1.2. Нагрузки, действующие на фундаменты

В зависимости от продолжительности действия нагрузки подразделяются на постоянные и временные.

Постояннымисчитаются нагрузки и воздействия, которые действуют постоянно как в период строительства, так и при эксплуатации сооружения.

Временными считаются нагрузки и воздействия, которые прикладываются или возникают в отдельные периоды строительства и эксплуатации. Временные нагрузки подразделяются на длительнодействующие, кратковременные и особые.

Определяем постоянные и временные нагрузки, действующие на уровне поверхности грунта (обреза фундамента).

Расчет нагрузок сводим в таблицу 2.

Таблица 1

№ фундамента	Характер и наименование нагрузки	Направление нагрузки	Формула определения нагрузки	Нормативное значение нагрузки N II. тс	Коэффициент надежности по нагрузки	Расчетное значение NI,тс	Плечо, м	Момент, тс м
1	Постоянные
	1.Вес бокового пролета	Верт.		135.2	1.1	148.72	1	-148.72
	2.Вес центрального пролета	Верт.		166,4	1,1	183,04	1	183,04
	3. Вес быка	Верт.		480.06	1.1	528.07	0	0
	Временные длительные
	1.На тротуаре	Верт.		67,2	1.2	80,64	1,5	121
	2.На проезжей части	Верт.		378	1,2	453. 6	1,5	680

Суммарная вертикальная нагрузка N_II=1226,86 N_I=1394,07

Суммарная горизонтальная нагрузка 0 0

Суммарный момент

1.3. Нормативные и расчетные характеристики грунтов

За нормативные принимаются заданные характеристики грунтов(таблица 1)

При расчете по I группепредельных состояний принимаются расчетные характеристики

,коэффициенты надежности по грунту,

При расчете по II группепредельных состояний коэффициенты надежности по грунту принимаются

Удельный вес грунта во взвешенном состоянии определяется по формуле:

Значения расчетных характеристик грунтов сводим в таблицу 3.

Таблица 2

№ слоя Наименование грунта		Расчетные характеристики по I предельному состоянию				Расчетные характеристики по II предельному состоянию						n
		тс/м3		МПа	тс/м3			МПа	т/м3				тс/м3
2	Супесь	1. 94	0.33	0.0033	1.94		0.36	0.005	1.63		0.40		1,02
3	Песок среднезернистый	1.85	0.71	—	1.85		0.78	—	1. 65		0.38		1.03
1	Песок пылеватый	1.76	0.46	—	1.76		0.51	—	1.50		0.43		0.94

ГлаваIi.Расчет и конструирование фундаментов мелкого заложения

2.1. Определение глубины заложения подошвы фундаментов на естественном основании

Под глубиной заложения фундамента d принято понимать размер от поверхности планировки до подошвы фундамента.

Глубина заложения фундамента d зависит от конструктивных особенностей здания (наличия подвалов, коммуникаций и ввода трубопроводов), глубины промерзания, геологических условий, наличия грунтовых вод, прочности и деформационных свойств грунтов основания, наличия имеющихся и строящихся соседних сооружений и др.

В курсовой работе в грунтах, подверженных пучению (глина, суглинки), глубина заложения d принимается из условия непромерзания грунта ниже подошвы фундамента:

d>d_f

d_f — расчетное значение глубины сезонного промерзания грунтов основания.

d_f= d_fn* к_n

d_fn— нормативная глубина сезонного промерзания в городе Волхов, Ленинградской области, определяемая по карте сезонного промерзания суглинков и глин территории России : d

fn— 1.4м;

к_n— коэффициент, учитывающий тепловой режим эксплуатации сооружения или здания: к_n= 1. 1.

Поскольку фундамент опирается на пески и супеси, то необходимо ввести переходный коэффициент, определенный с использованием формулы:

d_fn=d₀,

— безразмерный коэффициент, численно равный сумме абсолютных значений среднемесячных отрицательных температур воздуха за зиму в данном районе, принимаемых по [3].

