Фундамент

Нагрузка на основание, пример расчета

Нагрузка основания фундамента

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

Таблица 11.1

Ветровые районы,(принимаемые
по карте 3 Приложение Ж)
Ia I II III IV V VI VII
w, кПа 0,17 0,23 0,3 0,38 0,48 0,6 0,73 0,85

Расчет нормативного значение ветровой нагрузки

  • Определяем нормативное значение ветрового давления по таблице 11.1 для второго ветрового района (участок строительства – г. Дмитров Московской области).

Эквивалентная высота zв определяется согласно п 11.1.5.СП 20.13330.2011 (см. разрез реконструируемого дома)

zв = h = 5,3 м, при h ≤ b,

Коэффициент k(zв) определяется по таблице 11.2 или по формуле (11.4), в которых принимаются типы местности по п. 11.1.6 СП 20.13330.2011

Значения параметров k10 и α приняты по таблице 11.3 для местности типа B.

  • Аэродинамические коэффициенты cв по таблице Д.2 и рисунке Д.3 применяем для:
      боковых к направлению ветра стен – максимальное для всей поверхности, минус 1.15
      наветренних стен – 0,8
      подветренних стен – минус 0,5
  • Аэродинамический коэффициент для двухскатных покрытий принимаем по всей площади равным максимальному отрицательному значению cв = – 1,4 для уклона крыши β = 30° по таблице Д.3б и рисунку Д.4
  • Нормативное значение ветрового давления составляет

  • Вариант №1

    • Изменение краевого давления на подошву фундамента при воздействии ветра в рассматриваемом случае составляет менее 1% от давления веса конструкций и не учитывается в расчете.
    • Отрицательная ветровое давления, воздействующее на покрытие крыши не учитывается в расчете

      Вариант №2

      • Согласно п.7.4.2 СП 25.13330.2012, в расчете основания фундамента реконструируемого деревянного дома учитываются выдергивающие столб фундамента силы от ветровой нагрузки (Отрицательная ветровое давления, воздействующее на покрытие крыши)

      Сила, выдергивающая столб фундамента Fv, равна

        Здесь Lnската=Lската•bn=3,45•1,74=6 м 2 – площать кровли, с которой нагрузка передается на стропило.
        bn– расстояние между осями стропил

      –>Расчетная нагрузка на основание фундамента: –>

      Значения основного сочетания нагрузок C2 (вариант №2) для расчета оснований и фундаментов на воздействие сил морозного пучения согласно 7.4 [XV]:

      F1 и F2 – центральная нагрузка на основание фундамента.

      Нагрузка на фундаменты

      При устройстве фундаментов важное значение имеют не только правильный выбор глубины заложения, точность разбивочных работ, соблюдение технологических процессов устройства фундамента, но и верный выбор самой конструкции фундамента с учетом всех нагрузок от здания и способности грунта оснований выдерживать эти нагрузки без существенных деформаций. Расчеты и вариантное конструирование фундаментов с учетом применения различных материалов и способов их возведения позволят найти оптимальное техническое решение, при котором фундаменты будут более надежными и экономичными.

      Грамотный расчет оснований и фундаментов может выполнить только специалист, так как для этого надо уметь использовать данные инженерно-геологических изысканий, нормативы, коэффициенты, величины и другие показатели, а также методики расчета, принятые в СНиПах. При расчете основания здания первостепенное значение имеют вид и сопротивляемость грунта. Для предварительного назначения размеров фундамента используются данные нормативного давления на основания (табл. 9). Эти данные могут быть использованы при ширине фундаментов от 0,6 до 1,5 м и глубине заложения от 1 до 2,5 м, считая от отметки природного рельефа или от отметки планировки до отметки основания.

