Продолжаем построение модели каркаса здания, в рамках данной статьи создадим модель грунта и выполним расчёт фундамента мелкого заложения.
Создание модели грунта
Технология создания модели грунта в ЛИРА САПР представлена в видео https://rutube.ru/video/1ff0c6875c44218ccff2f4ba87083cf8/?r=wd&t=1134. В рамках данного проекта принимаем следующие инженерно-геологические условия:
После создания модели грунта, её необходимо сохранить в той же директории, где находится основной файл модели каркаса.
Определение нагрузки на фундамент
Чтобы правильно подобрать размеры подошвы фундамента мелкого заложения, следует определить нагрузки на фундаменты от несущих конструкций. Для вычисления нагрузки на фундамент воспользуемся функцией «Нагрузка на фрагмент» (см. статью https://liraserv.com/kb/101/113).
Нагрузки от колонн могут быть непосредственно использованы для составления схемы нагрузок на фундамент. Распределённые нагрузки вдоль стен определяются по формуле: (Сумма нагрузок на фрагмент)/(длина стены).
Следует помнить, что полученная схема нагрузок на фундамент посчитана для сочетания расчётных вертикальных нагрузок, однако при дальнейших расчётах фундаментов, проверки несущей способности грунта необходимо будет выполнять и для других сочетаний.
Альтернативный способ определения нагрузки на фундамент под стены
Для определения линейно-распределённой нагрузки от стены можно воспользоваться инструментом «Уровень» - этот инструмент служит для расчёта кирпичных простенков, но его функционал может быть применён и при определении нагрузки на фундамент.
Создадим уровень по нижнему ряду узлов стен в подвале. Следует помнить, что участки уровней могут быть созданы только при условии, что пластинчатые элементы расположены в строго вертикальной плоскости, так, например, для пластины лестничного марша в участки уровня включены не будут.
Для получения нагрузки на фундамент, участки уровней вдоль каждой отдельной стены необходимо объединить в один по принципу: цельная стена от одного пересечения до другого – один участок.
Выполним расчёт простенков и получим суммарную нагрузку от каждой стены:
Полученные результаты могут быть использованы для вычисления погонной нагрузки на фундамент.
Вычисление размеров подошвы фундамента
При подборе размеров фундамента, будем исходить из предположения, что расчётное сопротивление грунта составляет R=2-3 кг/см2 = 20-30 т/м2 – данную величину будем использовать при выполнении первой итерации вычислений. После подбора размеров подошвы, необходимо будет проверить несущую способность грунта в системе Грунт.
Размеры фундамента подбираем под три группы колонн и стены:
1 Внутренние колонны 62.8/20=3.14 м2;
2 Крайние колонны 58.4/20=2.92 м2;
3 Угловые колонны 29.1/20=1.46 м2;
4 Стены внутренние (ширина ленточного фундамента) 35.89/20/1=1.79 м;
5 Стены наружные 13.11/20/1=0.66 м;
Справочная информация для определения требуемой площади фундамента мелкого заложения из книги «Основания, фундаменты и подземные сооружения» Под общ. ред. Е. А. Сорочана = М.: Стройиздат, 1985.
Следует помнить, что проверке прочности подлежит не только грунт, находящийся непосредственно под подошвой фундамента, но и подстилающий слой грунта меньшей прочности.
После выполнения вычислений, нужно смоделировать фундаменты мелкого заложения под несущие конструкции. На данном этапе расчёта нецелесообразно сразу создавать фундамент, а желательно проверить прочность грунта под подошвой фундамента, для этого необходимо выполнить посадку фундамента на грунт и произвести расчёт. Для выполнения этой операции воспользуемся следующим приёмом:
1 Смоделируем контуры фундаментов объектом «штриховка»;
2 Импортируем созданные контуры в систему Грунт;
3 Произведём расчёт прочности грунта.
Импорт контуров фундаментов в систему Грунт будем производить следующим образом:
1 Откроем одновременно окно программы САПФИР, где сделаем активным вид с контурами фундаментов и модель грунта в ЛИРА САПР;
2 В окне ЛИРА САПР, вызовем команду «Нагрузки»;
3 В открывшемся диалоговом окне нажмём на кнопку «Удалить выделенные нагузки и заменить их на созданные в САПФИР»;
В итоге объекты «штриховка», созданные в САПФИРе, перейдут в систему Грунт в качестве нагрузок.
Для импортированных нагрузок необходимо выполнить следующие настройки:
- абсолютная отметка;
- величина нагрузки (давление под подошвой);
Для предварительного расчёта, примем абсолютную отметку фундамента на -0.6 м от уровня низа несущих конструкций, 0.6 м, в данном случае – это высота фундамента. Будем считать, что отметка 0.000 здания располагается на 0.15 м выше планировочной отметки, на основании этих данных вычислим отметку низа фундамента: 100+0.15-3-0.6=96.55.
Величину нагрузки для каждого фундамента определяем индивидуально на основании вычислений, выполненных на предыдущем этапе. Полученное значение вводим в диалоговом окне редактирования нагрузки, дополнительно включаем режим «расчёт R».
По завершении настроек нагрузок, переходим к настройкам расчёта. В параметрах расчёта следует задать следующие данные:
- минимальная глубина сжимаемой толщи. СП 22.13330.2016, п.5.6.41: Глубина сжимаемой толщи не должна быть меньше Hmin, равной b/2 при b≤10 м, (4+0,1b) при 10<b<60 м и 10 м при b>60 м. Где b – меньшая сторона фундамента. Принимаем 0.9/2=0.45 м;
- шаг триангуляции нагрузок для построения изополей должен быть меньше стороны фундамента - принимаем 0.2 м.
Выбор метода расчёта упругого основания: СП 22.13330.2016 Изм.1, п.5.1.11а: при выполнении расчётов фундаментов допускается применение методики коэффициентов жёсткости с одним (вертикальным) коэффициентом постели. Применение других контактных моделей допускается при обосновании их работоспособности в данных условиях. На основании вышеизложенного выполняем расчёт Методом 2.
По завершении расчёта выводим на экран мозаику соотношения напряжений и расчётного сопротивления грунта Sz/R на отм.96.55:
По результатам расчёта делаем вывод, что принятые размеры фундамента обеспечивают прочность грунта основания.
Моделирование фундамента в составе каркаса
Выполним моделирование фундамента в ПК САПФИР при помощи команды «Фундаментная плита».
Высоту фундамента под колонны предварительно примем равной 60 см, высоту ленточного фундамента принимаем равной 30 см. Шаг триангуляции для фундаментов принимаем 0.2 м (половина ширины сечения колонны).
К фундаментам следует приложить нагрузку от веса обратной засыпки, равную 1.8*3=5.4 т/м2. Для фундаментов, примыкающих к подвалу, нагрузка прикладывается только с внешней стороны здания. Данную нагрузку можно поместить в загружение «Давление грунта активное».
В следующей статье выполним расчёт каркаса на упругом основании.