Нагрузки и воздействия учитываемые в расчетах оснований и фундаментов

Расчет фундаментов (основания) от ветровой и снеговой нагрузок

Основания и фундаменты

Доброго времени суток, уважаемые форумчане!
Один вопрос по расчету фундамента (основания) меня очень терзает.
Вопрос больше касается расчета основания фундаментов по II ГПС (по деформациям) от ветровой (без пульсации) и снеговой нагрузки

Я так понимаю, что при расчете по I-й ГПС (по несущей способности) фундамент и основания (только п. 2.3 СНиП 2.02.01-83) считается на основное сочетание расчетных нагрузок (куда ветер и снег будут входить с полным расчет значением как кратковременные).
При расчете по II-й ГПС (по деформациям):
— необходимо ли учитывать усилия на фундамент (основания) от ветровой нагрузки (в основном это Q и M).
Некоторые люди молвят, что ветер – это кратковременная нагрузка, а расчет по деформациям должны участвовать только постоянные и длительные нагрузки.
— какая часть расчетной снеговой нагрузки учитывается при расчете фундамента (основания) по деформациям.
Согласно п.2.6 СНиП 2.02.01 снег при расчете по деформациям должен быть длительной нагрузкой.
Я так понимаю: согласно СНиП 2.01.07-85 п.1.7к «К длительным нагрузкам относятся снеговые нагрузки с пониженным расчетным значением, определяемым умножением полного расчетного значения на коэффициент 0,5» и 5.7* «Нормативное значение снеговой нагрузки следует определять умножением расчетного значения на коэффициент 0,7» получаем:
что та часть снеговой нагрузки, участвующая при расчете основания по II ГПС (по деформациям), будет равна:Sснег длит=Sрасч*0.5*0.7= Sрасч*0.35. Прошу подтвердить или опровергнуть.

Прочитал СНиП, несколько тем по форуму, переговорил с несколькими людьми точного однозначного ответа не получил.

Сейчас считаю фундаменты для одноэтажного пром. здания и усилия от ветра существенно сказываются на габарите подошвы фундамента (особенно на крайних колонн)

Сообщение от ALEXPRO:
Прошу подтвердить

Подтверждаю, при расчете по II ГПС учитываются нормативные постоянные и длительные (в т.ч. пониженные значения или длительные части кратковременных) нагрузки.

Сообщение от vv_77:
Подтверждаю.

В фразе «Прошу подтвердить или опровергнуть» я имел ввиду информацию по снеговой нагрузке (правильно ли учтены два понижающего коэф-та 0.5 и 0.7). А вот что вы скажите по ветровой нагрузке с учетом п.2.6 СНиП 2.02.01 «Расчет оснований по деформациям должен производиться на основное сочетание нагрузок». а согласно п. 1.11. В зависимости от учитываемого состава нагрузок следует различать:
а) основные сочетания нагрузок, состоящие из постоянных, длительных и кратковременных;

Сообщение от :
5.2.3 Расчет оснований по деформациям должен производиться на основное сочетание нагрузок; по несущей способности — на основное сочетание, а при наличии особых нагрузок и воздействий — на основное и особое сочетания.
При этом нагрузки на перекрытия и снеговые нагрузки, которые согласно СП 20.13330 могут относиться как к длительным, так и к кратковременным, при расчете оснований по несущей способности считают кратковременными, а при расчете по деформациям — длительными. Нагрузки от подвижного подъемно-транспортного оборудования в обоих случаях считают кратковременными.

Таким образом для расчёта фундамента нужны три вида нагрузок:

  1. Полные кратковременные расчётные — для всех проверок по 1ГПС.
  2. Полные кратковременные нормативные — для проверок ширины кратковременного раскрытия трещин.
  3. Сниженные длительные нормативные — для проверок ширины длительного раскрытия трещин и расчёта оснований по деформациям.

(«Полные» и «сниженные» употребляю, чтобы не забыть, что они разные).
Из этого, в том числе следует, что ветровую нагрузку, как не имеющей длительной часть, не следует учитывать при проверке напряжения под подошвой (сравнение с Rгр). Но это как-то странно получается — не учитывать ветер.

Сообщение от eilukha:
Но это как-то странно получается — не учитывать ветер.

Вот и я раньше учитывал ветер (усилия М и Q от ветра) при расчете основания фундаметов, но нашлись люди , которые говорят, что я не правильно «ем будеброт с калбосой». При расчете основания по деф-циям усилия от ветра не учитываем, коли он ветер — кратковременная нагрузка. Типа он дунул на пару мгновений и стих, а нагрузка давление под подошвой фундамента не успела увеличиться.
НО НИГДЕ В НОРМАХ (СНиП; СП) я не нашел, что ветер не учитываем при расчетах. Если про снег более менее толково написано, то про ветер я ничего не нашел (или не смог найти):-).
Подскажите пжл ГУРУ-форумчане, как вы считаете фундаменты (учитываете ли вы усилия от ветра)? Для меня это важный вопрос, который не дает мне покоя🙂
Надюсь на ваш опыт.

Сообщение от :
нагрузка под подошвой фундамента не успела увеличиться

— не нагрузка, а деформация. Реология это. Для деформации грунта кроме нагрузки нужно время. А для потери устойчивости грунта нужна только нагрузка.

