Проектирование свайного,ленточного и столбчатого фундамента

   Грунтовые условия строительной площадки, определенные инженерно-геологическими изысканиями.

   Определяем  нагрузки для расчетов по деформациям  в уровне планировки.

    Вес стены: N₁=1·0.51·30,45·0.85·18·0,95=206 кН/м

    Грузовая  площадь:

    А= 1*5,6/2=2,8м²

Вес 10 междуэтажных перекрытий: N₂=2.8·3·10=84 кН/м

    Вес покрытия:  N₃=3,5*2,8=9,8 кН/м

Врем. длит. нагрузка:  N₄=2,8·0,5∙10=14 кН/м

Нагрузка на перекрытия при ее пониженном значении: N₅=0,7·10·2,8=19,6 кН/м

где 0,7 кПа - понижение значения

    Интенсивность снеговой нагрузки: S₀=0,86 кПа

    q₅=1,0*0,86*0,7*0,5=0,301кПа.

    Расчетная нагрузка на перекрытия от веса снега:  N₆=3,0*0,301=0,9 кН/м

    Cумма нагрузок: N_II=N₁+N₂+N₃+φ·(N₄+N₅+N₆),

    где - коэффициент сочетания =0,95

    N_II=206+84+9,8+0.95*(14+19,6+0.9)=333 кН/м

    Отдельно определяем вертикальную нагрузку от перекрытия над подвалом:

    N₁= А*3 + *(А*0,5 + А*0,7)

    N₁= 2,8*3 + 0,95*(2,8*0,5 + 2,8*0,7) = 12 кН/м.

    Момент  в уровне планировки на пог. м:

    M_II = N_1*e₁ = 12*0,21 = 2,4 кНм/м.

    где N₁ - вертикальная нагрузка от перекрытия над подвалом, включая собственный вес перекрытия, нагрузку от перегородок и нагрузку на перекрытие, кН;

          e₁ - эксцентриситет приложения нагрузки N₁, м.

    Эксцентриситет  приложения этой нагрузки составляет

    

    где с - длина заделки плиты в стену, принимаемая не менее 0,12 м.

    Учитывая, что рассматриваемое здание относится  ко II классу ответственности, полученные значения умножаем на коэффициент надежности по назначению         

    γ _n=0,95. Тогда значения нагрузок для расчета по деформациям

    N_II=333*0,95=316 кН/м.

    M_II=2.4*0.95=2.3 кНм/м.

    Из  конструктивных соображений (обеспечение  проектной высоты подвала) отметку  подошвы фундамента назначаем  - 3.60 м.

    Тогда:

    - при  высоте фундаментной плиты 0,3 м и высоте каждого из пяти рядов стеновых блоков по 0,6 м перекрытие над подвалом укладывается на верхний блок;

    - условие  недопущения выпора грунта из-под  подошвы фундамента соблюдается, так как

    h_s + h_sf = 0,6м > 0,5м;

    - глубина  заложения фундамента d, равная 3,15м, значительно превышает расчетную глубину сезонного промерзания грунта, следовательно, условие недопущения сил морозного пучения грунтов под подошвой фундамента соблюдается;

    - основанием  фундамента будет суглинок светло-коричневый (ИГЭ-1), с расчетным сопротивлением грунта R₀ = 225кПа

    

    Определим предварительное значение ширины подошвы  ленточного

фундамента b₀:

    

    Подбираем марку железобетонной фундаментной плиты ФЛ 20.30

шириной b = 2 м, l = 2,98 м.

вычислим уточненное расчетное сопротивление грунта:

    

    где - коэффициенты условий работы по СНиП 2.02.01-83*;

          К - коэффициент, К= 1, если прочностные характеристики грунта (C и f) приняты по таблицам СНиП или региональных нормативов;

        M_g, M_q, M_c - коэффициенты, в зависимости от угла внутреннего трения f_ll;

                К_z - коэффициент; при b < 10 м К_z=1;

                 b - ширина подошвы фундамента, м;

              - осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента, кН/м³

              - то же, залегающих выше подошвы;

               С_ll- расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента, кПа.

    В этой формуле приведенная глубина заложения фундамента от пола подвала :

     ,

              где hs =0.4 м – толщина слоя грунта выше подошвы фундамента со стороны пола подвала,

              hcf = 0,2 м – толщина конструкций пола подвала

             γcf = 24 кН/м³ – расчетное значение удельного веса конструкций пола подвала

    уточним ширину подошвы фундамента с учетом вычисленного значения R:

    

    принимаем фундаментную плиту ФЛ 12.24.

       шириной b = 1,2м,

       высотой h_p = 0,3 м,

       длиной = 2.38 м,

    Расход  материалов:

    Бетон - 0,65 м³

    Сталь – 6,3 м³

    Масса плиты: 1.63 т.

    Определяем  вертикальные нагрузки в уровне подошвы  фундамента. Стену подвала назначаем  из фундаментных стеновых блоков сплошных из тяжелого бетона шириной b’ = 0,5 м марки  ФБС 24.5.6 – Т.

    Вес стены подвала:

    

      Вес фундаментной плиты:

    

    где G_p, l_p – соответственно вес и длина фундаментной плиты.

    Вес грунта на левом уступе фундаментной плиты:

    

    где    

    Усилия  от временной нагрузки на внешней  стороне фундамента:

    

    Сумма вертикальных нагрузок в уровне подошвы  фундамента:

    

    Выбираем  расчетную схему. Для этого проверяем  соотношение b’/b:

    

    Т.о. на грунт передается только вертикальная нагрузка.

      Интенсивность активного бокового  давления грунта в уровне поверхности  планировки:  σ_а1=17,1·0,58·tg²(45⁰-17,1⁰/2)=5,41кПа

    h_Э=10/17,1=0,58м

    φ^/_II=19⁰*0.9=17,1⁰

    Интенсивность активного бокового давления в уровне подошвы фундамента:

    σ_а2=17,1*(0,58+5,41)*tg²(45⁰-17,1⁰/2)=55,88  кПа

    Момент  в заделке от действия равномерно распределённой нагрузки 

    q= σ_а1 =5,41 кПа. =5,41/4,2=1,29

    М₁=-5,41*5,41²/8*(2-1,29)²=-9,98 кНм

    Момент  в заделке от действия треугольной  нагрузки q= σ_а2 - σ_а1 =55,88-5,41=50,47 кПа.

    М₂=-50,47*5,41²/120*(3 * 1,29²-15*1,29+20) =-69,45кНм

    Момент  в заделке от веса грунта на уступе фундаментной плиты

    М₃= G₃ · е₃= G₃ ·( b+ b¹)/4=21,93*(1,2+0,5)/4=10,42кНм

    Момент  в заделке от веса грунта на уступе фундаментной плиты

    М₄= G₄ ·( b+ b¹)/4=4,5*(1,2+0,5)/4=2,14 кНм

    Момент  в заделке от действия момента  М₁₁ , приложенного в уровне перекрытия над подвалом 

    М₅= 2,3/2=1,15 кНм

    Суммарный момент в подошве фундамента

    ΣМ=-9,98-69,45+10,42+2,14+1,15==-65,72 кНм

     Определяем  эксцентриситет и его относительное  значение.

    Р_max=316(1+6*0.12)/1,2=388кПа

    388<1.2*332=399 кПа

    Недогруз  составляет менее 20%.

 

7.Список литературы:

1. Гильман Я. Д., Логутин В. В. Проектирование оснований и фундаментов (для студентов и проектировщиков) - Ростов н/Д: РГАС, 1996.

2. СНиП 2.02.01-83*. Основания зданий и сооружений. - М.Минстрой России.

3. СНиП 2.02.03-85. Свайные фундаменты. М.: - ЦИТП Госстроя СССР, 1986.