Переходный коэффициент определяется по зависимости:

d_fn = d₀

d_fn = d₀

Откуда для супеси и песков средней крупности:

Расчетное значение глубины сезонного промерзания грунтов основания, определяемой по формуле будет иметь следующий вид:

d_fn=

Исходя из условия минимальной глубины заложения фундамента для моста( по СНиП исходя из не размывания дна) и расчетного значенияd_f, принимаем:d=2.5м

Как рассчитать нагрузки на фундамент | L&A

Независимо от того, какой будет в доме тип фундамента, изначально следует произвести расчет нагрузок. При этом необходимо учесть:

• уровень залегания грунтовых вод;
• вид грунта;
• глубину залегания основного грунта;
• глубину промерзания грунта;
• величину нагрузки, действующей на фундамент при его эксплуатации.

Важно знать, что нагрузки, действующие на фундамент, бывают статичными (постоянными) и временными. Суммарный вес всей конструкции и нагрузки во время эксплуатации (количество проживающих людей, меблировка дома) относятся к постоянным. Атмосферные осадки, ветер – это влияние временное. Следовательно, при расчете фундамента следует учитывать показатели временных и постоянных нагрузок. Обычно их перекрывают в 1,5–2 раза.

Стоит помнить, что грунт не может выдержать допустимое значение нагрузки. Поэтому вычисляют полный вес здания с фундаментом. Нагрузка на 1 см2 не должна превышать максимум значения расчетного сопротивления для различных типов грунтов, указанных в таблице. В случае, если по расчетам допустимая нагрузка превышает типы грунтов, меняют размеры фундамента, чтобы увеличить опорную площадь.

Кроме того, что фундамент является основанием дома, он предохраняет цоколь и подвал от сырости. Соответственно, с помощью изоляционных материалов фундамент защищают от грунтовых, дождевых и талых вод. Количество и вид изоляционного материала рассчитывает специалист.

Расчетное сопротивление грунтов

ВИД ГРУНТА	КГ/СМ2
	Плотные	Средней плотности
Гравелистые, крупные пески любой влажности	4,5	3,5
Средние пески любой влажности	3,5	2,5
Мелкие пески маловлажные	3,0	2,5
Мелкие пески повышенной влажности	2,0	2,0
Твердые глинистые почвы	3,0	6,0
Пластичные глинистые почвы	1,0	3,0
Галька, щебень, гравий	6,5	5,0

Определить максимум

Определение рациональной глубины заложения фундамента – один из важных нюансов его проектирования. В конечном итоге цена основания зависит от высоты расположения подошвы. Чтобы определить глубину залегания фундамента, анализируются грунты в данной местности, глубина промерзания грунта и уровень стояния грунтовых вод.

Для конкретного вида грунта существуют ориентировочные показатели максимальной и минимальной глубины закладки траншей. Так, например, максимальная глубина для песчаных и гравелистых грунтов не должна превышать более 1 м. Если это супесь – 1,25 м, глины и суглинок – 1,5 м. Надо учитывать и минимум закладки. Для сухого грунта он составляет 0,7 м, для влажного – 1,2 м. В домах с подвальным помещением глубина от уровня пола должна быть не менее 0,4 м.

Осадочная величина

За первый год эксплуатации дома под действием веса грунт сдавливается и, как результат, фундамент оседает на определенную величину. Неравномерная осадка фундамента приводит к образованию в нем трещин, что ведет к постепенному разрушению ограждающих конструкций. Поэтому при расчете фундамента учитывается нагрузка (удельный вес) строительных конструкций, которая зависит от применяемых в строительстве материалов.

