В каких случаях необходима проверка слабого подстилающего слоя

Проверка прочности слабого подстилающего слоя основания

Если в пределах сжимаемой толщи основания, определенной в предыдущем пункте, залегает слой грунта, расчетное сопротивление R₀ которого меньше, чем R₀у несущего слоя грунта, находящегося непосредственно под подошвой фундамента, принятые размеры подошвы фундамента должны быть дополнительно проверены по условию

_zp+ _zg≤ R_z, (2.17)

где _zp– дополнительное напряжение на глубине z от подошвы фундамента (на уровне кровли слабого подстилающего слоя, кПа;

_zg– вертикальное напряжение от собственного веса на той же глубине z, кПа;

R_z — расчетное сопротивление слабого грунта на глубине z, кПа, определяемое по формуле (4.8) для условного фундамента шириной b_z(рис.4.7).

Проектирование свайного фундамента

Проектирование свайных фундаментов производится в соответствии с требованиями СНиП 2.02.03 – 85 [8].

Свайный фундамент состоит из свай и ростверка. Свайные фундаменты применяются при слабых грунтах или вследствиитехнико – экономических преимуществ (быстрота производства работ, экономичность и другие). Для промышленного и гражданского строительства выбираются, в основном, свайные фундаменты с низким ростверком.

Сваей называется стержень, погруженный в готовом виде в грунт или изготовленный непосредственно в скважине в грунтовом массиве. Свая передает нагрузку на основание как нижним торцом, так и трением, возникающим по ее боковой поверхности при перемещении.

Верхняя часть сваи называется головой.

Ростверком называется балка или плита, объединяющая группу свай в единый фундамент. Ростверк служит для распределения нагрузки, передаваемой сооружением на сваи.

Расчет свайных фундаментов производится по двум группам предельных состояний.по первой группе — расчет несущей способности сваи и проверка прочности свай и ростверков. По второй группе – расчет по деформациям свайных фундаментов.

Выбор типа, длины и сечения свай

Тип свай, их длина, размер поперечного сечения назначаются исходя из конкретных инженерно – геологических условий строительной площадки. Пр выполнении курсового проекта рекомендуется выбирать типовые забивные железобетонные сваи по справочникам, специальному альбому, имеющемуся на кафедре, или согласно табл. 5.7 приложения.

В практике жилищного и промышленного строительства наиболее часто применяются сваи с сечением 25х25 и 30х30 см. При назначении длины свай следует иметь в виду, что почти всегда экономически целесообразен фундамент с меньшим числом более длинных свай, чем фундамент с большим числом коротких свай.

Длина сваи определяется глубиной залегания несущего слоя грунта и отметкой заложения подошвы ростверка. Нижний конец сваи рекомендуется заглублять в несущий слой грунта на 1-1,5 м. (рис. 4.8).

Предварительное определение глубины заложения и толщины плиты ростверка

При назначении глубины заложения подошвы свайного ростверка необходимо учитывать вид и состояние грунтов строительной площадки, положение уровня грунтовых вод, конструктивные особенности сооружения (например, наличие подвала и т.д.)

Глубина заложения свайного ростверка в непучинистых грунтах назначается независимо от глубины промерзания ( не менее 0,5 м от поверхности планировки), в пучинистых грунтах – ниже расчетной глубины промерзания не менее чем на 0,25 м.

В промышленных и гражданских зданиях обрез ростверка принимается на 15…20 см ниже уровня отметки пола. Толщина ростверка должна быт не менее 40 см. Окончательная его толщина определяется проверочным расчетом на изгиб или на продавливание головами свай. Величина заделки головы железобетонной сваи в ростверке составляет:

а) при отсутствии горизонтальных нагрузок на фундамент – не менее 5…10 см. При этом заделка выпусков арматуры в ростверк необязательна;

б) при наличии горизонтальных нагрузок на фундамент – не менее поперечного сечения сваи или 5…10 см с обязательным выпуском в ростверк арматуры периодического профиля на длину 25 ее диаметров.

4.2.3. Проверка слабого подстилающего слоя и расчет осадок фундамента.

Если в пределах сжимаемой толщи основания на глубине залегает слой грунта меньшей прочности, чем опорного пласта (существенно меньше значения ), необходимо выполнить проверку слабого подстилающего слоя по п.2.48 СНиП/9/. При выполнение условий проверки необходимо изменить площадь, либо заглубление фундамента.

В курсовом проекте обязателен расчет осадок одного из вариантов фундаментов. При этом необходимо руководствоваться п.2.39 и п.п.1-7 обязательного приложения 2 к СНиП/9/.

