3 Выбор типа оснований и конструкции фундамента для сечения 3-3

Заключительным этапом изучения строительной площадки является оценка инженерно-геологических условий, принятия рацио­нального конструктивного решения фундаментов, проектируемого здания, глубины заложения их, а так же выбора способа производства работ. В рассматриваемых грунтовых условиях можно запроектиро­вать несколько вариантов устройства фундаментов. На основе вари­антного способа проектирования принимается то инженерное реше­ние, которое позволяет с меньшими затратами труда, в более корот­кий срок, без ухудшения эксплуатационных качеств здания, меньшей сметной стоимости выполнить устройство фундаментов для проекти­руемого здания. При выборе рациональных конструкций фундаментов должны учитываться следующие факторы:

1. Инженерно-геологические условия площадки строительства (физико-механические свойства грунтов, характеристика их напластования, наличие слоев, склонных к скольжению, карстовых полостей и пр.)

2. Конструктивные особенности проектируемого здания, на­грузки и их воздействие на фундамент.

З. Уровень подземных вод и их химический состав.

4. Глубина заложения фундаментов примыкающих зданий, а так же глубина прокладки инженерных коммуникаций.

5. Существующий и проектируемый рельеф строительной площадки.

6. Гидрологические условия строительной площадки, а так же возможность их изменения в процессе выполнения работ по устройст­ву фундаментов и эксплуатации здания.

Вариантность инженерных решений - важнейший принцип проектирования фундаментов сооружений. В курсовом проекте расчё­ту и сравнению по стоимости подлежат два варианта: на естествен­ном основании и свайный. Сравнение вариантов фундаментов следу­ет проводить на самом загруженном фундаменте.

3.1 Проектирование фундамента на естественном основании

Глубина заложения фундамента зависит:

1)от конструктивных особенностей фундамента;

Глубина подвала равна 2,5 метра, то 4х0,6+0,3-0,2=2,5

2)нельзя закладывать фундамент в зоне чернозёма;

3)нельзя закладывать фундамент в зоне промерзания грунтов

Подошва фундамента должна располагаться ниже расчётной глубины промерзания для грунтов, обладающих пучинистыми свойст­вами. Расчётная глубина сезонного промерзания грунта определяется по формуле:

где d_fт - нормативная глубина промерзания (по заданию курсового проекта)

K - коэффициент, учитывающий влияние теплового режима сооружения, принимаемый для наружных фундаментов отапливаемых сооружений.

d_f = 0,61,5 = 0,9 м.

По конструктивным особенностям глубина подвала – 2,5 м, то глубине промерзания удовлетворяет.

4) из опыта строительства минимальная глубина заложения 0,5м, а в зоне сейсмики 1м;

5) глубина заложения зависит от прочностных и деформативных показателей грунта;

6) не рекомендуется располагать подошву грунта на границе раздела грунтов

7) глубина заложения конкретного фундамента зависит от глубины заложения соседних фундаментов.

3.2 Подбор размеров подошвы фундамента

Предварительная площадь фундамента:

, где

- сумма нагрузок на фундамент для расчета второй группы предельных состояний (для ленточных фундаментов – погонная нагрузка), кН;

-табличное значение расчетного сопротивления грунта несущего слоя, кПа;

- средний удельный вес материала фундамента и грунта на его обрезах (принять 20 кН/м3);

- глубина заложения фундамента, м.

Принимаем блоки бетонные стен подвалов ФБС 24.4.6 – Т (ГОСТ 13579-94) m=1,3т, и плиту – подушку железобетонную ФЛ 8.12–4(ГОСТ 13580 – 85)m=0,55т.

Рисунок 2 – Ленточный фундамент, сечение 3-3.

Основным критерием при подборе размеров подошвы фундамента является выполнение условия:

P_II ≤R.

где P_II – среднее давление по подошве фундамента, кПа;

,

здесь ∑N_iII – внешняя суммарная расчетная нагрузка на фундамент для расчетов по второй группе предельных состояний, кН;

N_ФБС – вес фундаментного блока, кН;

N_ФЛ– вес фундаментной плиты;

N_ГРУЗ– вес пригрузки;

N_гр^лев – вес грунта с левой стороны от фундамента, кН;

N­­­­_гр^прав – вес грунта с правой стороны от фундамента, кН;

N_ПОЛА– вес пола, кН.

N_ФБС=

N_ФЛ=

Nп_Р=

N_гр^лев= 0,21,919,8 = 7,524 кН;

N­­­­_гр^прав= 0,2х0,15х19,8=0,594кН;

N_ПОЛА= 0,2240,2 = 0,96 кН.

А– принятая площадь фундамента, м²;

R– расчетное сопротивление грунта, определяемое по формуле:

,

где b= 0,8 м – ширина подошвы фундамента;

γ_С1= 1,2 и γ_С2= 1,1 – коэффициенты условия работы;

γ_II= 19,8 кН/м³– осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента;

γ_II' = 19,8*0,95=18,81 кН/м³ – осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих выше подошвы фундамента;

K_Z= 1 – коэффициент приb≤ 10 м;

К = 1,1 – коэффициент надежности;

М_γ= 0,597, М_q= 3,386 и М_С= 5,986 – коэффициенты, принимаемые по таблице 5.3, для φ = 21,73°.

С_II= 26,65 кПа – расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента;

d_I– глубина заложения фундаментов бесподвальных сооружений от уровня планировки или приведенная глубина заложения наружных и внутренних фундаментов от пола подвала, определяемая по формуле:

,

здесь h_S= 0,30 м –толщина слоя грунта выше подошвы фундамента со стороны подвала, м;

h_cf= 0,2 м – толщина конструкции пола подвала, м;

γ_cf= 25 кН/м³– расчетное значение удельного веса конструкции пола подвала;

d_B =1,5 – глубина подвала расстояние от уровня планировки до пола подвала, м.

.

Условие P_II ≤Rвыполняется, 261,086 ≤ 325,01 кПа.

Размеры фундамента достаточны для восприятия нагрузок от вышележащих конструкций здания.

При внецентренном загружении фундамента последовательным приближением добиваются удовлетворения следующих условий:

для среднего давления по подошве Р_II

_.

для максимального краевого давления

_.

для минимального давления

_.

Краевые давления по подошве фундамента вычисляют по формуле:

_,

где ∑N_II – суммарная вертикальная расчетная нагрузка в уровне подошвы фундамента, вычисляется аналогично как при расчете среднего давления по подошве, кН;

М – момент от расчетных нагрузок в уровне подошвы фундамента, кН*м;

W– момент сопротивления площади подошвы фундамента, м³.

Для ленточного фундамента .

Расчетные характеристики грунта засыпки песка пылеватого:

γ_II' = 0,95γ_II= 0,9519,8 = 18,81 кН/м³;

φ_II' = 0,9φ_II = 0,921,73 = 19,56°;

С _II' = 0,5 С _II = 10 кПа.

Определяю интенсивность давления грунта:

θ₀== 45° – 19,56 /2 = 35,22°;

λ = tg²θ₀=tg²35,22° = 0,5;

K_I= .

Интенсивность горизонтального давления грунта от нагрузки qна поверхности земли:

P_q=qλ γ_f = 100,51 = 4,98 кПа.

Интенсивность горизонтального активного давления грунта от собственной массы:

на поверхности земли P_γ1 = 0.

В уровне верха фундаментной плиты

P_γ2 =.

В уровне подошвы фундамента

P_γ3 =.

Момент инерции 1 м стены подвала:

I_b= .

Коэффициенты:

m₁= ;

n= ;

n₁=;

К = .

е = 0,4/2 – 0,04 = 0,16 м

M_c=( (59,47 + 3,08)/4) х 0,16 = 2,50 кН∙м

Рисунок 3 – Схема к определению эксцентриситета для M_c.

Опорная реакция в уровне низа плиты перекрытия надподвального этажа:

R_a=

Момент в уровне подошвы:

М₀ =

М₀ =–0,8472,7 + 4,982²/2 + 4,632²/6 –(7,524+2)0,37 + 2,5 = 9,75 кНм.

_.

_.

261,086 ≤ 325,01 кПа,

352,46 < 1,2325,01 =390,015 кПа

169,711 > 0 кПа.

Условия выполняются. Размеры фундамента достаточны для восприятия нагрузок от вышележащих конструкций.