5.2 Фундамент №3

Расчетная схема

Колонна под фундамент № 3 расположена на пересечении осей Б’-3.

Колонна двутаврового сечения 400 х 155 мм

Принимаем подколонник площадью 0,6 х 0,9 = 0,54м

Нагрузки на обрез фундамента принимаем по второму предельному состоянию N₀₁₁=82 т ;

Рис.30 – Расчетная схема фундамента №3 и грунтовые условия (скв. Ф-Т3)

Принимаем глубину заложения 2,1 м.

Расчет размеров подошвы фундамента.

Определение размеров подошвы фундамента выполняем графическим методом Лалетина, построив графики зависимостей P(b) и R(b).

Определяем размеры подошвы фундамента исходя из условия, что давление под подошвой фундамента меньше расчетного сопротивления основания.

1) Давление на основание от подошвы фундамента определяется по формуле:

, где

N_0II – внешняя расчетная нагрузка, равная 82 тс,

_ср – среднее значение удельного веса бетона и грунта по нижнему обрезу фундамента, равное 2т/м³,

d - глубина заложения фундамента, равная 2,1 м,

b – ширина фундамента,

 - коэффициент, равный: = l_k /b_k = 400/155= 2,6 - отношение сторон монтируемой в фундамент колонны;

2) Расчетное сопротивление грунта

R(b)= 1,29b+54,63

Значения Рср и R при произвольном значении b

b, м	Pср, т/м^2	R, т/м^2
0.5	130.36	55.209
0.8	53.48	55.59
1	35.74	55,85

Из графика ширина фундамента b = 0.78 м.

Окончательно принимаем размеры подошвы фундамента .

Конструируем фундамент.

Рисунок 31 - Конструирование фундамента

Фактическое давление под подошвой фундамента.

Объем фундамента

V_ф=2.7*1.5*0,3+1.8*0.6*0,3+0.6*1,5*0,9=2.349м³

Объем грунта на обрезах фундамента

V_гр=2.7*1.5*2,1-2.349=6.156 м³

Вес фундамента N_ф=2,4*2.349=5.6376 т

Вес грунта N_гр=6.156*2=12.312 т

= (82+5.6376+12.312)/2.7*1.5=24.68 т/м²

Фактическое сопротивление грунта под подошвой

_ф=1,29b+54,63=1,29*1.5+54,63=56.565 т/м²

; – условие выполняется.

Проверка слабого подстилающего слоя

Слабый подстилающий слой может служить естественным основанием, если выполняется условие:

σ_{z p}+ σ_zg ≤ R_z, где

σ_{z p} и σ_zg вертикальные напряжения в грунте на глубине z=1,96 м от подошвы фундамента соответственно от нагрузки на фундамент и от собственного веса

σ_z – расчетное сопротивление грунта пониженной прочности на глубине z

Вычисленное для условного фундамента шириной b_z , равной

b_z= где

A_z=N/σ_zp – площадь подошвы условного фундамента

N – вертикальная нагрузка на основание от фундамента

a=( l - b)/2 где l и b длина и ширина фундамента

a=(2.7-1.5)/2=0,6 м

σ_{z p}=Р₀* где Р₀ - дополнительное вертикальное давление

Р₀=Р_ср-σ_zg0 где Р_ср=24.68 т/м² - среднее давление по подошве

σ_zg0=2*2,1=4,2 т/м² – вертикальное напряжение от

собственного веса грунта на подошве фундамента

- коэффициент, учитывающий изменения дополнитель-

ного давления нагрузки, учитывающий форму подошвы

фундамента

Р₀=24.68-4,2=20.48т/м²

σ_zg=(d+z)* =( 1,9+2,1)*2=8 т/м²

=2z/b=2*1,9/1.5=2.53 , η=l/b=2.7/1.5=1,8 тогда = 0,351 (Прил2 табл1[ 1 ])

σ_zp= 20.48*0,351=7.18 т/м²

A_z=N/σ_zp=82/7.18=11.42 м²

b_z==2.83 м

=0,29*b*1.82+2.17*2.1*2+4.69*1=0,527*2.83+21,91=23.40 т/м²

σ_{z p}+ σ_zg=7.18 +8=15.18 т/м² < 23.40 т/м²

Суглинок может служить естественным основанием.

Расчет осадки фундамента

Для определения осадки используем метод послойного элементарного суммирования.

Расчет производится по формуле:

S=·(_zpi·h_i)/E_i,

β - безразмерный коэффициент, равный 0,8

- среднее значение дополнительного вертикального нормального напряжения в i-ом слое грунта, равное полусумме указанных напряжений на верхней Zi-1 и нижней Zi границах слоя по вертикали, проходящей через центр подошвы фундамента

hi и Ei - соответственно толщина и модуль деформации i-го слоя грунта.

Суммирование производим до глубины, на которой выполняется условие: _zp<0,2·_zg,

т.к. Е > 5 МПа (50 кгс/см²) согласно п.6 прил.2 [1].

Напряжения в грунте от его веса определяются по формуле _zg= 'd_n + (_i·h_i).

_zp=α·Pо= α·(P_ср-_zg,о), п.2 прил.2 [1],

где  - коэффициент, принимаемый по табл.1 прил.2 [1],

_zg,o = 'd_n= 2·2,36=4,72

'-удельный вес грунта, расположенного выше подошвы; d_n-глубина заложения фундамента от поверхности природного рельефа.

_zp= α·(24.68-4,72)=19,96 тс/м²

Грунтовую толщу разбиваем на слои h=(0,20,4)b=(0,30.6)м.

Таблица 7 – Расчет осадки

Zi, м	2z/b	l/b	α	zp, тс/м²	zg, тс/м²	0,2zg, тс/м²	hi, м	Ei, тс/м²	Si, м
0	0,00	1,8	1	19,960	4,720	0,944	0	1800	0,0000
0,5	0,67	1,8	0,901	17,984	5,720	1,144	0,5	1800	0,0040
1	1,33	1,8	0,672	13,413	6,720	1,344	0,5	1800	0,0030
1,5	2,00	1,8	0,463	9,241	7,720	1,544	0,5	1800	0,0021
2	2,67	1,8	0,327	6,527	9,935	1,987	0,5	1800	0,0015
2,5	3,33	1,8	0,237	4,731	10,845	2,169	0,5	500	0,0038
3	4,00	1,8	0,176	3,513	12,037	2,407	0,5	500	0,0028
3,5	4,67	1,8	0,136	2,715	12,277	2,455	0,5	500	0,0022
4	5,33	1,8	0,108	2,156	12,517	2,503	0,5	500	0,0017
								∑Si=	0,0192

Полученная осадка меньше допустимой Sдоп.=12см.

S_p=0,0192 м < S_доп=0,12 м

Условия выполняются – увеличения размеров подошвы фундамента не требуется.

Рисунок 32 – Расчет осадки фундамента

Учет морозного пучения.

Рисунок 33 - Проверка на действие сил морозного пучения

Рассматриваемый грунт (глина) является сильнопучинистым, т.к. S_r=0,99>0,9.

Устойчивость фундамента на действие касательных сил пучения проверяется по формуле:

_fh·A_δi  0.9N_I + R_fj·A_δj,

где _fh =72кПа=7,2тс/м² - значение удельной расчетной касательной силы пучения, определяется по таблице 9 [10],

A_δi - площадь боковой поверхности фундамента, находящейся в пределах расчетной глубины сезонного промерзания грунтов:

А_δj- площадь вертикальной поверхности сдвига в слое грунта ниже расчетной глубины промерзания

Для незавершенного строительства (нормативная глубина промерзания – 1.68м):

А_δi =(1.8+0.6)*0,18*2+(0.6+0.9)*2*1.5=5.364м²

А_δj=(2,7+1,5)*0,3*2+(1.8+0.6)*0,12*2=3.096м²

F - расчетная постоянная нагрузка, с учетом γ_n=0,9:

_с,_п - коэффициенты условий работы и надежности, равные 1,1,

где R_fj =4,2 тс/м² - расчетное сопротивление талых грунтов сдвигу по боковой поверхности, принимаем по таблице 2 [3],

Для незавершенного строительства выражение принимает вид:

7,2·5.364 0,5*0,9·82+4,2·3.096

38.62<49.90

условие выполняется

Для завершенного строительства (расчетная глубина промерзания – 0,91м):

А_δi =(0.6+0,9)*0,91*2=2.73 м²

А_δj=(0.6+0,9)*0,59*2+(2,7+1,5)*0,3*2+(1.8+0.6)*0,3*2=5.73

Для незавершенного строительства выражение принимает вид:

7,2·2.73 0,9·82+4,2·5.73

19.65<97.87

условие выполняется