      Таблица 9

      Нормативное давление на основание Вид грунта кПа кгс/см2 Крупнообломочные грунты, щебень, гравий 500-600 5,0-6,0 Пески гравелистые и крупные 350-450 3,5-4,5 Пески средней крупности 250-350 2,5-3,5 Пески мелкие и пылеватые плотные 200-300 2,0-3,0 Пески средней плотности 100-200 1,0-2,0 Супеси твердые и пластичные 200-300 2,0-3,0 Суглинки твердые и пластичные 100-300 1,0-3,0 Глины твердые 300-600 3,0-6,0 Глины пластичные 100-300 1,0-3,0

      При глубине заложения фундамента более 2,5 м нормативное давление увеличивается, а при менее 1 м – уменьшается. Общее давление на грунт при определенной опорной площади фундамента не должно превышать расчетного сопротивления грунта. Общая нагрузка, действующая на 1-2 м2 подошвы ленточного фундамента, будет равна сумме нагрузок от снега, крыши, всех перекрытий и перегородок, оборудования в доме, наружной стены дома и самого фундамента. Ориентировочную общую нагрузку можно вычислить с помощью табл. 10-12.

      Таблица 10

      Нагрузка от 1 м2 стены Материал стен кПа кгс/м2 Деревянные каркасно-панельные толщиной 150 мм с минераловатным утеплителем 0,3-0,5 30-50 Брусчатые и бревенчатые толщиной 140-180 мм 0,7-1,0 70-100 Из опилкобетона толщиной 350 мм 3,0-4,0 300-400 Из керамзитобетона толщиной 350 мм 4,0-5,0 400-500 Из шлакобетона толщиной 400 мм 5,0-6,0 500-600 Из эффективного кирпича толщиной, мм: 380 5,0-6,0 500-600 510 6,5-7,5 650-750 640 8,0-9,0 800-900 Из полнотелого кирпича сплошной кладки толщиной, мм: 250 4,5-5,0 450-500 380 7,0-7,5 700-750 510 9,0-10,0 900-1000

      Таблица 11

      Нагрузка от 1 м2 перекрытий пролетом до 4,5 м Тип перекрытия кПа кгс/м2 Чердачное по деревянным балкам плотностью, кг/м3, не более: 200 0,7-1 70-100 300 1-1,5 100-150 500 1,5-2 150-200 Цокольное по деревянным балкам плотностью, кг/м3, не более: 200 1-1,5 100-150 300 1,5-2,0 150-200 500 2,0-3,0 200-300 Цокольное железобетонное 3,0-5,0 300-500

      Таблица 12

      Нагрузка от 1 м2 горизонтальной проекции крыш Тип кровли кПа кгс/м2 Покрытие рубероидом 0,3-0,5 30-50 Керамическая черепица при уклоне 45° 0,6-0,8 60-80 Кровельная сталь при уклоне 27° 0,2-0,3 20-30

      Виды оснований

      К основаниям из просадочных грунтов относятся глинистые грунты, которые, находясь в напряженном состоянии под действием нагрузки от сооружения или собственного веса, при замачивании дают дополнительную деформацию – просадку. Критерием для отнесения глинистых грунтов к просадочным является степень влажности (доля заполнения пор водой)

      Тип грунтовых условий устанавливается в процессе инженерно-геологических изысканий. Устойчивость дома и других сооружений можно обеспечить следующими мероприятиями:

      устранением просадочных свойств грунтов в пределах всей или части просадочной толщи;

      устройством свайных фундаментов;

      применением водозащитных и конструктивных мероприятий.

      Выбор мероприятия производится на основе технико-экономических расчетов.

      К основаниям из набухающих грунтов относят глинистые грунты, которые при замачивании в напряженном состоянии увеличиваются в объеме. Для набухающих грунтов характерны, кроме того, большая пластичность, низкий предел усадки и природная влажность. Выбор глубины заложения и назначение размеров фундаментов, возводимых на набухающих грунтах, можно производить без учета их набухающих свойств, т.е. как для обычных грунтов в природном состоянии.

      Для противодействия набуханию грунтов можно увеличить давление на эти грунты против нормативов. Устойчивость дома и других сооружений при возможных деформациях основания от набухания, превышающих допустимые, обеспечивается за счет соответствующей подготовки основания:

      устранения набухающих свойств грунтов в пределах всей или части толщи путем предварительного замачивания;

      применения компенсирующих грунтовых подушек;

      замены (полной или частичной) слоя набухающего грунта другим грунтом.