Средний удельный вес конструкций

ФУНДАМЕНТ	Удельный вес, кг/м3
Бутовый камень	1600–1800
Кирпич и бутобетон	1880–2200
Железобетон	2200–2500
СТЕНЫ	Удельный вес, кг/м2
Деревянные каркасно-панельные	30–50
Бревенчатые, брусчатые	70–100
ПЕРЕКРЫТИЯ	Удельный вес, кг/м2
Чердачные	150–200
Цокольные	100–300
Монолитные ж/б	500

Под контролем

В среднем стоимость фундамента достигает около 10% от общей стоимости строительства дома. Учитывая такую высокую цену вопроса, к строительству фундаментальной конструкции предъявляются самые высокие требования, ведь демонтажные работы и работы по реконструкции обойдутся намного дороже. Среди нюансов строительства фундамента стоит выделить следующие.

Качество бетона предопределяет надежность будущей конструкции. Предпочтительнее готовить его на цементе марки 300–400 м использованием гранитного щебня и чистого крупного песка без примеси глины. Количество воды добавляется в таком соотношении, чтобы пластичность бетона позволяла его укладывать, но не заливать. Также надо учитывать, что длительное хранение цемента снижает качество фундаментального материала.

Гидроизоляция оберегает фундамент от атмосферных осадков и грунтовых вод. Правильную комплексную защиту обеспечивают горизонтальная, вертикальная гидроизоляции и дренаж. Горизонтальную гидроизоляцию выполняют, как правило, из рулонных материалов, их укладывают на отметках низа перекрытий, но чуть выше отмостки, а также в точке соприкосновения пола подвала к фундаменту. В домах без цоколя достаточно только горизонтальной гидроизоляции. В других случаях требуется выполнить работы по устройству вертикальной гидроизоляции, которая наносится на наружные и внутренние поверхности фундамента. По типу нанесения она бывает обмазочная, оклеечная и экранная.

Текст: Марина РОГАЛЬСКАЯ

Адмiнicтрацiя може не подiляти точку зору автора. При передруку посилання на L&A обов’язкове.

Что такое фундамент в строительстве и назначение фундамента

Фундамент в строительстве — это самая нижняя часть конструкции ниже уровня земли, которая передает общую нагрузку от надстройки и ее собственного веса на окружающий ее грунт.

Общая нагрузка, передаваемая от фундамента на грунт, никогда не должна превышать несущую способность грунта.

Таким образом, фундамент надежно и экономично передает нагрузки конструкции на грунт, а также предотвращает недопустимые перемещения конструкции или грунта во время строительства или срока службы конструкции.

Функция/цель/задача фундамента в строительстве

• Равномерная передача нагрузки на грунт
• Предотвращение неравномерной осадки конструкции
• Обеспечение общей устойчивости конструкции строительство
• Для уменьшения несущей способности грунта и доведения ее до безопасной несущей способности грунта.
• Для предотвращения зачистки и подрыва

Назначение фундамента в строительстве

1.

Распределение нагрузки

Одной из основных целей фундамента является распределение нагрузки верхнего строения на большую площадь грунта с целью снижения интенсивности нагрузки на основание. Интенсивность нагрузки настолько снижена, что она приведена ниже безопасной несущей способности грунта.

2.

Снижение напряжения

Возможно, вы думаете о расширении стен или колонн в случае каркасной конструкции непосредственно к почве. Является ли это возможным? Нет ли столбца или стены сдвига; он не может опираться непосредственно на почву.

Прочность бетона примерно в 100-200 раз превышает прочность грунта. Это большая разница, и именно поэтому, если бетонные колонны или стены опираются непосредственно на грунт, в основании колонны или стены будут образовываться большие напряжения.

Таким образом, основной целью фундамента является увеличение поперечного сечения этих элементов в нижней части, чтобы уменьшить напряжения, поскольку напряжение обратно пропорционально площади поперечного сечения.

3.

Дифференциальная осадка

Еще одной важной целью фундамента является контроль осадки конструкции, особенно дифференциальной осадки.

Осадка – оседание грунта под нагрузкой. Дифференциальная осадка – это осадка грунта, при которой величина осадки в разных местах неравномерна.

