Столбчатые фундаменты

Столбчатые фундаменты подводят под дома с легкими стенами: деревянными рублеными, каркасными, щитовыми. Этот тип фундаментов по расходу материалов и трудозатратам в 1,5 - 2 раза экономичнее ленточных фундаментов. Столбы возводятся во всех углах, местах пересечения стен, под простенками, под опорами тяжело нагруженных прогонов и других точках сосредоточения нагрузок. Расстояние между фундаментными столбами равняется длине в 1,2 - 2,5 м. По верху столбов должны быть уложены обвязочные балки для создания условий их совместной работы. При расстояниях между отдельно стоящими столбчатыми фундаментами больше 2,5 - 3 м по верху укладываются более мощные железобетонные или металлические рандбалки. Минимальное сечение фундаментных столбов принимается в зависимости от того, из какого материала они изготовлены (из бетона - 400 мм; из бутобетона - 400 мм; кладка из естественного камня - 600 мм, из бута-плитняка - 400 мм, из кирпича выше уровня земли - 380 мм

Расчет фундамента

Выполняется по первой и второй группам предельных состояний. Расчет по деформациям (расчет по грунту) относится ко 2 группе, а расчет по материалу к 1 группе предельных состояний. Первоначально выполняется расчет по грунту, которому должны предшествовать геологические изыскания.

1.Сбор нагрузок

Составляем в табличной форме для постоянных и временных нагрузок

а) покрытие Таблица 1

№ п/п	Наименование нагрузки	Плотность материала в кг/м^3	Подсчёт в Па qn = ρ*g*t	qn кПа	γf	q кПа
1. Постоянные нагрузки на кровлю
	Керамочерепица		qn = 1500*10*0,025	0,38	1,3	0,49
	Обрешётка 50*50 мм		qn = 600*10*0,05*0,05/0,4	0,04	1,1	0,05
	Контробрешётка 40*50 мм по стропилам с шагом 0,6 м		qn = 600*10*0,04*0,05/0,6	0,025	1,1	0,028
	Пароизоляция	-	-	0,003	1,3	0,004
	Стропила		600*10*0,2*0,075/0,6	0.15	1,1	0.165
	Утеплитель Урса		qn = 25*10*0,2	0,05	1,3	0,065
	Обрешётка под гипсоплиту 25*50 мм с шагом 0,4 м		qn = 600*10*0,025*0,05/0,4	0,019	1,1	0,021
	Гипсоплита		qn = 1100*10*0,012	0,13	1,3	0,172
2. Временные нагрузки на кровлю
	Длительная снеговая нагрузка	п.1.7 СНиП 2.01.07-85*	S=Р*μ=1.2*0,5 Sn=0,7Р*μ=0,7*1.2*0,5	0.42		0,6
	Кратковременная снеговая нагрузка	п. 1.8 СНиП 2.01.07-85*	0,5 S и 0,5Sn	0,21		0,3
Всего:	1,43	-	1,9

б) перекрытие междуэтажное чердачное

Наименование слоя	Толщина слоя, м	Плот ность, кг/м^3	Подсчет нагрузки	Норма-тивная нагруз-ка, кПа	Коэффициент нагрузки, γƒ	Расчетная нагруз-ка, кПа
Ламинат	0,01		800*10*0,02	0,08	1,2	0,1
Прослойка из мастики			0,003*10	0,03	1,3	0,04
Гидроизоляционная прослойка				0,03	1,3	0,04
Цем.-песч. стяжка	0,04		0,04*1800*10	0,72	1,3	0,94
Утеплитель «Пеноплекс»	0,12		0,12*150*10	0,18	1,3	0,23
Монолитная плита	0,14		2500*10*0,14	3,5	1,1	3,85
q^рчерд=5,2 кПа
Временные нагрузки
Нагруз. на перекрытие			табл.3 СНиП 2.01.07-85	1,5	1,2	1,8
Нагрузка от перегородок			п. 3.6 СНиП 2.01.07-85	0,5	1,1	0,55
∑q^рчерд=7,55 кПа

