Пример 1. Определить нагрузки на фундаменты наружной и внутренней несущих стен административного 6 этажного здания с подвалом.

Стены здания кирпичные, высота этажа 3,0 м, высота подвала 2,8 м, покрытие здания плоское совмещённое с внутренним водоотводом.

Общие данные о конструктивной системе здания:

-Наружные стены здания многослойные утеплённые: внутренняя верста толщиной 250 мм из полнотелого керамического кирпича; наружная верста в ½ силикатного кирпича; утепление стен выполнено слоем минеральной ваты h=120 мм; толщина стены 540 мм, сопряжение наружной и внутренней версты выполнено вертикальными диафрагмами; отделка внутренней поверхности -мокрая штукатурка; сечение парапета (hxb) = 800х380 мм из силикатного кирпича; вес 1м² наружной стены q_n=813кг/м² (8,13 кН/м²); вес 1 м² парапета q_n=780 кг/м²(7,8 кН/м²), вес 1 м² цоколя из фундаментных блоков: q_n=1170 кг/м²(11,7 кН/м²).

-Внутренняя стена выполнена из полнотелого керамического кирпича толщиной 380 мм с оштукатуриванием поверхностей, вес 1 м² стены q_n=786 кг/м²(7,86 кН/м²); в подвале под внутренней стеной выполнена фундаментная стенка из бетонных блоков, вес 1 м² q_n=915 кг/м²(9,15кН/м²).

-Перекрытия выполнены из сборных плит с круглыми пустотами, вес 1 м² q_n=300 кг/м²(3 кН/м²). Полы по перекрытиям выполнены утепленные по растворной стяжке с покрытием из ламината в помещениях и керамогранита в коридоре, вес 1 м² пола соответственно q_n=104 кг/м²(10,4 кН/м²) и 138 кг/м²(13,8 кН/м²). На перекрытиях установлены перегородки в ½ керамического пустотного кирпича, со штукатурным покрытием поверхностей, вес 1 м² перегородки q_n=265 кг/м²(2,65 кН/м²), приведённая нагрузка от веса перегородок к 1 м² перекрытия в помещениях q_n=286 кг/м²(2,86 кН/м²).

-Покрытие выполнено по железобетонным плитам с круглыми пустотами, уклон обеспечивается слоем гравия h=(60…180мм), утепление выполнено минеральной ватой, кровельный ковёр из 2-х слоёв изопласта по растворной стяжке, вес 1м² покрытия q_n=470 кг/м²(4,70 кН/м²)

-Полезная нагрузка: в помещениях q_n=200 кг/м²(2 кН/м²), в коридорах q_n=300 кг/м²(3 кН/м²)

-Район строительства г. В.Новгород: снеговая нагрузка на покрытие q_n=126 кг/м²(1,26 кН/м²); ветровая нагрузка средняя составляющая ω_о=23 кг/м²(0,23 кН/м²)

-Несущая система здания состоит из вертикальных и горизонтальных диафрагм. В поперечном направлении работают торцевые стены-диафрагмы, в продольном направлении продольные стены-диафрагмы, горизонтальные диафрагмы-наборные диски перекрытий.

Рис. к примеру 1 «Административное здание»

2.Расчёт нагрузок от собственного веса стен.

2.1 Наружная продольная стена характеризуется ослаблениями в виде оконных проёмов расположенных относительно равномерно по её поверхности. Площадь поверхности стены А_С=LxH=27∙3∙4=324м². Площадь оконных проёмов А_О=1,58х1,22∙9∙4=69,4м². Коэффициент ослабления массива стен К_о=(324-69,4)/324=0,786. Нагрузка на 1 п.м. по длине стены от её веса составляет: q_n=813∙0,786∙3∙4=7668,2кг/м (76,7кН/м); q_p=q_п∙γ_f=7668,2∙1,1=8435кг/м (84,35кН/м) γ_f=1,1 по СП 20.13320.2011.

Нагрузка от веса парапета на 1 п.м. вдоль стены:

q_n=780∙0,8=624кг/м (6,24кН/м); q_p=q_n∙γ_f=686,4кг/м(6,86 кН/м) (γ_f=1,1). Нагрузка от веса фундаментной стенки:

q_n=1170∙2,8=3276кг/м (32,76кН/м); q_p=3604кг/м (36,04кН/м)

суммарная нагрузка на 1 п.м. по длине ленточного фундамента от веса стены по оси А: q_n=11568,2кг/м (115,68кН/м); q_p=12725,4кг/м (127,3кН/м)

2.2 Внутренняя продольная стена характеризуется ослаблениями массива кладки входными проёмами размером 0,9х2,1м, которые расположены относительно регулярно по длине и высоте стены. Площадь поверхности стены: A_c=HxL=324м², площадь проёмов A_o=0,9∙2,1∙9∙4=68,04м². Коэффициент ослабления массива кладки k_o=(324-68,04)/324=0,79.

Нагрузка на 1 п.м. от веса стены: q_n=786∙0,79∙12=7451,3кг/м (74,51кН/м), q_p=q_n∙γ_f=8196,4кг/м (81,96 кН/м) γ_f=1,1.

Нагрузка от веса фундаментной стены: q_n=915∙2,8=2562кг/м (25,62кН/м), q_p=2818кг/м (28,18кН/м) γ_f=1,1.

Суммарная нагрузка на 1 пм фундамента от веса стены по оси Б составляет: q_n=10013кг/м (100,13кг/м); q_p=11014,4кг/м (110,14кН/м).

3. Нагрузка от перекрытий

3.1. Наружная стена

Грузовая площадь участка в 1 п.м. стены A_г=2,815м²; нагрузка от веса сборных железобетонных плит: q_n=300∙4∙2,815=3378кг/м (33,8кН/м); q_p=3715,8кг/м (37,2кН/м); γ_f ≈ 1,1.

Нагрузка от веса полов: q_n=104∙4∙2,815=1171кг/м (11,71кН/м); q_p=1288,2кг/м (12,88кН/м); γ_f ≈ 1,1.

Нагрузка от веса перегородок: q_n=286∙4∙2,815=3220,4кг/м (32,2кН/м); q_p=3542,4кг/м (35,42кН/м); γ_f ≈ 1,1.

Нагрузка от веса покрытия: q_n=470∙2,815=1323кг/м (13,23кН/м); q_p=1481,8кг/м (14,82кН/м); γ_f ≈ 1,12.

Суммарная нагрузка от веса горизонтальных конструкций: q_n=9092,4кг/м (90,9 кН/м); q_p=10028,2кг/м (100,3кН/м).

3.2 Внутренняя стена

Грузовая площадь со стороны помещений =2,815 м²; со стороны коридора =1,32 м²; суммарная 4,135 м².

Нагрузка от веса сборных железобетонных плит перекрытий: q_n=300∙4∙4,135=4962кг/м (49,6кН/м); q_p=5458,8кг/м (54,6кН/м).

Нагрузка от веса полов: q_n=104∙4∙2,815+138∙4∙1,32=1899,6кг/м (19кН/м); q_p=2089,6 кг/м(20,9кН/м); γ_f ≈ 1,1.

Нагрузка от веса перегородок: q_n=3220,4кг/м (32,2кН/м); q_p=3542,4кг/м (35,42кН/м).

Нагрузка от веса покрытия: q_n=470∙4,135+170∙0,38=2008,5кг/м (20,1кН/м); q_p=2249кг/м (22,5кН/м); γ_f ≈ 1,12.

Суммарная нагрузка от веса горизонтальных конструкций: q_n=12090,5кг/м (120,9кН/м); q_p=13340,2кг/м (133,4кН/м).

4. Полезная нагрузка на перекрытие

По СП 20.13330.2011 q_n=200кг/м (2,0кН/м); q_p=240кг/м (2,4кН/м).

Коэффициент снижения нагрузки при размере помещений площадью А=5,63∙2,85=16,046м²; А₁=9 м²:

=0,85.

Коэффициент снижения с учётом повторения нагрузки и планировочных решений по 4-ём этажам

.

Величина полезной нагрузки в помещениях на 1п.м. по длине наружной стены:

q_n=200∙0,625∙2,815∙4=1407,5кг/м (14,1кН/м); q_p=1689кг/м (16,9кН/м).

Полезная нагрузка в коридорах: q_n=300 кг/м²; q_p=360 кг/м².

Коэффициент влияния площади коридора около каждого офисного помещения φ₁=1.

Коэффициент влияния повторяющихся условий загружения на 4-х этажах:

Величина полезной нагрузки на 1п.м. внутренней стены:

q_n=1407,5+300∙0,7∙1,32∙4=2516,3кг/м (25,2кН/м); q_p=3019,6кг/м (30,2кН/м).

5.Нагрузка от веса снега на покрытии.

Нагрузка на 1 м² по СП 20.13330.2011: q_n=126кг/м²; q_p=180кг/м².

Нагрузка на 1п.м. наружной стены:

q_n=126∙3∙1=378кг/м (3,8кН/м); q_p=540кг/м (5,4кН/м).

Нагрузка на 1 п.м. внутренней стены:

q_n=126(3+1,5)∙1=567кг/м (5,7кН/м); q_p=810кг/м (8,1кН/м).

6.Суммарная величина вертикальных нагрузок на 1 п.м.:

от наружной стены

постоянная – N_n=20660,6кг/м (206,6кН/м); N_p=22753,6кг/м (227,5кН/м);

временная – N_n=1785,5кг/м (17,86кН/м); N_p=2229,0кг/м (22,3кН/м);

от внутренней стены

постоянная – N_n=22103,5кг/м (221кН/м); N_p=24354,0кг/м (243,5кН/м);

временная – N_n=3083,3кг/м (30,8кН/м); N_p=3830,0кг/м (38,3кН/м);

7. Расчёт горизонтальных нагрузок от активных давлений грунта на стенки подвала.

Обратная засыпка пазух фундамента выполняется песком средней крупности с уплотнением до коэффициента K_com=0,92.

При K_com=1,0, коэффициент пористости грунта обратной засыпки принимается e_min=0,46; (ρ_S=2,64г/см³); ; e_p=0,590.

Оптимальная влажность грунта принимается из условия заполнения 62% объёма пор водой . Удельный вес грунта обратной засыпки составляет: γ_II=1,98т/м³ (19,8кН/м³); γ_I=2,27т/м³ (22,7кН/м³); γ_f=1,15 т/м³.

Угол внутреннего трения грунта обратной засыпки принимается по СП «Основания и фундаменты» φ_n=36°; c_n=0; φ_II=0,9φ_n=32°; φ_I=29°;

Высота засыпки фундаментной стенки грунтом h_г=(2,8+0,3-1,04)=2,06 м. Давление P_o=2 т/м²(20 кН/м²).

Коэффициент активного давления

Изгибающие усилия в стенке определяются раздельно от прямоугольной эпюры давлений интенсивностью и от треугольной эпюры давлений с ординатой ( - ):

M^□_o= ;

; M^Δ_o=

,

8. Расчёт ветровых нагрузок на продольные стены.

Ветровые нагрузки от продольных стен передаются на вертикальные диафрагмы – торцевые стены

9. Расчетные нагрузки на фундаменты продольных стен на 1 погонный метр:

Наружная стена

II группа предельных состояний:

.

I группа предельных состояний:

.

Внутренняя стена

II группа предельных состояний

I группа предельных состояний

.

10. Расчет нагрузок на фундаменты в табличной форме.

Наиболее удобно оформлять расчет нагрузок на фундаменты в табличной форме. Например, для фундамента наружной продольной стены по оси А.

№ п/п	Вид нагрузки	Нормативная нагрузка, т/м	Коэффициент надежности по нагрузке,	Расчетная нагрузка, т/м
	Нагрузка от собственного веса стены: , ,	7,668	1,1	8,435
	Нагрузка от веса парапета:	0,624	1,1	0,686
	Нагрузка от фундаментной стены:	3,276	1,1	3,604
	Нагрузка от 4-х перекрытий:	7,769	1,1	8,546
	Нагрузка от покрытия:	1,323	1,12	1,482
	Суммарная величина постоянной нагрузки	20,660	1,101	22,753
	Нагрузка от веса снега на покрытии:	0,378	1,4*	1,540
	Полезная нагрузка от 4х перекрытий:	1,408	1,2	1,689
	Суммарная величина временной нагрузки	1,786	1,248	2,229
	Расчетная величина вертикальных составляющих нагрузок на обрез фундамента от конструкций здания	22,446	1,113	24,982
	Нагрузка от активных давлений грунта на стену подвала	1,81 0,714	1,15 1,15	2,08 0,821