3.4. Визначення співвідношення товщини стін будинку та фундаментної стінки стрічкових фундаментів

Після призначення глибини закладання стрічкових фундаментів в цілому для всього будинку і окремих його ділянок, як це приведено вище, переходять до розрахунку фундаментів за характерними перерізами (їх визначає величина навантаження, глибина закладання, наявність підвалу, конструктивні особливості). На практиці кількість таких перерізів складає 15…40. В курсовому проекті їх кількість зменшена до 6, щоб можна було в цілому проектувати фундаменти будинку.

Для кожного перерізу необхідно скласти розрахункову схему фундаменту. При цьому додатково необхідно прийняти рішення про товщину фундаментних стін. Тут враховують, як розміри наземних несучих конструкцій (стін), так і висоту та характер роботи фундаментних стін (наприклад, сприйняття горизонтального тиску ґрунту в підвалі і т. ін.).

Стінові фундаментні блоки мають товщину 300, 400, 500 і 600 мм (їх типорозміри приведені в додатку 2). Товщина цегляних стін може бути 250, 380, 510, 640, 770 мм і більше. При визначенні співвідношення товщини стін будинку та фундаментних стінок (з блоків) можуть розглядатися такі варіанти (рис. 16):

а) товщина стін відповідає товщині фундаментної стіни: b_c = b_cf (рис.16,а). Пряма відповідність тут буває рідко, але наближено сприймається (10…20 мм різниці) як відповідна. Наприклад, b_c = 510 мм, а товщина стінових блоків b_cf = 500 мм, або b_c = 380 мм, а b_cf = 400 мм;

а б в

Рис. 16. Варіанти співвідношення товщини стін будинку та фундаментних стін із збірних блоків

б) товщина фундаментної стіни більша за товщину стін будинку: b_c < b_cf. Цей варіант приймають тоді, коли фундаментна стіна використовується як підвальна, що сприймає значний горизонтальний тиск ґрунту засипки, або конструкція стіни чи перекриття над підвалом вимагає розширення опорної частини фундаменту;

в) умова b_c > b_cf враховує вищу міцність бетонних блоків порівняно з цегляною кладкою стіни, коли вплив горизонтального тиску ґрунту на фундаментну стіну незначний (рис.16,в). Цей варіант використовують за умови, коли нависаюча частина цегляної стіни над фундаментним блоком не повинна бути більшою ніж 100 мм (п. 7. 211 [38]). Допускається, як виняток, при b_c = 510 мм використовувати блоки товщиною b_cf = 400 мм.

Рішення про товщину фундаментних стін студент приймає самостійно, враховуючи товщину стін будинку, що приведена в завданні.

Перерізи фундаментів розглядаються почергово для однотипних ділянок будинку.

Розрахунок окремих перерізів проводять з урахуванням спрощення, яке полягає в тому, що навантаження, що передається на верхньому уступі фундаменту, розглядається як стискуюче, прикладене по осі стіни будинку, тобто фундамент розглядається як центральнозавантажений. В дійсності фундамент позацентрово навантажений: до цього приводить навантаження від перекриття над підвалом, бічний тиск ґрунту, невідповідність осей стіни та фундаментної стіни.

3.5. Розрахунок стрічкового фундаменту із збірних блоків для безпідвальної частини будинку

Фундаменти неглибокого закладання за умови науково-технічного прогресу нормами ДБН В.2.1-10-2009 [2] поділяються додатково на фундаменти малозаглиблені та мілкого закладання (стрічкові, стовпчасті, плитні) і заглиблені (переважно плитні). В розрахунках фундаментів малозаглиблених і мілкого закладання звичайно враховують, що навантаження передаються тільки через підошву фундаменту, в той час, як заглиблені повинні розраховуватись із урахуванням передачі навантаження через підошву і бічну поверхню.

Всі типи фундаментів повинні розраховуватись за властивостями ґрунтів основи та їх матеріалом (п.7.1.2 норм [2]). Визначальними, як правило, є розрахунки за властивостями ґрунтів, які виконують за двома групами граничних станів: а) першою – за несучою здатністю; б) другою – за деформаціями основи (повинен проводитись завжди для всіх випадків).

У проекті передбачається влаштування мілкозаглиблених фундаментів, конструкція яких для житлових та адміністративних будинків характеризується як мілкозаглиблена. Звичайно, на практиці під стіни призначають стрічкові фундаменти, які виконують із збірних блоків або влаштовують із монолітного залізобетону. Порядок розрахунку для них залишається однаковим, а конструювання доцільніше розглядати для збірного фундаменту.

Для кожного перерізу розрахунок виконують у послідовності, що вказана в п. 3.2. Розглянемо його реалізацію на конкретному прикладі перерізу 1-1. Він взятий умовно і не відповідає виконаним раніше числовим рішенням.

Вихідні дані: глибина закладання фундаменту: d = 1.2 м; навантаження на верхньому обрізі фундаменту (фундаментної стіни) для розрахунків за ІІ-ю групою граничних станів (за деформаціями основи) N^ІІ = 238 кН/м. Товщина стіни 510 мм.

Розрахункову схему скла-даємо відповідно до положення перерізу на плані (рис. 1) і виконаної “прив’язки” в розділі 3.3.2 (рис. 17). Несучим шаром основи є суглинок м’якопластичний (I_L = 0.36, e = 0.700) ІГЕ-2 з такими розрахунковими характеристи-ками: _ІІ = 18.0 кН/м³, с_ІІ = 21.5 кПа, _ІІ = 20.4⁰ та табличним значен-ням розрахункового опору R₀ = 225 кПа (приймаємо за табл.14). Товщина ІГЕ-2 під підошвою фундаменту 4.9 м. Для насипного ґрунту, що залягає вище, шаром товщиною 1 м, _ІІ = 15.5 кН/м³.

Визначаємо ширину фундаменту за формулою: , м,

де _mt – середньовиважене значення питомої ваги матеріалу фундаменту та ґрунту на його уступах – на практиці приймають рівним 20 кН/м³.

Для попереднього визначення b приймаємо, що R = R₀.

Тоді: 1.18 м.

Уточнюємо табличну величину розрахункового опору за формулою (Е.1) норм [2]:

,

де _с1, _с2 – коефіцієнти, що визначаються за табл. Е.3 норм [2] або за табл. 21 посібника. При врахуванні виду та стану ґрунту (суглинок з I_L = 0.36, беремо рядок для глинистого ґрунту при 0.25  I_L  0.5) та співвідношення довжини L та висоти Н будинку (для 5 поверхів висота будинку Н = 53.0 = 15 м, а довжина відповідно до завдання – 48 м) – L/Н = 48/15 = 3.2. З урахуванням інтерполяції, маємо: _с1 = 1.2, _с2 = 1.032;

k, k_z - коефіцієнти, що за п. Е.4 додатку Е норм [2] приймаємо: k = 1.1 (розрахункові характеристики прийняті за таблицями норм [2] на основі фізичних показників), k_z = 1, так як ширина підошви фундаменту b < 10 м.

Зауваження: якщо розрахункові характеристики визначалися шляхом лабораторних або польових визначень, приймають k = 1.0. При плитних фундаментах з b  10 м величину коефіцієнта k_z вираховують за формулою:

k_z = ;

b - ширина фундаменту, b = 1.18 м;

d₁ - для безпідвальних будівель та споруд - глибина закладання фундаменту від поверхні, м; для будівель з підвалом – приймається спрощено глибина від підлоги підвалу до підошви фундаменту. У даному випадку d₁ = d = 1.20 м (підвал відсутній);

d_b - глибина підвалу. Оскільки підвал відсутній, тому d_b = 0.

Примітка: товщина несучого шару під підошвою є значною (вона складає 4.9 м) і дозволяє при ширині b= 2∙Z = 24.9 = 9.8 м > 1.18 м підстеляючого шару приймати характеристики несучого шару без уточнення (див. п. Е.5 додатку Е норм [2]).

М_, М_q, М_c – коефіцієнти, що визначаються за табл. 4 [2] або табл. 22 посібника при величині _ІІ =  20.4⁰ (для несучого шару – суглинку ІГЕ-2) по інтерполяції:

0.530;

3.132;

5.732;

Таблиця 21 (Е.7 [2])