Определение размеров подошвы фундаментов

Определение минимально необходимую глубину заложения подошвы фундамента под колонну.

HELP

How To Use The Editor (Как пользоваться редактором)

Подсказка отображается при каждом обращении к меню в правом нижнем углу экрана. В меню помощи содержится краткое описание редактора и его функций.

Меню управляется стрелками вверх и вниз и ручкой подвода, а клавиши Page Up, Page Down, Home и End используются для пролистывания окна помощи. Повторным нажатием F1 выполняется выход из меню помощи. Нажатием клавиши Undo (Возврат) выполняется возврат в активную программу.

Место строительства – г. Нурлат. Грунт – суглинок, J_L=0,545, уровень подземных вод 6,5м. Без подвальная часть здания, размер башмака под колонну сечением 400 Х 400 – 780 Х 780, размер фундамента 1300 Х 1300. средняя температура внутри помещений 18 ⁰С.

Решение:

1. Без подвальной части здания.

Нормативная глубина промерзания для данного района d_fn= 1,7 м. Вылет наружного ребра фундамента от внешней грани стены a_f= (1,3-0,78)/2=0,26 < 0,5 м. Для здания с полом на лагах по грунту и a_f < 0,5 м., к_h= 0,6, следовательно расчётную глубину промерзания:

d_f = 0,6*1,7 = 1,02 ≈ 1,1 м, d_w=6,5 > d_f+ 2 = 2,1 м. При J_L = 0,545 > 0,25 и d_w> d_f+ 2 м, глубина заложения подошвы фундамента должна быть не менее d_f= 1,1 м.

Из инженерно-геологических условий глубина заложения подошвы фундамента должна быть минимальной и рана 1,1 м. Из конструктивных особенностей глубина подошвы фундамента будет d_f=1,3 м, окончательно принимаем глубину заложения подошвы фундамента принимаем 1,3 м.

2. В части здания с подвалом.

В подвальной части здания глубина заложения фундамента определяется из конструктивных соображений в соответствии с глубиной заложения пола в подвале (- 2,500 м). Глубина заложения подошвы фундамента от спланированной отметки земли d_f =(2,5- 0,32)+ 0,2+ 0,9+ 0,45+ 0,1= 3,83 м (0,9 м – высота фундамента марки Ф-13; 0,45 м – высота фундаментной балки марки ФБ6-18; 0,1м – высота слоя грунта между полом здания и подушкой фундамента; 0,2м – высота конструкции пола в подвале; (2,5- 0,32) – отметка пола от планировки). Стену подвала примем из восьми стеновых блоков марки ФБС 12.4.3-С общей высотой h = 0,45 + 9 * 0,3 = 3,15 м.

1. Фундамент под центрально нагруженную колонну (сеч. 2-2).

Вертикальная нагрузка N₀₁₁=512 кН; глубина заложения фундамента от несущего слоя d= 1,3 м; подвала нет (d_n=0). Основание фундамента – суглинок (φ= 19⁰; С= 30 кПа; R₀= 210 кПа, среднее значение удельного веса фундамента и грунта на его обрез v= 20 кН/м³.

Решение: Ориентировочная площадь подошвы квадратного фундамента:

А= N₀₁₁/(R₀- v* d)= 512 /(210- 20*1,3)=2,78 м²; b= А^1/2 =1,67 м, принимаем b= 1,7 м.

Фактическое расчётное сопротивление грунта определяется:

тогда γ_с1=1, γ_с2=1, к=1,1, М _γ= 0,41, М_q= 2,89, M_c= 5,48, k_z=1, b= 1,7 м, γ _װ =19,8 кН/м³, γ ^/ _װ =19,8 кН/м³, с _װ = 30 кПа, d₁= 1,3м.

R= (1* 1/ 1,1)* (0,41* 1* 1,7* 19,8+ 2,89* 1,3* 19,8+ (2,89- 1)*0* 19,8+ 5,48* 30)= 229,63 кПа.