Сообщение от :
НО НИГДЕ В НОРМАХ (СНиП; СП) я не нашел, что ветер не учитываем при расчетах

— странная логика:-), думаете в лаконичных (каковы они и должны быть) нормах про одно и тоже должно быть прописано дважды, ведь имеем:

Сообщение от :
расчете по деформациям — длительными

ветер — кратковременная, что ещё уточнять?
К полезным на перекрытия, кстати, коэффициент 0,35 надо прикрутить, к снеговым — 0,35*0,7=0,245 0.5*0.7=0.35 , чтобы к длительным привести, про ветер уже сказано, это ж какая экономия будет:-)! Тогда скорее всего 1ГПС всегда критична будет:-).
Надо порыть примеры расчёта в «авторитеных» источниках.

Сообщение от :
но нашлись люди

— поспрашивайте у них, где это разжёванно.

Сообщение от eilukha:
расчете по деформациям — длительными

Я лично в нормах по расчету на деформациях основания не видел такой фразы. А вот фразу СНиП 2.02.01 в п.2.6 «Расчет оснований по деформациям должен производиться на основное сочетание нагрузок«, а согласно СНиП 2.01.07-85 п. 1.11. «В зависимости от учитываемого состава нагрузок следует различать: а) основные сочетания нагрузок, состоящие из постоянных, длительных и кратковременных». Вот пжл про кратковременные говориться (т.е. может этой фразой говориться про ветер). Я лично не уверен:-).Требуется совет.

Сообщение от eilukha:
к снеговым — 0,35*0,7=0,245

Я думаю, что снеговые нагрузки, учитываемые для расчета основания, берутся с коэф. 0.5*0.7=0.35 (см.#1)

Сообщение от ALEXPRO:
Вот и я раньше учитывал ветер (усилия М и Q от ветра) при расчете основания фундаметов, но нашлись люди , которые говорят, что я не правильно «ем будеброт с калбосой». При расчете основания по деф-циям усилия от ветра не учитываем, коли он ветер — кратковременная нагрузка. Типа он дунул на пару мгновений и стих, а нагрузка давление под подошвой фундамента не успела увеличиться.

Вот вам контр-пример: фундамент дымовой трубы. В простейшем случае нагрузок две — собственный вес трубы и ветер. Что будет, если вы не учтёте ветер при подборе размера подошвы фундамента?

Как верно заметил ander, в нормах нет оснований игнорировать ветровую нагрузку при расчёте деформаций оснований.

Сообщение от SetQ:
Вот вам контр-пример

— пример — примером, но мы все-таки должны проектировать по нормам, а не по примерам, хоть они (примеры) что не есть — жизненные. Я думаю может, что при расчете дымовой трубы есть свои нюансы (пульсационная составляющая ветра, расчет грунта по 1-й ГПС и т.п.) (сам ни разу не считал, по-этому это лично мое мнение), поэтому ветер при таком расчете должен быть учитан полностью. Но сейчас меня интересуют фундаменты под пром здание. Вот вам пример от меня: ветер-ураган действует на здание втечении нескольких минут (10-20 минут). Здание может после этого вхлам быть (вплоть до разрушения), а вот что-то про увеличенную осадку фундаментов после таких ураганов, я что-то не слыхал.

Спасибо, уважаемый ander за ответ. Порадовал ваш развернутый ответ.
Был недавно несколько раз в гос. экспертизе (Краснодар и Волгоград), так вот, там и там в один голос заявляют, что по

Сообщение от ander:
СП 22.13330.2011(нагрузки и воздействия)

— нельзя проектировать, он сыроват, и вообще все СП не входят в перечень 1047р для 384 ФЗ и т.п., поэтому предпочитаю проектировать по СНиП и соответственно коэф-ты для снега брать от туда же, это 0.5*0.7=0,35, хотя это меньше будет, чем из СП: 0.7*(1/1.4)=0.5
Но все же получается(согласно вашему ответу), что те нагрузки, которые имеют длительную часть (это равномерно распределенные и снег), как бы «ущемляются» по отношению кратковремменым при расчете основания, т.е временные длительные мы берем с пониж. коэф-том от полного значения, а кратковременные с полным значением. Мое мнение, что тут что-то не так. Все таки приоритет по нагрузкам распределяется так: постоянные, врем. длительные, а затем кратковременные (это мое личное мнение)
Но все таки хотелось бы подвести, так сказать, итог: нужно ли учитывать ветер при расчете основания (фундаментов) по II-й ГПС?
Вот вы лично учитываете усилия от ветра при расчете основания (фундаментов)?

Сообщение от ALEXPRO:
Но сейчас меня интересуют фундаменты под пром здание. Вот вам пример от меня: ветер-ураган действует на здание втечении нескольких минут (10-20 минут). Здание может после этого вхлам быть (вплоть до разрушения), а вот что-то про увеличенную осадку фундаментов после таких ураганов, я что-то не слыхал.

Обратите внимание на п. 6.2 СНиП 2.01.07-85, второй абзац. Для производственных зданий с мостовыми кранами ветровая нагрузка не является столь определяющей, как для сооружений башенного типа. То же можно сказать и про «многоэтажные здания высотой до 40 м». Надысь делал ленточный фундамент трёхэтажного здания и, правда, ветер при расчёте фундамента не учитывал, только сейчас обратил на это внимание. И это потому, что ветер не даст большого давления на подошву ленточного фундамента, результат расчёта не изменится — учитывай ветер или не учитывай. Также и цеха промзданий под ураганным ветром — основания фундаментов не так чувствительны к ветру, как надземная часть промздания в силу конструктивной схемы.