в) перекрытие пола 1ого этажа

Наименование слоя	Плот ность, кг/м^3	Подсчет нагрузки	Норма-тивная нагруз-ка, кПа	Коэффи-циент надеж-ности по нагрузке, γƒ	Расчетная нагрузка, кПа
Линолиум		1100*10*0,004	0,044	1,3	0,057
ДСП		800*10*0,016	0,128	1,2	0,154
Пароизоляция			0,03	1,3	0,039
Цементно-песчаная стяжка		1800*10*0,03	0,54	1,3	0,702
Гидроизоляция			0,03	1,3	0,039
Плита перекрытия			3,2	1,1	3,84
Итого:			3,97		4,83
Временные нагрузки
Нагрузка на перекрытие		табл.3 СНиП 2.01.07-85	1,5	1,2	1,8
Нагрузка от перегородок		п. 3.6 СНиП 2.01.07-85	0,5	1,1	0,55
Итого:			2,0		2,35
Всего:			5,97		7,18

2. Нагрузка от стен здания без проемов

N_стен = ρ_кирп*g*b*H*γ_ƒ + ρ_утепл*g*b*H*γ_ƒ=1700*10*0.38*4,95*1.1+ +150*10*0,1*4,95*1,3 = 35,17+0,97 = 36,14кн/м

3. Глубина заложения фундамента d₁ определяется в зависимости от глубины промерзания

d_f = d_fn*k_h = 0,8 * 0,7 = 0,56м

Для Калининградской области нормативная глубина промерзания d_fn = 0,8м

k_h = 0,7 – для отапливаемых помещений, если температура внутри помещения +20⁰С и цокольное перекрытие утеплено (табл.1 СНиП 2.02.01-83*)

4. Принимаем сборный ленточный фундамент, состоящий из блоков-подушек и фундаментных блоков стеновых. Учитывая размеры фундаментных блоков, принимаем глубину заложения d₁ = 0,7м.

Задаемся предварительно шириной фундамента b = 1м

5. Находим расчетную нагрузку от собственного веса 1 п.м. фундамента

N_f = V_f*γ_бетона* γ_f = (b*0,3+b₁* h₁) γ_бетона *γ_f = (1*0,3+0,4*0,6)*25*1,3 =

= 17,55 кн/м

6. Определяем расчетную нагрузку от веса грунта обратной засыпки

N_грунта = (b*d₁ – b*0,3 - b₁* h₁) γ_грунта*γ_f = (1*0,7- 1*0,3 – 0,4*0,6)*18*1,3=

= 3,74 кн/м

7. Общая расчетная нагрузка на 1п.м фундамента

N = (q^р _{покрытия} + ∑q^рчерд + q^р _{перекрытия})l_гр*γ_f + N_стен + N_f + N_грунта = =(1,9+7,55+7,18)*3*1,3+ 36,14+17,55+3,74 = 122,29 кн/м

Рассчитывают обычно только блоки-подушки, выступы которых работают как консоли, загруженные реактивным давлением грунта.

В Калининградской области реально несущие грунты - твердые и полутвердые моренные суглинки серого цвета с гравием и галькой или пески от среднего и крупнее.

Принимаем основание – суглинки полутвердые с физико-механическими характеристиками:

- показатель текучести – J_L=0,25 (от 0 до 0,25)

- плотность – ρ=1800кг/м³= 18 кн/м³

- коэффициент пористости – е = 0,7

- угол внутреннего трения – φ_n=23,5°

- модуль деформации – Е=19500 KПа

- удельное сцепление – С_n=28 кПа

- удельный вес грунта – γ=18000Н/м³

- уровень грунтовых вод – 3м

(2 вариант) Пески средней плотности и средней крупности:

- показатель текучести – J_L=0,5

- плотность – ρ=1600кг/м³= 16 кн/м³

- коэффициент пористости – е = 0,55÷0,7 (0,6)