      Рис. 21. Схема устройства компенсирующей подушки:
      1 – ленточный фундамент; 2 – песчаная подушка; 3 – отметка планировки; 4 – отметка кровли (верха) набухающего грунта; Н – глубина заложения фундамента; а – ширина фундамента; h – высота песчаной подушки; с – отрезок компенсационной подушки

      Компенсирующие подушки (рис. 21) применяются в целях уменьшения величины неравномерности подъема ленточных фундаментов при замачивании основания из набухающих грунтов. Располагают компенсирующие подушки на кровле или в пределах слоя набухающих грунтов таким образом, чтобы глубина заложения фундамента Н была минимальной, но не менее 0,5 м, минимальное давление на грунт – не менее 1 кгс/см2. Размеры подушек назначаются в зависимости от ширины ленточного фундамента (табл. 13).

      Таблица 13

      Размеры компенсирующих подушек (см. рис. 21) Ширина фундамента, а, м h c α , град. 0,5 Общие сведения • Технология производства работ подготовительного периода • Основания фундаментов • Земляные работы • Виды фундаментов • Теплоизоляция фундаментов и подвалов • Гидроизоляция строительных конструкций • Материалы для гидроизоляции подземных сооружений • Технология работ по устройству гидроизоляции • Комплексные системы защиты здания от увлажнения • Составы для гидроизоляции подземных конструкций

      Ссылки на другие страницы сайта по теме «строительство, обустройство дома»:

      Нагрузки и воздействия при расчете оснований и фундаментов

      Основные положения и правила по определению и учету всех видов нагрузок и воздействий, а также их сочетаний определяются по СНиП 2.01.07-85 «Нагрузки и воздействия».

      При проектировании оснований зданий и сооружений необходимо учитывать нагрузки, которые возникают при их строительстве и эксплуатации, а также при изготовлении, хранении и перевозке строительных конструкций.

      Основными характеристиками нагрузок являются их нормативные значения, устанавливаемые СНиПом по нагрузкам и воздействиям. Расчетные величины действующих нагрузок определяются как произведение нормативных значений на коэффициенты надежности по нагрузке γf, которые должны соответствовать рассматриваемому предельному состоянию и учитывать возможные отклонения нагрузок в неблагоприятную сторону от нормативных значений.

      При расчете оснований зданий и сооружений по первой группе предельных состояний коэффициент надежности принимается:

      1. Для веса строительных конструкций — по табл. 1.1.

      Таблица 1.1. Значения коэффициентов надежности для всех строительных конструкций

      Конструкции сооружений и вид грунтов Коэффициент надежности по нагрузке γf
      Конструкции
      Металлические 1,05
      Бетонные (со средней плотностью свыше 1600 т/м 3 ) 1,10
      Железобетонные, каменные, армокаменные, деревянные, бетонные (со средней плотностью 1600 кг/м 3 и менее), изоляционные, выравнивающие и отделочные слои (плиты, материалы в рулонах, засыпки. стяжки и т.д.), выполняемые:
      – в заводских условиях 1,2
      – на строительной площадке 1,3
      Грунты
      – природные 1,1
      – насыпные 1,15

      1. При проверке конструкций на устойчивость положения против опрокидывания, а также в других случаях, когда уменьшение веса конструкций и грунтов может ухудшить условия работы конструкций, следует произвести расчет, принимая для всех конструкций или ее части коэффициент надежности по нагрузке γf=0,9.

      2. При определении нагрузок от грунта следует учитывать нагрузки от складируемых материалов, оборудования и транспортных средств, передаваемые на грунт.

      3. Для металлических конструкций, в которых усилия от собственного веса превышают 50 % общих усилий, следует принимать γf=11.

      2. Коэффициенты надежности по нагрузке γf для веса оборудования принимают по табл. 1.2.

