Расчет фундаментов

Теории расчётов осадок фундаментов

Для вычисления расчётных осадок фундаментов зданий и сооружений выбирают расчётную схему основания исходя из характера напластования грунтов, конструктивных особенностей сооружения и размеров фундамента. Существует более двухсот методов (теорий) расчёта деформаций оснований, все они имеют свои достоинства и недостатки, как правило, вот некоторые из них:

1. метод линейно деформируемого полупространства с условным ограничением глубины сжимаемой толщи H_с;
2. метод линейно деформируемого слоя конечной толщины (Егорова К. Е.), применяется в следующих случаях:
   1. если в пределах сжимаемой толщины H_c, определенной как для линейно деформируемого полупространства, залегает слой грунта с модулем деформации Е₁ ≥ 100 МПа и толщиной h₁ H_с (1 - (Е₂/Е₁)^1/3), где Е₂ – модуль деформации подстилающего слоя грунта с модулем Е₁ (пп. 7, 8 [4]);
   2. ширина (диаметр) фундамента b ≥ 10 м и модуль деформации грунтов основания Е₁ ≥ 10 МПа.
   
   Примечание. По схеме линейно деформируемого пространства осадка фундамента может быть определена и методом эквивалентного слоя по Н. А. Цытовичу.
3. метод эквивалентного слоя грунта (Цытовича Н. А.)
4. метод послойного суммирования — точность прогноза осадок понижается с увеличением площади фундаментов и глубины отрываемого котлована.

Общие теории

Расчёт фундаментов для зданий и сооружений начинается с выбора типа фундаментов. Прежде всего требуется определить геометрию (размеры) фундаментов, исходя из их устойчивости и прочности применяемых материалов, для этого нужно выполнить следующие условия:

• Установить глубину заложения подошвы фундамента, зависящую от следующих факторов:
  1. расчётной глубины промерзания грунтов;
  2. технологических решений;
  3. конструктивных решений (конструктивных особенностей подземной части сооружения: наличие или отсутствие подвала; отдельные фундаменты под колонны, ленточные под стены или сплошная монолитная плита под всё сооружение; монолитные или сборные фундаменты и пр.);
  4. геологических изысканий (характера напластования и состояния грунтов: просадочность, пучинистость и др.);
  5. гидрогеологических изысканий (уровень грунтовых вод — УГВ);
  6. массивности возводимого здания (два этажа или двадцать);
  7. особых условий строительной площадки — сейсмичность района (в сейсмических районах принято в среднем заглублять до 10% всего здания исходя из опыта проектирования и указаний государственных нормативов);
  8. наличия построенных зданий и сооружений вблизи, подземных коммуникаций и др.;
  9. рельефа местности (горная местность или пологая равнина).
  
  Примечание. Минимальная глубина заложения фундаментов составляет 0.5 м от уровня планировки, в несущий инженерно-геологический элемент — ИГЭ — 0.2 м. Устанавливать фундаменты желательно выше УГВ, если это возможно, на одной отметке, особенно в сейсмоопасных районах, и на один и тот же ИГЭ.
• Определить размеры фундамента:
  1. выполнить сбор нагрузок на фундаменты и на основание под ними — N (вертикальная нагрузка), M (опрокидывающий момент), Q (сдвигающая сила);
  2. принять предварительную площадь подошвы фундамента А и его размеры в плане (b?l) исходя из принятого значения R0 (см. п. 5.6.7 СП 22.13330.2011), определив давление по подошве фундамента ? (p = N / A) и сравнив его с реальным значением R0 для выбранных размеров фундамента;
• расчёт прочности материала фундамента
  1. выполнить расчёт фундаментов на продавливание (вычислить толщину подушки фундаментов);
• расчёт основания при необходимости
  1. расчёт песчаной подушки (для искусственного основания);
  2. расчёт глубинного уплотнения и т. д.;
  3. проверить прочность слабого подстилающего слоя, если это требуется по результатам оценки инженерно-геологических условий;
• расчёт конечной осадки фундамента
  1. выполнить расчёт величины конечной осадки s фундамента (и сравнить ее с предельно допустимой величиной абсолютной осадкой smaxU);
  2. расчёт осадок двух близко расположенных фундаментов.
  3. расчёт абсолютных осадок;
  4. расчёт средней осадки;
  5. расчёт относительной осадки.
  
  Примечание. Сравнение полученных расчётом осадок с предельными, приведенными в СНиП, и решение вопроса о необходимости устройства осадочных швов, либо изменении типа и конструкции фундаментов.
• Вычислить величины различных видов деформаций оснований (расчёт устойчивости фундамента)
  1. расчёт фундаментов на опрокидывание (отрыв подошвы фундамента допускается обычно не более 1/4 площади, зависит от каждого конкретного случая, например, для фундаментов эстакад отрыв подошвы фундамента не допустим);
  2. расчёт фундаментов на сдвиг;
  3. расчёт фундаментов на относительную разность осадок, относительный прогиб, выгиб, крен фундамента или сооружения, закручивание.