- угол внутреннего трения – φ_n=36,5°

- модуль деформации – Е=35000 KПа

- удельное сцепление – С_n=1,5 кПа

- удельный вес грунта – γ=16000Н/м³

8. Определяется сервисная нагрузка, где 1,2 – коэффициент надежности по нагрузке

= 122,29/1,2=101,91 кН/м

9. По таблице 3 приложения 3 СНиП 2.02.01-83* интерполяцией находим

R₀ = 232,5 кПа – расчетное сопротивление грунта;

10. Определяем требуемую ширину подошвы фундамента

b > N_ser /(R₀ – γ_md₁) = 101,91/(232,5 - 20*0,7)= 0,47м

– средний вес грунта на обрезе фундамента; γ_m= 20 кн/м²

11. Назначаем ширину подошвы фундамента, учитывая размеры блоков- подушек

b = 0,8м (ФЛ 8-12-3 по ГОСТ 13580-85)

12. Для определения расчетного сопротивления

по таблице 3 СНиП находим коэффициенты условия работы

γс₁=1,2; γс₂=1,1

принимая соотношение длины дома к высоте L / H =1,5

13. Принимается коэффициент К=1,1 так как прочностные характеристики

определены без лабораторных испытаний

14. Коэффициент К_z =1, при b < 10м

15. Расчетное значение удельного веса грунта залегающего ниже и

выше подошвы фундамента принимается одинаковым

=18,0 кН/м³

16. По табл.4 СНиП определяем коэффициенты (с интерполяцией)

M_y=0,705; M_q =3,76; M_c = 6,345;

17. Определяем расчетное сопротивление грунта основания в зависимости от глубины заложения d₁ = 0,7м (d_b =0 так как подвал отсутствует)

При наличии подвала d_b= 2м, при глубине подвала больше 2м и ширине подвала до 20метров.

=

= 1,25(0,705*1,0*0,8*18 + 3,76*0,7*18 + 6,345* 28)=293,99 кПа

18. Уточняем ширину фундамента

b > N_ser /(R₀ – γ_md₁) = 101,91/(293,99 - 20*0,7)= 0,36м

Принимаем окончательно ширину фундамента b=0,8 м

19. Проверяем подобранную ширину подушки фундамента:

p =(N_ser /b) + γ_m*d₁ = 101,91/0,8 + 20*0,7 = 141,39 < 293,99кПа

Вывод: давление меньше расчетного сопротивления грунта, принятая ширина

подушки фундамента b=0,8 м достаточна.

20. Расчет фундамента по материалу

20.1 Определяем нагрузку с учетом коэффициента надежности по ответственности, где

N = N_ser* γ_n= 101,91*0,95= 96,82 кН/м

20.2 Определяем давление под подошвой фундамента (отпор грунта)

p =(N_ser /b) + γ_m*d₁ = 96,82/0,8 + 20*0,7 = 135,03 кПа

20.3 Устанавливаем длину консольного участка подушки фундамента

а = l_k= (b - b₁)/2 =(0,8 – 0,4)/2 = 0,2м

20.4 Находим поперечную силу, приходящуюся на консольный участок

подушки

= 135,03*0,2 = 27,01 кН;

20.5 Находим изгибающий момент, действующий на краю фундаментного

блока

M = Q*l_k/2 = 27,01*0,2/2 = 2,7 кН м

20.6 Определяем требуемую площадь арматуры подушки

Для А-II: A_s^треб = M / (0,9*h₀*R_s) = 270/0,9*26*28 = 0,41см²

Для Вр- I: A_s^треб = M / (0,9*h₀*R_s) = 270/0,9*26*41 = 0,28см²

R_s = 28 кН/см² (арматура класса А-II) диаметром 6-14мм

R_s = 41 кН/см² (арматура класса Вр-I) диаметром 4-5мм

кН/см² (арматура класса А-III) диаметром 6-14мм

20.7 Принимаем шаг рабочих стержней в арматурной сетке 200 мм, на 1 метр

длины приходится 5 стержней арматуры А-II Ø 6мм (Приложение 3)

