Определение расчётной нагрузки при проектировании отдельно стоящего фундамента 9-этажного здания

Постоянная нагрузка на стену А: 341 кН/м; временная – 22 кН/м.

Постоянная нагрузка на колонну Б: 894 кН/м; временная – 142 кН/м.

Т.к. в здании имеется подвала, постоянные и временные нагрузки соответственно увеличиваются:

- на стену А – постоянные -на 14 и временные – 2 кН/м;

- на колонну Б – постоянные –на 65 и временные – 3 кН/м

Определение расчетных нагрузок по второй группе предельных состояний.

1. Нагрузка на стену А:

2. Нагрузка на колонну Б:

Определение расчетной нагрузки по первой группе предельных состояний.

	Расчетная нагрузка по II группе предельных состояний (кН)	Расчетная нагрузка по I группе предельных состояний (кН)
Стена А	379	454,8
Колонна Б	1104	1324,8

Определение глубины заложения отдельно стоящего фундамента.

Под наружную стену кирпичного дома

Определяем глубину заложения исходя из конструктивных особенностей сооружений.

При отметки пола подвала равной-2,2 м. и толщине конструкции пола подвала 0,2м. глубина заложения подошвы фундамента мелкого заложения равна:

d = d_в+ h_s + h_cf - h_ц = 2,2 + 0,3 + 0,2 - 0,6 = 2,1 м

d_в= 2,2м- размер от чистого пола подвала до пола 1-го этажа

h_s =0,3м – величина заглубления подошвы фундамента от низа пола подвала

h_cf = 0,2- высота пола подвала

h_ц = 0,6 – высота цокольной части здания

Определяем расчетную глубину сезонного промерзания в гор. Томске

Нормативная глубина сезонного промерзания

d_o= 0,23м (для суглинка)

Mt = 74 – безразмерный коэффициент, численно равный сумме абсолютных значений среднемесячных отрицательных температур за зиму в Томске (СНиП по строительной климатологии и геофизике).

Расчетная глубина сезонного промерзания грунта df определяется по формуле :

Kn = 0,6 – коэффициент, учитывающий влияние теплового режима здания (для жилых домов с подвалом при t=+10˚С k_h=0,6)

Вывод:

Принимаем глубину залегания фундамента равной 2,1м, т.к. расчетная глубина сезонного промерзания составляет 1,19м<2,1м., т.е. по наибольшей величине, исходя из конструктивных особенностей здания.

Глава IV Определение размеров фундамента мелкого заложения на естественном основании для жилого здания с подвалом

1. Определение ширины ленточного сборного фундамента под наружную стену 9 этажного здания.

Определяем ориентировочную ширину ленточного фундамента.

Основные характеристики песчаной подушки, которая является рабочим слоем.

Удельный вес грунта

Для песчаной подушки примем песок средней крупности средней плотности (СНиП 2.01-83)

Угол внутреннего	Коэффициенты			Угол внутреннего	Коэффициенты
трения j II град.	Mg	Mq	Mc	трения j II град.	Мg	Mq	Mc
0	0	1	3,14	23	0,69	3,65	6,24
1	0,01	1,06	3,23	24	0,72	3,87	6,45
2	0,03	1,12	3,32	25	0,78	4,11	6,67
3	0,04	1,18	3,41	26	0,84	4,37	6,9
4	0,06	1,25	3,51	27	0,91	4,64	7,14
5	0,08	1,32	3,61	28	0,98	4,93	7,4
6	0,1	1,39	3,71	29	1,06	5,25	7,67
7	0,12	1,47	3,82	30	1,15	5,59	7,95
8	0,14	1,55	3,93	31	1,24	5,95	8,24
9	0,16	1,64	4,05	32	1,34	6,34	8,55
10	0,18	1,73	4,17	33	1,44	6,76	8,88
11	0,21	1,83	4,29	34	1,55	7,22	9,22
12	0,23	1,94	4,42	35	1,68	7,71	9,58
13	0,26	2,05	4,55	36	1,81	8,24	9,97
14	0,29	2,17	4,69	37	1,95	8,81	10,37
15	0,32	2,3	4,84	38	2,11	9,44	10,8
16	0,36	2,43	4,99	39	2,28	10,11	11,25
17	0,39	2,57	5,15	40	2,46	10,85	11,73
18	0,43	2,73	5,31	41	2,66	11,64	12,24
19	0,47	2,89	5,48	42	2,38	12,51	12,79
20	0,51	3,06	5,66	43	3,12	13,46	13,37
21	0,56	3,24	5,84	44	3,38	14,5	13,98
22	0,61	3,44	6,04	45	3,66	15,64	14,64

Угол внутреннего трения

Где b- ширина фундаментной плиты (м)

N_a^II - расчетная нагрузка от массы сооружения на 1 пог. м. (кН)

R_o – табличное значение расчетного сопротивления грунта основания под подошвой фундамента, (кПа)

- усредненный удельный вес стеновых блоков, фундамента и грунта

d- глубина заложения фундамента, м

Полученная ширина подошвы ленточного фундамента b=1,44 м. является предварительной. Так как ширина определена, исходя из табличного значения расчетного сопротивления основания. По этому размеру принимаем типовую фундаментную подушку ФЛ 14.24. с h_s=0,3 м, b=1400мм (так как b=0,8-1,6)

L=2,4 м

Определяем расчетное сопротивление грунта основания по формуле СНиПа

M_gM_qMc-f( )

Коэффициент , так как рабочий слой песок средней крупности средней плотности.

Коэффициент - зависит как от вида грунтов, залегающих непосредственно под подошвой фундамента, так и от отношения длины здания к его высоте.

Так как l/h= 95200/42600=2,24

1. - угол внутреннего трения

2. 

3. 

4. 

- коэффициенты, принимаемые по табл.4 СНиПа, в зависимости от расчетного значения угла внутреннего трения грунта, находящегося непосредственно под подошвой фундамента

5. Kz=1 - коэффициент надежности (так как ширина ленточного фундамента b≤10м)

6. b=1400 мм - меньшая сторона подошвы фундамента.

7. - расчетное значение удельного веса грунта, залегающего ниже подошвы фундамента.

8. d₁=h_s+h_sfx(γ_cf/γ_II’)= 0,3+0,2х(22/18)=0,54- приведенная глубина заложения наружных и внутренних фундаментов от пола подвала.

9. d_B=2,1-0,5=1,6 м - глубина подвала – расстояние от уровня планировки до пола подвала.

10. осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих выше отметки заложения подошвы фундамента

Проверяем фактическое среднее давление P, действующее под подошвой фундамента при принятом размере и заданных нагрузках:

Gф- собственный вес 1 м фундамента из подушек ФЛ-14.24, 3 стеновых блоков ФБС-6 и одного блока ФБС-3.

Gф=(1,4х0,3х1х24)+(3х(0,6х0,6х1х22))+(0,6х0,3х1х22)=10,08+23,76+3,96=37,8 кН/м³

Gгр=γх(0,7-0,3)=18х0,4=7,2 кН/м^{3 -} вес грунта на обрезе фундамента с наружной стороны.

А=bх1=1,4х1=1,4 м²

P=402,8 кПа≤ R=413,5 кПа

Определяем разницу между R и P.

%

_{Вывод: Разница между средним давлением, действующим по подошве ленточного фундамента P, и расчетным сопротивлением R составляет меньше 2.66% < 10%, ширина подошвы фундамента запроектирована достаточно экономично.}

Б. Под внутренний ряд колонн

Определение размеров подошвы отдельно стоящего фундамента мелкого заложения

1) Определение ширины подошвы отдельно стоящего фундамента графическим методом:

Задаёмся тремя размерами площади подошвы А отдельного фундамента под колонну:

А1=2м², А2=4м², А3=9м².

2) Среднее давление под подошву фундамента определяется по формуле:

; ( i=1,2,3…), где

N_фIIi- расчётная нагрузка от веса фундамента и грунта на его обрезах, определяется по формуле:

, где

γср- средний удельный вес грунта и материала фундамента, принимается равным 20 кН/ ; d- глубина заложения фундамента, d=3.35м.

3)Расчётное сопротивление грунта основания вычисляется по формуле:

, где

γ_с1 и γ_с2- коэффициенты условий работы грунтового основания и здания во взаимодействии с основанием принимаются по таб.3 СНиП[6], γ_с1=1,4, γ_с2=1,42;

k- коэффициент надёжности, k=1;

Мγ , Мq, Mc –коэффициенты, принимаемые по таб.4 СНиП[6] в зависимости от расчётного значения угла внутреннего трения φ_II грунта, находящегося непосредственно под подошвой фундамента, т.е. «рабочего слоя»,

Мγ= 0,26, Мq= 2,55, Mc=4,56;

Kz- коэффициент, принимается равным 1 при ширине фундамента b<10м;

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;

γ_II1 и γ_II2 – расчётная величина удельного веса грунта вышележащих слоёв;

с_II = 20 кПа – среднее значение удельного сцепления грунта, залегающего под подошвой фундамента;

d₁- приведённая глубина заложения фундамента со стороны подвала, определяется по формуле: , где

h_S – толщина слоя грунта от отметки подошвы фундамента до отметки низа пола подвала, м; h_сf – толщина конструкции пола подвала, м;

γ_сf – расчётное значение удельного веса материала конструкции пола подвала,22 кН/ ;

db – глубина подвала – расстояние от уровня планировки до пола подвала, м.

Т. к. величина расчётного сопротивления R изменяется по линейному закону, то определяем значения

- при b=0

- при b=3

По полученным значениям строим график:

Точка пересечения R=f(b) и РII=f(b) определяет предварительное значение требуемой площади подошвы отдельного фундамента А=2,97 м²; со стороной b=1.72 м.

По каталогу подбираем фундамент 1Ф18.9-1, со стороной 1.8 м и площадью 3.24 м²

Определение нового значения расчётного сопротивления R:

Проверяем фактическое среднее давление под подошвой фундамента.

Для этого определяем вес:

Фундамента Q_{Ф = 42,2 кН}

Колонны Q_К = 0,4²*3,8*24=14,59 кН

Ригеля Q_Р=0,4*0,4*5,6*24=21,5 кН

Ограждающей панели подвала Q_Н=0,34*3*6*13=79,6 кН

Пригрузка фундамента грунтом ниже пола подвала:

G1 = (V0 – Vф) ×γ = (1,8²×0,9 – 42,2/24) ×22 = 25,5 кН;

Пригрузка фундамента грунтом с внешней стороны панели подвала:

G2 =1,8×0,51×2,45×22 =49,5 кН;

Пригрузка от пола подвала:

G3 = (1,8×1,25 – 0,4²) ×0,2×22= 9,196 кН.

Разница значений p_II и R в проекте для отдельно стоящих фундаментов не должна превышать 20%.

Так как разница значений p_II и R составляет 13,32%, то ширина подошвы фундамента запроектирована экономично.

Определение размеров подошвы отдельно стоящего фундамента №2 мелкого заложения

1) Определение ширины подошвы отдельно стоящего фундамента графическим методом:

Задаёмся тремя размерами площади подошвы А отдельного фундамента под колонну:

А1=2м², А2=4м², А3=9м².

2) Среднее давление под подошву фундамента определяется по формуле:

3)Расчётное сопротивление грунта основания:

- при b=0

- при b=3

По полученным значениям строим график:

Точка пересечения R=f(b) и РII=f(b) определяет предварительное значение требуемой площади подошвы отдельного фундамента А=3,09 м²; со стороной b=1.76 м.

По каталогу с запасом подбираем фундамент 1Ф21.9-1, со стороной 1.8 м и площадью 3.24 м²

Проверяем фактическое среднее давление под подошвой фундамента.

Для этого определяем вес:

Фундамента Q_{Ф = 53 Кн}

Колонны Q_К = 0,4²*3,8*24=14,59 кН

Ригеля Q_Р=0,4*0,4*5,6*24=21,5 кН

Ограждающей панели подвала Q_Н=0,34*3*6*13=79,6 кН

Пригрузка фундамента грунтом ниже пола подвала:

G1 = (V0 – Vф) ×γ = (1,8²×0,9 – 42,2/24) ×22 = 25,5 кН;

361 кПа

Разница значений p_II и R в проекте для отдельно стоящих фундаментов не должна превышать 20%.

Так как разница значений p_II и R составляет 0,47%, то ширина подошвы фундамента запроектирована экономично.

Определение стабилизированной осадки фундамента № 1 мелкого заложения методом послойного суммирования

Ширина фундамента наружной стены b= 1,8 м, глубина заложения d=3,35м.