Obliczenia ław fundamentowych pod ścianami. Rysunki i dane podstawowe.

Widok elewacji i rzut parteru budynku w rejonie rozpatrywanych ścian przedstawiono na rysunkach 3.2 i 3.3, a przekrój budynku i układ sił działających na ławy fundamentowe na rysunku 3.4. Przyjęto, że ławy zostaną wykonane z betonu klasy B20, o wytrzymałości f_cm=1,9 MPa.

Poziom posadzki piwnicy znajduje się 2,15 m poniżej poziomu terenu. Wykop szerokoprzestrzenny pod budynek został wykonany do poziomu posadowienia ław fundamentowych.

Na podstawie badań geotechnicznych przeprowadzonych metodą B stwierdzono, że grunt, na którym ma być posadowiony budynek, składa się z 5 metrowej warstwy piasku grubego średnio zagęszczonego, wilgotnego, o I_D=0,56, a poziom wód gruntowych znajduje się na głębokości 7,80 m poniżej poziomu terenu. Budynek znajduje się na terenie płaskim. Na podstawie normy PN-81/B-03020 określono:

-ciężar objętościowy gruntu γ⁽ⁿ⁾=1,85 kN/m³,

-kąt tarcia wewnętrznego Φ_u⁽ⁿ⁾=33,4° (grunt rodzimy):

,
,
,
,
,

Na rysunku 4.1 przedstawiono przekroje poprzeczne przez obliczane ławy fundamentowe pod ścianami: zewnętrzną i wewnętrzną.

Zgodnie z rysunkami 3.2, 3.3 i 3.4 przyjęto następujące dane geometryczne:

-głębokość posadowienia D=2,55 m i D_min=0,50 m,

-wysokość ław h=0,40 m,

-długości ław:

zewnętrznej: L_z=7,00 m

wewnętrznej L_w=5,90 m

Rys 4.1. Przekroje przez obliczane ławy fundamentowe pod ścianą zewnętrzną i ścianą wewnętrzną.

Pozycja obliczeniowa nr 4.1. Obliczenie ławy fundamentowej pod ścianą zewnętrzną.

Zestawienie obciążeń

Dla ławy fundamentowej pod ścianą zewnętrzną przyjęto do obliczeń:

-szerokość ławy B=0,60 m,

-szerokość ściany t=0,365 m,

-szerokość odsadzki s=0,1175 m.

Z poz. obl. 3.1 wynika, że obciążenia od ścian i stropów budynku przekazywane są na ławę, tak jak to pokazano na rysunkach 3.4 i 4.1. Wartość obciążenia na 1 m ławy wynosi:

Moment przekazywany ze ścian na fundament:

M₁=P₁ ^. e_a=81,69 ^. 0,01=0,817 kNm.

Ciężar ławy:

P₂=0,60 ^. 0,40 ^. 24,0 ^. 1,1=6,336 kN/m.

Ciężar gruntu zalegającego nad odsadzką ławy z zewnątrz budynku wynosi:

P₃=0,1175 ^. 2,15 ^. 18,0 ^. 1,2=5,458 kN/m.

Ciężar posadzki od strony piwnicy wynosi:

P₄=0,1175 ^. 0,10 ^. 23,0 ^. 1,3=0,351 kN/m.

Obciążenie pionowe podłoża wynosi:

N₁=81,69+6,336+5,458+0,351=93,835 kN/m

Moment powodowany wypadkową obciążeń podłoża względem środka podstawy ławy wynosi:

M₂=M₁ + P₃ ^. 0,241 - P₄ ^. 0,241=0,817 + 5,458 ^. 0,241 - 0,351 ^. 0,241=2,048 kNm.

Mimośród obciążenia podłoża obliczony względem środka podstawy ławy wynosi:

e_B=M₂/N₁=2,048/93,835=0,022 m < B/4=0,60/4=0,15

Wypadkowa obciążeń znajduje się w rdzeniu podstawy.

Sprawdzenie stanu granicznego nośności ławy

Parcie jednostkowe wynosi:

W celu ustalenia jednostkowego oporu obliczeniowego podłoża wykorzystano wzór uproszczony, ponieważ e_B=0,022<0,035, zatem:

Średnia obliczeniowa wartość parcia jednostkowego wynosi:

Współczynnik korekcyjny m=0,9 ^. 0,9=0,81.

Sprawdzenie warunków normowych:

q_rs < m ^. q_f

q_rs=156,392kPa < 0,81 ^. 265,174=214,791kPa

q_r,max < 1,2m ^. q_f.

q_r,max=190,798 kPa<1,2 ^. 0,81 ^. 265,174=257,749kPa

Warunki są spełnione. Ława fundamentowa spełnia wymagania dotyczące stanu granicznego nośności.

Obliczenie oddziaływania podłoża w przekroju krawędzi ściany:

Określenie momentu zginającego względem krawędzi ściany:

Sprawdzenie warunku stanu granicznego nośności przekroju betonowego z zależności:

Zgodnie z PN-B-03264:2002 wytrzymałość f_ctd, w sytuacjach trwałych i przejściowych, oblicza się z zależności:

Wskaźnik wytrzymałości W_f przekroju oblicza się dla skrajnego włókna rozciąganego, z uwzględnieniem plastycznych właściwości betonu. W przypadku przekroju prostokątnego o wymiarach b x h:

W_f=0,292 ^. b ^. h²

Po uwzględnieniu tych zależności i przyjęciu b=1,0 m:

Obliczana ława fundamentowa spełnia warunki stanu granicznego nośności.

Wnioski:

Ostatecznie przyjęto pod zewnętrzną ścianę budynku ławę fundamentową betonową o szerokości 0,60 m i wysokości 0,40 m.

Pozycja obliczeniowa nr 4.2. Obliczenie ławy fundamentowej pod ścianą wewnętrzną.

Zestawienie obciążeń

Dla ławy fundamentowej pod ścianą zewnętrzną przyjęto do obliczeń:

-szerokość ławy B=0,60 m,

-szerokość ściany t=0,365 m,

-szerokość odsadzki s=0,1175 m.

Z poz. obl. 3.1 wynika, że obciążenia od ścian i stropów budynku przekazywane są na ławę, tak jak to pokazano na rysunkach 3.4 i 4.1. Wartość obciążenia na 1 m ławy wynosi:

Ciężar ławy:

P₆=0,60 ^. 0,40 ^. 24,0 ^. 1,1=6,336 kN/m.

Ciężar posadzki od strony piwnicy wynosi:

P₇= P₈=0,1175 ^. 0,10 ^. 23,0 ^. 1,3=0,351 kN/m.

Obciążenie pionowe podłoża wynosi:

N₁=64,86+6,336+2 ^. 0,351=71,898 kN/m

Mimośród obciążenia podłoża obliczony względem środka podstawy ławy wynosi:

e_B=e_a=0,01 m < B/4=0,6/4=0,15 m

Wypadkowa obciążeń znajduje się w rdzeniu podstawy. Ponieważ mimośród jest niewielki, przyjęto do dalszych obliczeń, że ława jest obciążona osiowo.

Sprawdzenie stanu granicznego nośności ławy

Parcie jednostkowe wynosi:

Jednostkowy opór obliczeniowy podłoża, podobnie jak w poz. obl. 4.1. wynosi:

Sprawdzenie warunków normowych:

q_rs < m ^. q_f

q_rs=119,83kPa < 0,81 ^. 268,978=217,872kPa

Warunek jest spełniony. Ława fundamentowa spełnia wymagania dotyczące stanu granicznego nośności.

Określenie momentu zginającego względem krawędzi ściany:

Sprawdzenie warunku stanu granicznego nośności przekroju betonowego z zależności:

(analogicznie jak w poz. obl. 4.1.)

Obliczana ława fundamentowa spełnia warunki stanu granicznego nośności.

Wnioski:

Ostatecznie przyjęto pod wewnętrzną ścianę budynku ławę fundamentową betonową o szerokości 0,60 m i wysokości 0,40 m.

---