A_s = 1,42см² > A_s^треб = 0,41 см²

или 5 стержней арматурной проволоки Вр-I Ø 4мм

A_s = 0,63см² > A_s^треб = 0,28 см²

Блоки ФБС не армируются

21. Определение величины осадки фундамента

Решение производим методом послойного суммирования

21.1 Находим нормативную нагрузку

∑N_n = N_ser + γ_m*d₁ = 101,91 + 20*0,7= 115,91 кН

21.2 Среднее давление под подошвой фундамента

115,91/0,8 = 144,9 кПа, где

21.3 Определяем дополнительное вертикальное давление на основание

= 144,9 – 12,6 = 132,3 кПа

где σ_zg0- вертикальное напряжение от собственного веса грунта на уровне подошвы фундамента

18*0,7 = 12,6 кПа

21.4 Разбиваем сжимаемую толщу грунта на элементарные слои; при ширине подошвы b=0,8 м, принимаем слои h_i =0,4b=0,4*0,8 =0,32 м (h_i = (0,2 ÷ 0,4)b)

Определяем ординаты эпюры дополнительных напряжений на границах элементарных слоев σ_zp = α_*ρ₀

где α определяется по табл. 1 Приложения 2 СНиП 2.02.01.-83 в зависимости от соотношения сторон фундамента и глубины слоя грунта

на глубине фундамента от подошвы фундамента: z=0; z=h=0,32 м; z=2h=2*0,32=0,64м; z=3h=0,96м; z=4h=1,28м; z=5h=1,6м; z=6h=1,92м; z=7h=2,24м; z=8h=2,56м; z=9h=2,88м; z=10h=3,2м; z=11h=3,52м; z=12h=3,84м

21.5 Определяем ординаты эпюры вертикальных напряжения от собственного веса грунта , данные заносим в таблицу:

		α	,(кПа)	(кПа)	0,2 (кПа)	Е, (кПа)
		1,000	132,3	12,6	Расчёт не производится
0,32	0,8	0,881	116,56	18,36
0,64	1,6	0,642	84,94	24,12
0,96	2,4	0,477	63,11	29,88
1,28	3,2	0,374	49,48	35,64
1,6	4,0	0,306	40,48	41,4
1,92	4,8	0,258	34,13	47,16
2,24	5,2	0,239	31,62	52,92
2,56	6,4	0,196	25,93	58,68
2,88	7,2	0,175	23,15	64,44	12,89
3,2	8,0	0,158	20,90	70,00	14,0
3,52	8,8	0,143	18,92	75,68	15,12
3,84	9,6	0,132	17,46	81,72	16,3
4,0		0,126	16,67	84,6	16,92

Осадки считаются в пределах границы сжимаемой толщи основания. Нижняя граница сжимаемой толщи принимается на глубине z=10,5h=4м, где выполняется условие σ_zp= 0,2 σ_zg 16,67кПа = 16,92кПа

21.6 Определяем осадку по уравнению:

где β = 0,8 – безразмерный коэффициент,

σ_zpi – среднее значение дополнительного вертикального напряжения в i-м слое,

Е – модуль деформации i-го слоя,

h_i – толщина i-го слоя

s = 0,8[(132,3+116,56)*0,32/2 + (116,56+84,94) *0,32/2 + (84,94+63,11) *0,32/2 + (63,11+49,48) *0,32/2 + (49,48+40,48) *0,32/2 + (40,48+34,13) *0,32/2 + (34,13+31,62) *0,32/2 + (31,62+25,93) *0,32/2 + (25,93+23,15) *0,32/2 + (23,15+20,90) *0,32/2 + (20,90+18,92) *0,32/2 + (18,92+17,46) *0,32/2 + (17,46+16,67) *0,16/2 ] / 19500 = 0,0078 м = 0,78 см

s_max – предельная осадка фундамента определяется по Приложению 4 СНиП 2.02.01-83^* «Основания зданий и сооружений»

Вывод: Осадка фундамента s=0,78 см < s_max=10 см

Дата добавления: 2015-11-16