Проектирование свайного,ленточного и столбчатого фундамента

                        

       где  К_n - коэффициент, учитывающий температуру воздуха в помещении, примыкающем к наружным фундаментам, наличие подвала или техподполья, а также состав полов.

     Из  конструктивных требований к заделке колонны в стакан высота фундамента определяется по формуле:

h_f >d_c+h_g +0.05 = 0.9+0.2 + 0.05 = 1.15 м.

         d_c>l_c[1-0.8(l_c-0.9)] = 1(l-0.8(l-0.9)] = 0.92м.

     где d_c - глубина заделки колонны в фундамент;                        

             h_g - расстояние от дна стакана до подошвы фундамента, принимаемое не менее 0,2 м.

         l_c – длинна сечения колонны.

     0,05 – расстояние между торцом  колонны и дном стакана, назначаемое  для возможности рихтовки колонны при монтаже, м.

     Принимаем для промздания h_f > 1,5м. При этом высота фундамента кратна 300 мм.

 
 
 
                        
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Рис. 1. Схема  проектируемого фундамента под крайнюю колонну цеха.

 
 
                       

 
 
 
    
 
 
 
 

 Рис. 2. Схемы к формированию габаритов  фундаментов 

3.2. Определение размеров подошвы  фундамента

     В первом приближении площадь подошвы  фундамента:

     

     где N_II- сумма всех вертикальных нагрузок в обрезе фундамента для расчетов по II группе предельных состояний, кН;

     R_o- табличное значение расчетного сопротивления грунта, кПа;

     γ_mt ~ среднее значение удельного веса материала фундамента и грунта на его уступах; принимаемое в инженерных расчетах равным 20 кН/м³;

     d - принятая глубина заложения фундамента.

      ²

     Задаваясь соотношением сторон b/l = 0.75

                      А=0,75·l²;

     Отсюда  l =3,36 и b= 2,52 м.

       В соответствии с модулем 300 мм полагаем l=3,6 м, b=2,7 м.

     Находим нагрузки в подошве фундамента:

G_f = b·l(d + 0.15)y_mtγ_n=2,7*3,6(1.5 +0.15)20·0.95 =305 кН.

Для первого  сочетания нагрузок:

 

e ₌

Для второго  сочетания нагрузок:

e ₌

_{;        ;} 

      Расчётное сопротивление грунта основания:

где γ_cI , γ_сII - коэффициенты условий работы по СНиП 2.02.01-83*;

К_z - коэффициент, зависящий от ширины подошвы фундамента (К_z=1)

          M_γ, M_q, M_c - коэффициенты, принимаемые по СНиП 2.02.01-83' в зависимости от угла внутреннего трения (для ; M_γ = 0,61, M_q = 3,4,  M_c = 6,04).

            усредненное значение удельного  веса грунтов, залегающих ниже  подошвы фундамента

           усредненное значение удельного веса грунтов, залегающих выше подошвы фундамента;

   d₁ –глубина заложения фундамента, d₁=d;

   d_b –высота подвала;

   c_II –значение коэффициента удельного сцепления.

       Давление  в подошве фундамента: ;    

; 

   G₁ – вес стены, приходящийся на фундамент, кН.

          G_f – ориентировочный вес фундамента, грунта не его уступах и подготовки под полы, (нагрузка в подошве фундамента).

   

    ;

   P_1max=156*(1+6·0,11)=259кПа;       

   

 P_2max=208·(1+6·0.11)=345кПа

Проверка  условия:

Р_{II 1.2}≤R:       156<299                              P_IImax1.2≤1.2R:   259<359

      208<299             345<359

       Условие выполняется, недонапряжение составляет не более 20%.

Окончательно  принимаем b=2.7 м; l=3,6 м.

 

3.3. Расчет осадки основания фундамента  методом послойного суммирования.

 

     Подобранные ранее размеры подошвы фундамента должны быть достаточными, чтобы удовлетворялось условие расчета основания  по деформациям

     S≤S_u,

     где  S-совместная деформация основания и сооружения, определяемая расчетом;

     S_u- предельное значение совместной деформации основания и сооружения, которое принимается согласно СНиП 2.02.01-83^*.

     Сначала разбиваем основание ниже подошвы  фундамента на элементарные слои h_i=0,4b=0,4·2,7=1,08 м.  Принимаем h_i=1,08 м.

     Вертикальное  напряжение от собственного веса грунта на уровне подошвы фундамента (z = 0) определяют по формуле:

     

     где  γ_II^/- осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих выше подошвы фундамента, кН/м;

     d - глубина заложения фундамента от уровня планировки при срезке грунта, м.

кН/м²

     Вертикальные  напряжения от собственного веса грунта  σ_zg на границе

слоев, расположенных на глубине z от подошвы фундамента, находят по следующей формуле:

     

     где γ_IIi, h_i- соответственно удельный вес, kH/м³ и толщина i-го слоя грунта, м.

      Осадку  основания с использованием расчетной  схемы линейно-деформируемого полупространства определяют от действия вертикальных дополнительных напряжений в грунте:

где α- коэффициент, принимаемый по СНиПу  в зависимости от формы подошвы  фундамента, соотношения сторон   η=l/b=3,6/2.7=1,333 м,  и относительной глубины расположения слоя ζ=2z/b=2*108/270=0,8;

         Р - среднее давление под подошвой  фундамента, кПа.  

Промежуточные вычисления производим в табличной  форме (табл.3.). 

Таблица 3

К расчету  осадки основания фундамента. 

 
 

 
 
 
 
 
 
 
 
 

Находим нижнюю границу сжимаемой толщи и  вычисляем осадку:

где σ_{zp i}- среднее значение дополнительного вертикального нормального напряжения  в i-м слое грунта, равное полусумме напряжений на верхней z_i-1 и нижней z_i границах слоя, кПа;

h_i, E_i-соответственно толщина, м,  и модуль деформации, кПа, i-го слоя грунта;

n- число слоев, на которое разбито основание в пределах сжимаемой толщи.

       Граница сжимаемой толщи находится на глубине z=5,40 м, так как здесь

      σ_zp≤0.2σ_zg.

       Получим величину осадки:

 

      Расчетное значение осадки основания свайного фундамента меньше предельного

S=2.76 см <S_u=8 см.

       Условие расчета основания по деформациям выполняется.

3.4.Производим  расчет элементов фундамента  по прочности

3.4.1. Конструирование фундамента.

 

     Толщина стенки стакана  в плоскости действия момента (вдоль оси ОХ) d_q > 0,2·1,0 = 0,2 м; из плоскости момента, не менее 150 мм. Тогда размеры подколенника с учетом размеров колонны, толщины стенок, стакана и принятых зазоров в плане l_uc и b_uc должны составлять:

             l_uc > 1.0+ 2d_g + 0,15 = 1,0+2*0,12+0,15 = 1,55 м;

             b_uc > 0.5 + 2d_g + 0,15 = 0,5+2*0,15+0,15=0,95 м.

     С учетом модуля 300 мм 1_uс = 1,8 м, b_uc = 1,2 м.

     Предположим, что плитная часть фундамента состоит из одной ступени высотой h_i= 0,3 м. Рабочая высота нижней ступени при защитном слое бетона 35 мм и диаметре арматуры 20 мм:

     h₀₁ =300-35-20/2 =255 мм.

     где h₀₁ –рабочая высота бетона.

     Определяем допускаемый вынос нижней ступени С_lmax=h_o1·K

где К - определяется по таблице, принимая бетон класса В15.