Расчет по несущей способности

1.

Проектирование оснований и фундаментов выполнятся в соответствии с действующими нормативными документами. При этом необходимо:

А) обеспечение прочности и эксплуатационных требований здания или сооружения (общие неравномерные деформации не должны превышать предельно допустимых величин, установленных нормами

Б) максимальное использование прочностных и деформационных свойств грунтов основания, а также прочности материалов фундаментов

В) достижение минимальной стоимости материалоемкости, трудоемкости и сокращение сроков строительства

Соблюдение эти положений основывается на выполнении следующих требований:

- комплексном учете при выборе типа оснований и фундаментов и инженерно геологических условий строительной площадки

- конструктивных и технологических особенностей зданий и сооружений

- расчета и проектирование оснований и фундаментов с учетом совместной работы

Таким образом, проектирование оснований и фундаментов должно включать в себя обоснованный выбор типа основания (естественное или искусственное), типа конструкции, материал, размеров фундамента, а также мероприятий по необходимости уменьшения деформации оснований.

2.

К технико-экономическим показателям относят технические характеристики оснований, фундаментов, расчетные осадки, материалоемкость.

К экономическим показателям относят:

- приведенные затраты,

- сметная стоимость,

- трудоемкость изготовления,

- продолжительность работ,

- капитальные вложения в материально-техническую базу строительства,

- эксплуатационные расходы.

Для сравнения различных вариантов фундаментов используется принцип сопоставимости, который предполагает, что все варианты должны быть просчитаны на одинаковые нагрузки для одних и тех же грунтовых условий.

З=С+Е*(К1+К2)+Д

З – приведенные затраты,

С – фактическая себестоимость устройства фундамента,

Е – нормативный коэффициент сравнительной эффективности капитальных вложений,

К1,К2 – капитальные вложения,

К1 – в предприятия по производству бетона, арматуры, сборных конструкций и фундаментов,

К2 – в строительные и транспортные машины и механизмы,

Д – дефицитность материальных средств.

3.

1. оценить результаты инженерно-геологических изысканий и их достаточность для проектируемого объекта и из качества

2. провести анализ проектируемого здания с точки зрения его чувствительности к деформациям особенно неравномерным

3. оценить местоположение застройки с точки зрения рельефа местности, расположенных рядом других зданий существующих и проектируемых, наличие подземных коммуникаций и транспортного подъезда

4. произвести определение действующих нагрузок от конструкций и оборудования на основание, в том числе снеговых – вертикальных, горизонтальных (ветровых) и возникающих вследствие перехода уровня при заглубленных подвальных этажах, особых (сейсмических)

5. наметить возможные варианты фундаментов, например, 2-3, которые будут разрабатываться

6. произвести необходимые расчеты в соответствии с требованиями норм

7. оценить стоимость разработанных вариантов фундаментов и произвести технико-экономическое сравнение и сопоставление

4.

Нагрузки подразделяются по нескольким признакам:

1. по способу приложения:

- сосредоточенные

- распределенные (они могут быть равномерно распределенными и неравномерно распределенными)

2. по характеру воздействия:

- статические

- динамические

3. по продолжительности действия:

- постоянные

- временные:

а) длительно действующие

б) кратковременные

в) особые (взрывные, сейсмические, при нарушениях технологических процессов, при авариях)

При проектировании оснований и фундаментов необходимо учитывать следующие виды нагрузок:

1. вес конструкции здания

2. вес оборудования

3. нагрузки на перекрытия и покрытие

4. вес ремонтных материалов и людей

5. снеговая нагрузка

6. ветровая нагрузка

7. вес и давление грунтов

В зависимости от расчетного случая учитывают 2 сочетания нагрузок:

1. основное

2. особое

В основное сочетание нагрузок входят все постоянные, все длительно действующие временные и кратковременные.

В особое сочетание включают все нагрузки основного сочетания и одну из особых нагрузок

5.

Существуют 2 группы предельных состояний:

1. разрушения любого характера, сдвиг в соединениях, потеря устойчивости

2. чрезмерные деформации – осадки, просадки, крены, прогибы, углы поворота

Расчет по 1-ой группе предельных состояний – это расчет по несущей способности и общей устойчивости.

Расчет по 2-ой группе предельных состояний – это расчет по деформации.

Основной целью расчета по предельным состояниям является ограничения усилий по 1-ому предельному состоянию и деформаций по 2-ому предельному состоянию, чтобы эти предельные состояния не наступили, т.е. была бы обеспечена в дальнейшем возможность эксплуатации здания или сооружения.

По первому предельному состоянию оценивается надежность конструкции из условия недополучения потери общей устойчивости основания.

По первому предельному состоянию расчет необходимо производить только в следующих случаях:

- если на основание передаются значительные горизонтальные нагрузки, в том числе, сейсмические

- сооружения расположено на откосе или вблизи откоса

- основание сложено скальными грунтами

- при анкерных фундаментах

Считается, что в остальных случаях оценка основании по второму предельному состоянию ограничивает нагрузку, и они будут существенно меньше, чем мы получили бы от использования условия первого предельного состояния.

Оценка сооружения на невозможность их опрокидывания является так же оценкой по первой группе предельных состояний.

Оценка по второму предельному состоянию - это выполнение основного условия. Когда совместная деформация основания и сооружения не должна превышать предельно допустимой деформации, установленной нормами. Проверка по второму предельному состоянию является обязательной во всех случаях, кроме:

1. если давление под подошвой фундамента не превышает расчетного сопротивления грунта, а сжимаемость грунтов в пределах контура здания изменяется в ограниченных пределах.

2. если инженерно-геологические условия площадки соответствуют области применения типового проекта.

6.

Глубина заложения фундамента является одним из важнейших факторов, обеспечивающих несущую способность и деформации оснований, не превышающие предельных значений по условиям нормальной эксплуатации.

Глубина заложения фундамента определяется:

- конструктивными особенностями зданий (например, здания с подвалом или без)

- нагрузок и воздействий на фундамент

- глубиной заложения фундаментов примыкающих зданий, а также глубиной прокладки инженерных коммуникаций

- инженерно-геологическими условиями площадки строительства (физико-механические свойства грунтов, их наименование, характер напластования)

- гидрогеологическими условиями площадки строительства и возможными их изменениями в процессе строительства и эксплуатации здания

- глубиной сезонного промерзания грунта

Глубина заложения подошвы фундамента определяется от планировочной отметки поверхности грунта до подошвы.

При выборе глубины заложения фундамента рекомендуется:

- предусматривать заглубления фундаментов в несущий слой грунта не менее, чем на 10-15 см

- избегать наличия под подошвой фундамента слоя грунта, если его прочностные и деформационные свойства значительно хуже свойств подстилающего слоя грунта

- стремиться, если это возможно, закладывать фундаменты выше уровня грунтовых вод, чтобы исключить необходимость применения водопонижения при производстве строительно-монтажных работ

7.

Все фундаменты по способу приложения нагрузки делятся на:

- центрально нагруженные

- внецентренно нагруженные

Центрально нагруженным называется фундамент, если сила приложена в центре тяжести поперечного сечения.

Внецентренно нагруженным фундамент называется, если сила приложена вне центра тяжести поперечного сечения, т.е. на некотором расстоянии от него, которое называется эксцентриситетом.

N – центральная вертикальная нагрузка

Н – горизонтальная нагрузка

М – момент

Глубина заложения подошвы фундамента определяется по таблице 2 СНиП 2.02.01-83* - основание зданий (СП).

В зависимости от грунта под подошвой фундамента, уровня подземных вод и глубины расчетного промерзания грунта.

8.

Целью расчета по деформациям являются ограничения абсолютных и относительных перемещений фундаментов, при которых гарантируются нормальная эксплуатация и не снижается долговечность зданий и сооружений.

,

где S – совместная деформация основания и сооружения, определяемая расчетом;

– предельное значение совместной деформации, установленное нормами.

Деформации:

- Абсолютная осадка отдельного фундамента;

- Средняя осадка основания здания и сооружения;

- Относительная неравномерность осадок двух фундаментов;

- Крен фундамента или сооружения;

- Относительный прогиб или выгиб;

- Кривизна изгибаемого участка здания или сооружения;

- Относительный угол закручивания

- Горизонтально перемещение фундамента

9.

Расчет оснований по несущей способности выполняют с целью проверки прочности и устойчивости основания от действия расчетных нагрузок.

Потери устойчивости основания может сопровождаться как поворотом фундамента, так и сдвигом по подошве и даже его опрокидыванием, что недопустимо из условий работы надземных конструкций.

Потеря основанием устойчивости происходит тогда, когда наступает потеря прочности грунта основания в массиве окружающем фундамент.

Расчет основания по несущей способности заключается в ограничении величины внешней нагрузки (в определении максимально допустимой расчетной нагрузке).

Лекция 6