Расчет и проектирование столбчатого фундамента №1.

        

    3.1. Выбор глубины заложения подошвы фундамента:

 

 Назначаем класс бетона фундамента В20. Толщину защитного слоя бетона принимаем а_s=40 мм. По заданию железобетонные колонны прямоугольного сечения с размерами сторон b_c *l_c=0,4*0,8 м.

Глубину заложения столбчатого фундамента d под ж/б колонну сечением 0,4 м х 0,8 м определяем по формуле

 

 d  = h_{f +}h₄ = 1,65 + 0.15 = 1,8 м.     h_f = h₁ + h₂+ h₃ = 0.6+ 0.05+ 1.0 = 1,65м

 

Где h1 = 0,6 м – толщина бетонной плиты.

    h₂ = 0,05 м – зазор между нижним торцом колонны и дном стакана;

    h₃ = 1.0м - глубина (высота) заделки колонны в стакан фундамента,

    h₄ = 0.15 толщина конструкции пола

      

       3.2. Определение размеров фундамента в плане:

      

  При неизвестном расчетном сопротивлении грунта ширину подошвы фундамента мелкого заложения определяют графически, для построения графика необходимо найти показания некоторых величин, а именно –

P_max, P_min  - максимальное и минимальное давление

  R и 1.2R – расчетное сопротивление грунта

При расчете нескальных грунтов давление по подошве фундамента не должно превышать условную критическую нагрузку:

1. P_ср  £ R;       2. P_max£1.2R;            

Среднее давление по подошве фундамента (Р) есть функция от ширины подошвы фундамента: . Расчетное сопротивление грунта под подошвой фундамента (R) также есть функция от ширины подошвы фундамента:

 

при b=2.5м l=2.5м

где    

 

	2.1	2.2	2.3	2.4	2.5	2.6	2.7	2.8
Рср	470	432.2	399	370	344	321	300	282
Рmax	522	477	438	404	374	348	325	304

          

           Уравнение расчетного сопротивления грунта

R₁ = (1,4*1,2)/1,1* (0.66*1*2.1*18,5+ 3.65*1.8*18,5+6.24*12,5) =344

(при b=l=2.1)

 

R₂ = (1,4*1,2)/1,1 * (0.66*1*2,8*18,5+ 3.65*1,8*18,5+6.24*12,5) = 357

 (при b=l=2,8)

R=344→ 1.2 R₁ =413   R₂=357 →1.2 R₂ =428                                                     

 

коэффициент условий работы грунтов, учитывающие особенности работы разных типов грунтов в основании фундаментов, определяется по    ДБН В.2.1-10-2009 таб.Е7; (равны 1,4 и 1,2)

коэффициент, принимаем равным 1,1 т.к. физико-механические характеристики грунтов определены по ДБН;

коэффициенты, зависящие от угла внутреннего трения грунта (φ), залегающего в пределах одного метра под подошвой фундамента-cупесь при φ=23⁰ принимаем согласно ДБН В.2.1-10-2009 таб.Е8(0.66; 3.65; 6.24 )

принимается равным 1, если ширина подошвы фундамента

 предполагается < 10 м;

удельный вес грунта, расположенного ниже подошвы фундамента в пределах глубины 1.5 м; (18.5 кН/м³)

удельный вес грунта, расположенного выше подошвы фундамента в пределах 1,5 м; ; (18.5 кН/м3)

для бесподвальной части – глубина заложения ( 1.8 м)

расчетное     значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента – 12.5кПа

 На основании полученных путем расчета показаний по графику определяем

 ширину фундамента–2.36м находим по формуле расчетное сопротивление грунта, и проверяем выполнение условий

 

R = (1,4*1,2)/1,1* (0.66*1*2.36*18,5+ 3.65*1,8*18,5+6.24*12,5) =348.77кН

 

Р_ср= 380,7 кН > R=348.8кН                  P_max = 417,2 < 1,2R = 418,5 кН

                                                

Определяем размер фундамента (1)

 

Так как фундамент испытывает воздействие нормальной силы и изгибающего момента , он считается внецентренно нагруженным. Следовательно, фундамент проектируется прямоугольным в плане вытянутым в плоскости действия момента, и принимаем соотношение сторон подошвы фундамента -1,3

 

                 

Определим окончательное расчетное сопротивление несущего слоя грунта с уточненными размерами подошвы фундамента:

 

R = (1,4*1,2)/1,1* (0.66*1*2.5*18,5+ 3.65*1,8*18,5+6.25*12,5) =351кН

 

Рср= 273 кН < R=351кН                  Pmax = 292 кН < 1,2R = 422кН

22.2%                                                       30.85%

 

Разница Рср и R и Рmax и 1,2R составляют соответственно 22,2% И 30,85% что превышает допустимых   5% -   пределы точности инженерных расчетов, поэтому проводя те же расчеты подобрали размер фундамента 2,2 х 2,9(м), 

при этом предел точности одного из условий – разница  Рср и R составляет 1,22 %<5%

Рср= 341,6 кН < R=345,8кН                Pmax = 368,2 кН < 1,2R = 414,9кН

             1,22 %                                                       11,3 %

 

     3.3. Расчет деформаций основания фундамента:

 

Вычисление вероятной осадки производится методом послойного суммирования в следующей последовательности.

1. Вычисление ординаты эпюр природного давления s_zg и вспомогательной 0,2s_zg по формуле    s_zgi=s_zgi-1 +g_2ih_i,

где h_i- толщина i-ого слоя грунта; g_2i- удельный вес i-ого слоя грунта.

Точка 0 –на поверхности земли         s_zg=0;         0,2s_zg=0;

Точка 1 – на уровне подошвы фундамента:

s_zgо= g₁× h_1/1=12*1+18,5*1,65=42,5 кПа;

0,2s_zgо=8,5 кПа;

Точка 2- на на уровне подземных вод::

s_zg1=s_zgо + g₁×h₁=39,7+18,5*2.1=81,4 кПа;

0,2s_zg1=16,3 кПа;

Точка 3 на на границе 2-го и 3-го слоя (с учетом взвешивающего действия воды)

s_zg2 = s_zg1 +g_sb2×h₂=78,5+10,18*0,3=84,4 кПа;

0,2s_zg2=16,9 кПа;

Точка 4- на границе 3-го и 4-го слоев(с учетом взвешивающего действия воды)

s_zg3 = 81,6+10,77*5=138,2 кПа;

0,2s_zg3=27,6 кПа;

Ниже 4-го слоя залегает полутвердый суглинок, который является водоупором

s_w=g_w*( h_2-1+ h_{3 )=} 10*(5+0,3) = 53 кПа

Полное вертикальное давление на кровлю глины

s¹_zg3 = 138,2+53 =191,2 кПа;

0,2s¹_zg3=38,2 кПа;

Следующую точку возьмем произвольную т.к. мощность четвертого последнего слоя неограничена

s_zg4 = 191,2+19,2*3=249 кПа;

0,2s_zg4=49,8 кПа;

2. По полученным значениям ординат на геологическом разрезе в масштабе строим эпюру природного давления s_zg и вспомогательной 0,2s_zg.

3. Определяем дополнительное вертикальное давление на основание от здания или сооружения по подошве фундамента при b_f =2,2→ р_ср =341,5 :

     р_о = р_ср - s_zgо = 341,5– 42,5 = 299 кПа

4. Разбиваем толщу грунта под подошвой фундамента на элементарные подслои толщиной _i=(0,2¸0,4)b_f. Принимаем _i=0,4b_f=2,2*0,4=0.88 м.

5. Определяем дополнительные вертикальные нормальные s_zр напряжения на глубине z_i от подошвы фундамента:

      s_zр =a_i p_о,

грунта, зависит от формы подошвы фундамента и соотношений x= 2z_i / b_f и h=l_f/b_f, где z_i –глубина i-го элементарного слоя от подошвы фундамента

z_i , определяется по таблице.

Принимаем x=0,8 * z_i  и h=1,3

6.  По полученным данным строим эпюру дополнительных вертикальных напряжения s_zр от подошвы фундамента (рисунок прилагается)

7. Опр. высоту сжимаемой толщи основания H_с, нижняя граница которой ВС принимается на глубине z=H_с, где выполняется условие равенства s_zр =0,2s_zg

8. Определяем величину общей осадки по формуле

         где b - безразмерный коэффициент, b=0,8;

среднее значение дополнительного, вертикального, нормального напряжения от подошвы фундамента в i-ом слое грунта, равное полсуммы напряжений на верхней z_i-1 и на нижней z_i границах слоев по вертикали, проходящей через центр фундамента;

- толщина i-ого слоя грунта;

 E_i –модуль деформации i-ого слоя грунта; n-количество слоев, на которые разбита сжимаемая толща основания.

Для удобства расчета осадки все вычисления ведем в табличной форме следующего вида

№ ИГЭ	Наименование грунта и его состояние	Мощность слоя, hi,м	, м	zi, м	x= 2zi /bf	ai	кПа	кПа	Ei кПа
ИГЭ-2	Супись пластичн.	2,8	0.00 0,88 0,88 0,88 0,2	0.00 0,88 1,76 2,64 2,8	0.00 0.8 1,6 2,4 2,8	1.00 0,836 0,510 0,310 0,200	299,1 250,0 152,5 92,7 59,8	274,5 201,3 122,6 76,3	15 000
									ВС
ИГЭ-3	Песок сред. крупн, сред. плотн, влажный	5	0,88 0,88 0,88 0,88	3,68 4,56 5,44 6,32	3,6 4,4 5,2 6	0,136 0,098 0,087 0,058	40,7 29,3 26,0 17,3	50,2 35,0 27,7 21,7	40 000

 

H _с = 5,75 м

S_общ= 0,88 *274,5 +0,88 *201,3+0,88*122,6+0,16*76,3] +

+  0.88*50,2+0,88*35,0+0,88*27,7+0,88*21,7] = 0,0311 =3,11 см;

 

9. Сравниваем полученное расчетное значение вероятной осадки S со значением предельных деформаций основания S_u, принимается в зависимости от конструктивной системы здания или сооружения по прил.

               

        S_общ= 3,11 см <S_u=10 см, условие выполняется.

 

                            

 

3.4.  Конструирование фундамента:

Конструирование фундамента выполняем в следующей последовательности.

Наш фундамент имеет размеры

- 2,2  х  2,9 (м) – подошва фундамента

- 1,65 м – его высота из них толщина бетонной плиты 0,6 м поэтому принимаем фундамент c двумя ступенями по 0,3 м  каждая

- Размеры консолей ступени с₁ и с₂ плитной части фундамента, принимаем кратно 0,15 и получаем с₂ и с₁ равны  0,3 м; 

                          

---

Дата добавления: 2019-03-09; просмотров: 738; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!