Задача 3.
При наличии подвала ленточный фундамент наружных стен воспринимает от обратной засыпки грунта давление. Его определяют по формулам активного давления на подпорные стенки с учетом сцепления. Однако при высоте этих стенок (1,5…4,0м) и выполнении обратной засыпки на пазуху фундамента грунтом нарушенной структуры обычно ограничиваются приближенным расчетом. В этом случае для связанных грунтов в расчетные формулы вводят не угол внутреннего трения, а ориентировочное значение условного угла сопротивления грунта сдвигу ψ. Его значение можно принимать в зависимости от степени влажности пылевато-глинистого грунта в следующих пределах:
- для насыщенного водой или влажного при пористости е <0,4, а также маловлажного при значениях е <0,9 – 40…450
- для насыщенного водой при 0,4≤е≤0,6, а также влажного при е ≥0,4 – 30…350
- для насыщенного водой при е≤0,6 – 20…250.
Расчетная схема.
Геометрические характеристики фундаментной стены:
bфс – толщина фундаментной стены
bкс – толщина кирпичной стены
Н – высота стены подвала
Нр – расчетная высота стены подвала
hcf – высота конструкции пола подвала
hs – толщина слоя грунта от подошвы фундамента до пола подвала.
Стена подвала рассматривается как балка с двумя неподвижными шарнирными опорами. При наличии монолитного бетонного пола в подвале, расчетная высота стены Нр принимается равной расстоянию в свету между перекрытием над подвалом и конструкцией пола.
При отсутствии пола расчетная высота равна расстоянию от нижней плоскости над подвальные перекрытия до подошвы фундамента.
Нагрузки.
nI1 – расчетная нагрузка на обрезе фундамента от выше распложенных конструкций за исключением перекрытия над подвалом, кН/м
эксцентриситет силы nI1
nI2 – расчетная нагрузка от подвального перекрытия, кН/м
эксцентриситет силы nI2
Р=10 кН/м2 временная нормативная нагрузка на поверхности земли у наружной стены здания.
Решение задачи.
1. Расчет несущей способности сжатой неармированной стены подвала выполняется из условия:
nI ≤ Nсс
nI – расчетная продольная сила в рассматриваемом сечении стены;
Nсс – расчетная прочность стены при внецентренном сжатии.
2. В расчете рассматривается участок стены длиной 1м.п.
3. Временная нормативная пригрузка на поверхности земли Р заменяется эквивалентным по весу слоем грунта толщиной Hred
4. Рекомендуемые коэффициенты по нагрузки:
- γf =1,2 для временной пригрузки Р
- γf =1,2 для удельного веса грунта.
5. Ординаты эпюры бокового давления на стены подвала:
- верхняя 
- нижняя 
Строится эпюра нагрузки от бокового давления грунта обратной засыпки.
6. Изгибающие моменты от давления грунта на стену определяется в двух наиболее опасных сечениях:
сечение 1-1 расположено на расстоянии х=0,4Нр от обреза стены:
сечение 2-2 расположено на расстоянии х=0,6Нр от обреза стены:
7. Максимальный изгибающий момент от вертикальных нагрузок nI1 и nI2.
При расчете стены подвала, когда ее толщина (bфс) меньше толщины кирпичной стены (bкс) учитывают случайный эксцентриситет е=4см=0,004м (п.9,65 СП 15,13330-2012 Каменные и армокаменные конструкции).
Строится эпюра М.
8. Суммарные изгибающие моменты в расчетных сечениях:
сечение 1-1 
сечение 2-2 
Строится эпюра суммарных моментов.
9. Выбираем наибольший момент. Полная вертикальная нагрузка в выбранном расчетном сечении:
рассматриваем сечение 1-1(2-2).
nI=nI1+nI2+nIфс
nIфс=0,4(0,6)·НР·γb·γf
γb=24 кН/м3 удельный вес бетона
γf=1,1 коэффициент надежности по нагрузке.
10. Прочность стены при внецентренном сжатии определяется при расчетном эксцентриситете е0:
11. Расчетная несущая способность стены:
mg – коэффициент учитывающий влияние длительной нагрузки, mg=1 (п.7,7 СП 15.13330-2012 Каменные и армокаменные конструкции);
φ – коэф. продольного изгиба для полного сечения стены, φ=f (λh, α), табл.19 СП 15.13330-2012
,
α – упругая характеристика кладки из бетонных блоков, табл.16 СП15.13330-2012;
φс – коэф. продольного изгиба для сжатой части стены, φс=f (λhс, α), табл.19 СП15.13330-2012
hc – высота сжатой зоны сечения стены.
R – расчетное сопротивление сжатию кладки фундаментной стены, для блоков из бетона В7.5 на растворе М50, табл.5 СП15.13330-2012
Ас – площадь сжатой части сечения,
А – площадь поперечного сечения фундаментной стены, А=1·bфс
ω – коэф. определяемый по табл.20 СП15.13330-2012, для кладки всех видов (кроме указанных в п.2 табл.20)
Если nI ≤ Nсс прочность стены подвала обеспеченна.
Таблица 19 СП 15.13330-2012 Каменные и армокаменные конструкции.
┌────────────────┬────────────────────────────────────────────────────────┐
│ Гибкость │ Коэффициент продольного изгиба фи при упругих │
│ │ характеристиках кладки альфа │
├───────┬────────┼───────┬───────┬───────┬───────┬───────┬───────┬────────┤
│лямбда │лямбда │ 1500 │ 1000 │ 750 │ 500 │ 350 │ 200 │ 100 │
│ h│ i │ │ │ │ │ │ │ │
├───────┼────────┼───────┼───────┼───────┼───────┼───────┼───────┼────────┤
│ 4 │ 14 │ 1 │ 1 │ 1 │ 0,98 │ 0,94 │ 0,9 │ 0,82 │
│ 6 │ 21 │ 0,98 │ 0,96 │ 0,95 │ 0,91 │ 0,88 │ 0,81 │ 0,68 │
│ 8 │ 28 │ 0,95 │ 0,92 │ 0,9 │ 0,85 │ 0,8 │ 0,7 │ 0,54 │
│ 10 │ 35 │ 0,92 │ 0,88 │ 0,84 │ 0,79 │ 0,72 │ 0,6 │ 0,43 │
│ 12 │ 42 │ 0,88 │ 0,84 │ 0,79 │ 0,72 │ 0,64 │ 0,51 │ 0,34 │
│ 14 │ 49 │ 0,85 │ 0,79 │ 0,73 │ 0,66 │ 0,57 │ 0,43 │ 0,28 │
│ 16 │ 56 │ 0,81 │ 0,74 │ 0,68 │ 0,59 │ 0,5 │ 0,37 │ 0,23 │
│ 18 │ 63 │ 0,77 │ 0,7 │ 0,63 │ 0,53 │ 0,45 │ 0,32 │ - │
│ 22 │ 76 │ 0,69 │ 0,61 │ 0,53 │ 0,43 │ 0,35 │ 0,24 │ - │
│ 26 │ 90 │ 0,61 │ 0,52 │ 0,45 │ 0,36 │ 0,29 │ 0,2 │ - │
│ 30 │ 104 │ 0,53 │ 0,45 │ 0,39 │ 0,32 │ 0,25 │ 0,17 │ - │
│ 34 │ 118 │ 0,44 │ 0,38 │ 0,32 │ 0,26 │ 0,21 │ 0,14 │ - │
│ 38 │ 132 │ 0,36 │ 0,31 │ 0,26 │ 0,21 │ 0,17 │ 0,12 │ - │
│ 42 │ 146 │ 0,29 │ 0,25 │ 0,21 │ 0,17 │ 0,14 │ 0,09 │ - │
│ 46 │ 160 │ 0,21 │ 0,18 │ 0,16 │ 0,13 │ 0,1 │ 0,07 │ - │
│ 50 │ 173 │ 0,17 │ 0,15 │ 0,13 │ 0,1 │ 0,08 │ 0,05 │ - │
│ 54 │ 187 │ 0,13 │ 0,12 │ 0,1 │ 0,08 │ 0,06 │ 0,04 │ - │
├───────┴────────┴───────┴───────┴───────┴───────┴───────┴───────┴────────┤
│ Примечания. 1. Коэффициент фи при промежуточных величинах гибкостей│
│определяется интерполяцией. │
│ 2. Коэффициент фи для отношений лямбда, превышающих предельные│
│ h │
│(9.16 - 9.20), следует принимать при определении фи (7.7) в случае│
│ c │
│расчета на внецентренное сжатие с большими эксцентриситетами. │
│ 3. Для кладки с сетчатым армированием величины упругих характеристик,│
│определяемые по формуле (4), могут быть менее 200. │
└─────────────────────────────────────────────────────────────────────────┘
Таблица 16 СП 15.13330-2012 Каменные и армокаменные конструкции.
┌───────────────────────────────────────────┬─────────────────────────────┐
│ Вид кладки │Упругая характеристика альфа │
│ ├─────────────────┬───────────┤
│ │ при марках │ при │
│ │ раствора │ прочности │
│ │ │ раствора │
│ ├────────┬────┬───┼───┬───────┤
│ │25 - 200│ 10 │ 4 │0,2│нулевой│
├───────────────────────────────────────────┼────────┼────┼───┼───┼───────┤
│1. Из крупных блоков, изготовленных │ 1500 │1000│750│750│ 500 │
│из тяжелого и крупнопористого бетона │ │ │ │ │ │
│на тяжелых заполнителях и из тяжелого │ │ │ │ │ │
│природного камня (гамма >= 1800 кг/м3) │ │ │ │ │ │
│2. Из камней, изготовленных из тяжелого │ 1500 │1000│750│500│ 350 │
│бетона, тяжелых природных камней и бута │ │ │ │ │ │
Таблица 5 СП 15.13330-2012 Каменные и армокаменные конструкции.
┌────────┬──────────┬─────────────────────────────────────────────────────┐
│ Класс │ Марка │ Расчетные сопротивления R, МПа, сжатию кладки │
│ бетона │ блока │ из крупных сплошных блоков из бетонов всех видов и │
│ │ │блоков из природного камня (пиленых или чистой тески)│
│ │ │ при высоте ряда кладки 500 - 1000 мм │
│ │ ├─────────────────────────────────────────┬───────────┤
│ │ │ при марке раствора │при нулевой│
│ │ ├─────┬─────┬─────┬─────┬─────┬─────┬─────┤ прочности │
│ │ │ 200 │ 150 │ 100 │ 75 │ 50 │ 25 │ 10 │ раствора │
├────────┼──────────┼─────┼─────┼─────┼─────┼─────┼─────┼─────┼───────────┤
│ В80 │ 1000 │17,9 │17,5 │17,1 │16,8 │16,5 │15,8 │14,5 │ 11,3 │
│ В62,5 │ 800 │15,2 │14,8 │14,4 │14,1 │13,8 │13,3 │12,3 │ 9,4 │
│ В45 │ 600 │12,8 │12,4 │12,0 │11,7 │11,4 │10,9 │ 9,9 │ 7,3 │
│ В40 │ 500 │11,1 │10,7 │10,3 │10,1 │ 9,8 │ 9,3 │ 8,7 │ 6,3 │
│ В30 │ 400 │ 9,3 │ 9,0 │ 8,7 │ 8,4 │ 8,2 │ 7,7 │ 7,4 │ 5,3 │
│ В22,5 │ 300 │ 7,5 │ 7,2 │ 6,9 │ 6,7 │ 6,5 │ 6,2 │ 5,7 │ 4,4 │
│ В20 │ 250 │ 6,7 │ 6,4 │ 6,1 │ 5,9 │ 5,7 │ 5,4 │ 4,9 │ 3,8 │
│ В15 │ 200 │ 5,4 │ 5,2 │ 5,0 │ 4,9 │ 4,7 │ 4,3 │ 4,0 │ 3,0 │
│ В12 │ 150 │ 4,6 │ 4,4 │ 4,2 │ 4,1 │ 3,9 │ 3,7 │ 3,4 │ 2,4 │
│ В7,5 │ 100 │ - │ 3,3 │ 3,1 │ 2,9 │ 2,7 │ 2,6 │ 2,4 │ 1,7 │
│ В5 │ 75 │ - │ - │ 2,3 │ 2,2 │ 2,1 │ 2,0 │ 1,8 │ 1,3 │
│ В4 │ 50 │ - │ - │ 1,7 │ 1,6 │ 1,5 │ 1,4 │ 1,2 │ 0,85 │
│ В2,5 │ 35 │ - │ - │ - │ - │ 1,1 │ 1,0 │ 0,9 │ 0,6 │
│ В2 │ 25 │ - │ - │ - │ - │ 0,9 │ 0,8 │ 0,7 │ 0,5 │
├────────┴──────────┴─────┴─────┴─────┴─────┴─────┴─────┴─────┴───────────┤
│ Примечания. 1. Расчетные сопротивления сжатию кладки из крупных│
│блоков высотой более 1000 мм принимаются по таблице 5 с коэффициентом│
│1,1. │
│ 2. Классы бетона следует принимать по ГОСТ Р 53231. За марку крупных│
│бетонных блоков и блоков из природного камня следует принимать предел│
│прочности на сжатие, МПа, эталонного образца-куба, испытанного согласно│
│требованиям ГОСТ 10180 и ГОСТ 8462. │
│ 3. Расчетные сопротивления сжатию кладки из крупных бетонных блоков│
│и блоков из природного камня, растворные швы в которой выполнены под│
│рамку с разравниванием и уплотнением рейкой (о чем указывается│
│в проекте), допускается принимать по таблице 5 с коэффициентом 1,2. │
└─────────────────────────────────────────────────────────────────────────┘