Определение размеров подошвы (ширины) ленточного фундамента
Расчет оснований и фундаментов в общем случае проводится по двум группам предельных состояний (по несущей способности и по деформациям) и включает примерно те же этапы, что и расчеты других конструкций (т.е. выбор расчетной схемы, сбор нагрузок и т.д. – см. раздел. 3.2). Сложность расчетов оснований (т.е. выбора площади подошвы фундамента) зависит от вида проектируемого объекта, уровня его ответственности, от сложности инженерно-геологических условий. Для объектов III класса (к каким можно отнести здание на рисунке 1а) допустимо ограничиваться упрощенным расчетом, при котором не требуется ни «точного» знания механических свойств грунтов, ни расчета несущей способности основания, ни определения его осадки. Расчет сводится лишь к тому, что давление под подошвой фундамента не должно превышать некоторой табличной величины – расчетного сопротивления основания, которое принимается в зависимости от физических свойств грунта и подвергается незначительной корректировке (в зависимости от размеров фундамента).
Сначала находится предварительное значение расчетного сопротивления основания. R0 по таблицам СНиП в зависимости от характеристик грунта (в данных методических указаниях таблицы приведены в приложении 2):
· для глин, суглинков, супесей – от показателя текучести IL и коэффициента пористости e;
· для песков – от крупности и плотности залегания.
Плотность залегания песков определяется по таблице ГОСТ 25100-95 в зависимости от коэффициента пористости e (см. таблицу 3П приложения).
После определения расчетного сопротивления R0 по таблицам 4П или 5П рассчитывается предварительная ширина фундамента по формуле
, (7)
где b – ширина фундамента, м;
N – погонная нагрузка, кН/м;
Если ширина фундамента b оказывается равной b0 = 1м, а ранее определенная глубина заложения d равной d0 = 2м, то предварительная величина расчетного сопротивления R0 принимается за окончательную R. Если же ширина и глубина фундамента (b и d ) будут отличны от упомянутых «эталонных» значений (b0 и d0) проводится корректировка R0 (откорректированное расчетное сопротивление обозначается R). В частности, при d £ 2м корректировка R0 производится по формуле:
R = R0 [1+ k1 (b–b0) / b0]´ (d+d0) / 2d0 , (8)
где k1 – коэффициент, принимаемый для крупных, средних и мелких песков k1 = 0.125, для пылеватых песков, супесей, суглинков и глин k1 =0.05.
После этого ширина фундамента b уточняется (по той же формуле (7), но вместо R0 используется R), и принимается окончательное значение b.
В данной расчетно-графической работе ширину фундамента необходимо определить именно таким упрощенным способом.
Расчет рекомендуется выполнять в следующем порядке:
· уточняются исходные данные, если в задании грунт - песок (по таблице 3П определяется плотность сложения песка);
· по таблице 4П (для песка) или 5П (для глинистого грунта) определяется расчетное сопротивление основания R0;
· рассчитывается по формуле (7) предварительная ширина фундамента b (если получается b < 0.6 м, по конструктивным соображениям рекомендуется принимать b = 0.6 м).
· если полученная величина b и ранее выбранная глубина заложения d отличны от «эталонных» (b0 =1м и d0 = 2м), расчетное сопротивление корректируется по формуле (8), если b = b0 и d = d0, то R = R0;
· рассчитывается окончательная ширина фундамента по формуле (7), при R0 = R
Как и до корректировки R0 ширина монолитного бетонного фундамента b принимается не менее 0.6м.
Пример. Для ленточного фундамента с глубиной заложения d=1м ,в основании которого залегает мелкий влажный песок с коэффициентом пористости e = 0.6. Определить расчетное сопротивление основания R и ширину бетонного фундамента, необходимую для восприятия погонной нагрузки на него 80 кН/м.
Уточним исходные данные: мелкий песок с e = 0.6 согласно таблице 3П относится пескам средней плотности. По таблице 5П определяем, что для мелкого влажного песка средней плотности расчетное сопротивление следует принять равным R0 =200 кПа. По формуле (7) определяем ширинуфундамента
= 0.4м
Так как b =0.4 м < 0.6 м, принимаем b =0.6 м. Так как d < 2м корректировка R0 проводится по формуле (8).
R = R0 [1+ k1 (b–b0) / b0]´ (d+d0) / 2d0 = 200[1+ 0.125 (0.6–1) / 1]´ (1+2) / 2´2 = =142.5 кПа.
Вторично определяем ширину фундамента:
= 0.56 м
Принимаем окончательно ширину фундамента b =0.6 м
Пример. В предшествующей задаче вместо песка рассмотреть глину с характеристиками IL =0.5, e =0.8.
По таблице 4П определяем путем интерполяции R0 =250 кПа
= 0.32 м, принимаем b =0.6 м
Как и в предшествующей задаче производим корректировку R0 по формуле (8) и получаем R=178.1 кПа
= 0.45 м.
Принимаем окончательно ширину фундамента b =0.6 м
Рекомендуемая литература:
1. Щербаков А.С. Основы строительного дела: Учебник для лесотехнических вузов. М.: Высш. Шк., 1984. –336с.
2. СНиП 2.01.07-85 Нагрузки и воздействия / Госстрой СССР. М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1987, 36с.
3. СНиП II-25-80 Деревянные конструкции . Нормы проектирования / Госстрой РФ. М.: ГУП ЦПП, 2000, 30с.
4. СНиП 2.02.01-83* Основания зданий и сооружений /Госстрой РФ. М.: ГУП ЦПП, 2002, 48с.
5. Справочник строителя. Справочник/Г.М. Бадьин, В.В. Стебаков. –М.: Изд. АСВ, 2001. –340с.
Приложение Б
Коэффициент, учитывающий влияние теплового
режима здания (табл. 1 СНиП 2.02.01-83*)
Таблица Б1
| Особенности сооружения | Коэффициент  при расчетной среднесуточной температуре воздуха в помещении, примыкающем к наружным фундаментам, °С | ||||
| 20 и более | |||||
| Без подвала с полами, устраиваемыми: по грунту | 0,9 | 0,8 | 0,7 | 0,6 | 0,5 |
| на лагах по грунту | 1,0 | 0,9 | 0,8 | 0,7 | 0,6 |
| по утепленному цокольному перекрытию | 1,0 | 1,0 | 0,9 | 0,8 | 0,7 |
| С подвалом или техническим подпольем | 0,8 | 0,7 | 0,6 | 0,5 | 0,4 |
Глубина заложения фундамента (табл. 2 СНиП 2.02.01-83*)
Таблица Б2
| Грунты под подошвой фундамента | Глубина заложения фундамента в зависимости от глубины расположения подземных вод dw , м, при | |
| dw £ df +2 | dw > df +2 | |
| Скальные, крупнообломочные с песчаным заполнителем, пески гравелистые, крупные и средней крупности | Не зависит от df | Не зависит от df |
| Пески мелкие и пылеватые | Не менее df | То же |
| Супеси с показателем текучести IL < 0 | То же | “ |
| То же приIL ³ 0 | “ | Не менее df |
| Суглинки и глины, а также крупнообломочные грунты с пылевато-глинистым заполнителемIL ³ 0.25 | “ | То же |
| То же приIL < 0.25 | “ | Не менее 0.5 df |
Плотность песков (табл. Б18 ГОСТ 25100-95)
Таблица Б3
| Разновидность (плотность) песков | Коэффициент | пористости e | |
| Пески гравелистые, крупные и средней крупности | Пески мелкие | Пески пылеватые | |
| Плотный | <0.55 | <0.60 | <0.60 |
| Средней плотности | 0.55–0.70 | 0.60–0.75 | 0.60–0.80 |
| Рыхлый | >0.70 | >0.75 | >0.80 |
Расчетные сопротивления RО пылевато-глинистых грунтов
(табл.3 прил. 3 СНиП 2.02.01-83*)
Таблица Б4
| Пылевато-глинистые грунты | Коэффициент пористости е | Значение RО при показателе текучести грунта | |
| IL = 0 | IL = 1 | ||
| Супеси | 0.5 | ||
| 0.7 | |||
| 0.5 | |||
| Суглинки | 0.7 | ||
| 1.0 | |||
| 0.5 | |||
| Глины | 0.6 | ||
| 0.8 | |||
| 1.1 |
Расчетные сопротивления RО песчаных грунтов
(табл.2 прил. 3 СниП 2.02.01-83*)
Таблица Б5
| Пески | Значения RО (кПа) в зависимости от плотности песков | |
| Плотные | Средней плотности | |
| Крупные | ||
| Средней крупности | ||
| Мелкие: | ||
| маловлажные | ||
| влажные и насыщенные водой | ||
| Пылеватые: | ||
| маловлажные | ||
| влажные | ||
| насыщенные водой |