Расчет фундаментов. 
Проект двухэтажного коттеджа с кирпичными колоннами

Расчет ленточного фундамента

Определение нагрузок, действующих на основание

Определим нагрузку на фундаменты двухэтажного коттеджа с кирпичными колоннами, несущими всю нагрузку от собственного веса, веса полезной нагрузки, и передающими эту нагрузку на фундаменты и основания.

Стены выполнены из кирпичной кладки, удельным весом , толщина наружных стен — 580 мм. В конструкции наружной стены применен эффективный утеплитель — минераловатная полужесткая плита из базальта с г = 100 кг/мі. Перегородки выполнены из кирпича, толщиной 120 мм. Междуэтажные перекрытия — из железобетонных плит, вес 1 м² перекрытия — 1.44 кН/м². Полы в здании устраиваются бетонные по грунту и покрыты линолеумом. Конструкция крыши — стропильная. Кровля скатная, из асбестоцементных листов.

Грузовую площадь принимаем на погонный метр стены. Ширина грузовой площади по наиболее нагруженной оси 3 — 4 м.

Нормативные и расчетные нагрузки на фундаменты под внутреннюю стену сводим в таблицу 5.1.

Таблица 5.1. Нормативная и расчетная нагрузки на фундамент под наружной стеной.

Нормативные нагрузки на 1 м стены:

постоянная:

N = 23.282 кН;

временная длительно действующая:

N = 1.284 кН;

временная кратковременная:

N = 4.28+2.8 = 7.08 кН;

Суммарная с учетом коэффициентов надежности по назначению здания _n = 0,95 (II класс ответственности здания) и коэффициент сочетаний для длительнодействующих нагрузок ₁ = 0,95, кратковременных ₂ = 0,9 составит:

N = 0.95*(23.282+0.95*1.284+0.9*7.08) = 29.33 кН.

Расчетные нагрузки на 1 м стены:

постоянная:

N = 26.192 кН;

временная длительно действующая:

N = 2.054 кН;

временная кратковременная:

N = 6.848+3.64= 10.488 кН;

Суммарная с учетом коэффициентов надежности по назначению здания _n = 0,95 (II класс ответственности здания) и коэффициент сочетаний для длительнодействующих нагрузок ₁ = 0,95, кратковременных ₂ = 0,9 составит:

N = 0.95*(26.192+0.95*2.054+0.9*10.488) = 35.703 кН.

Нагрузки по указаниям норм проектирования каменных конструкций считаем приложенными в центре тяжести подошвы фундамента.

Определение ширины подошвы фундамента

Определим основные размеры ленточного монолитного фундамента наружной стены двухэтажного коттеджа, возводимого в Абакане (район Красный Абакан). Здание без подвала. Пол бетонный с цементной стяжкой,.

h_cf =0.1 м, _cf =22 кН/м³. Планировочная отметка совпадает с природным рельефом.

Выбираем глубину заложения фундамента. Согласно СНиП 2.02.01−83* глубина заложения фундаментов отапливаемых сооружений по условиям недопущения морозного пучения грунтов основания должна назначаться по табл. 2 /3/.

Расчетная глубина сезонного промерзания грунта (ф. 3 /3/):

где.

d_fn =3 м — нормативная глубина промерзания;

k_h =0.5 — коэффициент, учитывающий влияние теплового режима сооружения, принимаемый: для наружных фундаментов отапливаемых сооружений — по табл.1 /3/;

d_f =0.5*3=1.5 м.

Глубину заложения фундамента принимаем равной d=1.5 м.

Рабочим слоем будет песчано-гравийная смесь средней крупности, средней плотности.

Определим ширину подошвы фундамента.

Вертикальные нагрузки на 1 м стены составляют N = 0,036 МН. В соответствии с нормами проектирования каменных конструкций в здании данного типа все нагрузки считаются приложенными в центре подошвы фундамента.

В рассматриваемом случае основным методом расчета будет являться расчет по деформациям, то есть по второй группе предельных состояний.