      Таблица 1.2. Значения коэффициентов надежности

      Наименование Коэффициент надежности по нагрузке γf
      Стационарное оборудование 1,05
      Изоляция стационарного оборудования 1,20
      Заполнители оборудования (в том числе резервуары и трубопроводы):
      – жидкости 1,0
      – суспензии, шлаки, сыпучие тела 1,1
      – погрузчики и электрокары (с грузом) 1,2

      3. Для равномерно распределенных нагрузок величина γf принимается: 1,3 — при полном нормативном значении до 2,0 кПа (200 кгс/м 2 ); 1,2 — при полном нормативном значении 2,0 кПа (200 кгс/м 2 ) и более.

      4. В случае передачи крановых нагрузок γf=1,1.

      5. Для снеговой нагрузки γf=1,4; если отношение нормативной величины равномерно распределенной нагрузки от веса покрытия к нормативной величине снегового покрова менее 0,8, значение коэффициента надежности следует принимать равным 1,6.

      6. Для ветровой нагрузки γf=1,4.

      7. Для температурных климатических воздействий γf=1,1.

      При расчете оснований зданий и сооружений по второй группе предельных состояний (по деформациям) коэффициент надежности принимается равным единице.

      Все нагрузки в зависимости от продолжительности их действия подразделяют на постоянные и временные.

      К постоянным относятся нагрузки, которые при строительстве и в процессе эксплуатации зданий и сооружений действуют и проявляются постоянно. К ним относятся: вес частей зданий и сооружений, в том числе вес несущих и ограждающих конструкций; вес и давление грунтов; горное давление и др.

      Временные нагрузки подразделяют на:

      длительные — вес временных перегородок, стационарного оборудования (станков, аппаратов, моторов, емкостей, трубопроводов с арматурой, опорными частями и др.), давление газов, жидкостей и сыпучих тел в емкостях и трубопроводах, нагрузки на перекрытия от складируемых материалов, нагрузки от людей, животных на перекрытия, вертикальные нагрузки от мостовых и подвесных кранов и др.;

      кратковременные — нагрузки от оборудования в пускоостановочном, переходном и испытательном режимах, веса людей и ремонтных материалов в зонах обслуживания и ремонта оборудования, нагрузки от подвижного подъемно-транспортного оборудования, снеговые нагрузки с полным нормативным значением, ветровые, гололедные нагрузки и др.;

      особые — статические, взрывные воздействия, нагрузки, вызванные резкими нарушениями технологического процесса, временной неисправностью или поломкой оборудования, воздействия, вызванные деформациями основания с коренным изменением структуры грунта (при замачивании лессовых просадочных грунтов) или оседанием его в карстовых районах или районах горных выработок.

      Расчет оснований зданий и сооружений по предельным состояниям первой и второй групп должен выполняться с учетом наиболее неблагоприятных сочетаний нагрузок.

      В зависимости от учитываемого состава нагрузок различают следующие сочетания:

      1. основные сочетания нагрузок, состоящие из постоянных, длительных и кратковременных;
      2. особые сочетания нагрузок, состоящие из постоянных, длительных, кратковременных и одной из особых нагрузок.

      Если учитываются сочетания, включающие постоянные и не менее двух кратковременных нагрузок, расчетные значения временных нагрузок необходимо умножать на коэффициенты сочетаний: а) в основных сочетаниях для длительных нагрузок ψ1=0,95, для кратковременных ψ2=0,9; б) в особых сочетаниях для длительных нагрузок ψ1=0,95, для кратковременных ψ2=0,8.

      Основания зданий и сооружений рассчитывают по деформациям на основное сочетание нагрузок, по несущей способности — на основное сочетание, а при наличии особых нагрузок — на основное и особое сочетание.
      Нагрузки на перекрытия и снеговые нагрузки могут относиться как к длительным (при расчете по деформациям), так и к кратковременным (при расчете оснований по несущей способности).

      Нормативные значения равномерно распределенных временных нагрузок на плиты перекрытий, лестницы и полы на грунтах приведены в СНиПе по нагрузкам и воздействиям.

