Расчет размеров подошвы фундамента при наличии подвала

При наличии подвала ленточный фундамент наружных стен воспринимает от обратной засыпки грунта давление ( рис-1).

Содержание статьи:

◊ Определение размеров подошвы центрально нагруженного фундамента по значению расчетного сопротивления.

◊ Определение ширины ленточного фундамента одновременно с расчетным сопротивлением грунта основания.

◊ Определение размеров подошвы прямоугольного фундамента одновременно с расчетным сопротивлением грунта основания.

◊ Проверка достаточности размеров подошвы фундамента при наличии подстилающего слоя слабого грунта.

◊ Расчет размеров подошвы внецентренно нагруженного фундамента.

◊ Расчет размеров подошвы фундамента при наличии подвала.

 

Его определяют по формулам активного давления грунта на подпорные стенки с учетом сцепления. Однако при малой высоте этих стенок ( 1,5…4 м) и выполнении обратной засыпки за пазуху фундамента грунтом нарушенной структуры обычно ограничиваются приближенным расчетом .

В этом случае для связных грунтов в расчетные формулы вводят не угол внутреннего трения, а ориентировочное значение условного угла сопротивления грунта сдвигу ψ.Его значение можно приниматьв зависимости от степени влажности ( водонасыщенности) и плотности пылевато-глинистых грунтов в следующих пределах:
а) для насыщения водой или влажного при пористости е<0,9-40…45°;
б) для насыщения водой при 0,4≤е≤0,6, а также влажного при е≥0,4-30…35°;
в) для насыщения водой при е≥0,6-20..25°;

Для подвала глубже 3 м и песков расчет ведут по углу внутреннего трения.При вычислении давления грунта на подпорную стенку подвала учитывают временную нагрузку на поверхности грунта q=10 кН/м². Эту распределенную нагрузку обычно заменяют фиктивным слоем грунта hпр=0,6 м.Гидростатическое давление учитывают, когда оно передается слою гидроизоляции.

Если надподвальное перекрытие устраивают до засыпки грунта за пазуху фундамента , то приближенная расчетная схема может быть принята согласно приведенного рисунка-1.
Рисунок-1. Расчетная схема ленточного фундамента под стену при наличии подвала.

Тогда момент , кН·м, на 1 м длины фундамента в плоскости подошвы приблизительно будет равен МаII=(p3L²/15)-(N0IIe0/2)-NгрIIe1; где р3-интенсивность давления грунта на подпорную стенку на отметке подошвы фундамента ,кПа, определяемая из выражения: р3=γIILtg²(45°-ψсрII/2);L и е-указаны на рис-1 в м.N0II-нагрузка в плоскости обреза фундамента на 1 м длины стены ,кН;

e0-эксцентриситет нагрузки в плоскости надподвального перекрытия, м;NгрII-вес грунта на уступах фундамента , неуравновешанный с противоположной стороны фундамента, кН; γII-удельный вес грунта обратной засыпки, кН/м³;L-высота подпорной стенки с учетом фиктивного слоя, м;
L=d+hпр=d+0,6;

ψсрII-среднее значение угла сдвига, зависящего от φ и с обратной засыпки.В тех случаях когда обратную засыпку за пазухи фундамента производят до устройства надподвального перекрытия, давление грунта полностью воспринимается как свободно стоящей подпорной стенкой. Зная МаII, размеры подошвы проверяют как и для внецентренно нагруженного фундамента.

При ширине подошвы менее 1 м или при наличии слоя мягкой гидроизоляции в нижней части фундамента заделку в плоскости подошвы не учитывают. Устойчивость фундамента на сдвиг обеспечивают устройством бетонного пола. Когда фундамент заглублен относительно пола подвала на 1 м и более, дополнительно учитывается активное давление грунта на нижнюю часть фундамента с подвальной стороны.

Пример-1. Определить ширину подошвы фундамента здания с фундаментом, если дано h1=1м; h2=1,3 м; h3=1,1м; hпр=0,6м,bc=0,5м,γ1II=17 кН/м³;γ2II=20 кН/м³;γ3II=16 кН/м³;ψсрII=30°,L=4м,N0II=260 кН/м,у0=0. В основании залегает супесь с характеристиками γ4 II=16 кН/м³; φ4II=23°,c4II=6 кПа, найденными экспериментально.Вычисляем средневзвешенный удельный вес грунта в пределах глубины по формуле:

γ‘II=[γII1h1+γII2h2+….+γIInhn]/(h1+h2+…+hn);
γ‘II=(17·1,0+20·1,3+16·1,1)/1,0+1,3+1,1=17,8 кН/м³;d=1,0+1,3+1,1=3,4 м.

Определим в первом приближении ширину подошвы как для центрально нагруженного фундамента по формуле b=N0II/(R-γсрIId),приняв ориентировочно по таблице-1 R=250 кПа и с у четом подвала γсрII=16 кН/м³;Тогда b=260/(250-16·3,4)=1,33м.

Таблица-1.Расчетные сопротивления грунта основания

Примечание: Для пылевато-глинистых грунтов с промежуточными значениями е и IL допускается определять R0 интерполяцией, вначале по е-для значений IL=1,затем по IL между полученными значениями R0 для IL=0, и IL=1

По таблице-2 примем ближайшее большее значение для сборных блоков b=1,4 м.По формуле R=ϒc1ϒc2/ℜ[Mϒℜ2bϒII+Mqd1ϒI+(Mq-1)dbϒII+McCII],при ϒc1=1.1; ϒc2= 1;ℜ=1,ℜz=1 и Mγ=0,66, Mq=3,62, Mc =6,24 ( по табл-3 и таб-4) и при db= 2,8м найдем R=(1,1·1)/1[0,66·1·1,4·20+3,62·0,6·17,8+(3,62-1)·2,8·17,8+6,24·6]=248 кПа.

Таблица-2.Плиты железобетонные для ленточных фундаментов под стены

Определим давление на подпорную стенку у подошвы :

pзII=17,8(3,4+0,6)tg²(45°-30/2)=23,7 кПа.

Теперь определим усилия, действующие в плоскости подошвы фундамента :
NфII=(0,5·2,8+0,6·1,6)1·23=51,5кН;NгрII=(d-d1)ϒII·1(b-bc)/2=(3,4-0,6)17,8·1(1,4-0,5)/2=22,4 кН.

Таблица-3. Значения коэффициентов условий работы ϒc1 и ϒc2

Примечание: 1.В таблице L/H является отношением длины сооружения (здания) или его отсека к его высоте.При промежуточных значениях L/H коэффициент ϒc2 определяют интерполяцией.2. С жесткой конструктивной схемой считаются сооружения , конструкции которых приспособлены к восприятию дополнительных усилий от деформации основания.3.Для зданий с гибкой конструктивной схемой значения коэффициента ϒc2 принимают равным единице.

Момент с учетом давления, приложенного к поверхности грунта, найдем по формуле МаII=(p3L²/15)-(N0IIe0/2)-NгрIIe1 при е0=0.
МII=23,7(3,4+0,6)²/15-22,4·0,47=14,8 кН·м.Далее по формуле pmaxII (minII)=NII/Аф(1 ± 6е/l), определим p max II , если NII=260+51,5+22,4=334 кН; е=14,38/334=0,044 м;

Таблица-4.Значение коэффициентов Mγ, Mq, Mc для определения расчетного сопротивления грунта на основании R

pmaxII=334/(1,4·1,0)(1+(6·0,044/1,4)=284 кПа; 1,2R=1,2·248=298,что больше pmaxII;
pcpII=334/(1,4·1)=239<248 кПа; pminII>0,следовательно условия (pII≤R;p maxII≤1,2R;pminII ≥ 0) удовлетворены.