Минимальная глубина заложения фундаментов под колонны зависит от ряда факторов, включая тип грунта, климатические условия и характеристики строительной нагрузки. В большинстве случаев, рекомендуется закладывать фундаменты на глубину не менее 0,5-1 метра, чтобы избежать негативного влияния морозного пучения и обеспечить устойчивость конструкции.
Однако точная глубина может варьироваться в зависимости от специфики проекта, поэтому перед началом строительства важно провести тщательное геологическое исследование и проконсультироваться с профессиональными инженерами-строителями.
Расчет фундамента под отдельно стоящую колонну
Минимальную глубину заложения подошвы фундамента предварительно назначают по конструктивным соображениям. Глубина заложения подошвы фундамента из условий возможного пучения грунтов основания при промерзании назначается в соответствии с табл. 5.4 СНБ 5.01.01-99.
Глубину заложения фундаментов допускается принимать независимо от расчетной глубины промерзания df, если соответствующие грунты, указанные в этой таблице, залегают до глубины не менее нормативной глубины промерзания dfn.
Если пучение грунтов основания возможно, то глубина заложения фундамента для наружных стен отапливаемых зданий принимается не менее расчетной глубины промерзания df, определяемой по формуле:
где dfn=1,2 м — нормативная глубина промерзания (для г. Минска);
Kh — коэффициент влияния теплового режима здания на промерзание грунта у наружных стен, приведенный в табл. 5.3 СНБ 5.01.01-99.
При этом минимальная глубина заложения фундамента принимается не менее 0,5 м от поверхности планировки.
Принимаем расчетную суточную температуру воздуха в помещении, примыкающем к наружным фундаментам равной 15С, и полом, утраиваемым по грунту. Тогда согласно таблице 5.3 СНБ 5.01.01-99 принимаем Kh=0,8. Глубина промерзания грунта:
Под сборные железобетонные колонны используют фундаменты ступенчатого типа со стаканом. Глубина стакана hg принимается не менее большего размера поперечного сечения колонны lk. Толщина дна ha и стенок стакана делается не менее 175 мм. Верх фундамента стаканного типа находится на отметке — 0,050.
Исходя из вышеперечисленных условий, принимаем толщину дна стакана ha =300 мм. Согласно заданию на курсовое проектирование, размеры колонны, под которую рассчитывается фундамент, равны 600х400 мм. Т.к. заделка колонный в стакан 1-1,5 d, тогда глубину стакана принимаем hg=800 мм. Исходя из вышеперечисленных размеров, получаем, что конструктивная глубина заложения подошвы фундамента d=1,5 м.
Из двух значений глубины заложения подошвы фундамента выбирается наибольшая и округляется до 10 см. То есть окончательно глубина заложения подошвы фундамента d=1,5 м от планировочной отметки земли. Примем толщину пола равную 200 мм. Следовательно, глубина заложения подошвы фундамента d=1,7 м от уровня чистого пола.
Выбор типа фундамента и определение его размеров (под отдельно стоящую колонну)
При расчете оснований по деформациям необходимо, чтобы среднее давление Р под подошвой центрально нагруженного фундамента не превышало расчетного сопротивления грунта R.
Для внецентреннонагруженного фундамента предварительно проверяются три условия:
Расчетное сопротивление грунта основания R в кПа определяется по формуле:
где с1 и с2 — коэффициенты условий работы, принимаемые по табл. 4.1 СНБ 5.01.01-99.
К — коэффициент, зависящий от способа получения прочностных характеристик грунта и С:
1) если непосредственными испытаниями, то K=1,0
2) если они приняты по таблицам, то K=1,1
M, Mq, Mc — коэффициенты, принимаемые по табл. 4.2 СНБ 5.01.01-99;
Kz — коэффициент, зависящий от ширины фундамента (т.к. ширина менее 10 м, то Kz=1,0);
‘II — осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих выше подошвы фундамента, кН/м 3 ;
II — то же для грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента, кН/м 3 ;
СII=0,15 — расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента, кПа
Удельный вес грунта находится с учетом взвешивающего действия воды, для слоев грунта, находящихся ниже зеркала подземных вод, т.е. по формуле:
где s — удельный вес частиц грунта, кН/м 3 ;
е — коэффициент пористости грунта.
Тогда удельный вес грунта с учетом гидростатического взвешивания нижнего слоя грунта:
=(10*2,65-10)/(1+0,62)=10,19 кН/м 3 ;
db — глубина подвала — расстояние от уровня планировки до пола подвала; d
d1 — глубина заложения фундамента бесподвальных помещений; d м
Давление под подошвой фундамента:
где Р, Рmax, Pmin — соответственно среднее, максимальное и минимальное давление на грунт под подошвой фундамента.
No, — нормативная нагрузка на уровне обреза фундамента, кН (N0,II=1620 кН);
Mo, — нормативный изгибающий момент, кНм (Mo, =100,00 кНм);
m — осредненный удельный вес материала фундамента и грунта над его уступами, принимаемый равным 20…22 кН/м 3 (m=21 кН/м 3 );
d — глубина заложения фундамента, м (d=1,5 м);
A — площадь подошвы фундамента, м 2
W — момент сопротивления площади подошвы фундамента в направлении действия момента, м 3 .
Принимаем, что фундамента прямоугольный в плане (l=1,4b), тогда
Находим значения Pmax, 1.2R при b=1; 1,5; 2; 2,5; 3; 3,5; 4 и строим график зависимости между b и Pmax,1.2R. Точка пересечения, дает нам искомую величину b.
Какая минимальная глубина заложения фундаментов под колонны
Выбор глубины заложения фундамента под отдельно стоящую колонну
Минимальную глубину заложения подошвы фундамента предварительно назначают по конструктивным соображениям. Глубина заложения подошвы фундамента из условий возможного пучения грунтов основания при промерзании назначается в соответствии с табл. 5.4 СНБ 5.01.01-99.
Глубину заложения фундаментов допускается принимать независимо от расчетной глубины промерзания df, если соответствующие грунты, указанные в этой таблице, залегают до глубины не менее нормативной глубины промерзания dfn.
Если пучение грунтов основания возможно, то глубина заложения фундамента для наружных стен отапливаемых зданий принимается не менее расчетной глубины промерзания df, определяемой по формуле:
где dfn=1,2 м — нормативная глубина промерзания (для г. Минска);
Kh — коэффициент влияния теплового режима здания на промерзание грунта у наружных стен, приведенный в табл. 5.3 СНБ 5.01.01-99.
При этом минимальная глубина заложения фундамента принимается не менее 0,5 м от поверхности планировки.
Принимаем расчетную суточную температуру воздуха в помещении, примыкающем к наружным фундаментам равной 15С, и полом, утраиваемым по грунту. Тогда согласно таблице 5.3 СНБ 5.01.01-99 принимаем Kh=0,8. Глубина промерзания грунта:
Под сборные железобетонные колонны используют фундаменты ступенчатого типа со стаканом. Глубина стакана hg принимается не менее большего размера поперечного сечения колонны lk. Толщина дна ha и стенок стакана делается не менее 175 мм. Верх фундамента стаканного типа находится на отметке — 0,050.
Исходя из вышеперечисленных условий, принимаем толщину дна стакана ha =300 мм. Согласно заданию на курсовое проектирование, размеры колонны, под которую рассчитывается фундамент, равны 600х400 мм. Т.к. заделка колонный в стакан 1-1,5 d, тогда глубину стакана принимаем hg=800 мм. Исходя из вышеперечисленных размеров, получаем, что конструктивная глубина заложения подошвы фундамента d=1,5 м.
Из двух значений глубины заложения подошвы фундамента выбирается наибольшая и округляется до 10 см. То есть окончательно глубина заложения подошвы фундамента d=1,5 м от планировочной отметки земли. Примем толщину пола равную 200 мм. Следовательно, глубина заложения подошвы фундамента d=1,7 м от уровня чистого пола.
Выбор типа фундамента и определение его размеров (под отдельно стоящую колонну)
При расчете оснований по деформациям необходимо, чтобы среднее давление Р под подошвой центрально нагруженного фундамента не превышало расчетного сопротивления грунта R.
Для внецентреннонагруженного фундамента предварительно проверяются три условия:
Расчетное сопротивление грунта основания R в кПа определяется по формуле:
где с1 и с2 — коэффициенты условий работы, принимаемые по табл. 4.1 СНБ 5.01.01-99.
К — коэффициент, зависящий от способа получения прочностных характеристик грунта и С:
1) если непосредственными испытаниями, то K=1,0
2) если они приняты по таблицам, то K=1,1
M, Mq, Mc — коэффициенты, принимаемые по табл. 4.2 СНБ 5.01.01-99;
Kz — коэффициент, зависящий от ширины фундамента (т.к. ширина менее 10 м, то Kz=1,0);
‘II — осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих выше подошвы фундамента, кН/м 3 ;
II — то же для грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента, кН/м 3 ;
СII=0,15 — расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента, кПа
Удельный вес грунта находится с учетом взвешивающего действия воды, для слоев грунта, находящихся ниже зеркала подземных вод, т.е. по формуле:
где s — удельный вес частиц грунта, кН/м 3 ;
е — коэффициент пористости грунта.
Тогда удельный вес грунта с учетом гидростатического взвешивания нижнего слоя грунта:
=(10*2,65-10)/(1+0,62)=10,19 кН/м 3 ;
db — глубина подвала — расстояние от уровня планировки до пола подвала; d
d1 — глубина заложения фундамента бесподвальных помещений; d м
Давление под подошвой фундамента:
где Р, Рmax, Pmin — соответственно среднее, максимальное и минимальное давление на грунт под подошвой фундамента.
No, — нормативная нагрузка на уровне обреза фундамента, кН (N0,II=1620 кН);
Mo, — нормативный изгибающий момент, кНм (Mo, =100,00 кНм);
m — осредненный удельный вес материала фундамента и грунта над его уступами, принимаемый равным 20…22 кН/м 3 (m=21 кН/м 3 );
d — глубина заложения фундамента, м (d=1,5 м);
A — площадь подошвы фундамента, м 2
W — момент сопротивления площади подошвы фундамента в направлении действия момента, м 3 .
Принимаем, что фундамента прямоугольный в плане (l=1,4b), тогда
Находим значения Pmax, 1.2R при b=1; 1,5; 2; 2,5; 3; 3,5; 4 и строим график зависимости между b и Pmax,1.2R. Точка пересечения, дает нам искомую величину b.
Проектирования фундаментов под колонны , страница 2
М – момент от равнодействующей всех нагрузок, действующих по подошве фундамента, найденных с учетом заглубления фундамента в грунте и перераспределяющего влияния верхних конструкций или без этого учета, кН·м;
W – момент сопротивления площади подошвы фундамента, м 3 ;
е – эксцентриситет нагрузки по подошве фундамента, м, определяемый по формуле
Коэффициент надежности по нагрузке gf принимают при расчете оснований:
— по первой группе предельных состояний (по несущей способности) – по СП 20.13330.2011;
— по второй группе предельных состояний (по деформациям) — равным единице.
Глубина заложения фундаментов должна приниматься с учетом:
— назначения и конструктивных особенностей проектируемого сооружения, нагрузок и воздействий на него;
— существующего и проектируемого рельефа застраиваемой территории;
— инженерно-геологическх условий площадки строительства;
— глубины сезонного промерзания грунтов.
Минимальная глубина заложения подошвы фундамента dmin исходя из условия минимальной высоты фундаментов зданий м, составляет м. Здесь dp – глубина стакана; 0,2 – минимальная толщина плиты под стаканом; 0,15 – расстояние от обреза фундамента до пола первого этажа. При этом минимальную высоту фундамента желательно назначать кратной 300 мм.
Размеры подошвы фундамента при относительном эксцентриситете продольной силы e = l/10 назначают из условия (7.1), принимая pmax = 1,2R0, pmin= 0,25pmax
при относительном эксцентриситете продольной силы e = l/6 размеры подошвы назначают из условия (7.1), принимая pmax = 1,2R0, pmin=0
При незначительном эксцентриситете продольной силы размеры подошвы можно назначать из условия
где R0 – расчетное сопротивление грунта, фиксированное для фундаментов шириной 1 м на глубине 2 м, принимаемое по результатам инженерно-геологических изысканий площадки строительства и по указаниям норм.
Далее задаются соотношением размеров подошвы фундамента b/l= 0,8 и вычисляют ее размеры
; b = 0,8 l.
Полученные значения размеров подошвы фундамента округляют до стандартных размеров кратных 300 или 100 мм. Окончательные размеры подошвы фундамента принимают после проверки несущей способности основания.
Расчетное сопротивление грунта Rвычисляют после определения размеров подошвы фундамента.
7.3. Проверка несущей способности фундамента
Проверка несущей способности оснований производится по уточненным размерам фундамента и нормативным усилиям на уровне подошвы фундамента.
Продольная сила на уровне подошвы фундамента
Ninf = N + Adgmt,
гдеN – значение продольного усилия в колонне на уровне верхнего обреза фундамента с коэффициентом надежности по нагрузке gf = 1,0. Для фундаментов крайних рядов колонн к нему необходимо добавлять нормативное значение усилий, передаваемое с фундаментных балок и опирающихся на них стеновых панелей с коэффициентом надежности по нагрузке gf = 1,0;
d — глубина заложения фундамента; d= h+ 0,15 м;
gm – средний объемный вес фундамента и грунта на его уступах, принимаемый равным 20 кН/м 3 ;
Изгибающий момент на уровне подошвы фундамента
где Mn – значение изгибающего момента в колонне на уровне верхнего обреза фундамента с коэффициентом надежности по нагрузке gf = 1,0. Для фундаментов крайних рядов колонн к нему необходимо добавлять значение изгибающего момента от усилий передаваемых с фундаментных балок с эксцентриситетом eф.б., равное Mф.б .= Nф.б eф.б. Значение эксцентриситета eф.б определяется из условия опирания фундаментной балки на фундамент.
