Прежде, чем приступить к сбору нагрузок, необходимо начертить схему сооружения в масштабе, принятом в соответствии с заданными размерами сооружения.
Затем необходимо наметить фундаменты, расчет и проектирование которых будет осуществляться, и разработать схему сбора нагрузок на них. То есть выделить элементы конструкции сооружения (колонны, перекрытия, стены и др.), нагружающие фундамент, определить размеры грузовых площадей перекрытий и т.д.
При подсчете нагрузок могут встретиться два варианта. При расчете фундаментов опор мостов, водонапорных башен и подобных им сооружений, не имеющих однотипных элементов, подсчитываются нагрузки от всего сооружения. При расчете же фундаментов под стены здания портового склада, акведука, водосброса и подобных им сооружений нет необходимости определять нагрузки от всего сооружения; достаточно лишь подсчитать нагрузку, приходящуюся на повторяющийся отдельный элемент конструкции с соответствующей грузовой площадью.
При расчете оснований фундаментов неразрезных и рамных конструкций разрешается сбор нагрузок производить без учета перемещений фундаментов, вызываемых осадкой, и без учета неразрезности конструкции сооружения.
Нагрузки от сооружения на фундамент определяются на уровне его обреза и соответственно представляются вертикальными и горизонтальными силами (N и Т), а также моментами (М) относительно главных осей инерции площади обреза фундамента.
Давление грунта на подземные конструкции расcчитываются по формуле активного давления грунта на подпорные стены [2], [5].
Нагрузки от веса несущих и ограждающих конструкций, от давления и веса грунта относятся к постоянно действующим.
Временные нагрузки в задании представлены:
длительными – вес воды (водонапорная башня, акведук, водосброс) и равномерно распределенная – q на перекрытиях и кровле.
кратковременной – ветровая нагрузка (водонапорная башня, акведук, водосброс).
Особые нагрузки в курсовой работе не задаются.
В расчетах принимают значения удельного веса материала (железобетона) несущих конструкций (колонны, перекрытия) – γж/б = 2,5 тс/м3, кирпичных стен – γкир = 1,8 тс/м3.
Полученные подсчетом и приведенные в задании в соответствии со СНиП 2.01.07-85* «Нагрузки и воздействия» нагрузки характеризуются нормативными значениями.
Расчет же оснований и фундаментов проводится на расчетные значения нагрузок, которые определяются как произведение нормативных нагрузок на коэффициент надежности по нагрузке γf, учитывающий возможное отклонение нагрузки в неблагоприятную сторону, т.е.
Np = γf ּNн
Значения коэффициентов надежности по нагрузке γf принимаются в соответствии с [3]:
- для постоянных нагрузок (вес стен, колонн, перекрытий) γf = 1,1;
- для временных длительных нагрузок (давление и вес воды, q -нагрузка на перекрытиях) γf = 1,2;
- временная кратковременная нагрузка (ветровая) γf = 1,4.
Расчеты на устойчивость оснований, определение числа свай свайного фундамента, т.е. расчеты по несущей способности (по 1-ой группе предельных состояний) ведутся на расчетные значения нагрузок с коэффициентами надежности γf = 1,1; 1,2; 1,4 (Np = γf ּNн = NI).
Определение же осадок и размеров фундаментов мелкого заложения, определение осадок свайных фундаментов, т.е. расчет по деформациям (по 2-ой группе предельных состояний) проводятся с расчетными значениями нагрузок с коэффициентами надежности γf = 1 для всех типов нагрузок П, Вдл и Вкр, т.е. численно расчетные нагрузки равны нормативным (Np = 1ּNн = NII).
Результаты сбора и подсчета нагрузок на фундаменты сводятся в таблицу 1, форма которой рекомендуется. Далее производят суммирование нагрузок по формуле основного сочетания (П + Вдл + 1Вкр) и определяют усилия N, Т и М, действующие по обрезам фундаментов (таб. 2).
Таблица 1
Таблица сбора и подсчета нагрузок.
| № ф-та | Характер и наименование нагрузки, элемента конструкции | Направление действия | Формула подсчета нагрузки, числовое значение, тс | Норматив-ное значение нагрузки NII, тс | Коэффициент надежности | Расчетное значение NI, тс | Плечо, м | Моменты норм. МII и расч. МI тсּм |
| I | Постоянные | |||||||
| 1. вес колонн | верт. | Vкол.ּγж./б. | 1,1 | |||||
| 2. вес стен | верт. | Vстен ּγкир. ּ0,7 | 1,1 | |||||
| 3. вес перекрытий | верт. | Vпер. ּγж./б. | 1,1 | |||||
| Временные длительные | ||||||||
| 1. вес воды в баке или лотке | верт. | Vв ּγв | 1,2 | |||||
| 2. нагрузка на перекрытие | верт. | Sперּq | 1,2 | |||||
| Суммарная | верт. | П + Вдл. | ||||||
| Временная кратковременная | ||||||||
| ветровая | гор. | Wּ S | 1,4 | l | Wּ S ּ l | |||
| Суммарная | гор. |
В вариантах водонапорной башни, в случае расчета одиночного фундамента суммарную нагрузку (горизонтальную Т и вертикальную N) делят на 6 (по числу колонн).
Таблица 2
Сводная таблица усилий N, Т и М, действующих по обрезам фундаментов.
| № ф-та | Предельное состояние | Плечо l, м | Предельное состояние | ||||
| II | I | II | I | II | I | ||
| NII, тс | NI, тс | TII, тс | TI, тс | МII, тсּм | МI, тсּм | ||
| Ф-1 | 118,3 | ||||||
| Ф-2 |
В приложениях приводятся примеры подсчета нагрузок на фундаменты:
1. здания каркасного типа (портовый склад, механические мастерские и пр.) – приложение 1;
2. водонапорной башни – приложение 2;
3. консольного водосброса – приложение 3.
Рекомендуемая литература.
1. Проектирование фундаментов зданий и подземных сооружений. Учебное пособие/ Далматов Б.И. и др./М.: Изд-во АСВ, СПб: СПбГАСУ, 2001, 440 с.
2. Бугров А.К. Механика грунтов: Учебное пособие, Изд-во СПб ГПУ, 2004, 256 с.
3. СНиП 2.01.07-85* Нагрузки и воздействия/Госстрой России. – М.: ГУП ЦПП, 2003, 44 с.
4. СНиП 2.02.01-83* Основания зданий и сооружений. – М., 2001, 47 с.
5. «Основания, фундаменты и подземные сооружения» справочник проектировщика, под редакцией Е.А. Сорочана, М.: Стройиздат, 1985, 480 с.
ПРИЛОЖЕНИЯ
Приложение 1
Приложение 2
