Графический метод определения размеров фундамента
Обновлено: 19.05.2024
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГЛУБИНЫ ЗАЛОЖЕНИЯ ПОДОШВЫ
Глубина заложения подошвы фундамента d назначается согласно п. 2.25 литературы [6]. Расчётную глубину сезонного промерзания определяют по формуле:
где kh – коэффициент теплового режима в здании, определяемый согласно
п.2.28 литературы [6];
нок 6), а при отсутствии данных многолетних наблюдений для
районов, где глубина промерзания не превышает 2,5 м, её нормати-
вное значение определяют по формуле:
где do – величина промерзания при Mt=1, принимаемая для суглинков и глин – 0,23 м; супесей, песков мелких и пылеватых – 0,28 м; песков гравелистых, крупных и средней крупности – 0,30 м; крупнообломочных грунтов – 0,34 м;
Mt – безразмерный коэффициент, численно равный сумме абсолютных значений среднемесячных отрицательных температур за зиму в данном районе. Принимается по литературе [5], а при отсутствии данных для конкретного пункта или района строительства – по результатам наблюдений гидрометеорологической станции, находящейся в аналогичных с районом строительства условиях.
Значение do для грунтов неоднородного сложения определяется как средневзвешенное в пределах глубины промерзания.
Глубину заложения отапливаемых сооружений по условиям недопущения морозного пучения грунтов основания назначают:
- для наружных фундаментов по таблице 2 литературы [6];
- для внутренних фундаментов – независимо от расчётной глубины промерзания грунтов.
Влияние конструктивного фактора на глубину заложения фундамента поясняет рисунок 6, при этом глубину заделки типовой колонны dc принимают по соответствующим типовым сериям в зависимости от вида колонны. Для определения величины заделки клоны в стакан dc можно использовать рисунок 7. Толщина дна стакана hдн зависит от типа колонны: для одноветвевой колонны hдн ³ 200 мм, для двухветвевой - hдн ³ 400 мм.
Рисунок 6 – Схема к определению глубины заложения фундамента
а – для зданий без мостовых кранов и при шаге колонн 6 м – колонны прямоугольного сечения; б – то же, при шаге 12 м; в – двухветвевые для зданий без мостовых кранов; г – прямоугольного сечения для зданий с мостовыми кранами; д – то же, двутаврового сечения;
е – двухветвевые для зданий с мостовыми кранами.
Рисунок 7 – Основные типы колонн одноэтажных промышленных зданий
Окончательно глубина заложения подошвы фундамента принимается максимальная, с учётом выше перечисленных факторов и модульности размеров: d = d max из d1 … d n (рисунок 8).
Рисунок 8 – Алгоритм определения глубины заложения
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫХ РАЗМЕРОВ
ПОДОШВЫ ФУНДАМЕНТА
Предварительные размеры подошвы определяют исходя из условия:
где N0II – величина внешней нагрузки по II предельному состоянию, кН;
R0 – расчётное сопротивление грунта основания, кПа, определяемое для назначения предварительных размеров подошвы фундамента по таблицам 1. 5 приложения 3 литературы [6];
d – глубина заложения фундамента от планировочной отметки, м.
Если фундамент центрально-нагруженный, то принимают квадратную форму подошвы и ширину b определяют по формуле:
Размеры подошвы фундамента округляют до модуля 100 мм. В целях унификации опалубки рекомендуется размеры подошвы фундамента принимать кратными 300 мм.
Определяют расчётное сопротивление грунта основания R для фундамента с шириной подошвы b по формуле:
kz – коэффициент, принимаемый равным:
при b < 10 м – kz = 1,
при b > 10 м – kz = zo / b + 0,2 (здесь zo = 8 м);
b – ширина подошвы фундамента, м.
h1,_ h2, … hn – значение мощности слоя, м;
сII – расчётное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента, кПа;
d1 – глубина заложения фундаментов бесподвальных сооружений от уровня планировки или приведённая глубина заложения наружных и внутренних фундаментов от пола подвала, вычисляемая по формуле:
где hs – толщина слоя грунта выше подошвы фундамента со стороны подвала, м;
Рисунок 9 – Схема к определению приведенной глубины заложения
Вычисляют среднее давление под подошвой фундамента по формуле:
Для центрально-нагруженного фундамента должно соблюдаться условие
Для внецентренно-нагруженного фундамента фактическое давление по подошве определяется по формуле:
где e – эксцентриситет равнодействующей внешней нагрузки, м, определяемый по формуле:
l – больший размер подошвы фундамента, м.
Для внецентренно-нагруженного фундамента должны выполняться условия:
Перенапряжение не допускается, недонапряжение до 5% . В случае, если условия не выполняются или фактическое давление на грунт Рср, Р max значительно меньше расчётного R, следует изменить размеры подошвы фундамента и вновь сделать проверку давления под подошвой фундамента. Этот метод носит название метода последовательных приближений.