Читать еще:  Какой марки бетон нужен для заливки фундамента для деревянного дома?

Сообщение от ALEXPRO:
Но все же получается(согласно вашему ответу), что те нагрузки, которые имеют длительную часть (это равномерно распределенные и снег), как бы «ущемляются» по отношению кратковремменым при расчете основания, т.е временные длительные мы берем с пониж. коэф-том от полного значения, а кратковременные с полным значением. Мое мнение, что тут что-то не так.

Видимо, в 2.6 СНиП 2.02.01-83 говорит опыт эксплуатации зданий и сооружений: эпизодическим возрастанием нагрузки на покрытие и перекрытия можно пренебречь, а порывами ветра — нет. Либо это вызвано характером работы основания, либо удобством расчёта.

ALEXPRO, нужно четко понимать, что именно Вы считаете? Сдвиг и устойчивость основания (1ПС) или определяете напряжения под подошвой и деформации основания (2ПС), отсюда: коэффициенты (>1 или =1, соответственно) и учет длительности (не учитываем=полное значение или учитываем для нагрузок, для которых коэффициент существует, для прочих — полное значение, соответственно).
Не учитывать ветер можно только, если он разгружает (но это относится ко всем, кроме постоянных загружений).
Ущемление оправдано практикой — не все нагрузки действуют одновременно и в полном объеме — это уже к вопросу сочетаний/вероятности, потому как есть для расчета фундаментов и другие понижающие коэффициенты — учитывающие этажность, что еще больше «ущемляет» полезные временные равномерно распределенные нагрузки.

Учитываю ли я ветер? Конечно, он же входит в основное сочетание, как временная нагрузка. А пользуетесь ли Вы старыми нормами или новыми, принадлежность ветра типу нагрузок не изменилась. Раньше было только деление на 1 основное сочетание и на второе, сейчас такого нет. По-моему, нормы стали строже, во всяком случае по правилам сочетаний и длительности.

Сообщение от ander:
Иными словами: если у нагрузки есть длительная часть, то учитывается именно она, если нет такой части, то учитывается в полном объеме.

— скорее всего это так, так как не противоречит этому:

Сообщение от :
При этом нагрузки на перекрытия и снеговые нагрузки, которые согласно СП 20.13330 могут относиться как к длительным, так и к кратковременным, при расчете оснований по несущей способности считают кратковременными, а при расчете по деформациям — длительными.

Сообщение от bahil:
Расчёт по 2пс для фундаментов состоит из двух частей
1) Определение максимального (углового) давления. Учитывается всё.
2) Расчёт осадок на среднее давление под подошвой. Горизонтальные нагрузки никак не увеличивают среднее давление.

А определение крена фундамента не входит в расчёт по 2 гпс?

Сообщение от :
Горизонтальные нагрузки никак не увеличивают среднее давление.

Отвлечённо говоря, это не всегда так: смотря к чему и смотря где приложить горизонтальную нагрузку.

Сообщение от SetQ:
А определение крена фундамента не входит в расчёт по 2 гпс?

Отвлечённо говоря, это не всегда так: смотря к чему и смотря где приложить горизонтальную нагрузку.

Нет слов. Offtop: пойду-ка я отсель

Сообщение от bahil:
Нет слов. Offtop: пойду-ка я отсель

Т.е. нечего ответить. Жаль.

Сообщение от ALEXPRO:
При расчете по II-й ГПС (по деформациям):
— необходимо ли учитывать усилия на фундамент (основания) от ветровой нагрузки (в основном это Q и M).
Некоторые люди молвят, что ветер – это кратковременная нагрузка, а расчет по деформациям должны участвовать только постоянные и длительные нагрузки.

Сам задался вопросом. И вот нарыл «РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ВЕРОЯТНОСТНОМУ РАСЧЕТУ ОСНОВАНИЙ И ФУНДАМЕНТОВ КАРКАСНЫХ ЗДАНИЙ (Методика и алгоритм)» выпущенные НИИОСПом в 1985, т.е. не абы кем, а авторами норм. Так там в примере 3 краевое давление определяется с учетом ветровой нагрузки. При этом, правда, почему-то не учитывается момент по подошве от горизонтальных нагрузок.

Сообщение от Axe-d:
Так там в примере 3 краевое давление определяется с учетом ветровой нагрузки.

так нигде же не говорится об обратном.вроде?
в СП говорится лишь,что если у краковременной есь длит.часть-бери ,дядя, ее. а если нет-то целиком бери.
разве нет?

Нагрузки и воздействия, учитываемые при расчете оснований и фундаментов.

При расчете основания по деформации и устойчивости сбор нагрузок, действующих в плоскости подошвы фундамента, в общем случае должен производиться в соответствии со статической схемой сооружения. Для упрощения расчета в подавляющем большинстве случаев при составлении такой схемы условно принимают защемление несущих конструкций в плоскости обреза или подошвы фундаментов. Кроме того, считают, что фундаменты, на которые опираются неразрезные конструкции (многопролетные рамы, балки и т. п.), имеют одинаковую осадку.

Первое упрощение обычно приводит к некоторому дополнительному запасу устойчивости основания и уменьшению фактического поворота фундамента, поскольку момент при полной заделке конструкции в фундаменте получается больше, чем при учете упругого поворота за счет деформации грунтов основания.

