4. Расчет фундамента здания

В курсовой работе студентам предлагается рассчитать глубину заложения и площадь подошвы фундамента.

При определении глубины заложения фундамента в соответствии со СНиП 2.02.01-83 [4] учитывают следующие основные факторы: влияние климата (глубину промерзания грунтов), инженерно-геологические, гидрологические и конструктивные особенности.

Расчетную глубину сезонного промерзания определяют по формуле (14):

(14)

где k_n – коэффициент влияния теплового режима здания, принимаемый для наружных фундаментов отапливаемых сооружений по СНиП 2.02.01-83*. Основания зданий и сооружений [4];

d_fn – нормативная глубина промерзания, м - определяется по карте глубины промерзания (рис. 1 приложения 2).

При отсутствии данных многолетних наблюдений для районов, где глубина промерзания не превышает 2,5 м, ее нормативное значение определяется по формуле (15).

(15)

где d_o – величина, принимаемая для суглинков и глин - 0,23 м; для супесей, песков мелких и пылеватых – 0,28; песков гравелистых, крупных и средней крупности – 0,30; крупнообломочных грунтов – 0,34 м;

М_t - безразмерный коэффициент, численно равный сумме абсолютных значений среднемесячных отрицательных температур за зиму в данном районе. Принимается по СНиП 2.01.01-82. Строительная климатология и геофизика [3].

Глубину заложения внутренних фундаментов отапливаемых зданий принимают без учета промерзания, но не менее 0,5 м.

Влияние геологии и гидрогеологии строительной площадки на глубину заложения фундамента d₂ определяется по СНиП 2.02.01-83. Основания зданий и сооружений [4]. Определяется величина d_f+2, которая сравнивается с d_w (уровнем подземных вод), и, исходя из полученного соотношения и в соответствии с указанным СНиП, назначается глубина заложения фундамента d₂.

Затем определяется влияние конструктивного фактора на глубину заложения фундамента d₃. Величина d₃ определяется как сумма значений глубины (d_b) и толщины (h_cf) пола в подвале и толщины слоя грунта от подошвы фундамента до низа конструкции пола в подвале (h_s) (см. рис. 1).

Рис. 1. К определению глубины заложения фундамента.

При окончательном назначении глубины заложения фундамента d, ее принимают равной максимальному значению из величин d₁  d₃.

Далее по формуле (16) определяется площадь подошвы фундамента.

(16)

где F_v – расчетная нагрузка, приложенная к обрезу фундамента кН/м;

R_o – расчетное сопротивление грунта основания, МПа (см. СНиП 2.02.01-83. Основания зданий и сооружений [4]);

_ср – средний удельный вес фундамента и грунта на его уступах. Обычно принимается при наличии подвала равным 1619 кН/м³.

Для определения расчетной нагрузки, приложенной к обрезу фундамента, необходимо собрать нагрузки в следующей последовательности. Вначале определяют постоянные нормативные нагрузки: от веса покрытия (гидроизоляционный ковер, кровельный настил и балки); от веса чердачного перекрытия с утеплителем; от веса междуэтажного перекрытия; от веса перегородок; от веса карниза; от веса стен.

Затем устанавливают временные нормативные нагрузки: снеговую на 1 м² горизонтальной проекции кровли; временную на чердачное перекрытие; временную на междуэтажное перекрытие.

Нормативные нагрузки определяют в соответствии со СНиП 2.01.07-85. "Нагрузки и воздействия" [2] в зависимости от конструктивного решения здания.

С учетом постоянных и временных нагрузок определяются нагрузки на фундамент наружной стены на уровне планировочной отметки грунта (по обрезу фундамента).

Для этого предварительно на плане этажа здания выделяется грузовая площадь, которая определяется следующими контурами: расстоянием между осями оконных проемов вдоль здания и половиной расстояния в чистоте между стенами поперек здания. Грузовая площадь А_г равна произведению длин сторон полученного четырехугольника.

Грузовую площадь принимаем постоянной, пренебрегая ее уменьшением на первом этаже за счет увеличения ширины наружных и внутренних стен.

Далее определяются постоянные нагрузки:

1. Вес покрытия (произведение нормативной нагрузки и грузовой площади);

2. Вес чердачного перекрытия;

3. Вес междуэтажного перекрытия, умноженный на количество этажей;

4. Вес перегородок на всех этажах;

5. Вес карниза и стены выше чердачного перекрытия (определяется на длине, равной расстоянию между осями оконных проемов).

6. Вес цоколя и стены первого этажа за вычетом веса оконных проемов на длине, равной расстоянию между осями оконных проемов.

7. Вес стены со второго этажа и выше за вычетом веса оконных проемов на длине, равной расстоянию между осями оконных проемов.

Временные нагрузки (произведение нормативной нагрузки и грузовой площади):

1. Снеговая.

2. На чердачное перекрытие.

3. На междуэтажные перекрытия с учетом их количества и снижающего коэффициента _n1, учитывающего неодновременное загружение перекрытий.

_n1 – коэффициент сочетания - применяется при количестве перекрытий 2 и более. Для квартир жилых зданий он определяется по формуле (17).

, (17)

n – общее число перекрытий, от которых рассчитываются нагрузки на фундамент.

Все нагрузки суммируются, и определяется нагрузка на 1 м наружной стены. Для этого нужно общую нагрузку (временную + постоянную) разделить на расстояние между осями оконных проемов вдоль здания.

Сбор нагрузок на фундамент предлагается оформить в виде таблиц по нижеприведенным формам.

Таблица 2

Постоянные нормативные нагрузки

Наименование нагрузки	Величина нагрузки
От веса покрытия	1,5
От веса чердачного перекрытия с утеплителем	3,8
От веса междуэтажного перекрытия	3,6
От веса перегородки	1,0
От веса карниза	2,0
От веса 1 м3 кирпичной кладки (или от веса стены из др. материала)	18

Таблица 3

Временные нормативные нагрузки

Наименование нагрузки	Величина нагрузки
Снеговая на 1 м2 горизонтальной проекции кровли	1,5
На 1 м2 проекции чердачного перекрытия	0,7
На 1 м2 проекции междуэтажного перекрытия	2,0

Таблица 4