Рассмотренный выше метод определения размеров подошвы фундамента является аналитическим. Более удобным является графический метод (рисунок 10). При этом способе строят графики функций:
R= f ( b) или 1,2 R= f ( b) – уравнение прямой;
Рср= f ( b) или Р max= f ( b) – уравнение гиперболы.
Точка пересечения графиков определит искомую ширину подошвы фундамента
Рисунок 10 – Графический способ определения ширины подошвы фундамента
где a – коэффициент рассеивания напряжений, принимаемый по таблице 1 приложения 2 литературы [6];
Рср – среднее давление под подошвой фундамента, кПа;
Rz – расчётное сопротивление грунта пониженной прочности на глубине z, кПа, вычисленное по формуле 10 литературы [6] для условного фундамента шириной b z м, равной
Для ленточного фундамента , для квадратного фундамента ,
где N0 II – вертикальная нагрузка на 1 метр длины фундамента.
1 – грунт верхних слоёв основания; 2 – подстилающий слой грунта, меньшей прочности
Рисунок 11 – Схема определения размеров подошвы фундамента
при наличии слабого подстилающего слоя
Если условие (5.9 или 5.12) выполняется при ширине фундамента b большей 3 метров, необходимо рассмотреть другой вариант фундамента, например свайный с прорезкой слабого грунта сваями.
Окончательно размеры подошвы фундамента определяют на основе расчета его по деформациям.
Расчет подошвы фундамента
Определение размеров фундамента начинают с определения глубины заложения его подошвы. Глубина заложения подошвы для фундаментов неотапливаемых зданий и сооружений под наружные стены, а также колонн отапливаемых зданий принимается равной не менее глубины промерзания грунта. Глубина заложения внутренних стен и колонн отапливаемых зданий не зависит от глубины промерзания грунта и назначается по конструктивным требованиям.
При выборе глубины заложения подошвы фундамента следует учитывать конструктивные требования: наличие подвала, обеспечения глубины заделки колонны и арматуры колонны. Глубина заложения подошвы фундаментов должна быть больше толщины почвенного слоя и не менее 0,5 м от поверхности планировки или низа пола. Назначение высоты фундамента, размеров его ступеней и глубины заделки производится в соответствии с требованиями СП 50-101-2004. Фундаменты делятся на центрально-нагруженные и внецентренно-нагруженные (рис. 7.1 и 7.2).
Определение размеров подошвы центрально-нагруженного фундамента. Размеры подошвы фундамента определяются из условия
N1 – собственный вес фундамента и вес грунта на его уступах, кН;
А – площадь подошвы фундамента, м 2 ;
R – расчетное сопротивление грунта, кН/м 2 .
Если принять усредненный удельный вес материала фундамента и грунта на его уступах равным 22 кН/м 3 , тогда площадь фундамента будет равна :
где d1 – глубина заложения фундамента, м.
Учитывая, что расчетное сопротивление грунта зависит от размеров фундамента, предварительный подбор подошвы ведут по расчетным сопротивлениям R=R0, принятым из табл. 7.1.
По вычисленной площади подошвы фундамента А определяют размеры его сторон. Для квадратного фундамента размер стороны а=А 0,5 . Полученные размеры подошвы округляют, вычисляют принятую площадь фундамента и производят окончательную проверку давлений по подошве по формуле 7.1 при фактическом значении R.
Рисунок 7.1 – Типы фундаментов : а- центрально-нагруженные; б – внецентренно-нагруженные; 1- колонна, 2 – отдельный фундамент; 3- кирпичная стена, 4 – ленточный фундамент, 5- расчетная полоса
Рисунок 7.2 – К расчету внецентренно-нагруженного фундамента
Таблица 7.1 – Расчетные сопротивления R0 грунтов для предварительных расчетов
| Наименование грунта | R0, кН/м 2 |
| Пески крупные средней плотности | 500 |
| Пески мелкие средней плотности маловлажные | 300 |
| Пески мелкие средней плотности влажные и насыщенные водой | 200 |
| Пески средней плотности пылеватые маловлажные | 250 |
| Супеси (e=0,5 JL=0) | 300 |
| Суглинки (e=0,7 JL=1) | 180 |
| Насыпные грунты | 100-250 |
Примечание: Значения R0 относятся к фундаментам, имеющим ширину b0=1 м и глубину заложения d0=2 м
Внецентренно-сжатые фундаменты .Все внешние силы N1, Q1, M1, действующие на фундамент, приводятся к вертикальной силе N, проходящей через центр тяжести подошвы фундамента и моментам Mx и My, действующим на уровне подошвы фундамента (рис. 7.2). При этом расчеты производят на невыгодные комбинации усилий. Давление под подошвой фундамента при действии моментов в двух плоскостях определяется по формуле:
где МХ и МY – моменты внешних сил относительно осей X и Y;
WX и WY – моменты сопротивлений подошвы фундамента относительно тех же осей;
А – площадь подошвы фундамента.