Второе упрощение основано на том, что группу фундаментов, поддерживающих неразрезную конструкцию, стремятся спроектировать так, чтобы осадка отдельных опор была одинаковой и, во всяком случае, неравномерность осадки основания меньше предельно допустимого значения. Неравномерность осадки грунтов основания отдельных фундаментов, поддерживающих неразрезную конструкцию, приведет к перераспределению давления на них: на фундаменты, получающие меньшую осадку, давление увеличится за счет разгрузки фундаментов, имеющих более податливое основание. Это перераспределение давления наиболее значительно при неразрезных конструкциях, обладающих большой жесткостью.

В конечном итоге за счет совместной работы грунтов основания и неразрезной надземной конструкции происходит выравнивание осадок. Следовательно, уменьшается ожидаемая неравномерность осадок, которая при расчете основания без учета его совместной работы с неразрезными несущими конструкциями не должна превышать предельно допустимого значения.

При предварительных расчетах, когда еще не определены усилия, передаваемые неразрезными конструкциями на фундаменты, допускаются существенные упрощения. В этом случае вертикальные усилия от колонн, стоек рам и стен определяют без учета неразрезности опирающихся на них конструкций. Размеры грузовой площади от перекрытий и покрытий со всех сторон вычисляют исходя из того, что с каждой стороны нагрузка передается с половины пролета; такое упрощение иногда принимают и при окончательном расчете центрально нагруженных фундаментов. Определение момента при указанном упрощении в большинстве случаев недопустимо, поэтому окончательная проверка размеров подошвы фундамента при значительном моменте должна производиться с определением усилий в соответствии со статической схемой сооружения.

Простейший случай определения усилия, передаваемого на обрез фундамента стеной многоэтажного здания.

Если не учитывать статическую схему сооружения, то вследствие внецентренного приложения нагрузки от перекрытий (рис. 3) момент, передаваемый на фундамент, должен был бы равняться сумме моментов от перекрытий. Это значит, что можно принять расчетную схему, изображенную на рис. 3,б. Но эта схема реальна, если возможна деформация, показанная пунктиром. Поскольку перекрытия исключают горизонтальные перемещения стены, то в качестве расчетной следует принять схему, изображенную на рис. 3, в.

При расчете по этой схеме действующий момент будет много меньше взятого по предыдущей схеме и направлен в противоположную сторону.

Аналогичная картина наблюдается и при определении моментов, передаваемых на фундаменты рамными и другими неразрезными конструкциями.

Рис. 3. Расчетная схема для сбора нагрузки от стены многоэтажного здания

а — разрез; б — схема без учета распора от перекрытий; в — схема при учете распора от перекрытий

С целью упрощения допускается определять суммарную нормативную нагрузку на основание по усилиям от расчетных нагрузок из выражения

где N0н—суммарная нормативная нагрузка по обрезу фундамента;

N — суммарная расчетная сжимающая нагрузка по обрезу фундамента;

1,2 — средний коэффициент перегрузки.

Вес фундамента и грунта над его уступами проще вычислять сразу как нормативную нагрузку. При внецентренно нагруженных фундаментах момент от нормативных нагрузок можно также определять путем деления величины момента от расчетных нагрузок, действующего в плоскости подошвы фундамента, на указанный выше средний коэффициент перегрузки.

При определении неравномерности осадки следует с осторожностью относиться к оценке временных нагрузок, которые необходимо учитывать при расчете фундаментов по деформации.

Для наглядности рассмотрим суммарную временную нагрузку на площадки и марши многоэтажного здания. При наличии лифта в жилых зданиях лестница используется в исключительных случаях (при подъеме громоздких вещей, аварии лифта и т. п.). Таким образом, в условиях нормальной эксплуатации марши и площадки лестницы практически не загружены. По расчету суммарная нагрузка на лестницу шестнадцатиэтажного здания достигает 45 т.

Аналогичное положение наблюдается и при проектировании многоэтажных производственных зданий, в которых нагрузка на перекрытия задается для случая наихудшего размещения оборудования и материалов. При расчете фундаментов по деформации на величины полезных нагрузок следует вводить понижающие коэффициенты, сообразуясь с реальными условиями эксплуатации уже построенных сооружений.

Расчет оснований по деформациям производится на основное сочетание нагрузок. В основное сочетание входят постоянные и длительно действующие временные нагрузки, а также одна из возможных кратковременных нагрузок (наиболее существенно влияющая в данном случае на деформацию основания). Слабо фильтрующие глинистые грунты, у которых поры полностью заполнены водой, деформируются во времени очень медленно. Во многих случаях нарастание осадки сооружений за счет развития фильтрационной консолидации и деформаций ползучести протекает в течение многих лет и даже десятилетий. Поэтому кратковременная нагрузка, действующая в течение нескольких минут и даже часов, приводит лишь к небольшой доле деформации, которая могла бы развиться, если бы эта нагрузка была постоянной. Как будет развиваться деформация водонасыщенных глинистых грунтов при многократном приложении кратковременной нагрузки, установить трудно.

Читать еще:  Столбчатый фундамент из асбестовых труб своими руками для каркасного дома

К кратковременным нагрузкам на перекрытие относятся: вес людей, мебели, легкого оборудования и снеговые нагрузки.

Некоторая часть их действует в течение нескольких месяцев и даже лет. Есть основание полагать, что под действием таких нагрузок развиваются деформации даже водонасыщенных глинистых грунтов.

Песчаные хорошо фильтрующие грунты, а также неводонасыщенные глинистые грунты деформируются во времени значительно быстрее, поэтому они дают осадку даже при относительно непродолжительном их загружении.

Изложенное заставляет при выборе кратковременных нагрузок, входящих в состав основного сочетания, учитывать характер грунтов в основании. Если грунты способны относительно быстро деформироваться во времени (песок, неводонасыщенный глинистый грунт), то выбирается кратковременная нагрузка, вызывающая развитие либо наибольшей нормативной сжимающей силы, либо наибольшего момента. При наличии в основании водонасыщенных слабофильтрующих грунтов (глина, суглинок) целесообразно брать наибольшую кратковременную нагрузку, которая действует в течение относительно длительного периода времени без перерывов или периодически появляется и исчезает при длительном суммарном периоде времени воздействия этой нагрузки.

Расчет оснований по устойчивости (по несущей способности) производится на основное, дополнительное или особое сочетание расчетных нагрузок. При этом основание рассчитывают исходя из наибольших величин усилий независимо от продолжительности их действия.

Напряжения и деформации от сосредоточения сил и других нагрузок на поверхности грунта и в его среде. Распределение напряжений под подошвой фундамента (контактная задача).

Давление на основание, передаваемое по подошве фундамента, распространяется в грунте во все стороны, постепенно уменьшаясь.
Ограничимся рассмотрением случая, когда фундамент передает на основание давление от силы N, кН, проходящей через центр тяжести подошвы фундамента (рис.1).
В любом сечении основания горизонтальной плоскостью наибольшее нормальное напряжение Pmaх, кПа, возникает на оси z, в качестве которой принята вертикальная ось с началом в центре тяжести О подошвы фундамента. По мере увеличения глубины наибольшее напряжение ртах уменьшается, распределение напряжений р становится более равномерным.
Наибольшее нормальное напряжение Pmaх, кПа, возникающее под центром тяжести подошвы фундамента на глубине d, м, определяется по формуле
Pmaх = ар0, (2.7)
где а — коэффициент распределения давления в грунте; ро — нормальные напряжения по подошве фундамента, кПа.
Значения коэффициента а принимают по табл. При подошве фундамента в форме круга они зависят от отношения d/b (глубины d, м, к диаметру круга b, м) при подошве в форме прямоугольника они зависят от отношения а/b (большей стороны а, м, прямоугольника к меньшей b, м) и от отношения d/b. Для промежуточных значений этих отношений между приведенными в табл. 2.1 величину а определяют интерполяцией.


Рис. 2.3. Эпюры нормальных напряжений в основании
1, 2, 3, 4 — соответственно по подошве фундамента и на глубинах d1, d2, d3; 5 —по осиФундамент, воспринимая нагрузку от сооружения, распределяет приложенное к нему давление по поверхности грунта основания. В плоскости его подошвы возникают нормальные и касательные напряжения, которые называют контактными. При вертикальной, нагрузке на основание наибольшее значение имеют нормальные напряжения. Роль касательных напряжений здесь невелика, и ими, как правило, пренебрегают.

Характер распределения нормальных напряжений по подошве фундамента зависит от его жесткости, формы и размеров в плане, а также от свойств грунта основания и степени развития в нем об­ластей предельного равновесия.

В случае абсолютно гибкого фундамента возникающие по его подошве напряжения имеют такой же характер распределения, как и приложенная нагрузка. Однако осадка этого фундамента даже при равномерном давлении на основание будет происходить неравно­мерно. Она, как это нетрудно убедиться из рассмотрения напряжен­ного состояния в толще основания, будет в средней части фунда­мента больше, чем у его краев. Такой фундамент, точки подошвы которого беспрепятственно следуют за деформацией грунта, приобре­тает криволинейную форму очертания, обращенную выпуклостью вниз.

В действительности фундаменты, обладая достаточно большой жесткостью, получают при ocaдкe на сжимаемых грунтах весьма малое искривление, влиянием которого по сравнению с деформациями грунта можно пренебречь. Следовательно, осадку жесткого фундамента при центральной нагрузке на основание можно считать практически равномерной, одинаковой для всех точек его подошвы. При внецентренном нагружении осадка будет сопровождаться еще и некоторым креном в сторону действия момента.

В сравнении с гибким жесткий фундамент как бы выравнивает осадку грунта основания, которая становится меньше в средней его части и увеличивается у краев. Это вызывает соответствующие изменения и в распределении нормальных напряжений по его подошве, которые в пределах средней части жесткого фундамента снижаются, а у его краев они возрастают.

Напряжения от собственного веса грунта. Применение теории сплошных и зернистых сред для определения напряжений и деформаций в грунтовом основании от действия внешних нагрузок.

Фактическое напряженное состояние грунтов основания при современных методах изысканий определить не представляется возможным. В большинстве случаев ограничиваются вычислением вертикальных напряжений, возникающих от веса вышележащих слоев грунта. Эпюра этих напряжений по глубине однородного слоя грунта будет иметь вид треугольника. При слоистом напластовании эпюра ограничивается ломаной линией, как показано на рис. 9 (линия abсde).

На глубине z вертикальное напряжение будет равно:

где Y0i — объемный вес грунта i-го слоя в т/м 3 ; hi — толщина i-го слоя в м; п — число разнородных слоев по объемному весу в пределах рассматриваемой глубины z. Объемный вес водопроницаемых грунтов, залегающих ниже уровня грунтовых вод, принимается с учетом взвешивающего действия воды:

здесь yу — удельный вес твердых частиц грунта в т/м 3 ; ? — коэффициент пористости грунта природного сложения.

При монолитных практически водонепроницаемых глинах и суглинках в случаях, когда они подстилаются слоем водопроницаемого грунта, имеющего грунтовые воды с пьезометрическим уровнем ниже уровня грунтовых вод верхних слоев, учет взвешивающего действия воды не производится. Если бы в напластовании грунтов, изображенном на рис. 9, четвертый слой представлял собой монолитную плотную глину и в подстилающем водоносном слое грунтовая вода имела бы пьезометрическим уровень ниже уровня грунтовой воды верхнего слоя, то поверхность слоя глины являлась бы водоупором, воспринимающим давление от слоя воды. В таком случае эпюра вертикальных напряжений изобразилась бы ломаной линией abcdmn, как показано на рис. 9 пунктиром.

Следует отметить, что под действием напряжений от собственного веса природного грунта деформации основания (за исключением свеже-отсыпанных насыпей) считаются давно загасшими. При большой толще водонасыщенных сильносжимаемых грунтов, обладающих ползучестью, иногда приходится считаться с незавершенной фильтрационной консолидацией и консолидацией ползучести. В таком случае нагрузку от насыпи нельзя считать за нагрузку от собственного веса грунта.

Рис.9.Эпюра напряжений Рyz от собственного веса грунта.

Сооружение и расчет оснований и фундаментов

1. Сооружение фундаментов

Основания сооружений должны проектироваться на основе:

  • результатов инженерно-геодезических, инженерно-геологических и инженерно-гидрометеорологических изысканий для строительства;
  • данных, характеризующих назначение, конструктивные и технологические особенности сооружения, нагрузки, действующие на фундамент, и условия его эксплуатации;
  • технико-экономического сравнения возможных вариантов проектных решений (с оценкой по приведенным затратам) для принятия варианта, обеспечивающего наиболее полное использование прочностных и деформационных характеристик грунтов и физико-механических свойств материалов фундаментов или других подземных конструкций.

При проектировании оснований и фундаментов следует учитывать местные условия строительства, а также имеющийся опыт проектирования, строительства и эксплуатации сооружений в аналогичных инженерно-геологических и гидрогеологических условиях.

Инженерные изыскания для строительства должны проводиться в соответствии с требованиями СНиП, государственных стандартов и других нормативных документов по инженерным изысканиям и исследованиям грунтов для строительства.

В районах со сложными инженерно-геологическими условиями: при наличии грунтов с особыми свойствами (просадочные, набухающие и др.) или возможности развития опасных геологических процессов (карст, оползни и т. п.), а также на подрабатываемых территориях инженерные изыскания должны выполняться специализированными организациями.

Грунты оснований должны именоваться в описаниях результатов изысканий, проектах оснований, фундаментов и других подземных конструкций сооружений согласно ГОСТ 25100-95.

Результаты инженерных изысканий должны содержать данные, необходимые для выбора типа оснований и фундаментов, определения глубины заложения и размеров фундаментов с учетом прогноза возможных изменений (в процессе строительства и эксплуатации) инженерно-геологических и гидрогеологических условий площадки строительства, а также вида и объема инженерных мероприятий по ее освоению.

Проектирование оснований без соответствующего инженерно-геологического обоснования или при его недостаточности не допускается.

Проектом оснований и фундаментов должна быть предусмотрена срезка плодородного слоя почвы для последующего использования в целях восстановления (рекультивации) нарушенных или малопродуктивных сельскохозяйственных земель, озеленения района застройки и т. п.

В проектах оснований и фундаментов ответственных сооружений, возводимых в сложных инженерно-геологических условиях, нужно предусматривать натурные измерения деформаций основания. Они также должны предусматриваться при использовании новых или недостаточно изученных конструкций сооружений или их фундаментов, а также если в задании на проектирование имеются специальные требования по измерению деформаций основания.

Проектирование оснований включает обоснованный расчетом выбор:

  • типа основания (естественное или искусственное);
  • типа, конструкции, материала и размеров фундаментов (мелкого или глубокого заложения; ленточные, столбчатые, плитные и др.; железобетонные, бетонные, буробетонные и др.);
  • мероприятий, проводимых при необходимости уменьшения влияния деформаций оснований на эксплуатационную пригодность сооружений.

Основания должны рассчитываться по двум группам предельных состояний:

первой — по несущей способности и второй — по деформациям.

Основания рассчитываются по деформациям во всех случаях. По несущей способности основания рассчитываются, если:

  • на основание передаются значительные горизонтальные нагрузки (подпорные стены), фундаменты распорных конструкций и т. п.), в том числе сейсмические;
  • сооружение расположено на откосе или вблизи откоса;
  • основание сложено медленно уплотняющимися водонасыщенными пылевато-глинистыми и биогенными грунтами;
  • основание сложено скальными грунтами.

Если проектом предусматривается возможность возведения сооружения непосредственно после устройства фундаментов до обратной засыпки грунтом пазух котлованов, следует проверять несущую способность основания, учитывая нагрузки, действующие в процессе строительства.

Читать еще:  Как соединить сайдинг с фасадной панелью?

Расчетная схема системы «сооружение — основание» или «фундамент — основание» должна выбираться с учетом наиболее существенных факторов, определяющих напряженное состояние и деформации основания и конструкций сооружения (статической схемы сооружения, особенностей его возведения, характера грунтовых напластований, свойств грунтов основания, возможности их изменения в процессе строительства и эксплуатации сооружения и т. д.) . Рекомендуется учитывать пространственную работу конструкций, геометрическую и физическую нелинейность, анизотропность, пластические и реологические свойства материалов и грунтов.

Допускается использовать вероятностные методы расчета, учитывающие статистическую неоднородность оснований, случайную природу нагрузок, воздействий и свойств материалов конструкций.

При проектировании оснований должна учитываться возможность изменения гидрогеологических условий площадки в процессе строительства и эксплуатации сооружения, а именно:

  • наличие или возможность образования верховодки;
  • естественные сезонные и многолетние колебания уровня подземных вод;
  • возможное техногенное изменение уровня подземных вод;
  • степень агрессивности подземных вод по отношению к материалам подземных конструкций и коррозионную активность грунтов на основе данных инженерных изысканий с учетом технологических особенностей производства.

Оценка возможных изменений уровня подземных вод на площадке строительства должна выполняться при инженерных изысканиях для зданий и сооружений I и II классов на срок 25 и 15 лет соответственно с учетом возможных естественных сезонных и многолетних колебаний этого уровня, а также степени потенциальной подтопляемости территории. Для зданий и сооружений III класса допускается не выполнять указанную оценку.

Оценка возможных естественных сезонных и многолетних колебаний уровня подземных вод проводится на основе данных многолетних режимных наблюдений по государственной стационарной сети с использованием результатов краткосрочных наблюдений, в том числе разовых замеров уровня подземных вод, выполняемых при инженерных изысканиях на площадке строительства.

Степень потенциальной подтопляемости территории должна оцениваться с учетом инженерно-геологических и гидрогеологических условий площадки строительства и прилегающих территорий, конструктивных и технологических особенностей проектируемых и эксплуатируемых сооружений, в том числе инженерных сетей.

Для ответственных сооружений при соответствующем обосновании выполняется количественный прогноз изменения уровня подземных вод с учетом техногенных факторов на основе специальных комплексных исследований, включающих как минимум годовой цикл стационарных наблюдений за режимом подземных вод. При необходимости для выполнения указанных исследований помимо изыскательской организации должны привлекаться специализированные проектные или научно-исследовательские институты.

Если при прогнозируемом уровне подземных вод возможны недопустимое ухудшение физико-механических свойств грунтов основания, развитие неблагоприятных физико-геологических процессов, нарушение условий нормальной эксплуатации заглубленных помещений и т. п., то в проекте должны предусматриваться соответствующие защитные мероприятия, в частности:

  • гидроизоляция подземных конструкций;
  • мероприятия, ограничивающие подъем уровня подземных вод, исключающие утечки из водонесущих коммуникаций и т. п. (дренаж, противофильтрационные завесы, устройство специальных каналов для коммуникаций и т. д.);
  • мероприятия, препятствующие механической или химической суффозии грунтов (дренаж, шпунт, закрепление грунтов);
  • устройство стационарной сети наблюдательных скважин для контроля развития процесса подтопления, своевременного устранения утечек из водонесущих коммуникаций и т. д.

Выбор одного или комплекса указанных мероприятий должен проводиться на основе технико-экономического анализа с учетом прогнозируемого уровня подземных вод, конструктивных и технологических особенностей, ответственности и расчетного срока эксплуатации проектируемого сооружения, надежности и стоимости водозащитных мероприятий и т. п.

Если подземные воды или промышленные стоки агрессивны по отношению к материалам заглубленных конструкций или могут повысить коррозийную активность грунтов, то должны предусматриваться антикоррозийные мероприятия в соответствии с требованиями СНиП по проектированию защиты строительных конструкций от коррозии.

При проектировании оснований, фундаментов и других подземных конструкций ниже пьезометрического уровня напорных подземных вод необходимо учитывать давление подземных вод и предусматривать мероприятия, предупреждающие прорыв подземных вод в котлованы, вспучивание дна котлована и всплытие сооружения.

2. Глубина заложения фундаментов

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.

Нормативная глубина сезонного промерзания грунта принимается 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.

Нормативную глубину сезонного промерзания грунта dfn, м, 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

где Mt — безразмерный коэффициент, численно равный сумме абсолютных значений среднемесячных отрицательных температур за зиму в данном районе, принимаемых по СНиП по строительной климатологии и геофизике, а при отсутствии в них данных для конкретного пункта или района строительства — по результатам наблюдений гидрометеорологической станции, находящейся в аналогичных условиях с районом строительства;

d — величина, принимаемая равной, м, для:

  • суглинков и глин — 0,23;
  • супесей, песков мелких и пылеватых — 0,28;
  • песков гравелистых, крупных и средней крупности — 0,30;
  • крупнообломочных грунтов — 0,34.

Значение d для грунтов неоднородного сложения определяется как средневзвешенное в пределах глубины промерзания.

Расчетная глубина сезонного промерзания грунта df, м, определяется по формуле

где dfn — нормативная глубина промерзания;

kh — коэффициент, учитывающий влияние теплового режима сооружения, принимаемый: для наружных фундаментов отапливаемых сооружений — по табл. 16; для наружных и внутренних фундаментов неотапливаемых сооружений — kh = 1,1, кроме районов с отрицательной среднегодовой температурой.

Расчетная глубина промерзания должна определяться теплотехническим расчетом и при использовании постоянной теплозащиты основания, а также

если тепловой режим проектируемого сооружения может существенно влиять на температуру грунтов (холодильники, котельные и т. п.) .

Таблица 16. Коэффициент kh

Реконструкция деревянного дома

Нагрузка на основание, пример расчета

Основное сочетание нагрузок

Постоянные нагрузки

Итого постоянные нагрузки по варианту №1

Pd1 = 500•10,55•1,0 + 117,8•1,0 + 213,41•1,0 + 1672•1,0 = 7277,71 кгс* = 71,4 кН

*1000 кгс = 9,80665 кН
Вариант № 2
Во втором варианте изменения величины постоянной нагрузки связаны изменением влажности древесины конструкций и величины коэффициент надежности по нагрузке веса строительных конструкций γf=0,9 (см 5.2.2 СП 22.13330.2016 и 7.3 6.8.6 СП 20.13330.2016). В осенне-зимний период реконструируемое здание не эксплуатируется и не отапливается, влажность воздуха в помещениях такая же, как и влажность наружного воздуха. Влажность наружного воздуха на участке строительства дома (недалеко от г. Дмитрова Московской области) по данным таблицы 3 СП 131.13330.2012 составляет 84% в наиболее холодный месяц года.

  • По рисунку Г.1 СП 64.13330.2012 при влажности воздуха 84%. «равновесная» влажность древесины составляет 20 % «Равновесную» влажность древесины допускается принимать в качестве «эксплуатационной» (см. таблицу 1 СП 64.13330.2011). Такую влажность имеют конструкции по 3 классу условий эксплуатации.
  • Плотность древесины хвойных пород в конструкциях для условий эксплуатации № 3 по таблице 1 составляет 600 кг/м 3
  • Коэффициенты надежности по нагрузке для веса строительных конструкций γf = 0,9 (См. п. 6.8.6 СП 22.13330.2016) .

Итого постоянные нагрузки по варианту №2

Pd2 = (600•10,55 + 117,3 + 213,41 + 1672)•0,9 = 7499,35 кгс*0,9 = 73,54 кН.

Длительные нагрузки

Нагрузки на перекрытия и снеговые нагрузки согласно СП 20.13330 считают при расчете оснований фундамента по деформациям длительными.
Нагрузки от людей на перекрытия жилых, общественных и сельскохозяйственных зданий принимаются с пониженными нормативными значениями ql = 0,3 кПа (см. п.1.7.з и табл.3 СНиП 2.01.07-85*).

Нагрузки на перекрытие

  • При определении нагрузок от людей принимается сплошное загружения перекрытий деревянного зданий равномерно распределенной нагрузкой ql = 0,3 кПа.
  • Коэффициенты надежности по нагрузке γf = 1,0,
  • коэффициенты сочетания нагрузок — ψl1 = 1,0, ψl2 =0,95;
    1. Пощадь цокольного перекрытия — 18,5 м 2 , Pl1 = 0,3•18,5 = 5,56 кН;
    2. Пощадь пола мансарды — 11,7 м 2 Pl2 =0,3•11,7 = 3,52 кН.

Итого нагрузки на перекрытия

Вариант № 2
Согласно п.7.4.2 СП 25.13330.2012 расчетная нагрузка на фундамент, кН, принимаемается с коэффициентом 0,9 и составит

Снеговые нагрузки

Снеговые нагрузки вариант №2
Согласно п.7.4.2 СП 25.13330.2012 расчетная нагрузка принимаемается с коэффициентом 0,9 и составит

Итого длительные нагрузки, 1-ый вариант

Итого длительные нагрузки, 2-ый вариант,

Кратковременые нагрузки

Ветровые нагрузки

Нормативное значение ветровой нагрузки w задается в одном из двух вариантов. В первом случае, который будет рассмотрен в данном примере нагрузка w представляет собой совокупность:(см.11.1.1.а):

  1. нормального давления wв, приложенного к внешней поверхности сооружения или элемента;
  2. сил трения wf, направленных по касательной к внешней поверхности и отнесенных к площади ее горизонтальной (для шедовых или волнистых покрытий, покрытий с фонарями) или вертикальной проекции (для стен с лоджиями и подобных конструкций);
  3. нормального давления wi, приложенного к внутренним поверхностям сооружений с проницаемыми ограждениями, с открывающимися или постоянно открытыми проемами.

11.1.2 Нормативное значение ветровой нагрузки w следует определять следует определять как сумму средней wm и пульсационной wp составляющих

Пульсационная wp составляющая, силы трения wf и нормального давления wi в расчете данного примера не учитывается.

Нормативное значение средней составляющей ветровой нагрузки wm (см.11.1.3) в зависимости от эквивалентной высоты zв над поверхностью земли следует определять по формуле

    где w — нормативное значение ветрового давления (см. 11.1.4);
    k(zв) — коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления для высоты (zв) (см. 11.1.5 и 11.1.6);
    c — аэродинамический коэффициент (см. 11.1.7).

Нормативное значение ветрового давления w (см. 11.1.4) принимается в зависимости от ветрового района по таблице 11.1

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector