РАСЧЕТ ОСНОВАНИЙ ФУНДАМЕНТОВ ПОДВАЛЬНЫХ.ПОМЕЩЕНИЙ

При проектировании фундаментов подвальных помещений необходимо руководствоваться требованиями СНиП 2.02.01-83* /4/ и пособия /5/.

Выбор глубины заложения подошвы ленточного фундамента производят с учетом инженерно-геологических и климатических условий строительной площадки, конструктивных особенностей здания, наличия фундаментов, расположенных рядом зданий и сооружений

Проектирование оснований фундаментов мелкого заложения по II группе предельных состояний заключается в подборе площади фундамента, вычислении абсолютных и относительных деформаций и сравнении их с предельно допустимыми по /4/. При этом среднее и максимальное давление под подошвой фундамента не должно превышать предельных значений, рассчитанных по формулам СНиП 2.02.01-83*. В данном разделе методических указаний частично изложена методика расчета средних и максимальных напряжений под подошвой фундамента, расположенного в подвальной части здания. Полное изложение методики и расчет оснований фундаментов подвальных помещений по I группе предельных состояний приведены в пособии /5/.

Расчетные усилия в стенах подвала (рис.2.1) определяют в зависимости от величины реакции RA в верхней опоре, которая вычисляется с учетом возможного перераспределения усилий от поворота фундамента и смещения стены при загружении подвала односторонней временной нагрузкой. Рассмотрим наиболее распространенный случай, когда грунт лежит ниже надподвального перекрытия.

При проектировании оснований фундаментов по деформациям используют следующие характеристики грунта ненарушенного сложения: расчетное значение удельного веса грунта (gоII ), расчетное значение угла внутреннего трения грунта (φII ), удельное сцепление грунта (СII).

Значение характеристик грунта засыпки, уплотненной согласно нормативным документам с коэффициентом уплотнения не менее 0,95 от их плотности в природном сложении, допускается устанавливать по характеристикам того же грунта в природном залегании. Соотношения между характеристиками грунта засыпки и грунта природного сложения принимаются следующими:

g'II =0,95 gII ;φ'II = 0,9φII ; с'II = 0,5сII ;

но не более 10 кПа.

Коэффициент надежности по нагрузке gf при расчете по второй группе предельных состояний равен 1,0.

Интенсивность горизонтального активного давления грунта от собственной массы грунта на глубине yопределится по формуле:

Pγ = (g'II ▪gf ▪h▪λ - с'II ▪ ΚI ) ▪ y /h , (2.1)

где h - расстояние от уровня планировки грунта до подошвы фундамента.

При горизонтальной поверхности засыпки, вертикальной стене и отсутствии трения и сцепления со стеной коэффициент бокового давления грунта λ, коэффициент интенсивности сил сцепления К1 и угол наклона плоскости скольжения θ₀ определяются по формулам:

(2.2)

Рисунок 2.1 Определение усилий по подошве фундамента

Интенсивность горизонтального давления грунта от равномерно распределенной нагрузки q, расположенной на поверхности призмы обрушения, следует определять по формуле:

P_q =q▪gf▪λ , (2.3)

При отсутствии специальных требований нормативную нагрузку на поверхности земли следует принимать равной 9,81 кПа (1тс/м²).

Опорная реакция в уровне низа надподвального перекрытия определяется по формуле:

Ra = (h1 + h2) ▪{ Pq ▪[4 n1³- n1⁴ + 4K (n1 + n) ²/ m1 ] / 8 +

+Рγ₂ ▪[15n1³ – Зn1⁴ + 20K (n1 +n)³/m1▪ n1]/120} /(1 + K) +

+ (Mc ▪ ( 1,5m1 + K) – (G1 + G2) ▪eK) / H▪(1+K), (2.4)

где m1, n, n1 - дополнительные параметры, вычисляемые по формулам:

m1 = H / (h1 + h2)

n = h3 / (h1+ h2) , (2.5)

n1 = h2 / (h1 + h2)

здесь Н, h1, h2, h3 - геометрические размеры стены подвала (см. рис.2. 1).

В формуле (2.4) К - коэффициент, учитывающий изменение реакции за счет поворота фундамента

K = ω▪Eb▪Ib▪m₁²/ E▪b²▪(h1 + h2), (2.6)

где ω-коэффициент, равный 3;

Eb-модуль упругости бетона блоков, принимаемый по СНиП

2.02.01-84 "Бетонные и железобетонные конструкции";

Е- модуль деформации грунта основания;

Ib- момент инерции 1 м сечения стены;

b -ширина подошвы фундамента.

В формуле (2.4) имеются также следующие параметры:

М_с- изгибающий момент в уровне перекрытия. Принимается со знаком "плюс" при действии момента по часовой стрелке;

G1, G2 - нагрузка от собственной массы грунта и временная нагрузка над левой частью фундамента;

e - эксцентриситет приложения силы G1относительно центра тяжести подошвы фундамента.

Момент в уровне подошвы фундамента вычислим по формуле

Mo = - Ra▪H + Pq▪h² / 2 + P_g3▪ h² / 6 – (G1+ G2)▪e + Mc, (2.7)

Суммарная вертикальная сила в уровне подошвы фундамента определится из формулы:

F_v =G +G1 +G2 +G3 +Nc , (2. 8)

где G -нагрузка от массы фундаментной плиты;

G3 - нагрузка от массы стены подвала;

N_c -вертикальная сила в уровне низа плит надподвального перекрытия.

Проверка средних и максимальных напряжений над подошвой фундамента производится из условий:

Pcp = F_v /А ≤ R

Pmax = Fv /А + Mo / W ≤ 1,2R

W-момент сопротивления подошвы фундамента;

R-расчетное сопротивление грунта основания, вычисляемое по формуле (7) СНиП 2.02.01-83* /4/

R = gс1 ▪gс2 /k ▪[ Mg▪kz▪b▪g_II + Mq▪d1▪g¢_II + (Mq – 1) ▪ db▪g¢_II + Mc▪ c_II], . . (2.10)

где gс1 ,gс2 - коэффициенты условий работы, принимаемые по табл. 3 /4/;

k-коэффициент, зависящий от способа получения прочностных характеристик грунта;

kz -коэффициент, зависящий от ширины подошвы фундамента;

Mg, Мq , М_с-коэффициенты, принимаемые по табл.4 /4/ в зависимости от угла внутреннего трения грунта;

d1 -глубина заложения фундаментов бесподвальных сооружений от уровня планировки до пола подвала или приведенная глубина заложения наружных и внутренних фундаментов от пола подвала, м;

d_b-глубина подвала- расстояние от уровня планировки до пола подвала, м (для сооружений с подвалом шириной менее 20м и глубиной свыше 2,0 м принимается d_b=2,0 м, при ширине подвала более 20м - d_b=0).

При проверке напряжений под подошвой фундамента значение минимального давления должно быть положительным.

После подбора размеров фундамента, удовлетворения условий (2.9) необходимо переходить к расчету деформаций основания по методике СНиП 2.02.01-83* /4/.