При действии фундамента в одной плоскости МY и WY принимают равными 0.
Проверка основания фундамента или подбор размеров подошвы производят так, чтобы среднее давление под подошвой не превышало расчетного сопротивления R, т.е.
При этом наибольшее краевое давление при действии изгибающего момента вдоль каждой оси фундамента не должно превышать 1,2R и в угловой точке 1,5R.
Определение площади подошвы фундамента ведут в следующей последовательности По табл. 7.1 в зависимости от наименования грунта определяют R0. Определяют размеры сторон фундамента и требуемую площадь подошвы по формуле
Обычно для прямоугольных отдельных фундаментов принимают а=(1÷1,6) b. По найденным размерам уточняют значение R и по формуле 7.1 проверяют давление под подошвой фундамента. В случае, если давление фундамента превышает указанные величины, размеры подошвы фундамента корректируют и производят проверку давления заново.
Расчет ленточных фундаментов под кирпичные стены аналогичен расчету отдельных фундаментов, для чего по длине фундамента условно вырезают полосу, равную 1 м, и для нее производят определение размеров по формулам, указанным выше.
Пример:
Принимаем глубину заложения фундамента d1=dp=1,8 м. По табл. 7.1 находим предварительно расчетное сопротивление грунта R=R0=250 кН/м 2 . Тогда требуемая площадь подошвы фундамента по формуле 7.1:
сII — расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента, кПа;
Так как R=514 кН/м 2 в значительной мере отличается от принятых в первом расчете R=250 кН/м 2 , то производим повторный расчет.
Проверяем среднее давление на грунт под подошвой фундамента
Размеры подошвы фундамента достаточны.
1. Жесткую конструктивную схему имеют сооружения, конструкции которых приспособлены к восприятию усилий от деформаций оснований путем применения специальных мероприятий.
Определение габаритных размеров фундаментов графическим методом.
При неизвестном расчетном сопротивлении грунта ширину подошвы фундамента мелкого заложения можно определить графически.
Среднее давление по подошве фундамента (Р) есть функция от ширины подошвы фундамента: . Расчетное сопротивление грунта под подошвой фундамента (R) также есть функция от ширины подошвы фундамента:
Ø Уравнение среднего давления Р по подошве фундамента:
, где
- нагрузка на обрез фундамента (при наличии подвала постоянные и временные нагрузки увеличиваются)
А – площадь подошвы фундамента
, где
коэффициент, учитывающий разницу удельных весов материалов фундамента и грунта на уступах фундамента;
удельный вес материала фундамента.
В предварительных расчетах принимают = 20 кН/м 3
глубина заложения фундамента
Ø Уравнение расчетного сопротивления грунта по формуле Пузыревского:
, где
коэффициент условий работы грунтов, учитывающие особенности работы разных типов грунтов в основании фундаментов, определяется по СНиП 2.02.01-83 по табл. 3;
коэффициент, принимаемый равным 1, если физико-механические характеристики грунтов определены непосредственными лабораторными испытаниями, коэффициент равен 1,1, если физико-механические характеристики грунтов определены по СНиПу;
принимается равным 1, если ширина подошвы фундамента (b), предполагается < 10 м;
удельный вес грунта, расположенного ниже подошвы фундамента в пределах глубины 1,5 м;
удельный вес грунта, расположенного выше подошвы фундамента в пределах 1,5 м; если выше подошвы фундамента проходит уровень грунтовых вод и если грунт выше подошвы песок, то следует учесть взвешивающие действия воды:
;
для бесподвальной части – глубина заложения, если есть подвал, то
; где
толщина конструкции пола подвала;
толщина слоя грунта выше подошвы фундамента со стороны подвала;
расчетное значение удельного веса конструкции пола подвала, (25 кН/м 2 ;
глубина подвала – расстояние от уровня планировки до пола повала, если нет повала то = 0;
расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента.
v для наружной стены без подвала (стена 1):
= 1.2 , = 1.1; k = 1.1 , kz = 1
при = 0.996, = 4.994, = 7.454
;
Рис.1 – График определения ширины подошвы (стена 1)
Принимаем b = 1.0 м
Проверка: b = 1.0 м,
, .
