Расчет фундаментов
Основным материалом для фундаментов является железобетон. Применение железобетонных фундаментов
вместо бутовых, бетонных, бутобетонных способствует значительному
уменьшению высоты фундаментов.
Расчет железобетонного фундамента (см. схему ниже) состоит из двух
частей: расчета основания и самого фундамента. На основе расчета
основания определяют глубину заложения фундамента и размеры его
подошвы; на основе расчета фундамента по несущей способности
определяют остальные его размеры и площадь арматуры.
Расчетная схема фундаментов
Расчет столбчатых фундаментов осуществляется в следующем порядке.
Определяют глубину заложения фундамента Нф, которая с учетом
возможности вспучивания грунтов при промерзании должна удовлетворять
выражению:
где mt - коэффициент
влияния теплового режима зданий на промерзание грунта у наружных
стен; Нн нормативная глубина промерзания
грунта;
где Σ |Тм| - сумма абсолютных значений
среднемесячных отрицательных температур за зиму в этом районе; Но
- глубина промерзания грунта при: Σ |Тм| = 1,
зависящая от вида грунта (для суглинков и глин Но
= 23; для супесей, песков мелких и пылеватых Но
= 28; для крупнообломочных грунтов Но = 34).
Затем вычисляют площадь подошвы отдельного центрально-нагруженного
фундамента:
где Nн - нормативная нагрузка,
действующая на фундамент на уровне обреза Нф;
Rнгр -
нормативное давление на грунт основания; pmср
- средняя плотность фундамента и грунта на его уступах; Нф
- глубина заложения фундамента.
После расчета основания переходят к расчету прочности фундамента,
который включает определение высоты фундамента, размеров его
ступеней и сечения арматуры.
Высоту фундамента h определяют из расчета
на продавливание Р в предположении, что разрушение происходит по
боковым поверхностям пирамиды, наклоненным под углом 45°
к вертикали:
где 0,75 - эмпирический коэффициент; Rр
- расчетное сопротивление бетона растяжению; hо
- рабочая высота сечения фундамента на проверяемом участке;
bср = (bк
+ bн) / 2 - среднее
арифметическое между периметрами соответственно верхнего и нижнего
основания пирамиды продавливания продавливания; bк
и bн - периметры
верхнего и нижнего оснований пирамиды.
Расчетная продавливающая сила:
где А - площадь сечения фундаментной подушки; Ргр
= N / Fф
- давление грунта на единицу площади подошвы фундамента;
N -расчетная нагрузка, действующая на
фундамент.
Высоту нижней ступени фундамента h´о
определяют из расчета сечения IIII-III
(см. рис. вверху страницы "Расчетная схема фундаментов"). Для полосы
единичной ширины:
где
hк - ширина верхнего
обреза фундамента; hо
- рабочая высота всего фундамента; h´о
- рабочая высота нижней ступени.
Площадь сечения арматуры фундамента находят из расчета сечений
I-I и II-II по
изгибающим моментам, определяемым по формулам:
Площадь сечения арматуры определяют на всю ширину фундамента. Часто
при расчете приближенно принимают Zб
= 0,9hо. Тогда
площадь сечения арматуры в сечениях I-I и
II-II составит:
Расчет ленточных фундаментов осуществляется по аналогичной методике.
Для расчета берут участок фундамента длиной 1 м, определяют
нагрузки, действующие на эту длину фундамента: Расчет сводится к
определению ширины подошвы фундамента.
Свайные фундаменты. Расчет одиночных свай. В тех районах, где
древесина является местным материалом, широко используют деревянные
сваи. Нагрузка, которую может воспринять свая из условия прочности
материала, определяется из выражения:
где Км - коэффициент однородности материала
сваи, равный 0,8; m - коэффициент условия
работы сваи, равный 0,7; Ант - площадь
поперечного сечения сваи, м2; Rc -
расчетное сопротивление древесины сжатию вдоль волокон, МПа.
Железобетонные сваи сплошного сечения на прочность материала
рассчитывают по формуле:
где Кб - коэффициент однородности бетона;
mб,
mа - коэффициенты
условий работы соответственно бетона и арматуры;
Rпр - расчетное сопротивление бетона
при осевом растяжении (призменная прочность); R
- расчетное сопротивление арматурной стали при растяжении; Аб,
Аа - площади поперечных сечений сваи и всех
стержней продольной арматуры.
Несущую способность одиночных свай определяют по формулам:
для свай-стоек:
для висячих свай:
где К - коэффициент однородности грунта, равный 0,7;
m - коэффициент условий работы, равный 1;
Rн - нормативное сопротивление
грунта основания, МПа; А - площадь поперечного сечения сваи, м;
u - периметр поперечного сечения сваи, м;
Rн нормативное
сопротивление i-го слоя грунта по боковой
поверхности сваи; li
- длина участка сваи в пределах i-го слоя
грунта, м.