Определение грузовой площади и нагрузок на фундаменты

Классификация нагрузок

Определение нагрузок на фундаменты в расчетных сечениях

При выполнении курсового проекта расчет фундамента производится в одном характерном сечении, для которого студент определяет нагрузки и усилия для расчета оснований и фундаментов в соответствии с заданным вариантом.

Следует иметь ввиду, что в соответствии с положениями СНиП [ 3;7; ] расчет фундаментов и оснований гражданских зданий производится с учетом сочетания постоянных, временных, длительно действующих и кратковременных нагрузок. Различают нормативные и расчетные нагрузки.

Нормативные – наибольшие нагрузки, не разрушающие нормальных эксплуатационных условий.

Расчетные – нагрузки, определяемые как произведение нормативных нагрузок на соответствующие коэффициенты надежности по нагрузке, учитывающие возможные отклонения нагрузок в неблагоприятную сторону и случайные отступления от условий нормальной эксплуатации.

Расчет оснований проводится по двум группам предельных состояний:

• по первой группе предельных состояний (прочности и несущей способности) проверяется прочность конструкций фундаментов и устойчивость сооружения; расчет производится по расчетным усилиям, определяемым с учетом коэффициентов надежности по загрузке (для упрощения расчета оснований и фундаментов гражданских зданий в курсовом проекте расчетные усилия могут быть определены при значении осредненного коэффициента надежности по загрузке 1,18.

• по второй группе предельных состояний (но деформациям) определяются размеры фундаментов и их осадки, которые не должны превышать предельных нормативных значений; расчет производится по расчетным усилиям при коэффициенте надежности по нагрузке равном 1.

Расчетные значения нагрузок определяются как нормативные значения, умноженные на коэффициент надежности по нагрузке γ _{f .} Этот коэффициент изменяет нормативное значение нагрузки в неблагоприятную сторону.

При проектировании оснований зданий и сооружений необходимо учитывать следующие нагрузки:

а) вес конструкций зданий и сооружений;

б) вес оборудования;

в) вес и давление грунтов;

д) нагрузку на перекрытия или полы, устраиваемые по грунту в складских помещениях, зернохранилищах, библиотеках и т.п.;

е) нагрузки на перекрытия в помещениях жилых и общественных зданий;

ж) вес людей, ремонтных материалов;

з) нагрузки, возникающие при изготовлении, перевозке и возведении строительных конструкций, при монтаже и перестановке оборудования, а также нагрузки от веса временно складируемых на строительстве конструкций и материалов;

к) снеговые нагрузки;

л) ветровые нагрузки.

В зависимости от продолжительности действия перечисленные нагрузки подразделяются на постоянные и временные. В некоторых случаях, одновременно с постоянными и временными нагрузками учитываются особые нагрузки, к которым относятся:

а) сейсмические и взрывные воздействия;

б) нагрузки, вызываемые резкими нарушениями технологического процесса, временной неисправностью оборудования;

в) воздействия неравномерных деформаций оснований, сопровождающиеся изменением структуры грунта (например, деформации просадочных и набухающих грунтов при замачивании или вечномерзлых грунтов при оттаивании).

Нормативные нагрузки подсчитываются в соответствии со СНиП [3] как средние значения без учета их перераспределения надфундаментными конструкциями. Возможные отклонения от этих значений учитываются умножением нормативных значений на коэффициент надежности по нагрузке γ _f. Коэффициент надежности при расчете по деформациям принимается γ _f = 1. Коэффициент надежности по нагрузке при расчетах на прочность и устойчивость обычно больше единицы, однако в тех случаях, когда уменьшение нагрузки будет уменьшать также устойчивость сооружения, например при подсчете вертикальных удерживающих сил при сдвиге, он должен быть менее единицы. Для бетонных плит сборного домостроения γ _f принимается 1,2; для грунтов в природном залегании 1,1; для насыпных грунтов 1,15. Для нагрузок, удерживающих от опрокидывания и сдвига, рекомендуется принимать γ _f = 0,9.

К постоянным нагрузкам относятся те, которые действуют в течение всего срока существования и службы здания или сооружения. К постоянным относятся нагрузки в виде веса частей сооружения, в том числе и ограждающих конструкций, вес и давление грунтов  насыпей, засыпок.

Временные нагрузки подразделяются на длительные и кратковременные. К длительным относятся вес временных перегородок, вес стационарного оборудования, давление сыпучих тел и жидкостей в емкостях, нагрузка на перекрытия от складируемых материалов, нагрузки от веса людей, снеговые нагрузки в северных районах, «воздействия» от деформаций оснований, когда не происходит коренного изменения структуры грунта или оттаивания вечномерзлого грунта.

К кратковременно действующим нагрузкам относятся нагрузки от подвижного оборудования и транспорта, ветровые нагрузки и др. Все эти виды нагрузок регламентируются главой СНиП [3].

К особым относятся сейсмические воздействия, действия взрывов, нагрузки от резкого нарушения технологического процесса, вызванные временными неисправностями оборудования, а также нагрузки из-за деформаций оснований, сопровождающихся коренным изменением структуры грунта (например, при замачивании просадочных грунтов, вследствие образования карста) и др.

Различают два сочетания нагрузок: основные и особые. В основные сочетания входят постоянные и временные нагрузки  длительно действующие и кратковременные. Особые сочетания включают все нагрузки, входящие в основные сочетания, а также одну из особых нагрузок. В особом сочетании для временных нагрузок, если их несколько, вводят понижающий коэффициент.

В том случае, если учитываются сочетания, включающие постоянные и не менее двух кратковременных нагрузок (например, вес людей и нагрузки от мостовых и подвесных кранов), расчетные значения временных нагрузок необходимо умножать на коэффициенты сочетаний: в основных сочетаниях для длительных нагрузок на 0,95, для кратковременных на 0,9; в особых сочетаниях для длительных нагрузок на 0,95, для кратковременных на 0,8.

При расчетах оснований следует учитывать нагрузки от соседних фундаментов, складируемого материала и оборудования, которые будут размещаться вблизи рассчитываемого фундамента.

Расчет оснований по деформации должен производиться на основное сочетание нагрузок. По несущей способности расчет производится на основное сочетание, а при наличии особых нагрузок и воздействий  на основное и особое сочетание. При этом нагрузки на перекрытия и снеговые нагрузки, которые согласно СНиП по нагрузкам и воздействиям могут относиться как к длительным, так и кратковременным, при расчете оснований по несущей способности считаются кратковременными, а при расчете по деформациям  длительными. Нагрузка от подвижного подъемно-транспортного оборудования в обоих случаях считается кратковременной.

При проектировании фундаментов двух- и более этажных зданий полные значения нормативных нагрузок от веса перекрытий следует снижать умножением на коэффициент сочетания:

а) для квартир жилых зданий, общежитий и гостиниц, палат, больниц и санаториев, служебных помещений, бытовых помещений промышленных зданий:

(14)

б) для читальных, обеденных, торговых залов, участков обслуживания и ремонта оборудования в производственных помещениях:

(15)

(16)

где A  грузовая площадь рассчитываемого фундамента, причем A > A ₁ = 9 м² к формуле (14);

(17)

A > A ₂ = 36 м² к формуле (15); n – общее число перекрытий, от которых рассчитываются нагрузки на фундамент.

Грузовая площадь определяется различно для жилых, общественных и производственных зданий.

На рисунке 11 показаны две грузовые площади для сбора нагрузок на ленточные фундаменты внутренней (Б) и внешней (А) стен жилого дома.

Для внутренней несущей стены ширина грузовой площади принимается равной 100 см, а длина определяется половиной расстояния в чистоте между стенами в направлении длинной стороны плиты перекрытия. Из-за наличия оконных проемов в наружных стенах ширина грузовой площади принимается равной расстоянию между осями оконных проемов вдоль здания, а длина  половине расстояния в чистоте между стенами  поперек здания.

В отличие от жилых зданий с несущими наружными и внутренними стенами в промышленных зданиях несущий каркас выполняется из колонн, ригелей и плит перекрытия. Поэтому при сборе нагрузок на отдельно стоящие фундаменты под колонны ширина и длина грузовой площади определяются половиной расстояния между соседними осями здания.

a)	б)
Рис.11. Схема сбора нагрузок на фундаменты: а) схема для подсчета нагрузок от конструкций; б) схема для подсчета нагрузок на фундаменты: 1 - для внутренней стены; 2 - для наружной стены

Дата добавления: 2014-11-29