- •Государственный комитет рф по высшему образованию
- •Введение
- •1. Последовательность проектирования фундаментов на естественном основании
- •2. Оценка инженерно - геологических условий площадки строительства
- •3. Сбор нагрузок. Определение нормативных и расчетных усилий, действующих на фундаменты
- •4. Выбор оптимальной глубины заложения подошвы фундамента
- •5. Определение размеров подошвы фундамента по расчетному сопротивлению грунта основания
- •5.9. Проверка условия pr .
- •6. Проверка прочности подстилающего слоя слабого грунта
- •7. Расчет осадки и крена фундамента
- •7.8. Расчет крена внецентренно-нагруженного фундамента.
- •8. Расчет основания по первой группе предельных состояний (по несущей способности и устойчивости)
- •9. Проверочные расчеты для фундаментов, находящихся в особых грунтовых условиях
- •10. Конструирование фундаментов
- •11. Защита фундаментов и подземных частей зданий и сооружений от подземных вод
- •12. Определение стоимости работ по устройству фундаментов
- •Приложение 1 перечень примеров расчета фундаментов на естественном основании
- •Приложение 1а
- •Приложение 2 пример расчета фундамента под колонну
- •Приложение 2а пример расчета ленточного фундамента
- •Приложение 3
- •Коэффициенты несущей способности грунта (формула 7 сНиП 2.02.01-83*)
- •Приложение 5 Коэффициенты условий работы грунта основания с1 и с2
- •Приложение 7
Приложение 2 пример расчета фундамента под колонну
Проектируемое здание - одноэтажный производственный корпус с пристроенным двухэтажным блоком вспомогательных помещений в г.Челябинск.
Габаритные размеры здания в плане по разбивочным осям составляют 29,5х48,0 м. Отметка планировки поверхности земли для промышленных зданий составляет -0,15 м.
Высота основного блока здания от спланированной поверхности земли составляет 18 м. Сварочный цех оборудован мостовым краном. Пролет сварочного цеха составляет 21 м. Высота блока вспомогательных помещений составляет 8 м. Блок вспомогательных помещений имеет подвал (отметка пола подвала -2,0 м).
Максимальная нагрузка на фундамент внутренней колонны по оси "Б", имеющей поперечное сечение 40х80 см, составляет 1140 кН/м; изгибающий момент 270 кНм; поперечная сила 8 кН. Сравнение вариантов фундаментов следует производить по наиболее нагруженному сечению №2 (ось "Б").
Абсолютная отметка планировки земли принимается как среднеарифметическая величина отметок устья скважин DL=(8,0+6,5+6,0+6,5+7,0)/5=6,8 м (разрезы по скважинам условно не приводятся).
Площадка строительства сложена насыпными грунтами мощностью слоя __-__ м, подстилаемые пластичной супесью (е=0,97, IL=0,0, Ro=180 кПа) мощностью слоя __-__ м. На глубине __-__ м залегают сланцы с пределом прочности на одноосное сжатие, равным 15 МПа.
Нормативная глубина промерзания грунта основания определяется по формуле СНиП 2.02.01-83*:
где do - параметр, зависящий от вида грунта (для супесей do=0,28 м);
Mt - коэффициент, численно равный сумме абсолютных значений среднемесячных отрицательных температур за зимний период (для г.Челябинска Mt=6,7+13,5+16,4+14,1+8,4=59,1 град.).
м.
Расчетная глубина сезонного промерзания грунтаоснования определяется по формуле:
где kh - коэффициент, учитывающий влияние теплового режима здания на глубину промерзания грунта у фундаментов стен. Для зданий без подвала при температуре воздуха в помещении 18 градусов коэффициент kh=0,6.
Расчетная глубина промерзания грунта df=0,6x2,15=1,29 м.
В качестве несущего слоя принят слой супеси. Глубина заложения фундаментов принимается исходя из конструктивных требований - заглубление подошвы фундаментов ниже пола рядом расположенного подвала на 1,2 м). Отметка подошвы фундамента принимается одинаковой с фундаментом по оси "В" и равной –3,15 м (отметка верхнего обреза фундамента составляет –0,15 м).
Требуемая площадь подошвы фундамента находится по формуле:
где NoII - расчетная нагрузка, приложенная к обрезу фундамента (1140 кН/м);
Ro - условное расчетное сопротивление грунта основания (180 кПа - по СНиП 2.02.01-83* при коэффициенте пористости 0,97);
m - средний удельный вес материала фундамента и грунта на его обрезах (22 кН/м3);
d1 - глубина заложения фундамента от отметки пола (3,15 м).
м2.
Принимаются унифицированные размеры подошвы фундамента 3,0х3,0 м (площадь подошвы фундамента 9,0 м2).
Определение расчетного сопротивления грунта основания по прочностным характеристикам:
где c1, c2 - коэффициенты условий работы грунта (c1=1,2 и c2=1,08);
К - коэффициент надежности по грунту (К=1);
М, Мq, Мc - коэффициенты, зависящие от угла внутреннего трения грунта под подошвой фундамента (16 градусов): М=0,36; Мq=2,43 и Мc=4,99;
b - ширина подошвы фундамента (b=3,0 м);
Коэффициент Kz=1 при b<10 м;
d1 - расчетная глубина заложения подошвы фундамента d1=3,15 м;
II - среднее расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих непосредственно под подошвой фундамента (II=8,64 кН/м3 - с учетом взвешивающего действия воды);
II1 - то же, залегающих выше подошвы фундамента в пределах глубины d1 (18,0х1,0+8,64х2,0)/3,0=11,8 кН/м3 - с учетом взвешивающего действия воды);
CII - расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента (CII=17 кПа).
Тогда расчетное сопротивление грунта основания R составит:
кПа.
Среднее давление под подошвой фундамента от внешних нагрузок (NoII), собственного веса фундамента (Gf) и грунта на его уступах (GGR) определяем по формуле:
кПа.
Условие PсрR выполняется. "Недогруз" основания составляет 100х(239-196)/239=18 %. Размеры подошвы фундамента могут быть уменьшены. Принимаем размеры подошвы фундамента 2,7х2,7 м (7,29 м2). Тогда:
кПа.
Среднее давление под подошвой фундамента составит 1140/(2,7х2,7)+3,15х22=226 кПа. Условие PсрRвыполняется. "Недогруз" основания составляет 100х(238-226)/238=5,0 %.
Изгибающий момент, приведенный к подошве фундамента, составляет 270+8х3,2=296 кНм.
При этом краевые давления на грунт по подошве фундамента составят:
максимальное давление Pmax=226+6х296/(2,7х2,72)=316 кПа, что больше чем 1.2хR=1,2х238=286 кПа, что не допускается по нормам проектирования. Увеличиваем длину подошвы фундамента до 3,0 м. Тогда среднее давление по подошве фундамента составит 1140/(2,7х3,0)+3,15х22=210 кПа. Максимальное давление Pmax=210+6х296/(2,7х3,02)=283 кПа, что меньше чем 1.2хR=1,2х238=286 кПа;
минимальное давление Pmin=2х210-283=137 кПа > 0. Отрыва подошвы фундамента от грунта основания не происходит.
Краевые давления по подошве фундамента находятся в допустимых пределах. Размеры подошвы фундамента подобраны оптимально.
Определение осадки фундамента производится по методу послойного суммирования осадок.
Природные напряжения на уровне подошвы фундамента составляют 1,0х18,0+2,0х8,64=35 кПа. Дополнительные напряжения от нагрузки на уровне подошвы фундамента составляют Ро=210-35=175 кПа.
Величина осадки фундамента вычисляется по формуле:
где - безразмерный коэффициент, равный 0,8; zpi - средние вертикальные (дополнительные) напряжения в i-том слое грунта; hi и Ei - высота и модуль деформации i-го слоя грунта; n - число слоев грунта, на которые разбита сжимаемая толща грунта.
Расчет осадки фундамента выполнен с учетом наиболее невыгодного случая, когда толщина слоя супеси по геологическому разрезу имеет максимальное значение.
|
|
Уд.вес |
Е, |
Природн. |
0,2 zg |
Коэф-т |
zpi. |
Осадка |
Z, м |
|
грунта, |
МПа |
давл, |
кПа |
|
кПа |
слоя, |
|
|
кН/м3 |
|
кПа |
|
|
|
мм |
0 |
0,000 |
|
|
35,00 |
|
1,000 |
175,00 |
|
0,50 |
0,370 |
8,64 |
8,00 |
39,32 |
7,9 |
0,972 |
170,04 |
8,63 |
1,00 |
0,741 |
8,64 |
8,00 |
43,64 |
8,7 |
0,845 |
147,90 |
7,95 |
1,50 |
1,111 |
8,64 |
8,00 |
47,96 |
9,6 |
0,673 |
117,85 |
6,64 |
2,00 |
1,481 |
8,64 |
8,00 |
52,28 |
10,5 |
0,519 |
90,82 |
5,22 |
2,50 |
1,852 |
8,64 |
8,00 |
56,60 |
11,3 |
0,399 |
69,91 |
4,02 |
3,00 |
2,222 |
8,64 |
8,00 |
60,92 |
12,2 |
0,311 |
54,50 |
3,11 |
3,50 |
2,593 |
8,64 |
8,00 |
65,24 |
13,0 |
0,247 |
43,21 |
2,44 |
4,00 |
2,963 |
8,64 |
8,00 |
69,56 |
13,9 |
0,199 |
34,87 |
1,95 |
4,50 |
3,333 |
8,64 |
8,00 |
73,88 |
14,8 |
0,163 |
28,61 |
1,59 |
5,00 |
3,704 |
8,64 |
8,00 |
78,20 |
15,6 |
0,136 |
23,83 |
1,31 |
5,50 |
4,074 |
8,64 |
8,00 |
82,52 |
16,5 |
0,115 |
20,11 |
1,10 |
6,00 |
4,444 |
8,64 |
8,00 |
86,84 |
17,4 |
0,098 |
17,18 |
0,93 |
Максимальная осадка фундамента по оси "Б" составляет 45 мм, что меньше допускаемой величины (80 мм) по приложению 4 СНиП 2.02.01-83*. Граница сжимаемой толщи основания находится на глубине 6,0 м от подошвы фундамента (относительная отметка –9,15 м).
Конструирование фундамента:
Геометрические размеры плиты фундамента – 2,7х3,0 м, высота – 0,45 м; размеры подколонника – 1,2х1,5 м, высота – 2,1 м; размеры промежуточной ступени – 2,1х2,4 м, высота – 0,45 м. Общая высота фундамента – 3,0 м.
Размеры стакана по низу – 0,5х0,9 м; по верху – 0,55х0,95 м. Глубина стакана – 0,95 м. Глубина заделки колонны в стакан фундамента – 0,9 м.
Определение стоимости работ по устройству фундамента (для сравнения вариантов) произведем по укрупненным показателям /8/ в табличной форме.
Наименование работ и формула подсчета объемов работ |
Объем работ |
Стоимость, руб. | ||
Ед.изм. |
Кол-во |
Ед.изм |
Общая | |
Разработка грунта в котлованах (4,0х4,5)х3,0=54 |
м2 |
54 |
2,3 |
124 |
Бетонная подготовка 2,9х3,2х0,1=0,93 |
м3 |
0,93 |
23,7 |
22 |
Монолитный фундамент (2,7х3,0+2,1х2,4)х0,45+1,2х1,5х2,1=9,63 |
-" - |
9,63 |
26 |
250 |
Итого: |
|
|
|
396 |
Всего бетона |
м3 |
10,56 |
|
|