      При определении продольных усилий для расчета фундаментов, которые воспринимают нагрузки от двух перекрытий и более, полные значения нормативных нагрузок следует снижать умножением на коэффициент сочетания ψn:

      1. Для квартир жилых зданий, общежитий и гостиниц, палат больниц и санаториев, служебных помещений, бытовых помещений промышленных предприятий:

      2. Для читальных, обеденных, торговых залов, участков обслуживания и ремонта оборудования в производственных помещениях:

      Рис. 1.4. Схема к сбору нагрузок на фундаменты

      где А – грузовая площадь рассчитываемого элемента; А>А1=9 м 2 к формуле (1.6):

      А>А2=36 м 2 к формуле (1.7);

      п — общее число перекрытий, от которых рассчитываются нагрузки фундамента.

      Пример 1.1. Определить нагрузку на фундаменты наружных стен здания с подвалом (рис. 1.4). Стены здания кирпичные, толщина наружных стен первого этажа 64 см, внутренних — 51 см; толщина стен остальных этажей: наружных — 51 см, внутренних — 38 см. Высота этажа 3,0 м. Междуэтажные и чердачные перекрытия из крупноразмерного железобетонного настила, кровля — плоская из железобетонных плит по строительным балкам с техническим чердаком.

      Сбор нагрузок производят в такой последовательности. Определяют постоянные нормативные нагрузки от: веса покрытия (гидроизоляционный ковер, кровельный настил и балки) — 1,50 кПа; веса чердачного перекрытия с утеплителем — 3,8 кПа; веса междуэтажного перекрытия— 3,6 кПа; веса перегородок — 1,0 кПа; веса карниза — 2,0 кН; веса 1 м3 кирпичной кладки — 18 кН (1800 кг).

      СНиПу устанавливают временные нормативные нагрузки: снеговая на 1 м 2 горизонтальной проекции — 1,5 кПа; временная на чердачное перекрытие — 0,7 кПа; временная на междуэтажное перекрытие — 2,0 кПа (200 кгс/м 2 ).
      С учетом постоянных и временных нагрузок определяют нагрузки на фундамент наружной стены на уровне планировочной отметки грунта.

      Предварительно выделяется грузовая площадь, которая в данном случае определяется следующими контурами; расстоянием между осями оконных проемов вдоль здания и половине расстояния в чистоте между стенами — поперек здания:

      Эту грузовую площадь принимаем постоянной, пренебрегая ее уменьшением на первом этаже за счет увеличения ширины наружной и внутренних стен.

      1. Вес покрытия 1,5*7=10,5 кН.

      2. Вес чердачного перекрытия 3,8*7=26,6 кН.

      3. Вес шести междуэтажных перекрытий 3,6*7*6=151,5 кН.

      4. Все перегородок на шести этажах 1,0*7*6=41 кН.

      5. Вес карниза и стены выше чердачного перекрытия (2,0+6,0*0,51*1,8)*2,53=19,8 кН.

      6. Вес цоколя и стены первого этажа за вычетом веса оконных проемов на длине 2,53 м:

      7. Вес стены со второго этажа и выше за вычетом веса оконных проемов на длине 2,53 м:

      Итого постоянная нагрузка составила 596,4 кН.

      1. Снеговая 1,5*7=10,5 кН.

      2. На чердачное перекрытие 0,7*7=4,9 кН.

      3. На шесть междуэтажных перекрытий с учетом снижающего коэффициента 0,7:

      При этом коэффициент сочетания ψn1=0,7 определялся по формуле (1.6).

      Итого временная нагрузка на 2,53 м длины стены составила 74,2 кН. Тогда нормативная нагрузка на 1 м наружной стены будет равна

      Аналогично можно определить нагрузку на фундамент на уровне планировки земли под внутреннюю стену здания.

      Расчет несущей способности фундамента дома

      Сразу же после сдачи любого сооружения в эксплуатацию, происходит процесс медленного опускания фундамента за счет прикладываемых нагрузок. Фундамент всегда опускается на расчетную глубину, это значение всегда учитывается и закладывается при проведении расчетов.

      Большие, неравномерные осадки оснований влекут за собой деформацию конструкций с дальнейшим разрушением здания. Как правило причина кроется в неправильном расчете несущей способности фундаментов, а также из-за ошибок в расчетах допустимых нагрузок на грунты.

