Определение формы и размеров столбчатых внецентренно нагруженных фундаментов (под колонны). Эпюры контактных давлений.

Определение высоты фундамента и его ступеней производится на основе расчета изгибаемых элементов железобетонных конструкций по наклонным сечениям при отсутствии поперечной арматуры.

Внецентренно нагруженный фундамент с прямоугольной подошвой рассчитывают на продавливание по условию:

Под сборные железобетонные колонны используют фундаменты ступен­чатого типа со стаканом.

Глубина стакана h_у принимается не менее большего размера попереч­ного сечения колонны l_k . Толщина дна и стенок ста­кана делается не менее 200 мм. При соотношении толщины стенок стакана d_g к высоте верхней сту­пени фундамента h_s не менее 0,75 стакан не ар­мируется. В этом случае по внутренним граням ста­кана ставят конструктивную арматуру диаметром 6 мм для предохране­ния его стенок от разрушения при случайных ударах во время монтажа колонн. Размеры подошвы фундамента устанавливаются кратными 100 мм, ширина каждой ступени - кратной 50 мм, высота ступеней - кратной 100 мм, при общей высоте не менее 200 мм.

Защитный слой бетона под арматурой в зависимости от влажности и вида грунта принимают в пределах от 35 до 70 мм. При устройстве монолитных фундаментов делается бетонная подготовка. Бетон фунда­мента рекомендуется принимать класса В 12,5 - В 15. Когда стенка стакана делаются более тонкими, то есть при d_g <0,75h₃ , они рас­считываются как железобетонные элементы.

В фундаментах стаканного типа при некачественной заделке колонны возможно продавливание фундамента под торцом колонны. В этом случае заделка не учитывается и производится проверка фундамента на продавливание под торцом колонны.

При высоком уровне подземных вод следует предусмотреть гидро-изоляцию подвального помещения.

Определение конечных осадок фундаментов по действующим нормам (ТНПА). Другие методы. Осадка грунта от сплошной равномерно-распределенной нагрузки.

Расчет осадки фундамента производится по формуле: S £ S_u,

где S — конечная осадка отдельного фундамента, определяемая расчетом;

S_u=80 мм — предельная величина деформации основания фундамента зданий и сооружений.

Основным методом определения полной (конечной) осадки фунда­ментов является метод послойного суммирования. Расчёт начинается с построения эпюр природного (бытового) и дополнительного давлений. На геологический разрез наносятся контуры сечения фун­дамента, затем от оси фундамента влево откладываются ординаты эпюр природного давления в кПа, определяемого по формуле:

σ_zg=Σγ_i*h_i

где γi—удельный вес грунта i-ого слоя, кПа

hi—толщина слоя грунта, м

Величина бытового давления определяется на границе каждого слоя грунта. Если в пределах выделенной толщи залегает горизонт подземных вод, то удельный вес грунта определяется с учётом гидро­статического взвешивания:

γ_sb=(γ_s-10)/(1+e)=(γ_s-10)(1-n),

γs=10ρs,

γs — удельный вес частиц грунта, кН/м³

e — коэффициент пористости грунта,

n — пористость в долях единицы,

ρs — плотность грунта,т/м³

Вправо от оси фундамента откладывается эпюра природного давления, уменьшенная в пять раз.

Для построения эпюры дополнительного давления толщина грунта ниже подошвы фундамента в пределах глубины, приблизительно равной трёхкратной ширине фундамента, разбивается на ряд слоёв мощностью не более 0.4b (обычно 0.2b). Дополнительное вертикаль­ное давление непосредственно под подошвой фундамента определяет­ся как разность между средним давлением по оси фундамента и вертикальным напряжением от собственного веса грунта на уровне подошвы фундамента:

кПа - полное давление по подошве фундамента,

N – заданная нагрузка на фундамент, кН

А- площадь его подошвы, м²

1. дополнительное вертикальное напряжение σ_zp для любого сечения, расположенного на глубине z от подошвы, определяется по формуле:

где a — коэффициент, принимаемый по таблице в зависимости от формы подошвы фундамента, соотношения сторон прямоугольного фундамент η = l/b и относительной глубины ξ = z/b. Здесь l и b — соответственно длина и ширина фундамента.

2. построив в произвольном одинаковом масштабе эпюры бытового и дополнительного давлений, определяют границу сжимаемой толщи основания, которая находится в точке, где пересекаются эпюры.

3. расчет осадки отдельного фундамента на основании в виде упругого линейно деформируемого полупространства с условным ограничением величины сжимаемой зоны производится по формуле:

где S – конечная осадка отдельного фундамента, см;

n – число слоев, на которые разделена по глубине сжимаемая зона основания;

h_i – толщина i-го слоя грунта основания, см;

E_i – модуль деформации грунта i-го слоя, кПа;

b – безразмерный коэффициент, равный 0,8;

– среднее значение дополнительного вертикального нормального напряжения в i-ом слое грунта, равное полусумме напряжений на верхней и нижней границах слоя, кПа.

Величина осадки ф-та зависит от:

-давление под подошвой ф-та

-при одном и том же давлении осадка будет меньше, если глубина …. Будет больше

-чем шире ф-т при одном и том же давлении, тем больше осадка

-осадка будет больше для обводнённого грунта

Существуют другие методы определения осадок: формулала шлейхера выведена из предположения, что грунт однородный, метод эквивалентного слоя проф-ра Цитовича: заменяем треугольником (для однородного основания или модули деформации по глубине различаются не значительно); метод слоя конечной толщины пр-ра Егорова (если на некоторой глубине находится скальный плотный грунт Еск. значительно больше Е).

Неравномерные осадки ф-нтов и факторы, их обуславливающие

-наличие линз и косослойных напластований.

- пучение при промерзании (прогиб, выгиб, крен).

-просадочные явления.

- повышенная гибкость зданий и соор-ний, самого тела ф-нта (если сборные)

Как уменьшить неравномерность осадок

- путём выравнивания по расчётам.

-улучшить св-ва грунтов у пов-ти (уплотнить)

-увеличить жёсткость надфундаментных конструкций и особенно ф-тов.