размеры фундаментов рекомендуется назначать такими, чтобы эпюра давлений была трапециевидной, с отношением краевых давлений p min ,/p maх ≥;0,25. В остальных случаях для фундаментов зданий с мостовыми кранами допускается треугольная эпюра с относительным эксцентриситетом равнодействующей е равным 1/6. Для фундаментов бескрановых зданий с подвесным транспортным оборудованием допускается треугольная эпюра давлений с нулевой ординатой на расстоянии не более 1/4 длины подошвы фундамента, что соответствует относительному эксцентриситету равнодействующей е не более 1/4.
Вопрос: По какой формуле определяются контактные краевые давления? Ответ: Краевые давления определяют по формуле
(3.8)
где – результирующие внешние моменты на уровне центров тяжести подошвы фундамента относительно координатных осей y и x:
(3.9)
(3.10)
– моменты сопротивления относительно координатных осей Х и У: (3.11)
(3.12) C учетом значений формулу (3.8) можно привести к виду
(3.13)
где – результирующая расчетная вертикальная сжимаемая нагрузка на уровне центра тяжести подошвы фундамента:
= (3.14)
Здесь NII – вертикальная расчетная сжимающая нагрузка на уровне обреза фундамента; Nf – вертикальная расчетная сжимающая нагрузка от собственного веса фундамента. Ng – вертикальная расчетная сжимающая нагрузка от собственного веса грунтов на обрезах фундамента. ex, ey – приведенные эксцентриситеты относительно координатных осей.
Вопрос: Как влияет равномерно распределенная нагрузка интенсивностью q на эпюры контактных давлений? Ответ: При наличии на полах и поверхности основания сплошной равномерно распределенной нагрузки интенсивность q краевые и средние эпюры давления следует увеличивать на нагрузку q (рис. 3.3 б). На нагрузку на полы промышленных зданий q допускается принимать равной 20 кПа, если в технологическом задании на проектирование не указывается большее значение этой нагрузки.
Вопрос: Приведите эпюры контактных давлений по подошве фундаментов при различных значениях приведенных эксцентриситетов? Ответ: Эпюры контактных давлений приведены на рис. 3.3. Рис. 3.3. Эпюры давлений по подошве фундаментов при центральной и внецентренной нагрузках а-г – при отсутствии нагрузок на полы; д-з – при сплошной равномерно распределенной нагрузке интенсивностью q; a и д – при центральной нагрузке; б и е – при эксцентриситете нагрузки е < l/6; в и ж – при е = l/6; г и з – при е > l/6 (с частичным отрывом фундамента от грунта) Вопрос: Приведите схемы внешних усилий, приложенных на фундамент? Ответ: Схемы внешних усилий приведены на рис. 3.4. Рис. 3.4. Схема приложения нагрузок на фундамент Вопрос: Приведите формулу проверки прочности кровли слабого подстилающего слоя. Ответ: При наличии в пределах сжимаемой толщи основания на глубине z от подошвы фундамента слоя грунта меньшей прочности, чем прочность грунта вышележащих слоев, размеры фундамента должны назначаться такими, чтобы для суммарного напряжения σz обеспечить условие:
σ z = ( σ zp –σ zγ)+ σ zg≤Rz, (3.15)
где σ zp, σ zγ и σ zg – вертикальные напряжения в грунте на глубине z от подошвы фундамента, кПа; Rz – расчетное сопротивление грунта пониженной прочности, кПа, на глубине z, вычисляемое по формуле (3.4) для условного фундамента шириной bz, м:
(3.16)
где Az= N/ σ zp; a= (l-b)/ 2, Здесь N – вертикальная нагрузка на основание от фундамента; l и b – соответственно глубина и ширина фундамента.
Вопрос: Приведите схему к проверке прочности кровли слабого слоя? Ответ: Схема приведена на рис. 3.5. Рис. 3.5. Расчетная схема к проверке давления на подстилающий слой слабого грунта Вопрос: Приведите номенклатуру плит ленточных фундаментов? Ответ: Смотрите табл. 3.6.
|