При этом значении R найдём: А=431/(229,63 -20*1,3)= 2,117 м², b= 1,45 м. принимаем b= 1,7м, при l= b=1,7м, R= 229,63 кПа.

Исходя из условия P₁₁ < R, конструируем фундамент:

P₁₁= (N₀₁₁+ N_ф11+ N_гр11)/b*l

N₀₁₁= 430,81 кН – расчётная нагрузка, действующая на обрез фундамента.

N_Ф11= 66,08 кН – расчётная нагрузка от веса фундамента.

N_гр11= 165,6 кН – то же, от веса грунта, пола и других и других устройств над уступами фундамента.

P₁₁= (430,81+ 142,32+ 184,23)/1,7*1,7= 262,06 кПа

P₁₁ < R, 229,24 < 229,63 – условие удовлетворяется.

2. Фундамент под внецентренно нагруженную колонну (сеч. 3-3).

Вертикальная нагрузка N₀₁₁= 1357,85 кН и имеет момент 162,76 кН*м, глубина заложения фундамента от несущего слоя d= 3,15 м, отметка подвала -2,5 м, угол внутреннего трения φ _װ = 18⁰, с= 35 кПа.

Решение: Определяем ориентировочные размеры подошвы фундамента, как центрально нагруженный: А_Ф= N₀₁₁/(R₀- v* d)= 1357,85/(250- 20*3,15)=7,26 м².

Т.к. на фундамент действует момент, который увеличивает А_Ф на 20%, то А_Ф= 8,71 м². При соотношении b/l= 1,5, получим b= (А_Ф/1,5)^1/2= 2,41 м, l=3,62 м.

Назначаем размер подошвы фундамента b Х l= 2,5 Х 4 м.

Эксцентриситет, создаваемый моментом от конструкции: l= M_on/N_on = 162,76 /1357,85 = 0,12 м.

Значение 0,033b= 0,033*4= 0,132 м.

Условие l= 0,12 м > 0,033b= 0,132 м показывает, что данный фундамент надо рассчитывать, внецентренно сжатой.

Средневзвешенный удельный вес грунта, в пределах глубины заложения составляет: γ _װ ^\= (ρ₁*h₁+ ρ₂*h₂)/(h₁+h₂)= (19,8*2,6+ 19*0,55)/(2,6+0,55)= 19,66 кН/м³, γ_С1=1,2, γ_С2=1, к₁=1, к_z=1, М _γ= 0,43, М_q= 2,73, M_c= 5,31, h₃=1,25 м, h_cf=0,2 м, γ_cf=23 кН/м³- расчетное значение удельного веса конструкции пола подвала, , d₁= 1,25+0,2*23/19,66= 1,484 м. d_b= 1,5 м - расстояние от уровня планировки до пола подвала.

Определяем расчётное сопротивление грунта основания по формуле:

R= (1,2*1/1)*(0,43*1*2,5*14,64+ 2,73*1,484*19,66+(2,73-1)*1,5*19,66+5,31*35) = 398,7 кПа.

Давление на подпорную стенку у подошвы фундамента:

Р₃₁₁= γ _װ ^\*L*tg²(45⁰-ψ_ср11/2)= 19,66*3,15*tg²(45-30/2)= 16,078 кПа,

N_Ф11= 73,3 кН,

N_гр11= (d-d₁)* γ _װ ^|*(b-b_c)/2= (3,15-0,6)*19,66*(2,5-1)/2= 37,6 кН,

Момент в плоскости подошвы от давления грунта:

М_А11= Р₃₁₁* l²/15- N₀₁₁*l₀/2- N_гр11*l₁= 16,078*3,15²/15-0-37,6*0,375= -3,46 кН* м

Момент действующий на подошву фундамента:

М_А= 162,76 + 3,46 = 166,224 кН* м.

N₁₁= 1357,85+ 73,3+ 37,6= 1468,75 кН

l= 166,224/1468,75= 0,113 м.

P_max= N₁₁*(1+ 6*l/l)/А_Ф= 1468,75 *(1+ 6*0,113/4)/(2,5*4)= 171,8 кПа

P_min= N₁₁*(1- 6*l/l)/А_Ф= 1468,75 *(1- 6*0,113/4)/(2,5*4)= 122 кПа > 0

P_max= 171,8 < 1,2R = 1,2*398,7 = 478,44 кПа.

Р_ср= 146,9 < 398,7 кПа. – Все условия удовлетворены.

3. Фундамент под внецентренно нагруженную колонну (сеч. 4-4).

Вертикальная нагрузка N₀₁₁= 1111,68 кН и имеет моменты М_zoy= 75,68 кН*м и M_zox= 122,32 кН*м, глубина заложения фундамента от несущего слоя d= 3,15 м, отметка подвала -2,5 м, угол внутреннего трения φ _װ = 18⁰, с= 35 кПа.

Решение: Определяем ориентировочные размеры подошвы фундамента, как центрально нагруженный: А_Ф= N₀₁₁/(R₀- v* d)= 1111,68/(250- 20*3,15)=5,95 м².

Т.к. на фундамент действует момент, который увеличивает А_Ф на 20%, то А_Ф= 7,13 м². При соотношении b/l= 1,5, получим b= (А_Ф/1,5)^1/2= 2,18 м, l=3,27 м.

Назначаем размер подошвы фундамента b Х l= 2,5 Х 4 м.

Эксцентриситет, создаваемый моментом от конструкции: l=M_on/N_on=75,68/1111,68= 0,068 м.

Значение 0,033b= 0,033*4= 0,132 м.

Условие l= 0,068 м < 0,033b= 0,132 м показывает, что данный фундамент надо рассчитывать, внецентренно сжатой.

Средневзвешенный удельный вес грунта, в пределах глубины заложения составляет: γ _װ ^\= (ρ₁*h₁+ ρ₂*h₂)/(h₁*h₂)= (19,8*2,6+ 19*0,55)/(2,6+0,55)= 19,66 кН/м³, γ_С1=1,2, γ_С2=1, к₁=1, к_z=1, М _γ= 0,43, М_q= 2,73, M_c= 5,31, h₃=1,25 м, h_cf=0,2 м, γ_cf=23 кН/м³- расчетное значение удельного веса конструкции пола подвала, , d₁=,25+0,2*23/19,66= 1,484 м. d_b= 1,5 м - расстояние от уровня планировки до пола подвала.

Определяем расчётное сопротивление грунта основания по формуле:

R= (1,2*1/1)*(0,43*1*2,5*19,66+ 2,73*1,484*19,66+(2,73-1)*1,5*19,66+5,31*35)= 405,18 кПа.

Давление на подпорную стенку у подошвы фундамента:

Р₃₁₁= γ _װ ^\*L*tg²(45⁰-ψ_ср11/2)= 19,66*3,15*tg²(45-30/2)= 16,078 кПа,

N_Ф11= 73,3 кН,

N_гр11= (d-d₁)* γ _װ ^|*(b-b_c)/2= (3,15-0,6)*19,66*(2,5-1)/2= 37,6 кН,

Момент в плоскости подошвы от давления грунта:

М_А11= Р₃₁₁* l²/15- N₀₁₁*l₀/2- N_гр11*l₁= 16,078*3,15²/15-0-37,6*0,375= -3,46 кН* м

Момент действующий на подошву фундамента:

М_А= 122,32 +3,46 = 125,78 кН* м.

N₁₁= 1111,68+73,3+ 37,6= 1222,58 кН

l= 125,78/1222,58= 0,103 м.

P_max= N₁₁*(1+ 6*l/l)/А_Ф= 1222,58*(1+ 6*0,103/4)/(2,5*4)= 141,15кПа

P_min= N₁₁*(1- 6*l/l)/А_Ф= 1222,58*(1- 6*0,103/4)/(2,5*4)= 103,37 кПа > 0

P_max= 141,15 < 1,2R = 1,2*405,18 = 486,2 кПа.

Р_ср= 122,26 < 486,2 кПа. – Все условия удовлетворены.

Дата добавления: 2015-06-27