Принимаем ж/б плиту марки ФЛ 10.30
v для наружной стены с подвалом (стена 6):
= 1.2 , = = 1.1; k = 1.1 , kz = 1
при = 0.996, = 4.994, = 7.454
= 1.1
;
Рис.2 – График определения ширины подошвы (стена 6)
Принимаем b = 1.6
,
Принимаем ж/б плиту марки ФЛ 16.30
v для внутренней стены без подвала (стена 2):
= 1.2 , = 1.1; k = 1.1 , kz = 1
при = 0.996, = 4.994, = 7.454
Рис.3 – График определения ширины подошвы (стена 2)
,
Принимаем ж/б плиту марки ФЛ 20.30
v для внутренней стены с подвалом (стена 5):
= 1.2 , = 1.1; k = 1.1 , kz = 1
при = 0.996, = 4.994, = 7.454
= 1.1
;
Рис.4 – График определения ширины подошвы (стена 5)
Принимаем b = 2.4
Принимаем ж/б плиту марки ФЛ 24.30
v для внутренней стены без подвала (стена 3):
= 1.2 , = 1.1; k = 1.1 , kz = 1
при = 0.996, = 4.994, = 7.454
;
Рис.5 – График определения ширины подошвы (стена 3)
Принимаем b = 2.0
,
Принимаем ж/б плиту марки ФЛ 20.30
v для внутренней стены с подвалом (стена 4):
= 1.2 , = 1.1; k = 1.1 , kz = 1
при = 0.996, = 4.994, = 7.454
= 1.1
;
Рис.6 – График определения ширины подошвы (стена 4)
Принимаем b = 2.4
Принимаем ж/б плиту марки ФЛ 24.30.4д
2.4. Расчет конечной осадки.
Расчет ведется методом послойного суммирования осадок элементарных слоев. Расчет осадки – расчет по II группе предельных состояний (по деформациям)заключается в сравнении двух состояний: рабочего и предельной:
S – совместная деформация основания и сооружения, определяемая расчетом;
Su – предельное значение совместной деформации основания и сооружения
Метод послойного суммирования предполагает, что осадка находится от вертикальных напряжений, действующих по оси, проходящей через центр тяжести подошвы
, где
- безразмерный коэффициент, принимаемый равным 0,8;
- вертикальное напряжение от веса фундамента в рассматриваемом i-том слое;
- высота (мощность) i-того слоя;
- модуль общей деформации этого же i-того слоя
Графический метод определения размеров подошвы фундамента
Порядок определения предварительных размеров подошвы фундамента графическим методом:
Вначале необходимо задаться минимум тремя размерами площади подошвы Аф столбчатого фундамента под колонну или минимум тремя размерами ширины b ленточного фундамента под стену.
Величина NфIIопределяется по формуле (4.13)
для ленточного фундамента Аф = bi . 1, так как расчет ведется на 1 погонный метр длины фундамента.
Определенные расчетом значения РIii в зависимости от biили Аф1 наносится на график (рис. 4.3 выбранном масштабе).
Определяются значения R в зависимости от ширины подошвы фундамента по формуле (4.8). Определенные расчетом значения R в зависимости от biили Аф1 наносятся на график (рис. 4.3).
точка пересечения двух графиков дает требуемое значение размеров подошвы фундамента из условия РII= R.
При внецентренной нагрузке на фундамент (действие момента) требуемое значение Аф (b для ленточного фундамента) должно быт увеличено на 10 – 20%.
Проверка давлений под подошвой фундамента
Для центрально нагруженного фундамента должно удовлетворяться условие
где РII– среднее давление по подошве фундамента, кПа;
При расчете внецентренно нагруженного фундамента методом последовательного приближения добиваются удовлетворения следующих условий:
для среднего давления по подошве Рср ≤ R;
для максимального краевого давления Рmax≤ 1,2 R;
для минимального краевого давления исходя из условия не допускать отрыва подошвы фундамента от грунта Рmin≥ 0.
Краевое давление определяется по формуле
При рациональном запроектированном фундаменте разница между давлениями под подошвой фундамента Р и расчетным сопротивлением грунта R не должна превышать 10-15%. В случае большой разницы необходимо подобрать другие типовые элементы конструкций фундаментов с последующим расчетом напряжений под подошвой фундаментов. При недонапряжении ленточных фундаментов возможно проектирование прерывистых фундаментов с уже подобранными размерами.
После выполнения всех условий для центрально и внецентренно нагруженных фундаментов производится их конструирование.
При конструировании фундамента под колонну необходимо учитывать, что его высота должна быт кратной 100 мм. Высота ступеней назначается в зависимости от полной высоты плитной части фундамента в соответствии с табл. 4.8. При назначении ширины ступени следует стремиться к тому, чтобы отношение ширины ступени к ее высоте было бы не больше двух.
Зазоры между стенками стакана и колонной принимаются равными по низу не менее 50 мм (как правило, 50мм) и по верху не менее 75 мм. Минимальную толщину стенок неармированного стакана поверху следует принимать не менее 0,75 высоты верхней ступени (подколенника) фундамента или 0,75 глубины стакана, но не менее 200 мм. В фундаментах с армированной стаканной частю толщина стенок стакана определяется расчетом, но должна быт не менее 150 мм.
Глубина заделки колонны должна быть не менее величины большей стороны колонны плюс 50 мм для обеспечения возможности рихтовки колонны.
Толщину дна стакана следует принимать по расчету на раскалывание и продавливание, но не менее 200мм.
В качестве примера на рис. 4.5 дана конструктивная схема фундамента, имеющего размеры в плане 2500х3000 мм, под колонну 400х600 мм.
3. Проектирование фундаментов на естественном основании
3.1 Определение глубины заложения подошвы фундамента
Нормативная глубина промерзания грунта:
где Мt – коэффициент, численно равный сумме абсолютных значений среднемесячных отрицательных температур за зиму в данном районе;
d0 – глубина промерзания в см, зависящая от вида грунта.
Расчетная глубина сезонного промерзания грунта:
где Кh – коэффициент, учитывающий влияние теплового режима здания на глубину промерзания грунта у фундаментов стен и колонн.
Принимаем глубину заложения фундаментов с учетом слабого 2-го слоя грунта равную 1,0 м.
3.2 Определение размеров подошвы фундамента
Площадь подошвы нагруженного фундамента:
где N0II – расчетная нагрузка, приложенная к обрезу фундамента, кН;
R0 – расчетное сопротивление грунта основания, кПа;
γср – средний удельный вес грунта и материала кладки фундамента,
кН/м, принимаемый равным 20 кН/м 3 ;
d0 – глубина заложения фундамента от планировочной отметки, м.
Площадь подошвы нагруженного фундамента
Под внутреннюю колонну (по оси Б):
Под наружную колонну (по оси А):
Размеры подошвы фундамента:
Под внутреннюю колонну (по оси Б):
Под наружную колонну (по оси А):
3.3 Определение расчетного сопротивления грунта основания по прочностным характеристикам грунта основания
Расчетное сопротивление грунта основания:
где γС1 и γС2 – коэффициенты условий работы;
к – коэффициент надежности по грунту, равный 1;
Мγ, Мq, МC – коэффициенты, зависящие от угла внутреннего трения φ;
кz – равен 1 при b < 10 м;
b – ширина подошвы фундамента, м;
γII – осредненное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента на глубину 0,5b, кН/м 3 ;
γ / II – то же, залегающих выше подошвы в пределах глубины d1;
СII – расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента, кПа;
d1 – глубина заложения фундаментов бесподвальных сооружений от уровня планировки или приведенная глубина заложения наружных и внутренних фундаментов от пола подвала;
db – глубина подвала.
Осредненное значение удельного веса грунтов, залегающих выше подошвы в пределах глубины d1:
Расчетное сопротивление грунта основания:
Под внутреннюю колонну (по оси Б):
Под наружную колонну (по оси А):
Уточним размеры подошвы фундамента:
Площадь подошвы нагруженного фундамента:
Под внутреннюю колонну (по оси Б):
Под наружную колонну (по оси А):
Размеры подошвы фундамента: Под внутреннюю колонну (по оси Б):
Под наружную колонну (по оси А):
3.4 Графический метод определения размеров подошвы фундамента
Задаемся тремя размерами ширины подошвы b столбчатого фундамента под колонну: 1, 2, 4 м.
Определяем среднее давление под подошвой фундамента для каждого случая:
Среднее давление под подошвой фундамента:
Под внутреннюю колонну (по оси Б):
при А = b 2 = 1 2 = 1 м 2
при А = b 2 = 2 2 = 4 м 2
при А = b 2 = 4 2 = 16 м 2
Под наружную колонну (по оси А):
при А = b 2 = 1 2 = 1 м 2
при А = b 2 = 2 2 = 4 м 2
при А = b 2 = 4 2 = 16 м 2
Определяем расчетное сопротивление грунта основания для ширины подошвы b столбчатого фундамента под колонну 1,5 и 3 м:
Рис. 2. Графическое определение размеров подошвы фундамента
а – под внутреннюю колонну (по оси Б); б – под наружную колонну (по оси А)
Тут вы можете оставить комментарий к выбранному абзацу или сообщить об ошибке.
Задание на курсовой проект с методическими указаниями «Основания и фундаменты»
Направление/специальность: 270800.62 «Строительство» (код, наименование специальности /направления) Профиль/специализация: «Промышленное и гражданское строительство» (ГС) Квалификация (степень) выпускника: бакалавр Форма обучения: заочно - сокращенная
Одобрена на заседании Учебно-методической комиссии РОАТ Протокол №_____ « ___ » _____________ 20 ____ г. Председатель УМК ____________ А.В.Горелик (подпись, Ф.И.О.)
Одобрена на заседании кафедры «Здания и сооружения на траспорте» Протокол №_____ « ___ » _____________ 20 ____ г. Зав. кафедрой ____________ В.А.Фисун (подпись, Ф.И.О.)
Задание на курсовой проект
Требуется запроектировать фундаменты здания: на естественном основании и свайные. Тип здания выбирается по предпоследней цифре шифра студента в соответствии с разделом «исходные данные» Необходимые схемы, разрезы, сечения студены приводят на листах ватмана или обычной бумаги непосредственно в пояснительной записке.основные чертежи представляются на отдельном листе стандартного формата.
Исходные данные
Номер геологического разреза выбирается из таблицы 3.1 по последней цифре шифра студента. В табл. 3.1 приведены нормативные характеристики грунтов. Остальные данные принимаются по табл. 3.2 по последней цифре шифра.
Схемы зданий приведены на рисунках 3.1 – 3.5.
Студенты рассчитывают и конструируют два фундамента наружной и внутренней стен в двух вариантах (на естественном основании и свайный). Остальные фундаменты здания принимают конструктивно на основе предварительного определения их площадей и других прикидочных расчетов. В табл. 3.2 заданы нагрузки Nnи моменты Mnв уровне обреза фундамента.
Графическое определение размеров фундамента по оси «1».
Необходимо учесть, что по оси 1 фундамент испытывает внецентренную нагрузку и требуемое значение b должно быть больше расчётного на 10-20%.
Из графика видно, что наиболее близким значением b является 0,8 м, кроме того оно больше расчётного на 12%. Таким образом, принимаем ширину фундамента b = 0,8 м, (1180х800).
Для оси «2»:
Задаёмся тремя размерами ширины b ленточного фундамента под стену:
b1= 0,8; b2= 2; b3= 3,2;
Определяем среднее давление под подошвой фундамента для каждого случая по формуле:
Для ленточного фундамента:
Афi = b *1 = 0,8 м – для b = 0,8м;
Афi = b *1 = 2 м – для b = 2 м;
Афi = b *1 = 3,2 м – для b = 3,2 м;
Определяем среднее давление под подошвой фундамента для стены по оси «2»
Р||1 = ( 550 + 54,4 ) / 0,8 = 755,5 кПа
Р||2 = ( 550 + 136 ) / 2 = 343 кПа
Р||3 = ( 550 + 217,6 ) / 3,2 = 239,9 кПа
Определяем значения R зависимости от ширины подошвы фундамента:
Графическое определение размеров фундамента по оси «2».
Из графика видно, что необходимо принять больший близкий стандартный размер фундаментной плиты. Наиболее близким значением b является 1м. Таким образом, принимаем размеры фундаментной плиты 1180х1000.
Проверка давлений под подошвой фундамента
Для центрально нагруженного фундамента должно удовлетворяться условие:
Nфо – расчётная нагрузка от веса фундамента, кН.
Для фундаментов по оси «1»:
При расчёте внецентренно нагруженного фундамента методом последовательного приближения добиваются удовлетворения следующих условий:
Краевое давление определяется по формуле:
W – момент сопротивления
Рmax= + 20* 3,4 + 4,9 /0,1 = 642 кН
Рmin= + 20* 3,4 – 4,9 / 0,1 = 544 кН
544 > 0 – условие удовлетворяется.
Для фундаментов по оси «2»:
Расчёт осадки фундамента
Метод послойного суммирования рекомендуется СНиПом для расчёта осадок фундаментов шириной менее 10 м.
Величина осадки фундамента определяется по формуле:
hi и Ei – соответственно толщина и модуль деформации i-го слоя грунта.
n – число слоёв, на которые разбита сжимаемая толща основания.
Производим расчёт для фундаментов по оси «1».
Толщу грунта мощностью (4-6) b ниже подошвы фундамента разбиваем на слои hi, толщиной не более 0,4 b. Эти слои показывают на рисунке
Толщина грунта b*6 = 0,8*6 = 4,8 м
Определяем дополнительное (к природному) вертикальное напряжение в грунте под подошвой фундамента по формуле
d(1) и d(2) – глубина слоя грунта до глубины заложения фндамента;
Определяем дополнительные вертикальные напряжения в грунте по формуле
Определяем относительную глубину для каждого слоя:
Определяем дополнительные вертикальные напряжения в грунте
Определяем вертикальное напряжение от собственного веса грунта для каждого слоя.
где: hi – толщина i-го слоя грунта.
Определяем осадку каждого слоя:
1-й слой S = = 4,22 мм;
2-й слой S = = 2,63 мм;
3-й слой S = = 0,74 мм;
4-й слой S = = 3,17 мм;
5-й слой S = = 2,04 мм;
6-й слой S = = 1,46 мм;
7-й слой S = = 1,06 мм;
9-й слой S = = 0,6 мм;
10-й слой S = = 0,5 мм;
11-й слой S = = 0,4 мм;
12-й слой S = = 0,3 мм;
13-й слой S = = 0,27 мм.
14-й слой S = = 0,1 мм.
Осадку основания фундамента определяем по формуле:
где: Su = 10 см – предельно допустимая осадка сооружения для ленточного фундамента.
S = 3,62+2,94+0,69+3,55+2,2+1,5+1,1+0,8+0,6+0,5+0,4+0,3+0,27+0,1 = 18,6 мм = 1,86 см.
Определяем границу сжимаемой толщины:
20,44 > 18,92 слой 10
16,80 < 19,52 слой 11
Граница сжимаемой толщины находится на границе слоя № 11
Результаты расчётов сводим в таблицу 6:
Производим расчёт для фундаментов по оси «2».
Толщу грунта мощностью (4-6) b ниже подошвы фундамента разбиваем на слои hi, толщиной не более 0,4 b. Эти слои показывают на рисунке
Толщина грунта b*5 = 1*5 = 5 м
Толщина слоя 0,4* b = 0,4*1 = 0,4 м.
Определяем дополнительное (к природному) вертикальное напряжение в грунте под подошвой фундамента по формуле
d(1) и d(2) – глубина слоя грунта до глубины заложения фндамента;
Определяем дополнительные вертикальные напряжения в грунте по формуле
Определяем относительную глубину для каждого слоя:
Определяем дополнительные вертикальные напряжения в грунте
Определяем вертикальное напряжение от собственного веса грунта для каждого слоя.
где: hi – толщина i-го слоя грунта.
Определяем осадку каждого слоя:
1-й слой S = = 3,75 мм;
2-й слой S = = 4 мм;
3-й слой S = =5,4 мм;
4-й слой S = = 3,11 мм;
5-й слой S = = 1,95 мм;
6-й слой S = = 1,3 мм;
7-й слой S = = 0,9 мм;
9-й слой S = = 0,6 мм;
10-й слой S = = 0,4 мм;
11-й слой S = = 0,36 мм;
12-й слой S = = 0,3 мм;
13-й слой S = = 0,2 мм.
Осадку основания фундамента определяем по формуле:
где: Su = 10 см – предельно допустимая осадка сооружения для ленточного фундамента.
S = 3,75+4+5,4+3,11+1,95+1,3+0,9+0,7+0,6+0,4+0,36+0,3+0,2 = 22,97мм = 2,3 см.
Подбор графическим методом площади подошвы фундамента А.
1)Задаёмся тремя размерами площади подошвы А ленточного фундамента под наружную
2) Среднее давление под подошву фундамента определяется по формуле:
; ( i=1,2,3…), где
NфIIi- расчётная нагрузка от веса фундамента и грунта на его обрезах, определяется по формуле:
, где
3)Расчётное сопротивление грунта основания вычисляется по формуле:
, где
k- коэффициент надёжности, k=1;
Kz- коэффициент, принимается равным 1 при ширине фундамента b<10 м;
b- ширина подошвы фундамента, м;
-осреднённое расчётное значение удельного веса грунтов, залегающих выше отметки подошвы фундамента, определяется по формуле:
, где
h1 и h2- мощности вышележащих слоёв грунта;
сII = 13 кПа – среднее значение удельного сцепления грунта, залегающего под подошвой фундамента;
d1- приведённая глубина заложения фундамента со стороны подвала, определяется по формуле: , где
hS – толщина слоя грунта от отметки подошвы фундамента до отметки низа пола подвала, м; hсf – толщина конструкции пола подвала, м;
db – глубина подвала – расстояние от уровня планировки до пола подвала, db =1,5 м.
Т. к. величина расчётного сопротивления R изменяется по линейному закону, то определяем значения
По полученным значениям строим график:
Точка пересечения прямой R=f(A) и кривой РII=f(A) определяет предварительное значение требуемой ширины подошвы ленточного фундамента А=2,795 м 2 .
По каталогу выбираем фундаментную плиту с шириной, ближайшей к требуемой bт=2,795 м.
Выбрали ФЛ28.24-2 шириной b=2,8 м и длиной l=2380 мм, высотой h=0,5 м, 2 несущей способности.
Определение нового значения расчётного сопротивления под подошвой фундамента R:
Конструкция стеновой части фундамента(стены подвала).
Для ее возведения используем 4 сплошных стеновых блока ФБС-12-4-6т длиной 1,2м, шириной 0,4 м и высотой 0,6 м из тяжелого бетона. Такие размеры блоков согласуются с величиной нагрузки NII и шириной стены.
Проверяем фактическое среднее давление под подошвой фундамента.
Собственный вес 1 пог. м фундамента QII складывается из веса железобетонной плиты
ФЛ14-24-3, четырех бетонных стеновых фундаментных блоков сплошных ФБС-12-4-6т и пригрузки от пола подвала на внутренней консольной части ак опорной плиты
,где
Удельный вес бетона блоков ФБС и пола подвала принят равным = =22 кН/м3.
Удельный вес железобетона фундаментной плиты ФЛ принят равным =24 кН/м3.
Вес грунта на консольной части фундаментной плиты с наружной стороны:
= × h×1 × = 0.5*1.8*1*18=16,2кН/м
– вылет консольной части плиты в сторону обратной засыпки (и в сторону подвала при вычислении веса пола подвала, входящего в );
кН/м
Итак: полная расчетная нагрузка, действующая на грунт на отметке
подошвы фундамента при ширине опорной плиты b=2,8 м составляет:
При этом среднее давление под подошвой фундамента на 1 пог.м его длины составит:
Сравниваем полученное значение при принятых размерах фундаментной плиты ФЛ14-24-3 с расчетным сопротивлением R грунта основания:
Условие на контакте подошвы фундамента и песчаной подушки выполняется.
Разница значений pII и R в проекте для ленточных фундаментов не должна превышать 10%.
Так как превышение расчетного сопротивления R над средним давлением ,действующим под подошвой ленточного фундамента составляет 8,7%, то ширина подошвы фундамента запроектирована экономично.
5.3 Графический метод определения размеров подошвы фундамента.
Для фундамента по оси 2А и 2Б задаемся разными площадями подошвы фундамента А1=2м 2 , А2=6м 2 , А3=9м 2 .
Определяем среднее давление под подошвой фундамента для каждого случая по формуле
По оси 2А. По оси 2Б.
Определяем значения R под подошвой фундамента для каждого случая по формуле 5.5
Наносим полученные значения Р, R и А на график, точка пересечения графиков Р и R дает требуемое значение площади подошвы фундамента.
Определение площади подошвы фундамента
графическим способом по оси 2А
Определение площади подошвы фундамента
графическим способом по оси 2А
6. Проверка давлений под подошвой фундамента
Для фундамента по оси 2Б, как для центрально нагруженного фундамента должно удовлетворяться условие:
PII ≤ R
где PII – среднее давление по подошве фундамента, кПа
PII=NII/A (6.1)
где N0II – расчетная нагрузка, приложенная к обрезу фундамента N0II=1550кН
Nфо – расчетная нагрузка от веса фундамента, кН
NгрII - расчетная нагрузка от веса грунта над уступами, кН
NфII= Nфо+ NгрII=bld1γср (6.3)
PII=NII/bl+d1γср (6.4)
PII=1800/2.6х2.6+1.65х20=299.3(кПа)
Условие выполняется, разница между давлениями не превышает 15%
Для фундамента по 2А, как для внецентренно нагруженного фундамента должно удовлетворяться условия:
Pср ≤ R
Pmax ≤ 1.2R
Краевые давления по подошве фундамента для внецентренно нагруженного фундамента находятся по формуле
Pmax, min= NOII/A+yсрхd1±MII/W (6.5)
W=b 2 *l/6. (6.6)
Pmax, min= 1550/2.4х2.4+20х1.65±60/2.3, Pmax= 328.2 (кПа), P min=276.0(кПа)
W=2.4 2 х2.4/6=2.3
328.2 + 276.0/2≤ 322.6
328.2 ≤ 1.2х322.6
328.2 ≤ 387.1
276.0 > 0
7. Расчёт осадки фундамента
Метод послойного суммирования рекомендуется СНиПом для расчета осадок фундаментов. Величину осадки фундамента определяется по формуле:
где - безразмерный коэффициент, равный 0,8;
zpi -среднее вертикальное (дополнительное) напряжение в i - м слое грунта;
hi и Ei -соответственно толщина и модуль деформации i -го слоя грунта, значение Еi
n - число слоев, на которое разбита сжимаемая толща основания.
Эпюра распределения вертикальных напряжений от собственного веса грунта строится в пределах глубины 4-6b ниже подошвы фундамента. Вертикальное напряжение от собственного веса грунта на границе слоя, расположенного на глубине z, определяется по формуле
Удельный вес грунтов, залегающих ниже уровня подземных вод, определяется с учетом взвешивающего действия воды. Водоупорами следует считать глины и суглинки твердой и полутвердой консистенции при IL<0.5
По данным геологического разреза уровень грунтовых вод находится на отм. 93.5 м, а водоупор в виде суглинков тугопластичных с IL=0.42 начинается на отм. 93.6, следовательно удельным весом грунтов с учетом взвешивающего действия воды пренебрегаем.
Читайте также: