Краевые давления под подошвой фундамента

3.2.3. Проверка краевых давлений под подошвой фундамента.

Для центрально нагруженных фундаментов среднее фактическое давление на основание под подошвой фундамента должно удовлетворять условию:

где N — сумма всех вертикальных расчетных нагрузок, действующих на фундамент от сооружения, кН;

Q_ф — расчетное значение нагрузки от собственного веса фундамента, кН;

F — площадь фундамента, м 2 ; R – расчетное сопротивление грунта.

Для внецентренно нагруженного фундамента давления на грунт у края его подошвы определяются по формуле:

где N, Q_ф, F — то же, что в формуле (3.16);

М — расчетное значение изгибающего момента, действующего вдоль каждой оси фундамента от внецентренного приложения нагрузки на уровне обрезов фундамента, кНм;

W — момент сопротивления площади подошвы фундамента, м 3 , равный:

) для квадратных, в плане фундаментов:

б) для круглых и многоугольных:

) для прямоугольных в плане фундаментов:

в зависимости от направления действия моментов.

реднее давление по подошве внецентренно нагруженного фундамента:

ри этом краевое давление при действии изгибающего момента вдоль каждой оси фундамента:

При учете влияния соседних фундаментов на проектируемый, величина наибольшего краевого давления в угловой точке не должна превышать 1,5R, где R — расчетное давление на основание.

Если условия (3.16) или (3.22) и (3.23) удовлетворяются, то размеры фундамента в плане оставляют принятыми ранее для третьего приближения (b, l, d). В других случаях необходимо изменить размеры подошвы фундамента, что можно сделать путем постепенного подбора или аналитическим способом, решая уравнения относительно размеров сторон в плане, а именно:

а) для квадратного

г) для прямоугольного

д) для ленточного

3.2.4. Расчет прочности и конструирование фундаментов

По имеющимся размерам фундамента в плане, глубине заложения, размеру сечения колонн в плане подбирается конструкция фундамента.

Отметка верхнего обреза фундамента назначается на 0,15 м ниже условной отметки пола первого этажа, принимаемой за — 0,0. Высота фундамента дополнительно корректируется условием заделки колонны в стакан.

Глубина заделки колонны в стакан h₃ принимается равной h_k для центрально нагруженных квадратных фундаментов, а также для прямоугольных внецентренно нагруженных фундаментов с эксцентриситетом , е≤2h_k. Для прямоугольных фундаментов с эксцентриситетом еk3≤1.4h_k

Глубина заделки колонны в стакан дополнительно должна удовлетворять требованию заделки рабочей арматуры колонны, которая принимается равной:

для колонн прямоугольного сечения с рабочей арматурой класса A-II для проектной марки бетона В15 для бетона класса В15

для колонн с рабочей аркатурой класса А-Ш для бетона класса В15 для класса марки бетона В15

Глубина заделки двухветвевых колонн определяется из условия:

где — расстояние между наружными гранями ветвей колонны (м).

При глубине заделки двухветвевых колонн в фундамент принимается равной 1,2 м.

Под сборные двухветвевые колонны с расстоянием между наружными гранями ветвей колонны рекомендуется выполнять устройство отдельных стаканов под каждую ветвь с заделкой каждой ветви на величину .

Толщина стенок неармированного стакана поверху принимается не менее 0,75 глубины стакана и не менее 200 мм.

Толщина армированной стаканной части принимается по расчету согласно СНиП 2.03.01.-84, но не менее 200 мм.

Зазоры между стенками стакана и колонны должна приниматься равными 75 мм поверху и 50 мм понизу. Бетон для замоноличивания колонны в стакане фундамента принимается класса не менее В15.

Толщина дна стакана принимается по расчету на раскалывание, но не менее 200 мм.

В тех случаях, когда высота фундамента с учетом всех факторов (глубины заложения, отметки верха стакана, глубины стакана, толщины дна стакана) получается большой, то высоту фундамента следует увеличивать за счет подколонника. При этом фундамент по высоте разделяется на плитную часть и подколонник. Если размеры фундамента в плане не превышают соответственно , то фундамент конструируется с повышенной стаканной частью (подколонником). В остальных случаях фундамент выполняется без повышенной стаканной части (рис.3.3).

