Столбчатые фундаменты

Столбчатые фундаменты подводят под дома с легкими стенами: деревянными рублеными, каркасными, щитовыми. Этот тип фундаментов по расходу материалов и трудозатратам в 1, 5 - 2 раза экономичнее ленточных фундаментов. Столбы возводятся во всех углах, местах пересечения стен, под простенками, под опорами тяжело нагруженных прогонов и других точках сосредоточения нагрузок. Расстояние между фундаментными столбами равняется длине в 1, 2 - 2, 5 м. По верху столбов должны быть уложены обвязочные балки для создания условий их совместной работы. При расстояниях между отдельно стоящими столбчатыми фундаментами больше 2, 5 - 3 м по верху укладываются более мощные железобетонные или металлические рандбалки. Минимальное сечение фундаментных столбов принимается в зависимости от того, из какого материала они изготовлены (из бетона - 400 мм; из бутобетона - 400 мм; кладка из естественного камня - 600 мм, из бута-плитняка - 400 мм, из кирпича выше уровня земли - 380 мм

Расчет фундамента

Выполняется по первой и второй группам предельных состояний. Расчет по деформациям (расчет по грунту) относится ко 2 группе, а расчет по материалу к 1 группе предельных состояний. Первоначально выполняется расчет по грунту, которому должны предшествовать геологические изыскания.

1.Сбор нагрузок

Составляем в табличной форме для постоянных и временных нагрузок

а) покрытие Таблица 1

б) перекрытие междуэтажное чердачное

в) перекрытие пола 1ого этажа

2. Нагрузка от стен здания без проемов

N_стен = ρ _кирп*g*b*H*γ _ƒ + ρ _утепл*g*b*H*γ _ƒ =1700*10*0.38*4, 95*1.1+ +150*10*0, 1*4, 95*1, 3 = 35, 17+0, 97 = 36, 14кн/м

3. Глубина заложения фундамента d₁ определяется в зависимости от глубины промерзания

d_f = d_fn*k_h = 0, 8 * 0, 7 = 0, 56м

Для Калининградской области нормативная глубина промерзания d_fn = 0, 8м

k_h = 0, 7 – для отапливаемых помещений, если температура внутри помещения +20⁰С и цокольное перекрытие утеплено (табл.1 СНиП 2.02.01-83*)

4. Принимаем сборный ленточный фундамент, состоящий из блоков-подушек и фундаментных блоков стеновых. Учитывая размеры фундаментных блоков, принимаем глубину заложения d₁ = 0, 7м.

Задаемся предварительно шириной фундамента b = 1м

5. Находим расчетную нагрузку от собственного веса 1 п.м. фундамента

N_f = V_f*γ _бетона* γ _f = (b*0, 3+b₁* h₁) γ _бетона *γ _f = (1*0, 3+0, 4*0, 6)*25*1, 3 =

= 17, 55 кн/м

6. Определяем расчетную нагрузку от веса грунта обратной засыпки

N_грунта = (b*d₁ – b*0, 3 - b₁* h₁) γ _грунта*γ _f = (1*0, 7- 1*0, 3 – 0, 4*0, 6)*18*1, 3=

= 3, 74 кн/м

7. Общая расчетная нагрузка на 1п.м фундамента

N = (q^р _{покрытия} + ∑ q^рчерд + q^р _{перекрытия})l_гр*γ _f + N_стен + N_f + N_грунта = =(1, 9+7, 55+7, 18)*3*1, 3+ 36, 14+17, 55+3, 74 = 122, 29 кн/м

Рассчитывают обычно только блоки-подушки, выступы которых работают как консоли, загруженные реактивным давлением грунта.

В Калининградской области реально несущие грунты - твердые и полутвердые моренные суглинки серого цвета с гравием и галькой или пески от среднего и крупнее.

Принимаем основание – суглинки полутвердые с физико-механическими характеристиками:

- показатель текучести – J_L=0, 25 (от 0 до 0, 25)

- плотность – ρ =1800кг/м³= 18 кн/м³

- коэффициент пористости – е = 0, 7

- угол внутреннего трения – φ _n=23, 5°

- модуль деформации – Е=19500 KПа

- удельное сцепление – С_n=28 кПа

- удельный вес грунта – γ =18000Н/м³

- уровень грунтовых вод – 3м

(2 вариант) Пески средней плотности и средней крупности:

- показатель текучести – J_L=0, 5

- плотность – ρ =1600кг/м³= 16 кн/м³

- коэффициент пористости – е = 0, 55÷ 0, 7 (0, 6)

- угол внутреннего трения – φ _n=36, 5°

- модуль деформации – Е=35000 KПа

- удельное сцепление – С_n=1, 5 кПа

- удельный вес грунта – γ =16000Н/м³

8. Определяется сервисная нагрузка, где 1, 2 – коэффициент надежности по нагрузке

= 122, 29/1, 2=101, 91 кН/м

9. По таблице 3 приложения 3 СНиП 2.02.01-83* интерполяцией находим

R₀ = 232, 5 кПа – расчетное сопротивление грунта;

10. Определяем требуемую ширину подошвы фундамента

b > N_ser /(R₀ – γ _md₁) = 101, 91/(232, 5 - 20*0, 7)= 0, 47м

– средний вес грунта на обрезе фундамента; γ _m= 20 кн/м²

11. Назначаем ширину подошвы фундамента, учитывая размеры блоков- подушек b = 0, 8м (ФЛ 8-12-3 по ГОСТ 13580-85)

12. Для определения расчетного сопротивления

по таблице 3 СНиП находим коэффициенты условия работы

γ с₁=1, 2; γ с₂=1, 1

принимая соотношение длины дома к высоте L / H =1, 5

13. Принимается коэффициент К=1, 1 так как прочностные характеристики

определены без лабораторных испытаний

14. Коэффициент К_z =1, при b < 10м

15. Расчетное значение удельного веса грунта залегающего ниже и

выше подошвы фундамента принимается одинаковым

=18, 0 кН/м³

Удельное сцепление C_II = 28кПа (из характеристик грунта)

16. По табл.4 СНиП определяем коэффициенты (с интерполяцией)

M_y=0, 705; M_q =3, 76; M_c = 6, 345;

17. Определяем расчетное сопротивление грунта основания в зависимости от глубины заложения d₁ = 0, 7м (d_b = 0 так как подвал отсутствует)

При наличии подвала d_b= 2м, при глубине подвала больше 2м и ширине подвала до 20метров.

=

= 1, 25(0, 705*1, 0*0, 8*18 + 3, 76*0, 7*18 + 6, 345* 28)=293, 99 кПа

18. Уточняем ширину фундамента

b > N_ser /(R₀ – γ _md₁) = 101, 91/(293, 99 - 20*0, 7)= 0, 36м

Принимаем окончательно ширину фундамента b=0, 8 м

19. Проверяем подобранную ширину подушки фундамента:

p =(N_ser /b) + γ _m*d₁ = 101, 91/0, 8 + 20*0, 7 = 141, 39 < 293, 99кПа

Вывод: давление меньше расчетного сопротивления грунта, принятая ширина

подушки фундамента b=0, 8 м достаточна.

20. Расчет фундамента по материалу

20.1 Определяем нагрузку с учетом коэффициента надежности по ответственности, где

N = N_ser* γ _n= 101, 91*0, 95= 96, 82 кН/м

20.2 Определяем давление под подошвой фундамента (отпор грунта)

p =(N /b) + γ _m*d₁ = 96, 82/0, 8 + 20*0, 7 = 135, 03 кПа

20.3 Устанавливаем длину консольного участка подушки фундамента

а = l_k= (b - b₁)/2 =(0, 8 – 0, 4)/2 = 0, 2м

20.4 Находим поперечную силу, приходящуюся на консольный участок

подушки

= 135, 03*0, 2 = 27, 01 кН;

20.5 Находим изгибающий момент, действующий на краю фундаментного

блока

M = Q*l_k/2 = 27, 01*0, 2/2 = 2, 7 кН м

20.6 Определяем требуемую площадь арматуры подушки

Для А-II: A_s^треб = M / (0, 9*h₀*R_s) = 270/0, 9*26*28 = 0, 41см²

Для Вр- I: A_s^треб = M / (0, 9*h₀*R_s) = 270/0, 9*26*41 = 0, 28см²

R_s = 28 кН/см² (арматура класса А-II) диаметром 6-14мм

R_s = 41 кН/см² (арматура класса Вр-I) диаметром 4-5мм

кН/см² (арматура класса А-III) диаметром 6-14мм

20.7 Принимаем шаг рабочих стержней в арматурной сетке 200 мм, на 1 метр

длины приходится 5 стержней арматуры А-II Ø 6мм (Приложение 3)

A_s = 1, 42см² > A_s^треб = 0, 41 см²

или 5 стержней арматурной проволоки Вр-I Ø 4мм

A_s = 0, 63см² > A_s^треб = 0, 28 см²

Блоки ФБС не армируются

21. Определение величины осадки фундамента

Решение производим методом послойного суммирования

21.1 Находим нормативную нагрузку

∑ N_n = N_ser + γ _m*d₁ = 101, 91 + 20*0, 7= 115, 91 кН

21.2 Среднее давление под подошвой фундамента

115, 91/0, 8 = 144, 9 кПа, где

21.3 Определяем дополнительное вертикальное давление на основание

= 144, 9 – 12, 6 = 132, 3 кПа

где σ _zg0- вертикальное напряжение от собственного веса грунта на уровне подошвы фундамента

18*0, 7 = 12, 6 кПа

21.4 Разбиваем сжимаемую толщу грунта на элементарные слои; при ширине подошвы b=0, 8 м, принимаем слои h_i =0, 4b=0, 4*0, 8 =0, 32 м (h_i = (0, 2 ÷ 0, 4)b)

Определяем ординаты эпюры дополнительных напряжений на границах элементарных слоев σ _zp = α _*ρ ₀

где α определяется по табл. 1 Приложения 2 СНиП 2.02.01.-83 в зависимости от соотношения сторон фундамента и глубины слоя грунта

на глубине фундамента от подошвы фундамента: z=0; z=h=0, 32 м; z=2h=2*0, 32=0, 64м; z=3h=0, 96м; z=4h=1, 28м; z=5h=1, 6м; z=6h=1, 92м; z=7h=2, 24м; z=8h=2, 56м; z=9h=2, 88м; z=10h=3, 2м; z=11h=3, 52м; z=12h=3, 84м

21.5 Определяем ординаты эпюры вертикальных напряжения от собственного веса грунта , данные заносим в таблицу:

		α	, (кПа)	(кПа)	0, 2 (кПа)	Е, (кПа)
		1, 000	132, 3	12, 6	Расчёт не производится
0, 32	0, 8	0, 881	116, 56	18, 36
0, 64	1, 6	0, 642	84, 94	24, 12
0, 96	2, 4	0, 477	63, 11	29, 88
1, 28	3, 2	0, 374	49, 48	35, 64
1, 6	4, 0	0, 306	40, 48	41, 4
1, 92	4, 8	0, 258	34, 13	47, 16
2, 24	5, 2	0, 239	31, 62	52, 92
2, 56	6, 4	0, 196	25, 93	58, 68
2, 88	7, 2	0, 175	23, 15	64, 44	12, 89
3, 2	8, 0	0, 158	20, 90	70, 00	14, 0
3, 52	8, 8	0, 143	18, 92	75, 68	15, 12
3, 84	9, 6	0, 132	17, 46	81, 72	16, 3
4, 0		0, 126	16, 67	84, 6	16, 92

Осадки считаются в пределах границы сжимаемой толщи основания. Нижняя граница сжимаемой толщи принимается на глубине z=10, 5h=4м, где выполняется условие σ _zp= 0, 2 σ _zg 16, 67кПа = 16, 92кПа

21.6 Определяем осадку по уравнению:

где β = 0, 8 – безразмерный коэффициент,

σ _zpi – среднее значение дополнительного вертикального напряжения в i-м слое,

Е – модуль деформации i-го слоя,

h_i – толщина i-го слоя

s = 0, 8[(132, 3+116, 56)*0, 32/2 + (116, 56+84, 94) *0, 32/2 + (84, 94+63, 11) *0, 32/2 + (63, 11+49, 48) *0, 32/2 + (49, 48+40, 48) *0, 32/2 + (40, 48+34, 13) *0, 32/2 + (34, 13+31, 62) *0, 32/2 + (31, 62+25, 93) *0, 32/2 + (25, 93+23, 15) *0, 32/2 + (23, 15+20, 90) *0, 32/2 + (20, 90+18, 92) *0, 32/2 + (18, 92+17, 46) *0, 32/2 + (17, 46+16, 67) *0, 16/2 ] / 19500 = 0, 0078 м = 0, 78 см

s_max – предельная осадка фундамента определяется по Приложению 4 СНиП 2.02.01-83^* «Основания зданий и сооружений»

Вывод: Осадка фундамента s=0, 78 см < s_max=10 см

Таблица 1

Примечания: 1. Приведенные в табл.1 значения коэффициента k_h относятся к фундаментам, у которых расстояние от внешней грани стены до края фундамента а_f < 0, 5 м; если а_f ³ 1, 5 м, значения коэффициента k_h повышаются на 0, 1, но не более чем до значения k_h = 1; при промежуточном размере а_f значения k_h определяются по интерполяции.

2. К помещениям, примыкающим к наружным фундаментам, относятся подвалы и технические подполья, а при их отсутствии - помещения первого этажа.

3. При промежуточных значениях температуры воздуха коэффициент k_h принимается с округлением до ближайшего меньшего значения, указанного в табл. 1.

Коэффициент a Таблица 1

Примечания: 1. В табл. 1 обозначено: b - ширина или диаметр фундамента, l - длина фундамента.

2. Для фундаментов, имеющих подошву в форме правильного многоугольника с площадью А, значения a принимаются как для круглых фундаментов радиусом

3. Для промежуточных значений x и h коэффициент a определяется по интерполяции.

(ФЛ)

Плиты фундаментные ленточные (ФЛ) подразделяются на четыре группы по несущей способности при загружении их равномерной погонной нагрузкой от стены до оси ленточного фундамента. Плиты армируются сварными сетками из арматурной стали класса А-Ш и Ат-Шс или арматурной проволокой класса Вр-1.

Маркировка: Состоит из буквенно-цифровых групп. Например, марка подушки фундаментной (ФЛ)
ФЛ-28-12-1 расшифровывается следующим образом:
ФЛ - фундамент ленточный;
28-12 - длина 120 см, ширина 280 см;
1 - группа плиты по несущей способности (нагрузка).

Изготовление подушки фундаментной (ФЛ) соответствует требованиям ГОСТ 13580-85 " Плиты железобетонные ленточных фундаментов. Т.У."

Цены для плит фундаментных ленточных (ФЛ)

Блоки фундаментные стеновые (ФБС)

Предназначение: Блоки фундаментные стеновые (ФБС) изготавливаются из тяжелого бетона и предназначены для стен подвалов и технических подпольев зданий. Сплошные блоки допускается применять для фундаментов.

Маркировка: Состоит из буквенно-цифровых групп. Например, марка блока фундаментного стенового (ФБС)
ФБС 24-4-6т расшифровывается следующим образом:
ФБС - фундаментный блок сплошной;
24-4-6 - длина 240 см, ширина 40 см, высота 60см;
т - тяжелый бетон.

Изготовление блоков фундаментных стеновых (ФБС) соответствует требованиям ГОСТ 13579 - 78 " Блоки бетонные для стен подвалов.Т.У."