Порядок расчета фундамента на естественном основании рассматривается на примере.

Пример 2. Выбрать глубину заложения, определить площадь подошвы и рассчитать осадку фундамента под колонну промышленного здания, характеристики которого см.вариант0 табл.1.1 и при инженерно-геологических условиях примера №1.

Расчетные усилия, действующие на обрез фундамента, для расчета по деформациям при коэффициенте надежности составляют: ; ;

Схема приложения усилий представлена на рис.4.5.

В связи с тем, что супесь является пучинистым грунтом, глубина заложения фундамента в от поверхности планировки должна быть не менее расчетной глубины промерзания , определяемой по п.п.2.27-2.28 СНиП/9/,

,

где — коэффициент, учитывающих влияние теплового режима здания на глубину промерзания грунта, принят с учетом вылета ребра фундамента за грань стены (уточняется при дальнейшем расчете) в соответствии с примечанием к табл.1/8/;

— глубина промерзания при (см.п.2.27/9/).

По конструктивным соображениям: верхний обрез фундамента устраивается на относительной отметке -0,70м (0,55м от поверхности планировки), высота фундамента должна быть на 100мм больше длины заделки анкерных болтов, т.е.

Следовательно , .

Таким образом, определяется глубиной промерзания и требуемая высота фундамента

Учитывая размеры колонны и условия размещения анкерных болтов (150мм от оси болта до грани подколонника), принимаем монолитный железобетонный фундамент серии 1,412 марки ФД с подколонником сечением (2,1х1,2)м, высотой 2,4м /8/. Глубина заложения фундамента от поверхности планировки (абс.отм.74,10). При этом обеспечивается заглубление фундаментов в несущий слой по осям Б-1 на 4,6м

(78,70-74,10=4,6м. ) и по осям А-6 на 1,7м.

Подошва рассчитываемого фундамента залегает ниже УПВ на 75,05-74,10=0,95м.

По формуле (4.3.) определяем площадь

Принимаем фундамент марки ФД 71-75/8/ со следующими характеристиками: ; ; ; .

;

— принят с учетом объема обетонирования низа колонны после монтажа до отметки -0,15. Эскиз фундамента представлен на рис.4.6.а.

Усилия, приведенные к центру тяжести подошвы, равны:

; .

Определяем давление по подошве фундамента по формулам 4.8-4.10:

; ;

.

Определяем расчетное сопротивление грунта по формуле (7)/9/ при фактических размерах подошвы () и заглублении фундамента от уровня планировки на . Учитывая, что подошва фундамента располагается на 0,95м ниже УПВ, значение удельного веса грунта принимаем средневзвешенным по слоям с учетом выталкивающего действия воды

Проверка слабого слоя грунта

Добрый день,
Везде приводятся примеры для проверки слабого слоя грунта для центрально сжатых фундаментов. У меня же фундамент под портал на подстанции, соответственно приличный момент так же присутствует. Как быть в таком случае, может где есть пример такого расчета?
Спасибо.

Просмотров: 18053
Регистрация: 22.09.2009
Сообщений: 1,396

Если вы про проверку подстилающих слоев (ниже вашего основания), то оно выполняется по среднему напряжению под подошвой.

Регистрация: 14.10.2011
Сообщений: 156

да, именно про него. То есть если у меня треугольная эпюра давления, я беру среднее значение и по нему проверяю?

Регистрация: 22.09.2009
Сообщений: 1,396

Оснащение проходки горных выработок, ПОС, нормоконтроль, КР, АР

Регистрация: 30.01.2008
Сообщений: 18,649

Никогда не сталкивался и не делал фундаменты, просто стало интересно.

Основанием вы что называете ?
Сжатую зону где фон сигмаz > 0,2 сжимающих напряжений ?
И слабый слой ниже её ?
Или подразумевается слабый слой в сжимаемой зоне ?

Треугольная эпюра с большими моментами, допустим, слева.
В реальности в нижнем подстилающем слое, где бы он ни был от треугольника будет тоже какая-то эпюра фигура с вершиной, с пиком напряжений сигма z.
По GIP из треугольника же делаем прямоугольник с напряжением ниже пика.
Да, но ведь для слабого слоя надо как раз проверять тонкие локальные места. Не весь фундамент, а допустим, его левую половину ?
Разве не так ?
Возможно будет локальное место-пятно, где напряжение в слабом слое будет больше среднего из треугольника.
Там могут произойти пластические деформации, выпор грунта вбок в соседние места слабого слоя, с креном фундамента.
Или я где-то путаю ?

__________________
«Безвыходных ситуаций не бывает» барон Мюнхаузен
Регистрация: 01.01.2014
Сообщений: 727

для проверки принимается среднее давление, слабый грунт в пределах сжимаемой толщи. Если бы моя фамилия была Цытович, м.б. написал требование Gсредн. А что действительно треугольная эпюра по подошве При иных сочетаниях нагрузок или подъеме УГВ может и попу оторвать.

Сообщение от Tyhig
треугольника же делаем прямоугольник

А у нас в деревне трапецеидальная (треугольная) эпюра заменяется равномерной с уменьшением ширины подошвы и сохранением точки центра тяжести эпюры, т.е. если подошва была 3 м и мах — 4 т/м2, то будет не 3 м и 2 т/м2, а где то 2 м ширина и 3т/м2 среднее, авось пронесет. Про 1.2 R тоже в деревне.

__________________
При пожаре выносить первым

Оснащение проходки горных выработок, ПОС, нормоконтроль, КР, АР

Регистрация: 30.01.2008
Сообщений: 18,649

Хорошо, спрошу иначе.
Почему максимальный локальный пик напряжений в локальном пятне неравноценно заменяется меньшим средним напряжением на большей нелокальной площади ?
Это два разных расчётных случая. Почему один заменяется другим, причём именно в проверке второго ?

__________________
«Безвыходных ситуаций не бывает» барон Мюнхаузен
Регистрация: 20.10.2009
Сообщений: 5,712
Сообщение от Tyhig

В реальности в нижнем подстилающем слое, где бы он ни был от треугольника будет тоже какая-то эпюра фигура с вершиной, с пиком напряжений сигма z.

Упрощенно, как во вложении.

Сообщение от Tyhig
но ведь для слабого слоя надо как раз проверять тонкие локальные места.

Ничего не случится, если осадка в этом месте будет более, чем в других.
R — это первая критическая нагрузка, нагрузка тоже при расчете на устойчивость, а это не продавливание, а сдвиг это.

Doc2.doc (277.5 Кб, 300 просмотров)

SergeyKonstr

Посмотреть профиль

Найти ещё сообщения от SergeyKonstr

Регистрация: 01.01.2014
Сообщений: 727
Сообщение от SergeyKonstr
нагрузка тоже при расчете на устойчивость, а это не продавливание, а сдвиг это

Что то с русским языком, уж больно запутано.
Я понимаю, для того, чтобы произошел сдвиг необходимо превышение критических напряжений на некой поверхности сдвига, а не в локальной области. По Пузыревскому R очень даже безопасное напряжение.

__________________
При пожаре выносить первым
Регистрация: 21.07.2005
Екатеринбург
Сообщений: 463

Расчет вести по снип основания зданий и сооружений (см. рекомендации) расчет оснований вести по I первому предельному состоянию.

Регистрация: 14.10.2011
Сообщений: 156

Tyhig
Я вот с вами отчасти согласен, поэтому и создал тему. Я для подстраховки просто взял не половину от максимума напряжений при треугольной эпюре, а 2/3, так сказать в запас. Мне тоже не очень понятно как это можно так треугольную эпюру на прямоугольную заменить, и хоть давление по мере удаления от подошвы рассеется немного (не будет уже треугольника это точно), но брать половину от максимума не рискнул. Конкретно в моём случае у меня слабый подстилающий слой в сжимаемой зоне. Под основание фундамента сделал подушку из щебня 200-300мм, потом идет 2м мелких песков, потом 2,4м суглинок. Под ним уже хорошее твердое основание (известняк).
ZamGT
Это самый неблагоприятный случай. Максимальный УГВ до основания не доходит.

Регистрация: 22.09.2009
Сообщений: 1,396
Сообщение от Tyhig

Почему максимальный локальный пик напряжений в локальном пятне неравноценно заменяется меньшим средним напряжением на большей нелокальной площади ?
Это два разных расчётных случая. Почему один заменяется другим, причём именно в проверке второго ?

Не совсем так. Сразу напомню, что проверка подстилающих слоев — это расчет по второй группе ПС. Проверка делается только в пределах сжимаемой толщи. Проверка делается для того, чтобы быть уверенным, что осадка вычислена верно, т.к. она вычисляется из условия чтобы выполнялось условие G
Регистрация: 14.10.2011
Сообщений: 156

GIP
Не ткнете пальцем в каком пункте (Снипа или СП) это написано? Про тонкий слой и его зависимость от ширины фундамента? Заодно интересно узнать есть ли где-то в нормах упоминание про глубину, начиная с которой слабый слой уже не надо проверять? Ищу в СП 22.13330.2011, но пока не нашел. Спасибо.
Все, нашел.

Последний раз редактировалось Jummybear, 24.03.2014 в 19:09 .

5.5.3. Определение основных размеров фундаментов (ч. 1)

Основные размеры фундаментов мелкого заложения (глубина и размеры подошвы) в большинстве случаев определяются исходя из расчета оснований по деформациям, который включает:

• – подсчет нагрузок на фундамент;
• – оценку инженерно-геологических и гидрогеологических условий площадки строительства; определение нормативных и расчетных значений характеристик грунтов;
• – выбор глубины заложения фундамента;
• – назначение предварительных размеров подошвы по конструктивным соображениям или исходя из условия, чтобы среднее давление на основание равнялось расчетному сопротивлению грунта, приведенному в табл. 5.13;
• – вычисление расчетного сопротивления грунта основания R по формуле (5.29), изменение в случае необходимости размеров фундамента с тем, чтобы обеспечивалось условие p ≤ R ; в случае внецентренной нагрузки на фундамент, кроме того, проверку краевых давлений;
• – при наличии слабого подстилающего слоя проверку соблюдения условия (5.35);
• – вычисление осадок основания и проверку соблюдения неравенства (5.28); при необходимости корректировку размеров фундаментов.

В случаях, оговоренных в п. 5.1, выполняется расчет основания по несущей способности. После этого производятся расчет и конструирование самого фундамента.

А. ЦЕНТРАЛЬНО НАГРУЖЕННЫЕ ФУНДАМЕНТЫ

Определение размеров подошвы фундамента по заданному значению расчетного сопротивления грунта основания. Обычно вертикальная нагрузка на фундамент N₀ задается на уровне его обреза, который чаще всего практически совпадает с отметкой планировки. Тогда суммарное давление на основание на уровне подошвы фундамента будет:

p = N₀/A + d,

(5.39)

где — среднее значение удельного веса фундамента и грунта на его обрезах, принимаемое обычно равным 20 кН/м 3 ; d и А — глубина заложения и площадь подошвы фундамента.

Если принять p = R , получим следующую формулу для определения необходимой площади подошвы фундамента:

A = N₀/(R – d).

(5.40)

Задавшись соотношением сторон подошвы фундамента η = l/b , получим:

b 2 = N₀/[η(R – d)].

(5.41)

Зная размеры фундамента, вычисляют его объем и вес N_f , а также вес грунта на его обрезах N_g и проверяют давление по подошве:

p = (N₀ + N_f + N_g)/(bl) ≤ R.

(5.42)

Определение размеров подошвы фундамента при неизвестном значении расчетного сопротивления грунта основания. Как видно из формулы (5.29), расчетное сопротивление грунта основания зависит от неизвестных при проектировании размеров фундамента (глубины его заложения d и размеров в плане b×l ), поэтому обычно эти размеры определяются методом последовательных приближений. В качестве первого приближения принимают размеры фундамента по конструктивным соображениям или из условия (5.41), т.е. принимая R = R₀ .

Однако необходимые размеры подошвы фундамента можно определить за один прием. Из формулы (5.41)

ηb 2 (R – d) – N₀ = 0 ,

а с учетом формулы (5.29) при b < 10 м (когда k_z = 1)

.

(5.43)

Уравнение (5.43) приводится к виду:

для ленточного фундамента

a₀b 2 + a₁b = n₀ = 0;

(5.44)

для прямоугольного фундамента

a₀ηb 3 + a₁ηb 2 – N₀ = 0,

(5.45)

;

;

Решение квадратного уравнения (5.44) производится обычным способом, а уравнения (5.45) — методом последовательного приближения или по стандартной программе.

После вычисления значения b с учетом модульности и унификации конструкций принимают размеры фундамента и проверяют давление по его подошве по формуле (5.42).

Пример 5.7. Определить ширину ленточного фундамента здания жесткой конструктивной схемы без подвала ( d_b = 0). Отношение L/H = 1,5. Глубина заложения фундамента d = 2 м. Нагрузка на фундамент на уровне планировки n₀ = 900 кН/м. Грунт — глина с характеристиками, полученными при непосредственных испытаниях: φ_II = 18°, c_II = 40 кПа, γ_II = γ´_II = 18 кН/м 3 , I_L = 0,45.

Решение. по табл. 5.10 имеем: γ_с1 = 1,2 и γ_с2 = 1,1; по табл. 5.11 при φ_II = 18°; М_γ = 0,43; М_q = 2,73; М_c = 5,31. Поскольку характеристики грунта приняты по испытаниям, k = 1.

Для определения ширины фундамента b предварительно вычисляем:

;

a₁ = 1,2·1,1(2,73 · 2 · 18 + 5,31 · 40) – 20 · 2 = 370,1.

Подставляя эти значения в формулу (5.44), получаем 10,22 b 2 + 370,1 b – 900 = 0, откуда

м.

Принимаем b = 2,4 м.

Пример 5.8. Определить размеры столбчатого фундамента здания гибкой конструктивной схемы ( γ_с2 = 1). Соотношение сторон фундамента η = l/b = 1,5, нагрузка на него составляет: N₀ = 4 МН = 4000 кН. Грунтовые условия и глубина заложения те же, что и в предыдущем примере.

Решение. Вычисляем:

a₀η = 1,2 · 1 · 0,43 · 18 · 1,5 = 13,93;

a₁η = [1,2 · 1(2,73 · 2 · 18 + 5,31 · 40) – 20 · 2] 1,5 = 499,22.

Затем, подставляя в уравнение (5.45) полученные величины (13,93 b 3 + 499,22 b 2 – 4000 = 0) и решая его по стандартной программе, находим b = 2,46 м, тогда l = 1,5 b = 3,7 м.

Принимаем фундамент с размерами подошвы 2,5×3,7 м.

Определение размеров подошвы фундамента при наличии слабого подстилающего слоя. При наличии в пределах сжимаемой толщи основания (на глубине z от подошвы фундамента) слоя грунта с худшими прочностными свойствами, чем у лежащего выше грунта, размеры фундамента необходимо назначать такими, чтобы обеспечивалось условие (5.35). Это условие сводится к определению суммарного вертикального напряжения от внешней нагрузки и от собственного веса лежащих выше слоев грунта ( σ_z = σ_zp + σ_zg ) и сравнению этого напряжения с расчетным сопротивлением слабого подстилающего грунта R применительно к условному фундаменту, подошва которого расположена на кровле слабого грунта.

Пример 5.9. Определить размеры столбчатого фундамента при следующих инженерно-геологических условиях (см. рис. 5.24). На площадке от поверхности до глубины 3,8 м залегают песни крупные средней плотности маловлажные, подстилаемые суглинками. Характеристики грунтов по данным испытаний: для песка φ_II = 38°, с_II = 0, γ_II = γ´_II = 18 кН/м 3 , E = 40 МПа; для суглинков φ_II = 19°, с_II = 11 кПа, γ_II = 17 кН/м 3 , E = 17 МПа. Здание — с гибкой конструктивной схемой без подвала ( d_b = 0). Вертикальная нагрузка на фундамент на уровне поверхности грунта N₀ = 4,7 MH. Глубина заложения фундамента d = 2 м. Предварительные размеры подошвы фундамента примяты исходя из R = 300 кПа (табл. 5.13) равными 3×3 м.

Решение. по формуле (5.29) с учетом табл. 5.11 и 5.12 получаем;

кПа.

Для определения дополнительного вертикального напряжения от внешней нагрузки на кровле слабого грунта предварительно находим:

среднее давление под подошвой

p = N₀/b 2 + d = 4,7 · 10 3 /3 2 + 20 · 2 = 520 + 40 = 560 кПа;

дополнительное давление на уровне подошвы

p₀ = p – γ´_IId = 560 – 18 · 2 = 524 кПа.

По табл. 5.4 при ζ = 2z/b = 2 · 1,8/3 = 1,2 коэффициент α = 0,606. Тогда дополнительное вертикальное напряжение па кровле слабого слоя от нагрузки на фундамент будет:

σ_z = р₀α = 524 · 0,606 = 317 МПа.

Ширина условного фундамента составит:

м.

Для условного фундамента на глубине z = 1,8 м при γ_c1 = γ_c2 = k = 1 расчетное сопротивление суглинков по формуле (5.29) будет:

R_z = 0,47 · 4 · 17 + 2,88 · 3,8 · 18 + 5,48 · 11 = 30 + 196 + 60 = 286 кПа.

Вертикальное нормальное напряжение от собственного веса грунта на глубине z = 3,8 м

σ_zg = 18 · 3,8 = 62 кПа.

Проверяем условие (5.35):

315 + 62 = 377 > R_z = 286 кПа,

т.е. условие (5.35) не удовлетворяется и требуется увеличить размеры фундамента. Расчет показал, что в данном случае необходимо принять b = 3,9 м.

Сорочан Е.А. Основания, фундаменты и подземные сооружения