Рис. 3.3. Схема конструирования фундамента с повышенной стаканной частью (подколонником).

а — жёсткий фундамент; б — фундамент с подколонником.

Требуемая высота отдельно стоящего фундамента или его плитной части для фундаментов с повышенной стаканной частью вычисляется из условия прочности на продавливание по формуле:

а) для прямоугольных фундаментов

б) для квадратных в плане фундаментов

в) для круглых в плане фундаментов

роме того, высота нижней ступени фундамента должна проверяться из условия прочности на срез по формуле:

Необходимая высота Н₀ ленточных фундаментов устанавливается из условия прочности та срез:

В формулах (3.24) — (3.26) приняты обозначения:

— соответственно меньшая и большая сторона сечения колоны или подколонника ( );

— коэффициент, характеризующий отношение расчетного сопротивления бетона растяжению R_bt (по табл.13 СНиП 2.03.01.-84), к среднему давлению грунта под подошвой фундамента P вычисленного по ф-ле 3.16.

Таблица 13 из СНиП 2.03.01.-84

Расчетные сопротивления бетона для предельных состояний первой группы R_b и R_bt

при классе бетона по прочности на сжатие, МПа / кгс/см 2 .

РАСЧЕТЫ ПРОЧНОСТИ И УСТОЙЧИВОСТИ

При проектировании фундаментов в ряде случаев они оказываются внецентренно нагруженными. У таких фундаментов эпюра давления на естественное основание имеет вид треугольника или трапеции. При этом если длина эпюры давления оказывается меньше основания фундамента, то происходит частичный отрыв подошвы фундамента (т.н. краевой отрыв). Для установления данного факта (с целью разработки мероприятий по предотвращению недопустимого эксцентриситета) необходимо выполнить расчет краевых давлений под подошвой фундамента.

Учитывать ли краевые давления под подошвой жесткого монолитного фундамента?

Здравствуйте. Рассчитываю фундамент индивидуального жилого дома 7х7, в плане замкнутый квадрат. Имеется эксцентриситет приложения нагрузки на фундамент. Сам фундамент из монолитного железобетона сечением 500х1000. Можно ли не считать основание по краевым давлениям? Ведь фундамент жесткий и с легкостью воспримет по своей длине крутящий момент от приложенных внецентренных нагрузок.

Последний раз редактировалось Иван 80, 27.11.2019 в 12:15 .
Просмотров: 3199
Регистрация: 28.12.2011
Сообщений: 843
Сообщение от Иван 80
Можно ли не считать основание по краевым давлениям?
Да можно вообще ничего не считать, но если не считать давления то что тогда считать?
Регистрация: 26.08.2006
Сообщений: 600

Я имею ввиду именно краевые давления. Если их учитывать, то сильно вырастает подошва. Но по логике жёсткость фундамента ведь должна воспринимать крутящий момент, не предавая его на грунт

Регистрация: 28.12.2011
Сообщений: 843

Я всегда думал что должны выполняться услови Pср меньше R, Pмакс меньше 1,25R, и только потом уже считать осадки крены и прочее, если Вы считаете что по каким то условиям Рмакс будем не значительным , так и определите его с жесткостью фундамента который будет по факту.

Регистрация: 26.08.2006
Сообщений: 600

Не натолкнете ли меня на мысль, как учесть снижение краевых давлений из-за восприятия части крутящего момента фундаментом?

Регистрация: 28.12.2011
Сообщений: 843

Задайте вашу ленту в лира/скадах , определите коэффициенты постели и посмотрите какие будет напряжения под подошвой.

Регистрация: 26.08.2006
Сообщений: 600

h5r32, Спасибо, реально дельный совет. Замоделировал и действительно, получил результат, что краевые давления сильно гасятся.

Регистрация: 30.05.2007
Сообщений: 25,089
Сообщение от h5r32
Да можно вообще ничего не считать..

Примерно так говорит моя жена, когда я говорю, что «сегодня приду позже». «Можешь вообще не приходить».

