Расчет и проектирование оснований и фундаментов промышленных зданий

где коэффициент  надежности по нагрузке g_f=1, удельный вес бетона g_b=25 кН/м³; k_рз=0,95- коэффициент разрыхления.

Все нагрузки, действующие на фундамент, приводим к центру тяжести подошвы:

N_{tot II} = N_{col II} + G_{g II} + G_{fun II} = 1826,49 + 803,20 + 475= 3104,69 кН;

M_{tot II} = M_{col II} +  Q_{сol II} · Н_ф = 1594,21 + 117,2 × 1,8 = 1805,17  м;

Q_{tot II} = Q_{col II} = 117,2 кН.

Уточняем  расчетное сопротивление R для принятых размеров фундамента (l =5,4м,b = 5,4 м, d = 2,35 м):

=

(1,0 ·1/1)·(0,12·1·5,4·8,21+1,47·[0,85·17,07+(2,35-0,85)·8,21]+3,82·29) = 155,53 кПа. 

Определяем среднее  P_{II mt}, максимальное P_{II max} и минимальное P_{II min} давления на грунт под подошвой фундамента:

= 175,25 кПа;

= 37,69 кПа;

P_{II max} = 175,25 кПа < 1,2×R = 1,2 × 155,53 = 186,64 кПа;

P_{II min} = 37,69 кПа > 0.

= 106,47 кПа < R = 155,53 кПа. 

Все условия  ограничения давлений выполнены. 

Эпюра контактных давлений по подошве фундамента приведена на рисунке 3 

 
 
 

Рис 3. Эпюра контактных давлений по подошве фундамента 
 
 
 
 
 
 
 
 

4.6. Расчет осадки  методом послойного  суммирования. 

     Для расчета осадки фундамента методом  послойного суммирования составляем расчетную  схему, совмещенную с геологической колонкой по оси фундамента А-5( рис.4). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Рис. 4 Расчетная  схема распределения напряжений в основании 

фундамента по оси А 5

Напряжение  от собственного веса грунта на уровне подошвы фундамента при планировке срезкой в соответствии с п.1 прил.2 СНиП 2.02.01-83:

s_zg,0 = [g_II×d_w + g_{sb II} ×(d - d_w)] = [17,07×0,85 + 8,21 × (2,35 – 0,85)] = 26,82 кПа.

Дополнительное  вертикальное давление на основание  от внешней нагрузки на уровне подошвы фундамента:

s_{zp 0} = P₀  = P_{II mt} - s_zg,0 = 106,47 – 26,82  = 79,65 кПа.

Соотношение сторон подошвы фундамента: .

Значения  коэффициента a устанавливаем по табл.1 прил.2 СНиП 2.02.01-83.

Для удобства пользования указанной таблицей из условия: принимаем толщину элементарного слоя грунта h_i=0,2 × b =0,2 × 5,4=1,08 м. 

Дальнейшие вычисления сводим в таблицу 8. 

Определение осадки.

                                                                     Таблица 8.

 

Граница глины и суглинка условно смещена до глубины z_i = 2,16м от подошвы (фактическое положение на глубине z =2,87 м), а граница суглинка и глины смещена до глубины z_i = 4,32м от подошвы (фактическое положение на глубине z =4,53 м). На глубине H_c = 7,56 м от подошвы фундамента выполняется условие СНиП 2.02.01-83 (прил.2, п.6) ограничения глубины сжимаемой толщи основания (ГСТ):

      s_zp= 16,01 кПа » 0,2×s_zg = 18,82 кПа,

поэтому послойное  суммирование деформаций основания  производим в пределах от подошвы фундамента до ГСТ.

Осадку основания  определяем по формуле:  

Условие S = 3,3 см < S_u = 12см выполняется (значение S_u = 12,0 см принято по таблице прил.4 СНиП 2.02.01-83). 
 

5. Расчет и проектирование  варианта фундамента  на искусственном

основании, в виде песчаной распределительной  подушки. 

5.1. Глубина заложения  фундамента. 

     Аналогично  фундаменту на естественном основании назначаем глубину заложения фундамента d = 2,35 м. Принимаем для устройства подушки песок среднезернистый, плотный, имеющий проектные характеристики: E = 45 МПа; е = 0,50; g_{n II} = 20,2 кН / м³;g_{n ,sb} = 10,7 кН/м³. 

5.2. Определение требуемой  площади подошвы фундамента. 

     Для определения площади А_тр подошвы фундамента принимаем расчетное сопротивление  R₀ = 500 кПа для материала песчаной подушки: среднезернистого песка.

Тогда    А_ТР=N_{col II} / (R₀ - g_mt×d) = 1826,49 / (500 - 20×2,35)=4,03 м² 

g_mt = 20 кН / м³ - средний удельный вес материала фундамента и грунта на его уступах 

5.3. Выбор фундамента  и определение  нагрузки на грунт. 

     В соответствии с требуемой величиной  площади подошвы А_тр = 4,03 м² и высотой фундамента d = 2,35 м, подбираем типовой фундамент серии 1.412-2/77.

Принимаем фундамент ФД 7-2, размеры которого l = 2,7 м, b = 2,1 м, А = 5,67 м²,

Н_ф = 1,8 м; объем бетона V_fun = 5,5 м³.

Вычисляем расчетное значение веса фундамента и грунта на его уступах:

G_fun = V_fun×g_b×g_f  = 5,5×25×1 = 137,5 кН;

V_g = l×b×d – V_fun = 2,7×2,1×2,35 – 5,5 = 7,82 м³;

G_{g II} = V_g× K_{рз ×}g_II ×g_f = 7,82×0,95×17,07 ×1 = 126,87 кН,

где коэффициент  надежности по нагрузке g_f=1, удельный вес бетона g_b=25 кН/м³; k_рз=0,95- коэффициент разрыхления.

Все нагрузки, действующие на фундамент, приводим к центру тяжести подошвы:

N_{tot II} = N_{col II} + G_{g II} + G_{fun II} = 1826,49 + 126,87 +137,5 = 2090,86 кН;

M_{tot II} = M_{col II} +  Q_{сol II} · Н_ф = 1594,21 + 117,2 × 1,8 = 1805,17  м;

Q_{tot II} = Q_{col II} = 117,2 кН. 

5.4. Расчетное сопротивление  грунта. 

     Уточняем расчетное сопротивление R песка подушки для принятых размеров фундамента (b = 2,1 м; l = 2,7 м; d = 2,35 м):

R = R₀(1+k₁(b-b₀)/b₀)+ k₂ g_II ^/(d-d₀)=500×(1+ 0,125 ×(2,1 - 1)/1)+0,25×17,07(2,35- -2) = 570,24 кПа.

k₁ = 0,125, K₂ =0,25 - коэффициенты, принимаемый для оснований, сложенных крупнообломочными и песчаными грунтами, кроме пылеватых песков.  

5.5. Давление на подушку  под подошвой фундамента. 

     Определяем  среднее P_{II mt}, максимальное P_{II max} и минимальное P_{II min} давления на распределительную песчаную подушку фундамента:

=1076,25 кПа;

= -338,74 кПа;

P_{II max} = 1076,25кПа < 1,2×R = 1,2×570,24 = 684,29 кПа; 

Проверка  не выполняется, необходимо рассмотреть  другой вариант фундамента: 

Принимаем фундамент ФД 8-2, размеры которого l = 2,7 м, b = 2,4 м, А = 6,48 м², Н_ф = 1,8 м; объем бетона V_fun = 5,7 м³. 

G_fun = V_fun×g_b×g_f  = 5,7×25×1 = 142,5 кН;

V_g = l×b×d – V_fun = 2,7×2,4×2,35 – 5,7 = 9,53 м³;

G_{g II} = V_g× K_{рз ×}g_II ×g_f = 9,53×0,95×17,07×1 =154,51 кН.

N_{tot II} = N_{col II} + G_{g II} + G_{fun II} = 1826,49 + 154,51 +142,5 = 2123,5 кН;

M_{tot II} = M_{col II} +  Q_{сol II} · Н_ф = 1594,21 + 117,2 × 1,8 = 1805,17  м;

Q_{tot II} = Q_{col II} = 117,2 кН.

R = R₀(1+k₁(b-b₀)/b₀)+ k₂ g_II ^/(d-d₀)=500×(1+ 0,125 ×(2,4 - 1)/1)+0,25×17,07(2,35- -2) = 588,99 кПа.

= 946,76 кПа;

= -291,36 кПа;

P_{II max} = 946,76 кПа < 1,2×R = 1,2×588,99 = 706,79 кПа;

Проверка  не выполняется, необходимо рассмотреть  другой вариант фундамента: