4. Проектирование фундаментов на естественном основании

1. .Предварительное назначение основных параметров и размеров фундаментов

Исходные данные: длина здания L=27м, высота H=34м, расчет для фундамента №2, основной несущий элемент - колонны 0,8*0,6м, F⁰_VII=3120кН, M⁰_II=56кНм, F⁰_hII=0, имеется подвал.

Расчет глубины заложения фундамента:

1. По инженерно-геологическим условиям (напластованию грунтов): фундамент опирается на хороший грунт, глину, с заглублением на 0,5 м

d=5,0+0,5=5,5 м

2. По конструктивным соображениям (наличию подвала)

d=3,0+0,5=3,5 м

3. По глубине промерзания грунтов в районе строительства

Согласно СП22.13330.2011 нормативная глубина промерзания d_fn=d₀*M^1/2,

где d₀=0,23м (глина), M=6,6+6,3+1,5+3,9=18,3 (по СП 131.13330.2012 «Строительная климатология»)

d=d₀*M^1/2=0,23*18,3 ^½=0,98 м

Согласно СНиП 2.02.01-83* расчетная глубина промерзания d= k_n*d_fn,

где k_n=1 (п. 5.5.6 СП22.13330.2011, неотапливаемый подвал)

d= k_n*d_fn=0,98м*1=0,98м

Из трех полученных величин выбирается наибольшая глубина заложения фундамента: d=5,5 м

4.2. Определение расчетного сопротивления грунта

Расчетное сопротивление грунта основания определяется по формуле:

Ƴ_с1, Ƴ_с2 – коэффициенты условий работы, принимаемые по табл. 5.4 СП 22.13330.2011,

Ƴ_с1=1,1, Ƴ_с2=1,0

K- коэфициент, зависящий от надежности информации о грунте, т.к. данные о грунте принимает из таблиц, то k=1,1

M_Ƴ, M_q, M_c – коэфициенты, принимаемые по таблице 5.5 СП 22.13330.2011,

M_Ƴ=0,51, M_q=3,06, M_c=5,66

k_z-коэфициент, зависящий от ширина подошвы фундамента, k_z=1

b-ширина подошвы фундамента, b=1 м

Ƴ_II – осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента (при наличии подземных вод определяется с учетом взвешивающего действия воды), Ƴ_II (глина)=( Ƴ_s-10)*(1-(e/1+e))=(26,9-10)*(1-(1,05/1,05+1)), Ƴ_II =8,28Н/м³

Ƴ’_II – осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих выше подошвы фундамента (при наличии подземных вод определяется с учетом взвешивающего действия воды), Ƴ’_II (почв-раст., глина, супесь)=( Ƴ₁*h₁+ Ƴ₂*h₂₊ Ƴ₃*h₃)/( h₁+ h₂₊ h₃)=(15*0,5+19,0*4,5+18,2*0,5)/5,5, Ƴ’_II =18,56 кН/м³

с_II– расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента, с_IIглина=30кПа

d_b– глубина подвала, для сооружений с подвалом глубиной свыше 2м принимаем d_b=2м

d₁– глубина заложения фундаментов от пола подвала d₁=h_s+h_cf *Ƴ_cf/ Ƴ’_II,где

h_s – расстояние по вертикали от подошвы фундамента до низа констукции пола подвала, м,

h_cf – толщина конструкции пола подвала, м,

Ƴ_cf – расчетное значение удельного веса конструкции пола подвала, 22кН/м³

d₁=0,7+0,1*22/18,56, d₁=0,82м

Рис.4 Глубина заложения фундамента от пола подвала

R=297,06кПа

4.3. Конструирование фундамента и уточнение действующих нагрузок

Для песчаной подушки принимаем песок средней крупности, укладываем слоями по 300мм с проливкой и трамбовкой каждого слоя до плотности скелета не менее p=1650кг/м³. Характеристиками грунта песчаной подушки принимаем следующие: Ƴ_II=18.5 кг/м³,φ_II=38⁰, С=2кПа, е=0,55, Е=40000кПа, R₀=400кПа

После назначения глубины заложения фундамента можно определить требуемую площадь подошвы на 1 м длины A_mp=F⁰_VII/R-Ƴ_cp*d,

где F⁰_VII – нагрузка в уровне обреза фундамента по заданию, F⁰_VII =3120 кН,

R-расчетное сопротивление грунта основания, R₀=400кПа

Ƴ_cp - средний удельный вес массива, с учетом подвала Ƴ_cp=17кН/м³

A_mp=3120*10³/400*10³-17*10³*5,5,

A_mp =10,18м², b=A ^½= 3,2м

По альбому «Фундаменты зданий: альбом чертежей» принимаем фундамент под колонну, учитывая размеры колонны 0,8*0,6м и A_mp =10,18м²_, типа ФВ 37-40 (а=3600, аi=2700, b=2700, bi=2100) КАК ВЫБРАТЬ ФУНДАМЕНТ???

Уточняем расчетное сопротивление при b=2,7 м, R=304,23 кПа

Проверяем напряжение на подошве.

Вес фундамента (с учетом заделки колонны в фундамент на 0,85 м)

НЕ ПОНЯТНЫ ФОРМУЛЫ G_{IIф и} G_IIгр

G_IIф=V* Ƴ’_II =(2,7*3,6*0,3+2,1*2,7*0,3+(1,2*1,5*1,5-0,95*0,65*0.9)+0,5*0,8* *2,55) *18,56 = 145,06кН

Вес грунта на консоли подушки

G_IIгр= V* Ƴ_II = (1,1*3,6*1,7*19,87+0,75*1,5*3,6*6,92+0,3*0,3*3,6*2,38)*8,28 = =162,56кН

Суммарные нагрузки по подошве фундамента

F_VII= F⁰_VII+ G_IIф+ G_IIгр=3120+145,06+162,56=3427,62кН

Среднее давление по подошве

P= F_VII/A=3427,62/10,18=336,70кПа, P<R, 336,70 < 304,23 (или здесь нужно сравнивать с Rпеска=400 кПа? )

Основание перегружено, а значит условие недонапряжение в 10% не удовлетворяется, т. о. принимаем фундамент ….???? если основание перегружено принимаем фундамент с большей площадью??? И какой фундамент принимаем в данном случае

Уточняем расчетное сопротивление при b=____ м, R=_____ кПа

Проверяем напряжение на подошве. Вес фундамента (с учетом заделки колонны в фундамент на 0,85 м)

G_IIф=V* Ƴ’_II =______кН

Вес грунта на консоли подушки

G_IIгр= V* Ƴ_II =_______кН

Суммарные нагрузки по подошве фундамента

F_VII= F⁰_VII+ G_IIф+ G_IIгр=3120+________+________=_________кН

Среднее давление по подошве

P=F_VII/A=_________/10,18=_____ кПа P<R, ____<_______, основание загружено менее чем с 10% запасом, а значит допустимо.

Проверяем краевые напряжения

М_{гр на консоли подушки}= G_IIгр*0,795=- (почему 0,795???почему берем с минусом?)

M_II=-М_{гр на консоли подушки}+М⁰_II=___________+56=___________Кнм е= M_II/ F_VII=______/______=______

P_max,min=P(1±6*e/b)=_________/(1±6*____/_____)=________/(1±________)

P_min =________, P_max,=________

P_max/ P_min=_____/_________=1,____ <4

Вывод: фундамент запроектирован правильно, т.к. соблюдены все необходимые условия проверки (условия СНиП 2.02.01-83)