      Необходимость геологических исследований

      Для определения типа фундаментов, а также в расчете ориентировочной просадки грунтов зоны строительства, в обязательном порядке проводятся геологические исследования. С их помощью определяется тип почвы, глубина промерзания, уровень залегания грунтовых вод, структура грунта и прочие параметры. Поэтому несущая площадь фундамента должна быть такой, чтобы ее масса вместе с будущим зданием не превышала расчетное сопротивление грунта на строительной площадке.

      Только тогда получится качественный, надежный фундамент, способный выдерживать горизонтальные и вертикальные нагрузки. При этом строить дополнительные этажи без укрепления существующего фундамента запрещено, так как в таком случае резко увеличивается масса объекта в целом.

      Что подразумевают под расчетной способностью грунтов?

      Несущую способность грунтов оценивают в комплексном порядке при расчете фундаментов и сооружений. Главная цель такого расчета – это обеспечить прочность, устойчивость грунтов под подошвой фундамента, не допустить сдвиг здания по подошве в любую сторону.

      Нарушение правильного состояния здания может привести не только к накоплению осадок, но впоследствии к нарушению конструкции самого основания. На фундамент также влияют вертикальные, горизонтальные нагрузки со стороны почвы и самого здания, поэтому грунт может просто не справиться с такой массой. Именно по этой причине особое внимание уделяют расчетам несущей способности оснований фундаментов, чтобы максимально определить допустимую зону нагрузки и защитить грунт от полного разрушения.

      Какие факторы влияют на состояние грунта и основания?

      На несущую способность влияет огромное количество различных факторов, среди которых стоит отметить:

      • вид и характер нагрузок − вертикальная, наклонная, горизонтальная или, непосредственно, нагрузка под подошвой;
      • распределение центра тяжести площади фундамента относительно эксцентричной нагрузки;
      • размеры, характеристики, габариты и материал выполнения подошвы;
      • структура грунта;
      • форма подошвы;
      • глубина погружения основания в грунт, а также наличие под подошвой мягких осадочных пород с малой сопротивляемостью;
      • насколько ровно расположена подошва относительно горизонтали;
      • степень однородности почвы;
      • наличие внешних факторов, которые могут нанести вред подошве, такие как вибрация, сейсмические сдвиги, сезонный подъем грунтовых вод.

      Все расчеты несущей способности оснований нужно делать по СНиП 2.02.01-83. Поэтому, обеспеченная несущая способность вычисляется по формуле: F ≤ YcFu/Yn, где:

      • F – это равнодействующая сила, она должна быть разнонаправлена к основной нагрузке;
      • γс – коэффициент условий работы;
      • Fu— это максимальное сопротивление основания всем нагрузкам;
      • γn— коэффициент надежности по назначению сооружения, принимается равным 1,2; 1,15; 1,10 для сооружений I, II и III классов соответственно.

      Когда нужно делать расчет оснований на несущую способность

      Если на строительной площадке или в фундаменте существующего здания уже появились видимые деформации конструкций, всегда сначала обращают внимание на состояние почвы под подошвой и определяют их состояние. Поэтому, по нормативам существует сразу несколько различных видов деформаций почвы, которые зависят от внутренних и внешних факторов.

      Этапы деформаций грунтов в классическом виде

      В современной литературе принято различать три основных фазы деформирования грунтов:

      1. Начальная. Это этап уплотнения почвы под влиянием внешних факторов, происходит из-за уменьшения пор между частицами почвы под подошвой. Фаза отличается тем, что сейчас не происходит сдвига фундамента, ведь все касательные нагрузки равноценные и компенсируются нагрузкой. Но нагрузка всегда возникает спонтанно, она распределяется неравномерно. В результате, в одной точке деформация может быть незначительной, а в другой – сильной. Как итог – происходят сдвиги основания.
      2. Вторая стадия – фаза сдвига подошвы основания. По мере увеличения нагрузок грунт сжимается все сильнее, захватывает новые районы, происходит значительный сдвиг подошвы в сторону большей нагрузки. Нарушается стандартное равновесие, под подошвой образуется плотный шар почвы, а по сторонам – пустое пространство. Материал фундамента стремится занять освободившееся место за счет естественных сил тяготения, поэтому возникают трещины и разрывы в основании, а затем в несущих стенах дома.
      3. Третья фаза – это разрушение подошвы. Тут уже материал подошвы выпирает плотный шар грунта и сразу деформируется.