Условное расчетное сопротивление песчано-гравийной смеси: R_о = 0,4 МПа (прил. IV. табл. IV. 1 /6/).

Найдем ориентировочную ширину подошвы ленточного фундамента (ф. 2.6. /6/):

м.

Для ленточного фундамента расчет ведется на 1 м длины, следовательно:

b==0.097 м.

Находим расчетное сопротивление грунта основания под фундаментом (ф. 2.3. /6/):

где.

R — расчетное сопротивление грунта основания;

_с1 и _с2 — коэффициенты, условий работы, принимаемые по табл. 3 /3/;

_с1=1.4;

==1.858, следовательно _с2=1.4;

k — коэффициент, принимаемый равным: k₁=1,1, если прочностные характеристики грунта (и с) приняты по табл. 1−3 рекомендуемого приложения 1 /3/;

М, М_q, M_c — безразмерные коэффициенты зависящие от угла внутреннего трения:

по таблице 1 приложения 1 /3/ для песков гравелистых и крупных при e=0.6: с =0.0015 мПа, =36^о, E=35 мПа.

затем по таблице 4 /3/ мПа для =36^о находим:

М =1.81, М_q=8.24, M_c=9.97.

k_z — коэффициент, принимаемый равным: при b 10 м — k_z=1;

b=0.58 м — ширина подошвы фундамента;

_II=20 кН/м³ — осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента;

^/_II =18 кН/м³ — осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих выше подошвы фундамента (растительный слой);

с_II=0.0015 мПа — расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента;

d₁=1.5 м — глубина заложения фундаментов от уровня планировки;

d_b = 0 — глубина подвала;

R=_*[1.81*1*0.58*20+8.24*1.5*18+9.97*1.5]=460.48 кПа;

Вес 1 м стены фундамента, имеющего размеры: ширину 0.58 м, высоту 1.5 м, массой 2090 кг:

.

Среднее фактическое давление под фундаментом от действия вертикальных нагрузок, включая вес фундамента:

.

Р_ср= 0.087 МПа < R = 0.46 МПа, но недонагружение составляет 81% поэтому в целях максимального использования следовало бы уменьшить ширину фундамента, но это невозможно из конструктивных соображений.

Расчет конструкции фундамента под наружную стену по первой и второй группе предельных состояний

В качестве материала фундамента берем бетон класса В15.

Расчетная нагрузка от веса фундамента:

г_f = 1.1 — коэффициент надежности по нагрузке;

G_ф^р =1.1*(0.58*1.5*1*24) = 0.021 МН.

Давление под подошвой фундамента от действия расчетных нагрузок (ф. 2.24. /6/):

= МПа.

Поперечную силу в сечении фундамента у грани стены (ф. 2.25. /6/):

Q_I = МН.

Проверим выполнение условия 2.26. /6/:

Q_I ?ц_b3 *R_bt *b *h_o;

По табл. VI /1/ прил. V для бетона класса В15 R_bt=0.75 МПа.

0.001 МПа < 0.6 *0.75 *1*1.5=0.675 МПа.

Следовательно, установка поперечной арматуры не требуется и расчет на действие поперечной силы не производим.

Проверяем выполнения условия обеспечивающего прочность по наклонному сечению из условия восприятия поперечной силы Q бетоном (ф. 2.27. /6/):

Q= р_ср^р * [0.5(l-l_ст)-c] *b? , где.

c = 0.5 * (l-l_ст-2 *h_o)=0.5 * (0.6−0.58−2 *1.5)= -1.49.

Так как проекции наклонного сечения <0, следовательно, наклонные трещины не образуются.

Определим расчетную продавливающую силу (ф. 2.30. /6/):

F= р_ср^р *А, где А=0.5 *b * (l-l_ст-2 *h_o) = 0.5 *1 * (0.6−0.58−2 *1.5) = -1.49 ,.

то есть F<0 — это означает, что размер основания пирамиды продавливания больше размеров подошвы фундамента, в результате чего продавливание в данном случае не происходит, то есть прочность фундамента на продавливание обеспечена.