Методы расчета сопротивления фундамента: полное руководство

Чтобы рассчитать сопротивление фундамента, необходимо определить нагрузки, которые он будет воспринимать, включая вес здания, возможные дополнительные нагрузки и коэффициенты безопасности. Затем необходимо оценить характеристики грунта, на котором будет установлен фундамент, такие как его несущая способность, плотность и уровень грунтовых вод.

После сбора этих данных можно использовать различные методы расчета, такие как метод конечных элементов или расчет по профильному взаимодействию грунта и фундамента. Важно учитывать все факторы, влияющие на устойчивость и деформацию конструкции, чтобы обеспечить ее надежность и безопасность.

73. Определение расчетного сопротивления грунта

1. Когда и зачем необходим расчет?
2. Как выполнить расчет сопротивления грунта в программе?
3. Сравнение полученных результатов

В версии ЛИРА 10.12 стало возможным определять расчетное сопротивление основания грунта согласно нормативным документам. В этой заметке мы рассмотрим особенности выполнения такого расчета в программе, а также на примере сравним полученные результаты ручного расчета с расчетом из расчетного комплекса.

Когда и зачем необходим расчет?

Проектируя конструкцию фундаментов мелкого заложения, инженер сталкивается с необходимостью выполнения проверок ограничивающих появление чрезмерных осадок здания.

Некоторые методы расчета осадок имеют свои границы применения.

Так, выполняя расчет осадок, применяя схему в виде линейно деформируемого полупространства с уловным ограничением глубины сжимаемой толщи, необходимо соблюдать условие, по которому среднее давление под подошвой фундамента P не должно превышать расчетное сопротивление грунта основания R п.5.6.6 СП 22.13330.2016.

Yc1 и Yc2 — коэффициенты условий работы, принимаемые по таблице 5.4;

k — коэффициент, принимаемый равным единице, если прочностные характеристики грунта ( φII и сII ) определены непосредственными испытаниями, и

Mγ, Mq, Mс — коэффициенты, принимаемые по таблице 5.5;

kz — коэффициент, принимаемый равным единице при (здесь z0 =8 м);

b — ширина подошвы фундамента, м (при бетонной или щебеночной подготовке толщиной hn допускается увеличивать b на 2hn );

γII — осредненное (см. 5.6.10) расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента (при наличии подземных вод определяется с учетом взвешивающего действия воды), кН/м 3 ;

γ`II — то же, для грунтов, залегающих выше подошвы фундамента, кН/м 3 ;

cII- расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента (см. 5.6.10), кПа;

d1 — глубина заложения фундаментов, м, бесподвальных сооружений от уровня планировки или приведенная глубина заложения наружных и внутренних фундаментов от пола подвала, вычисляемая по формуле (5.8). При плитных фундаментах за d1 принимают наименьшую глубину от подошвы плиты до уровня планировки;

здесь hs — толщина слоя грунта выше подошвы фундамента со стороны подвала, м;

hcf — толщина конструкции пола подвала, м;

γcf — расчетное значение удельного веса конструкции пола подвала, кН/м 3 ;

db — глубина подвала, расстояние от уровня планировки до пола подвала, м (для сооружений с подвалом глубиной свыше 2 м принимают равным 2 м).

При бетонной или щебеночной подготовке толщиной hn допускается увеличивать d1 на hn.

Значение R в данном выражении совпадает с таким давлением под подошвой фундамента, при котором зоны пластических деформаций развиваются на глубину Z=b/4, что соответствует началу фазы образования областей сдвига. При превышении давления будет наблюдаться существенное развитие областей пластической деформации под краями фундамента, что нарушит изначально принятую линейную зависимость между напряжениями и деформациями.

Впервые данная формула появилась в нормативных документах в СНиП 2.02.01-83 и является выражением для расчетного сопротивления грунта выведенного из формулы Пузыревского-Герсеванова.

Как выполнить расчет сопротивления грунта в программе?

Для определения данных расчетного сопротивления в программе необходимо указать какие элементы будут входить в рассматриваемую группу. Данные элементы также должны иметь назначенное значение Pz в параметрах упругого основания.

Во вкладке «группы свай и фундаментов» следует ввести размеры здания и выделенного фундамента

Свойства грунтового основания определяются в расчете из вкладки «Редактор грунта»

Сравнение полученных результатов

В примере участвует столбчатый фундамент без подвала с однородным грунтом

Результат ручного расчета

Результаты расчетного сопротивления отображаются как в модуле грунт для одного конечного элемента, так и для всех элементов входящих в группу плитного фундамента

Результаты расчета в ЛИРА 10.12

Значение расчетного сопротивления грунта можно сравнить с средним давлением Pср = 12 тс/м2 Pср ≤ Rz – условие выполняется

О некоторых особенностях ввода данных

• Произведение длины и ширины указанного фундамента должно отличаться не более чем на 3% от реальной площади выделенных элементов
• Если характеристики для расчета были взяты по таблицам норм (коэффициенты для расчета сопротивление грунта таблицы приложения А), то необходимо поставить соответствующую галочку, это влияет на значение коэффициента для грунта
• При наличии подвала, следует внести соответствующие значения для определения приведенной глубины заложения фундаментов k
• При наличии подвала, следует внести соответствующие значения для определения приведенной глубины заложения фундаментов d1
• Коэффициенты γc2 для жесткой конструкции при промежуточных значениях определяются интерполяцией

Дополнительно при определении расчетного сопротивления в модуле ГРУНТ выполняется проверка слабо подстилающего слоя в пределах глубины сжимаемой толщи по пункту 5.6.25 СП 22.13330.2016.

σZp, σZy, σZg — вертикальные напряжения в грунте на глубине z от подошвы фундамента (см. 5.6.31), кПа;

Rz — расчетное сопротивление грунта пониженной прочности, кПа, на глубине z, вычисленное по формуле (5.7) для условного фундамента шириной , м, равной:

здесь N — вертикальная нагрузка на основание от фундамента, l и b — соответственно длина и ширина фундамента.

При возникновении ошибки расчета, связанных с пунктом 5.6.25 следует изменить исходные данные:

• увеличить глубину заложения фундамента
• повысить характеристики слоев грунта, залегающих в сжимаемой толще
• уменьшить нагрузку Pz
• изменить габариты фундамента
• уменьшить минимальную глубину сжимаемой толщи

Список литературы

1. Насонов С.Б. Руководство по проектированию и расчету строительных конструкций. В помощь проектировщику. – Москва, АСВ, 2017.
2. Малышев М.В., Г.Г. Болдырев. Механика грунтов основания и фундаменты (в вопросах и ответах). – Москва, АСВ, 2004.
3. СП 22.13330.2016 Основания зданий и сооружений. (с Изменением N 3)

Заметки эксперта

Подписка

Новости

Публикации

Вебинары

В прямом эфире мы обсудим возможности программного комплекса ЛИРА 10 с учетом нововведений 2024 версии и ответим на все ваши вопросы.

Встречайте обновление программного комплекса ЛИРА 10 – версия 2024 года!
14 августа 2024
Мы обновили релиз ПК ЛИРА 10 R2.2.

Выполнено формирование информационной модели многоэтажногожилого здания в BIM-системе Renga. Проведен экспорт модели и расчет конструктивнойсистемы здания в ПК Лира 10.12. Представлены результаты моделирования ипроектирования.

В большинстве опытов по испытанию адгезионных соединений измеряется средняя адгезионная прочность. Данная величина вычисляется как отношение разрушающей нагрузки к площади склейки. Подобный подход подразумевает равномерное распределение касательных напряжений.

Исследователи давно обнаружили, что средняя адгезионная прочность соединения является сильной функцией геометрических [1] и физико-механических параметров модели и, следовательно, делает малоинформативными и несопоставимыми экспериментальные данные, выполненные на отличающихся образцах. Малочисленные результаты по измерению касательных напряжений по площади склейки с использованием преимущественно поляризационно-оптических методов [2] показывают, что распределение напряжений является нелинейной функцией. При этом наблюдается концентрация напряжений у торцов модели. В связи с этими фактами возникает необходимость детального изучения напряженно-деформированного состояния адгезионных соединений.

В статье рассмотрено практическое применение методики нелинейного статического анализа сейсмостойкости зданий и сооружений. Произведен расчет одноэтажной стальной рамы нелинейным статическим и нелинейным динамическим методами. В результате анализа полученных результатов расчета показана значимость высших форм колебаний и необходимость анализа их влияния на реакцию системы.

С помощью современного программно-вычислительного комплекса ЛИРА 10.6 выполнена сравнительная оценка напряженно–деформированного состояния не поврежденного и коррозионно-поврежденного железобетонного элемента при динамическом и статическом нагружении. Проанализировано влияния ослабленного коррозией бетонного участка сжатой зоны на перераспределение напряжений в сечении.

Присоединяйтесь к вебинару и откройте новые возможности работы в ПК ЛИРА 10 версии 2024!

Покажем взаимодействие между ПК ЛИРА 10.12 при передаче данных в ПК Renga.

Участники вебинара узнают, как обмениваться данными и экономить время на создании расчетных моделей в ПК ЛИРА 10.12, используя уже существующие модели из ModelStudio CS.

На вебинаре вы научитесь где и как правильно использовать тот или иной способ задания нагрузки. Будут рассмотрены полезные типы нагрузок, которые, возможно, вами никогда не использовались.

Определение расчетного сопротивления грунта

Настоящий расчет выполняется строго в соответствии с СП 22.13330.2011 "Основания зданий и сооружений".

Определение понятия и механизм сопротивления грунта — ЧИТАТЬ ЗДЕСЬ.

Характеристики грунтов над подошвой фундамента:

Характеристики грунтов под подошвой фундамента:

Добавить
убрать
слой

Отметьте если прочностные характеристики (φ, c) определены непосредственными испытаниями:

Наличие грунтовых вод:

Глубина поверхности грунтовых вод от планировочной отметки, hWL, м:

Жесткость конструктивной системы здания:

К сооружениям с жесткой конструктивной системой относят сооружения, конструкции которых специально приспособлены к восприятию усилий от деформаций основания, в том числе за счет мероприятий по усилению оснований и использовании эффективных фундаментов, к таким зданиям относятся: здания панельные, блочные и кирпичные, сооружения типа башен, силосных корпусов, дымовых труб и др.;

Глубина расположения фундамента, d,м:

Ширина подошвы фундамента, b,м:

Площадь фундамента, м 2

Длина сооружения или его отсека, L,м

Высота сооружения (отсека), H,м

Толщина слоя грунта выше подошвы фундамента со стороны подвала, hs,м

Глубина подвала, расстояние от уровня планировки до пола подвала d b , м.

Толщина конструкции пола подвала, hcf,м

Расчетное значение удельного веса конструкции пола подвала, γcf, кН/м 3

РАССЧИТАТЬ

Для принятых условий расчетное сопротивление грунта составит:

Расчетное сопротивление грунта R, должно быть больше среднего давления под подошвой фундамента, p.

Это условие является важной предпосылкой применения методов расчета осадок, основанных на использовании положений теории линейного деформирования грунта. Рекомендуется подбирать такие параметры конструктивной системы здания и фундаментов, чтобы расчетное сопротивление R было не менее 150кПа и не более 500 кПа.

Данный расчет по определению расчетного сопротивления грунта основания является одним из ключевых при расчете зданий и сооружений по второму предельному состоянию. Условие соблюдения этого расчета (p

Расчетное сопротивление грунтов основания при устройстве грунтовых подушек или преобразования свойств грунтового массива определяется исходя из задаваемых проектом физико-механических характеристик проектируемого основания.