Проведение реконструкций существующих зданий, часто требует проверки несущей
способности основания и фундаментов (дополнительное нагружение от надстройки, углубление
подвала). Такие проверочные расчёты, после проведения обследования оснований, фундаментов
и конструкций здания (со сбором нагрузок (BRWL)), могут быть выполнены по предлагаемой
программе, (Определение размеров и осадки существующего или нового фундамента с
учётом нагрузок по его обрезу (www.buildcalc.ru/Calculations/Brwl)),
которая, в соответствии с требованиями СНиП 2.02.01-83*, позволяет определить:
- Величину расчётного сопротивления грунта основания (R) по заданным размерам фундамента
и физико-механическим характеристикам грунтов основания.
- Величину осадки (S) при заданной степени нагружения (расчёт по II предельному состоянию).
- Величину предельного давления на грунт основания (Рпр.) (расчёт по I
предельному состоянию) с определением коэффициента надежности Кн.
- Величину среднего (Рср.), минимального (Pmin) и максимального
(Рmax) давлений на грунт основания от существующей нагрузки и размеров
фундамента.
Представленный программный расчёт даёт возможность выполнить проверку основания
исходя из двух предельных состояний:
- Производится оценка запаса прочности основания (расчёт по I предельному состоянию)
(коэффициент надёжности - Кн должен быть >1).
- Сопоставляется величина среднего давления под подошвой фундамента с расчётным сопротивлением
грунта (условие СНиП 2.02.01-83*, Рср.≤R) (расчёт по II предельному
состоянию). Не выполнение данного условия вызывает необходимость оценить основание
с учётом его не линейной работы (см. программный комплекс «Нелинейная работа основания
- BRNL»).
Таким образом, проектировщиком решается вопрос об использовании существующего основания
или необходимости его усиления в связи с реконструкцией (надстройка здания, углубление
подвала и т.д.).
Ниже, на рис. 2.11, представлена распечатка программного решения (BRWL), для тестового
примера 2, выполненного непосредственно в интернете (Определение размеров и осадки
существующего или нового фундамента с учётом нагрузок по его обрезу (www.buildcalc.ru/Calculations/Brwl)).
Учётные данные
|
Объект:
|
Тестовый пример 2. Расчёт фундамента в сеч. 2-2
|
|
Тип здания:
|
Бескаркасное здание из кирпича без армирования
|
Данные по фундаменту
Основные данные фундамента
|
Тип фундамента:
|
Ленточный
|
|
Тип стены:
|
Наружная
|
|
Высота фундамента (размер фундамента от обреза до подошвы), м:
|
2,20
|
|
Глубина заложения фундамента (расстояние от планировочной отметки до подошвы фундамента),
м:
|
2,00
|
|
Ширина подошвы фундамента, м:
|
1,60
|
Данные по подвалу
|
Расстояние от уровня планировки до пола подвала (глубина подвала), м:
|
1,50
|
|
Толщина пола подвала, м:
|
0,20
|
|
Удельный вес конструкции пола подвала, кН/м3:
|
>22,00
|
Нагрузки по обрезу фундамента
|
Вертикальная нагрузка N, кН:
|
300,00
|
|
Горизонтальная нагрузка, приложенная вдоль ширины подошвы фундамента QB,
кН:
|
>0,00
|
|
Изгибающий момент, приложенный вдоль ширины подошвы фундамента MB, кН*м:
|
0,00
|
Данные по грунту
Введённые данные
|
1
|
1,7
|
Насыпной грунт
|
Пески пылеватые маловлажные и влажные
|
16,5
|
14
|
0
|
0,7
|
0
|
-
|
5000
|
0,3
|
Таблица
|
|
2
|
3
|
Песок серый
|
Пески пылеватые насыщенные водой
|
19
|
28
|
2
|
0,7
|
-
|
-
|
14000
|
0,3
|
Эксперимент
|
|
3
|
7
|
Супесь
|
Пылевато-глинистые, а также крупнообломочные с пылевато-глинистым заполнителем
|
19
|
18
|
9
|
0,7
|
0,6
|
0,8
|
7000
|
0,35
|
Эксперимент
|
|
4
|
10
|
Суглинок
|
Пылевато-глинистые, а также крупнообломочные с пылевато-глинистым заполнителем
|
21
|
20
|
11
|
0,6
|
0,5
|
0,4
|
11000
|
0,3
|
Эксперимент
|
Расчётные данные
|
1
|
1,70
|
15,00
|
16,50
|
12,73
|
14,00
|
0,00
|
0,00
|
1,25
|
1,16
|
1,10
|
|
2
|
0,30
|
17,27
|
19,00
|
25,45
|
28,00
|
1,33
|
2,00
|
1,10
|
1,16
|
1,00
|
|
3
|
2,70
|
9,09
|
10,00
|
25,45
|
28,00
|
1,33
|
2,00
|
1,10
|
1,16
|
1,00
|
|
4
|
7,00
|
17,27
|
19,00
|
15,65
|
18,00
|
6,00
|
9,00
|
1,00
|
1,00
|
1,00
|
|
5
|
10,00
|
19,09
|
21,00
|
17,39
|
20,00
|
7,33
|
11,00
|
1,20
|
1,08
|
1,00
|
Дополнительная информация
Грунтовые воды
|
Действие грунтовых вод учитывается
|
|
Уровень грунтовых вод, м:
|
2,00
|
Информация о сооружении
|
Сооружение обладает жёсткой конструктивной схемой
|
|
Отношение длины сооружения или его отсека к высоте:
|
2,00
|
Справочная информация
|
Удельный вес минеральных частиц грунта, кН/м3:
|
27,00
|
|
Удельный вес воды, кН/м3:
|
10,00
|
Результаты расчёта
Рассчитанные данные по совместной работе грунта и фундамента
|
Средневзешанное значение удельного веса грунта по I-му предельному состоянию выше
подошвы фундамента, кН/м3:
|
15,34
|
|
Средневзешанное значение удельного веса грунта по II-му предельному состоянию выше
подошвы фундамента, кН/м3:
|
16,88
|
|
Приведённая глубина заложения фундамента d1, м:
|
0,56
|
Рассчитанные данные по основанию
|
Расчётное сопротивление грунта основания R, кПа:
|
225,59
|
|
Предельное давление (несущая способность) грунта основания Pпр, кПа:
|
312,71
|
|
Предельная нагрузка на фундамент Nпр, кН:
|
500,33
|
|
Минимальное давление под подошвой фундамента Pmin, кПа:
|
212,05
|
|
Среднее давление под подошвой фундамента Pср., кПа:
|
221,50
|
|
Максимальное давление под подошвой фундамента Pmax, кПа:
|
230,95
|
|
Осадка фундамента S, см:
|
4,88
|
|
Коэффициент надёжности:
|
1,27
|
Рис. 2.11. Распечатка тестового программного решения (проверка несущей способности
существующего фундамента (с учётом нагрузок (BRWL)) при реконструкции (www.buildcalc.ru/Calculations/Brwl)), выполненная непосредственно
через интернет.
Из представленного результата расчёта (рис. 2.11) видно, что ленточный центрально
нагруженный фундамент под наружную стену здания с подвалом, под действием горизонтального
давления грунта на стену подвала, будет испытывать внецентренное нагружение, проявляющиеся
в виде краевых напряжений Pmin и Рmax. Среднее давление под
подошвой фундамента составит 221,5 кПа, что не превышает расчётное
сопротивление грунта основания R=225,59 кПа, следовательно, основание
работает в линейной области деформирования и получает осадку фундамента S=4,88 см
(соблюдаются условия расчёта основания по II предельному состоянию).
Из данных же результатов расчёта видно, что предельное давление (несущая способность)
грунта основания составляет 312,71 кПа или предельная нагрузка на основание равна
500,33 килоньютона. При данной степени нагружения и вычисленной несущей способности,
коэффициент надёжности определён в размере 1,27 (соблюдаются условия расчёта основания
по I предельному состоянию).
Таким образом, рассмотренный фундамент и основание под ним работают в линейной стадии
деформирования и являются вполне надёжной системой, способной воспринимать передаваемое
на него давление.
Следует отметить, что использование в качестве основного расчета фундамента условия
2.4 или (Р+Рдоп. ≤R), позволяет проектировщикам [9] в ряде случаев
не определять величины абсолютных и, тем более, относительных осадок для проектируемых
конструкций. Однако осадки рассчитанных таким образом фундаментов, как правило,
будут не равномерны, полученная относительна разность осадок, во многих случаях,
может превышать предельные значения, создавая условия образования трещин в надземных
конструкциях. Более того, проектирование фундаментов или их расчёт из условия (Рср
≤ R или Р + Рдоп. ≤ R), позволяет проектировщикам, во многих
случаях, недогружать основания до величины R на 20%…30% и более, считая что, таким
образом, получается «запас» прочности основания. Однако такие результаты проектирования
создают условия развития еще большей неравномерности осадок, провоцируя развитие
трещин в несущих конструкциях здания (рис. 2.8).
Следовательно, расчёт абсолютных осадок, а также проверка относительной разности
осадок рядом расположенных фундаментов, являются обязательным условием, позволяющим
наиболее правильно запроектировать данные конструкции.
Если по результатам расчёта по программе BRWL (в результате реконструкции или надстройки
здания) окажется, что основание под существующим фундаментом перегружено, т.е. работает
в области расчета (2.5), тогда целесообразно перейти к расчёту фундамента при нелинейной
работе основания (программа BRNL).