Дифференциальная осадка наносит огромный ущерб конструкции, например, вызывает появление трещин. Следовательно, важно избегать дифференциальной осадки, что достигается за счет обеспечения надлежащего основания.

Дифференциальная осадка цемента

Для уменьшения дифференциальной осадки может быть предусмотрен комбинированный фундамент или плитный фундамент.

4.

Устойчивость к скольжению и опрокидыванию

Боковые силы, такие как ветер, землетрясение и т. д., могут вызвать скольжение и опрокидывание конструкции.

Правильно спроектированный фундамент придает устойчивость конструкции, прикрепляя ее к земле.

Сползание фундамента и опрокидывание фундамента

5.

Безопасность при подрыве

Подрыв, а также размыв производится паводковыми водами и роющими животными. Фонд помогает в предотвращении этого подрыва и очистки тоже.

Требования к фундаменту в строительстве

Чтобы фундамент надлежащим образом служил вышеуказанным целям, должны быть выполнены некоторые условия. Эти условия являются требованиями к фундаменту, перечисленными ниже:

• Для фундамента должно быть предусмотрено жесткое основание. Это помогает предотвратить неравномерную осадку за счет равномерного переноса даже неравномерных нагрузок. Этому моменту следует уделить особое внимание в местах с неравномерной добавочной нагрузкой.
• При проектировании фундамента следует соблюдать осторожность, чтобы не произошло бокового смещения несущего грунта. Для этого изучаются свойства и несущая способность подземного грунта и соответствующим образом проектируется фундамент.
• Общая нагрузка, передаваемая от фундамента, ни в коем случае не должна превышать безопасную несущую способность грунта. Если нагрузка превышает SBC, это приведет к разрушению фундамента, так как грунт не выдержит нагрузки.
• Таким образом, фундамент необходимо проектировать с учетом как геотехнических, так и конструктивных аспектов. Расчеты нагрузки на фундамент могут быть получены с помощью конструктивной концепции, в то время как несущая способность грунта и распределение нагрузки в почве выводятся из геотехнической концепции.

Типы фундаментов в строительстве

В целом существует два типа фундаментов в зависимости от их глубины от уровня земли:

Неглубокий фундамент

Фундамент, у которого отношение глубины к ширине меньше или равно 2, называется мелкозаглубленным фундаментом.

Фундамент мелкозаглубленный расположен близко к поверхности земли. Они передают более легкие нагрузки и находятся в грунте с хорошей несущей способностью.

Ниже приведены типы мелкозаглубленного фундамента:

1. Изолированный фундамент

2. Фундамент стены

3. Комбинированный фундамент

4. Ленточный фундамент

903 Плотный фундамент0002 Чтобы узнать больше о каждом фундаменте, прочитайте Типы фундаментов .

Мелкий фундамент или глубокий фундамент

Глубокий фундамент

Фундамент, у которого отношение глубины к ширине больше 2, называется глубоким фундаментом.

Мелкозаглубленный фундамент располагается глубоко в земле. Они передают более тяжелые нагрузки и находятся в грунтах с плохой несущей способностью. Передача нагрузки происходит за счет трения или через кончик фундамента.

Необходимость глубокого заложения

Если состояние грунта у поверхности земли неудовлетворительное, то использование мелкозаглубленного фундамента оказывается неэкономичным. В таких случаях предусмотрены глубокие фундаменты, чтобы нагрузка передавалась на более глубокие твердые слои.

Твердые толщи могут располагаться на значительной глубине от поверхности земли, в связи с чем увеличивается глубина заложения фундамента и он называется глубокозаглубленным.

Глубокие фундаменты используются, когда

• Почва сильно сжимаемая
• Прочность почвы на сдвиг низкая
• Почва проявляет способность к набуханию/усадке
• Боковые нагрузки должны быть устойчивыми
• Поверхностная эрозия должна быть предотвращена
• Необходимо сопротивляться растяжению14 902

  Ниже приведены типы фундаментов глубокого заложения:

  1. Свайный фундамент 

  2. Кессон

  Применение глубоких фундаментов
  • Морские и портовые работы
  • Дороги и мосты
  • Здания и резервуары для хранения
  • Подпорные стены

  Авторы изображений: Image1, Image2.