__________________
Воскресе
Регистрация: 28.12.2011
Сообщений: 843
Ильнур, Тут не про устойчивость ))))
Регистрация: 30.05.2007
Сообщений: 25,089
Сообщение от h5r32
Ильнур, Тут не про устойчивость ))))

Тут про сопромат. «Можно я не посчитаю давления с учетом пространственной работы жесткой рамы, в т.ч. на кручения, НО буду считать , что от эксцентреситета перекос эпюры не возникнет?»
Так вот, когда я говорю, что приду, но поздно , то.
По теме — приведенный фундамент действительно не на что считать.

__________________
Воскресе

Инженер-проектировщик КМ, КЖ

Регистрация: 28.05.2017
Сообщений: 843
А о каком крутящем моменте в фундаменте идет речь? Можно эскиз в студию?

__________________
«Не будь теории упругости, сопромат напоминал бы удручающий свод прочностных нормативов»

Регистрация: 30.05.2007
Сообщений: 25,089
Сообщение от Виkтор
А о каком крутящем моменте в фундаменте идет речь? Можно эскиз в студию?

Зачем эскиз? Можно в уме: у автора лента (500х1000 ), замкнутая в квадрат, причем малюсенький — 7х7 м. А стена ставится со смещением от оси ленты (то ли внутрь, то ли наружу, скорее наружу, но это неважно). Что КРУТИТ ленту-балку относительно продольной оси ленты. Чему сопротивляются две перпендикулярные ленты по концам рассматриваемой ленты, ибо монолит. Ну рамка такая жесткая. И автор грит: дык кручение практически перехвачено рамой, и можно я хрен покладу на краевые? А мы ему — да конечно. и т.д. и т.п.
Вот о каком кручении.

__________________
Воскресе

Инженер-проектировщик КМ, КЖ

Регистрация: 28.05.2017
Сообщений: 843
Ну я так и подумал, что речь о кручении ленты. Просто смутило, фраза
Сообщение от Иван 80
Имеется эксцентриситет приложения нагрузки на фундамент

. Для меня фундамент=система из балок-лент, а не каждая лента по отдельности. Соответственно и краевые давления воспринимал ВСЕГО фундамента-системы из лент, а не каждой ленты в отдельности
Теперь понял о чем речь.
Считаю, что проверка по ограничению эксцентриситета (не путать с частью проверки про 1,2R и 1,5R) относится именно к всему фундаменту, чащу столбчатому, а не к каким-то его частям. Соответственно достаточно выполнить условия про 1,2R и 1,5R, а усилия от крутящего момента воспринять поперечными балками-лентами

__________________
«Не будь теории упругости, сопромат напоминал бы удручающий свод прочностных нормативов»

5.5.3. Определение основных размеров фундаментов (ч. 3)

Размеры внецентренно нагруженных фундаментов определяются исходя из условий:

p ≤ R;

(5.50)

p_max ≤ 1,2R;

(5.51)

p c _max ≤ 1,5R,

(5.52)

где р — среднее давление под подошвой фундамента от нагрузок для расчета оснований по деформациям; p_max — максимальное краевое давление под подошвой фундамента; р c _max — то же, в угловой точке при действии моментов сил в двух направлениях; R — расчетное сопротивление грунта основания.

Максимальное и минимальное давления под краем фундамента мелкого заложения при действии момента сил относительно одной из главных осей инерции площади подошвы определяется по формуле

,

(5.53)

где N — суммарная вертикальная нагрузка на основание, включая вес фундамента и грунта на его обрезах, кН; A — площадь подошвы фундамента, м 2 ; М_х — момент сил относительно центра подошвы фундамента, кН·м; y — расстояние от главной оси инерции, перпендикулярной плоскости действия момента сил, до наиболее удаленных точек подошвы фундамента, м; I_x — момент инерции площади подошвы фундамента относительно той же оси, м 4 .

Для прямоугольных фундаментов формула (5.53) приводится к виду

,

(5.54)

где W_x — момент сопротивления подошвы, м 3 ; e_x = M_x/N — эксцентриситет равнодействующей вертикальной нагрузки относительно центра подошвы фундамента, м; l — размер подошвы фундамента в направлении действия момента, м.

При действии моментов сил относительно обеих главных осей инерции давления в угловых точках подошвы фундамента определяется по формуле

(5.55)

или для прямоугольной подошвы

,

(5.56)

где М_х, M_y, I_х, I_y, e_x, e_y, x, у — моменты сил, моменты инерции подошвы эксцентриситеты и координаты рассматриваемой точки относительно соответствующих осей; l и b — размеры подошвы фундамента.

Условия (5.50)—(5.52) обычно проверяются для двух сочетаний нагрузок, соответствующих максимальным значениям нормальной силы или момента.

Относительный эксцентриситет вертикальной нагрузки на фундамент ε = е/l рекомендуется ограничивать следующими значениями:

ε_u = 1/10 — для фундаментов под колонны производственных зданий с мостовыми кранами грузоподъемностью 75 т и выше и открытых крановых эстакад с кранами грузоподъемностью более 15 т, для высоких сооружений (трубы, здания башенного типа и т.п.), а также во всех случаях, когда расчетное сопротивление грунтов основания R < 150 кПа;

ε_u = 1/6 — для остальных производственных зданий с мостовыми кранами и открытых крановых эстакад;

ε_u = 1/4 — для бескрановых зданий, а также производственных зданий с подвесным крановым оборудованием.

Форма эпюры контактных давлений под подошвой фундамента зависит от относительного эксцентриситета (рис. 5.25): при ε < 1/6 — трапециевидная (если ε = 1/10, соотношение краевых давлений p_min/p_max = 0,25), при ε = 1/6 — треугольная с нулевой ординатой у менее загруженной грани подошвы, при ε > 1/6 — треугольная с нулевой ординатой в пределах подошвы, т.е. при этом происходит частичный отрыв подошвы.

Рис. 5.25. Эпюры давлений под подошвой фундамента при действии центральной и внецентренной нагрузки

В последнем случае максимальное краевое давление определяется по формуле

,

(5.57)

где b — ширина подошвы фундамента; l₀ = l /2 – e — длина зоны отрыва подошвы (при ε = 1/4, l₀ = 1,4).

Следует отметить, что при отрыве подошвы крен фундамента нелинейно зависит от момента.

Распределение давлений по подошве фундаментов, имеющих относительное заглубление λ = d/l > 1, рекомендуется находить с учетом бокового отпора грунта, расположенного выше подошвы фундамента. При этом допускается применять расчетную схему основания, характеризуемую коэффициентом постели (коэффициентом жесткости). В этом случае краевые давления под подошвой вычисляются по формуле

,

(5.58)

где i_d — крен заглубленного фундамента; c_i — коэффициент неравномерного сжатия.

Пример 5.11. Определить размеры фундамента для здания гибкой конструктивной схемы без подвала, если вертикальная нагрузка на верхний обрез фундамента N = 10 МН, момент M = 8 МН·м, глубина заложения d = 2 м. Грунт — песок средней крупности со следующими характеристиками, полученными по испытаниям: е = 0,52; φ_II = 37°; c_II = 4 кПа; γ = 19,2 кН/м 3 . Предельное значение относительного эксцентриситета ε_u = е/l = 1/6.

Решение. По табл. 5.13 R₀ = 500 кПа. Предварительные размеры подошвы фундамента определим исходя из требуемой площади:

м 2 .

Принимаем b · l = 4,2 · 5,4 м ( A = 22,68 м 2 ).

Расчетное сопротивление грунта по формуле (5.29) R = 752 кПа. Максимальное давление под подошвой

кПа < 1,2 R = 900 кПа.

Эксцентриситет вертикальной нагрузки

м,

т.е. ε = e/l = 0,733/5,4 = 0,135 < ε_u = 0,167.

Таким образом, принятые размеры фундамента удовлетворяют условиям, ограничивающим краевое давление и относительный эксцентриситет нагрузки.

Сорочан Е.А. Основания, фундаменты и подземные сооружения