      Такая ситуация возникает с теми фундаментами, которые заложены выше граничной глубины промерзания почвы или сверху над горизонтами грунтовых вод. Немного иная картина происходит с глубоко заложенными основаниями. В таких случаях под подошвой также образуется плотный слой грунта, но его не выпирает на поверхность из-за большой площади перекрытия подошвы. Поэтому такой фундамент обладает лучшими несущими способностями, чем мелкозаглубленный.

      Если начинается процесс деформации грунтов, то его порой остановить уже нет возможности. Единственный выход, это устраивать специальные защитные конструкции, способные нивелировать нагрузки или по максимуму снизить их воздействие.

      Влияние размеров фундамента на несущую способность основания

      Некоторые строители вынуждены для одного сооружения использовать сразу несколько различных видов фундаментов. Причем расчеты нужно делать для каждой подошвы индивидуально. Также возможно применение оснований с длиной, значительно превышающих их ширину.

      Графики указывают, что с увеличением ширины фундамента увеличивается объем грунта, способного привести к разрушению подошвы. Поэтому при абсолютно одинаковых условиях и составу грунта, узкие фундаменты менее склонны к деформации, чем широкие.

      Также несущая способность оснований зависит от их формы и используемых строительных материалов. Если два фундамента имеют абсолютно одинаковые размеры, одинаково заглублены в грунт, но один имеет длину и ширину практически одинаковую, а другой – более длинный, тогда первая конструкция будет создавать большую нагрузку на грунт, чем другая.

      Причина кроется в особенностях подошвы. Для деформации и сдвига квадратного или круглого фундамента нужно затратить больше энергии, чем для ленточного длинного. Также необходимо учесть, что на песчаное основание размеры и форма фундамента влияет больше, чем на глинистые грунты.

      Как влияет глубина заложения фундамента на несущую способность оснований

      Почему глубоко погруженные основания менее склонны к разрушениям, чем мелкозаглубленные? Ведь мелкие основания нужно обязательно укреплять, подбирать оптимальную конструкцию свай и делать сложные расчеты. Причина здесь кроется в характере поведения грунтов на различных глубинах.

      Так для песчаных оснований увеличение глубины погружения фундамента ведет за собой снижение осадки, а вот несущая способность резко увеличивается. Аналогичная ситуация наблюдается с любыми иными почвами, в составе которых есть песок в больших количествах.

      Поэтому в зависимости от глубины заложения, различают мелкие и глубокие основания. Понятно, что для каждого типа приходится использовать свои строительные материалы и технику, но при этом надежность конструкций отличается в несколько раз.

      Как происходит деформация песчаных грунтов под подошвой фундаментов мелкого заглубления? Сначала происходит укрупнение почвы под подошвой, затем она клиньями поднимается по разные стороны конструкции и формирует свободную полость под подошвой. Поэтому даже незначительные сдвиги и подвижки почвы, повлекут за собой частичное разрушение несущих конструкций. Часто наблюдаются сдвиги и провалы.

      А вот фундаменты глубокого заложения разрушить значительно сложнее. Смещение почвы будет практически полностью нейтрализовано вертикальным перемещением почвы по сторонам поверхности основания, и в данном случае могут быть только локальные уплотнения почвы. Разрушение фундамента в третьей фазе деформации почвы имеет спокойный характер. Зависимость глубины фундамента от осадки на глинистых почвах практически не проявляется.

      Таким образом, несущая способность оснований – это важный показатель состояния грунтов и пренебрегать им нельзя. Если правильно сделать расчет и учесть все факторы, то уже по готовому результату можно подобрать не только оптимальные размеры и форму будущего фундамента, но и обнаружить скрытые проблемы в уже существующем. И в дальнейшем оперативно принять меры по срочному ремонту или усилению конструкций, чтобы они не деформировались от внешнего воздействия.

      Читать еще:  Расстояние между сваями фундамента

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

    Adblock
    detector