  Танудж Пармар

  Я Профессор Танудж Пармар, исполняющий обязанности доцента Государственного инженерного колледжа доктора С. и С. Ганди, Сурат. В настоящее время я работаю над кандидатской диссертацией. в области транспортного машиностроения.

  Глава 4. Фундаменты

  Foundations Manual by Caltrans

  4-1 Введение

  Фундаменты, также известные как широкие, комбинированные или матовые фундаменты, передают проектные нагрузки на нижележащий массив грунта посредством прямого контакта с грунтом непосредственно под фундаментом. Напротив, фундаменты на сваях передают расчетные нагрузки на прилегающий массив грунта через трение свай, торцевую опору или и то, и другое. В этой главе рассматриваются фундаментные фундаменты. Свайные фундаменты рассматриваются в главе 5 «Свайные фундаменты — общие положения».

  Размер каждого отдельного фундамента должен быть таким, чтобы максимальное давление грунта не превышало допустимую несущую способность грунта нижележащего грунтового массива. Поскольку несущая способность большинства грунтов относительно низкая (от 2 до 5 тонн на квадратный фут (TSF)), в результате площади опоры могут быть большими по сравнению с поперечным сечением поддерживаемого элемента. Это особенно верно, когда поддерживаемый элемент является колонной моста.

  В дополнение к соображениям несущей способности также необходимо учитывать осадку основания, которая не должна превышать допустимые пределы, установленные для дифференциальной и полной осадки. Каждый фундамент фундамента также должен иметь конструктивную способность распределять проектные нагрузки в поперечном направлении по всей площади фундамента.

  Поскольку фундамент опирается только на поддерживающую массу грунта, качество грунта чрезвычайно важно. Спецификации контракта1 позволяют инженеру пересматривать отметки фундамента фундамента, чтобы убедиться, что они выполнены из качественного материала. Обратитесь к Главе 3 «Администрирование контракта» для получения информации об ответственности Инженера применительно к основанию фундамента.

  4-2 Типы

  Фундаменты на фундаменте можно разделить на две основные категории:

  1. Фундаменты, поддерживающие один элемент конструкции, часто называемые «распорными фундаментами».
  2. Фундаменты, поддерживающие два или более элементов конструкции, называемые «комбинированными фундаментами».

  Как правило, колонны располагаются в центре широких фундаментов, тогда как подпорные стены располагаются эксцентрично по отношению к центральной линии сплошного фундамента. Размещение нагрузки вдали от центроида (центра) основания создает эксцентриситет, который изменяет распределение нагрузок в грунте и может привести к тому, что опорное давление превысит допустимую несущую способность. Эти нежелательные условия нагрузки увеличиваются по мере того, как колонна размещается от центра тяжести или по мере увеличения эксцентриситета. Наихудшим из этих случаев является фундамент с краевой нагрузкой, когда край колонны находится на краю фундамента. Основным соображением для этих оснований является чрезмерная осадка и / или вращение основания на эксцентрически нагруженной части основания. Влияние эксцентриситета колонны на вращение фундамента и давление на почву аналогично центрально нагруженному фундаменту с моментом. Это также вызовет неравномерную передачу нагрузки на грунт, как показано на рис. 4-1.

  На рис. 4-1 момент (M) может исходить из состояния нагрузки, которое необходимо передать массиву грунта, или может быть равнодействующей длины эксцентриситета, умноженной на нагрузку (P). Фраза «вне керна» относится к ситуации, когда эксцентриситет настолько велик, что нет сжатия или, что еще хуже, есть растяжение с одной стороны фундамента.

  Проблемы, возникающие из-за эксцентриситета, можно решить путем объединения двух или более колонн на одном основании. Обычно это достигается одним из двух способов. В первом методе один прямоугольный или трапециевидный фундамент поддерживает две колонны (комбинированный фундамент). В другом методе узкая бетонная балка конструктивно соединяет два широких фундамента. Этот тип представляет собой консольный или ленточный фундамент.

  Комбинированные фундаменты обычно требуются, когда условия нагрузки (величина и расположение нагрузки) таковы, что одностоечные фундаменты создают нежелательные условия нагрузки, непрактичны или неэкономичны. Комбинированные фундаменты также могут потребоваться, когда расстояние между колоннами таково, что расстояние между ними невелико, или когда колонны настолько многочисленны, что фундаменты покрывают большую часть доступной площади фундамента. Как правило, экономика определяет, должны ли эти фонды объединяться или оставаться отдельными фондами. Единый фундамент, который поддерживает многочисленные колонны и/или стены, называется матовым фундаментом и обычно используется в строительных работах.

  В течение 1990-х годов компания Caltrans активно выполняла сейсмическую модернизацию фундаментов. Хотя это не отдельная категория, важно понимать, что фундаментные работы иногда влекут за собой модификации существующей конструкции. Несмотря на то, что программа модернизации по большей части завершена, все еще существуют конструкции, которые могут нуждаться в модернизации в связи с сейсмическими проблемами, размывом или расширением моста. Подробная информация о предыдущих стратегиях модернизации фундаментов представлена ​​в Приложении C, Фундаменты.

  Фундаменты, встречающиеся при строительстве мостов, почти всегда поддерживают один конструктивный элемент (колонну, опору или стену) и неизменно называются распорными фундаментами. Хотя близко расположенные колонны встречаются при множественных изгибах колонн, они редко поддерживаются на комбинированном основании. Тем не менее, недавние проекты модернизации сейсмостойких и гидроизоляционных материалов включали в себя конструкции, соединяющие соседние фундаменты.

  4-3 Несущая способность

  Предельная несущая способность грунтового массива, поддерживающего основание фундамента, представляет собой максимальное давление, которое может быть приложено без разрушения при сдвиге или чрезмерной осадки. Окончательные решения по несущей способности основаны главным образом на теории пластичности; то есть предполагается, что грунтовая масса несжимаема (не деформируется) до разрушения при сдвиге. После разрушения происходит деформация грунтового массива без увеличения сдвига (пластическое течение).

  Смысл предыдущих утверждений заключается в том, что теоретические прогнозы применимы только к однородным и несжимаемым грунтам. Однако большинство грунтов не являются ни однородными, ни несжимаемыми. Следовательно, известные теоретические решения, используемые при анализе несущей способности, были изменены, чтобы учитывать изменения характеристик грунта. Эти модификации в первую очередь основаны на эмпирических данных, полученных в результате небольших, а в последнее время и крупномасштабных испытаний.

  Предельная прочность грунта называется полной предельной несущей способностью (qn) в расчете коэффициента сопротивления нагрузки (LRFD) и предельной полной несущей способностью (qult) при работе с расчетом рабочего напряжения (WSD). После расчета qn и qult значение уменьшается на коэффициент безопасности. Пересмотренное значение называется допустимой несущей способностью (qall).

  4-3.1 Виды разрушения

  Видом разрушения грунтов с перегрузками несущей способности является разрушение при сдвиге массива грунта, поддерживающего основание фундамента. Это будет происходить в одном из трех режимов:

  1. Общий сдвиг. 2. Пробивные ножницы. 3. Местный сдвиг.

  Теория пластичности описывает общий режим разрушения при сдвиге. Два других режима разрушения: продавливание и локальный сдвиг не имеют теоретических решений.

  Общее разрушение при сдвиге показано на Рисунке 4-2 и может быть описано следующим образом: Грунтовый клин непосредственно под фундаментом (активная зона Ренкина, действующая как часть фундамента) толкает Зону II в боковом направлении.