Расчет оснований и фундаментов промышленного здания (место строительства - город Кемерово, уровень пола первого этажа 40.00)

условное расчётное сопротивление грунта основания.

g_mt – среднее значение удельного веса фундамента и грунта на его уступок, 20кН/м³;

d – глубина заложения фундамента, 2,2м;

m - коэффициент, учитывающий действие изгибающего момента, 1,1;

N^{n –}   нормативная нагрузка^;

R=

где  и – коэффициенты, условий работы, принимаемые по табл.3[1];

– коэффициент,  принимаемый   равным:  , если прочностные характеристики грунта ( и ) определены непосредственными испытаниями, и , если они приняты по табл.1-3 рекомендуемого приложения 1[1];

– коэффициенты, принимаемые по табл.4[1];

– коэффициент, принимаемый равным при ;

– осредненное  расчетное  значение   удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента, ;

– то же, залегающих выше подошвы;=18,2кН/м³;

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

R=1,25*1/1(0,47*1*1,2*18,2+2,89*2,2*18,2+5,84*16)=274,275кПа

А=2880/(274,28-20*2,2)*1,1=11,37;

Назначение подошвы фундамента:

b/l = 0,6;

b*l = A → b=Ö0.6*А;

b = Ö0,6*11,37=2,6м;

Принимаем b=2,7м – кратно 300мм.

R=1,25*1/1(0,47*1*2,7*18,2+2,89*2,2*18,2+5,84*16)=290,31кПа

(R_i - R_i-1)/R_i-1=(290,31-274,275)/274,75=0,05=0,05(условие  выполняется)

Окончательно принимаем b=2700мм, l=4500мм.

2.3 Конструирование фундамента

Конструирование производится при соблюдении условий:

h_ст, l_ст - кратно 150мм, (300мм, 450мм, 600мм);

l_ст/ h_ст≤3.

Высота дна стакана над первой ступенькой должна не превышать

H₁=(b_ист-b_к)/2

где b_ист – ширина верха подколонника;

Необходимо учитывать пирамиду продавливания, она не должна выходить за пределы фундамента.

Рисунок 2.1 – Конструирование фундамента

2.4 Проверка давления под подошвой фундамента

Приведение нагрузок к подошве фундамента:

Фундамент ФМ 1

N0н=1440+1440=2880кН Мхн=144+144+(17,3+17,3)*2,2=                                                                    =364,12 кНм

Фундамент ФМ 2

Nн0=1440+189=1629 кН                                                           М0х=115,2-189*0,85+14,4*2,2=         -13,77кНм

Фундамент ФМ 3

N0н=94,5кН Мхн=-94,5*0,85 =-80,325кНм

Фундамент ФМ 4

N0н=1620+94,5+189=1903,5кН Мхн=129,6+16,2*2,2-94,5*0,9= = 80,19кНм М0у=189*0,7=132,3кНм

Рисунок 2.2 – Приведение нагрузок к подошве фундамента

Проверка давления под подошвой фундамента состоит из трёх условий:

1.  р≤R

2.  р_max≤1,2*R

3.  p_min>0, где р – среднее давление по подошве фундамента;

R – расчётное сопротивление грунта основания:

р=(N^н+(G₁+G₂))/A, где G₁ – вес фундамента;

G₂ – вес грунта на его уступах:

G₁+G₂=g_mt*d*A.

р=(2880+20*2,2*12,15)/12,15=281,04< R=290,31 кПа

р_max(min)=р+(-)М_x/W_x+(-)M_y/W_y,

W_x=2,7*4,5²/6=9,1125м⁴, р_max=281,04+364,12/9,1125=320,99 кПа<1,2R=348,37кПа, р_min=281,04-364,12/9,1125= 241,07 кПа>0,

(R-Р)/R=(290,31-281,03)/281,03=3,3 %.

2.5 Расчёт осадки фундамента

Определение осадки фундамента производим методом послойного суммирования осадок отдельных слоев в пределах сжимаемой толщи основания.

Напряжение от собственного веса грунта:

σ_zg,i=σ_zg,0+∑α_i*h_i;

σ_zg,0=g_II`*d, где g<sub>II</sub>`=18,2 кН/м³ - удельный вес 1-го слоя грунта;

h_i – толщина i-го слоя;

σ_zg,0=18,2*2,2=40,04 кПа,

h_i=0,4*b=0,4*2700=1080мм.

Дополнительное напряжения:

р₀ = р- σ_zg,0, р₀ = 281,035-40,04=240,99 кПа.

Напряжение от фундамента (определяется по формуле Лява):

σ_zp,i= α_i* р_0,

где α_i- коэффициент формы подошвы фундамента, определенного по СниП 2.02.01-83*, приложение 2, таблица 1, зависит от  η=l/b=4,5/2,7=1,8 и относительной глубины ζ=2z/b.

Расчёт осадок сведён в таблицу 2.1

Таблица 2.1 – Расчёт осадки фундамента ФМ 1

№№ точек	z,м	ζ=2*z/b	αi	σzp,I, кПа	__ σzp,I, кПа	σzg,I, кПа	0,2* σzg,I, кПа	Е,МПа
1	2	3	4	5	6	7	8	9
1	0	0	1	240,99	-	40	8	10
2	1,08	0,8	0,866	208,69	224,84	42	8,4	10
3	2,16	1,6	0,578	139,29	173,99	44	9	10
4	3,24	2,4	0,374	90,13	114,71	99	19,8	10
4`	4	3,0	0,278	66,99	78,56	113	23	10
5	4,32	3,2	0,251	60,49	63,74	119	24	10
6	5,4	4,0	0,176	42,41	51,45	138	28	10
7	6,48	4,8	0,130	31,33	42,41	156,8	31,3	10

Рисунок 2.3 – Эпюра напряжений

Осадка вычисляется по формуле 1, приложения 2 СниП 2.02.01-83*:

S=0,8×∑(×h_i/E_i)=0,8*((224,84*1,08/10000)+(173,99*1,08/10000)+(114,71*1,08/10000)+(78,56*0,76/10000)+(63,74*0,32/10000)+(51,45*1,08/10000)+(42,41*1,08/10000)) =0,059м.

Проверка выполнения условия: S≤S_и,

Для производственного здания с полным железобетонным каркасом S_и =8 см.

Осадка:

S=5,9 см≤S_и =8 см. Условие выполнено, размеры подошвы фундамента Ф1 b=2,7 м, l=4,5 м назначены верно.

2.6 Расчеты на ЭВМ

2.7 Проверка прочности слабого подстилающего слоя

Подстилающий слой – супесь, угол сцепления которого больше j_II=21, чем у вышележащего слоя, j_II=19, но у суглинка с=0,16, а супеси с=0,06

Проверка производится по условию:

σ_ZP+ σ_Zg≤R_Z, где σ_ZP, σ_Zg – соответственно вертикальное напряжение на глубине z от подошвы фундамента от нагрузки на фундамент и от собственного веса.

R_Z=

где  и – коэффициенты, условий работы, принимаемые по табл.3[1];

– коэффициент,  принимаемый   равным:  , если прочностные характеристики грунта ( и ) определены непосредственными испытаниями, и , если они приняты по табл.1-3 рекомендуемого приложения 1[1];

– коэффициенты, принимаемые по табл.4[1]; 0,56; 3,24; 5,84 

– коэффициент, принимаемый равным при ;

– осредненное  расчетное  значение   удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента, ;

– то же, залегающих выше подошвы;=18,2кН/м³;

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

Определим размеры условного фундамента:

- ширина подошвы условного фундамента на границе слоев:

bz=(А_z+а²)^1/2 - а

Az=(N₀^H+G)/σ_ZP=(2880+20*2,2*2,7*4,5)/66,99=50,97м²;

a=(l-b)/2=(4,5-2,7)/2=0,9м;

bz=(50,97+0,9²)^1/2 – 0,9=6,29м,

d_z=d+z=2,2+4=6,2м.

Напряжение на границе подстилающего слоя :

σ_zp=α*р₀=0,278*240,99=66,99кПа;

σ_zg=*d_z =18,2*6,2=112,84кПа;

R_Z=(1,25*1/1)*[0,56*1*2,7*17,7+3,24*6,2*18,2+5,84*6]=534,26кПа.

66,99+112,84=179,83<534,26 кПа – условие выполняется, нет необходимости в увеличении размеров подошвы фундамента.

2.8 Проверка допустимости расчетных деформаций

Цель расчета основания по деформациям является ограничение абсолютных или относительных перемещений фундаментов и надфундаментных конструкций  такими пределами, при которых  гарантируется нормальная эксплуатация сооружения и не снижается долговечность.

Расчет проводится исходя из условия S≤S_и

S – совместная деформация основания и сооружения;

S_и  - предельное значение совместной деформации основания и сооружения для гражданских и производственных одноэтажных зданий с полным железобетонным каркасом, S_и =8см.

Второе условие расчета основания по деформациям:

- относительная разность осадок;

=0,002-предельная разность осадок;

Фундамент Ф1 и Ф2:

Ф1: S=5,9см, Ф2: S=4,4см                              Ф2 :S=4,4см, Ф3: S=0,31см

=0,044-0,059/24=0,000625<0,002         0,003-0,044/18=0,0018<0,002

3  Расчёт свайного фундамента

3.1 Определение глубины заложения

Глубину заложения подошвы ростверка определяем так же, как и фундамента мелкого заложения. Принимаем d=2,2м.

3.2 Определение длины сваи

Рисунок 3.1- Схема определения длины сваи

Длина сваи определяется по формуле:

L_св=h_з+H_з+l_гр-d_р, где h_з – высота заделки сваи  в ростверк, принимаем 0,4м;

H_з – погружение сваи в несущий слой грунта (не менее 1м), принимаем 1м;

l_гр – глубина грунтов не пригодные для забивки сваи.

Для Р-1: L_св =0,4+1+10,2-2,2=9,4м. Принимаем L_св =10м.

Для Р-2: L_св =0,4+1+14,4-2,2=12,6м. Принимаем L_св =13м.

Для Р-3: L_св =0,4+1+13,9-2,2=12,1м. Принимаем L_св =13м.

Для Р-4: L_св =0,4+1+14,5-2,2=12,7м. Принимаем L_св =13м.

Используем забивные сваи С – 10 – 30, сечением 300*300мм*мм и      

С – 13 – 30, сечением 300*300мм*мм.

3.3 Определение несущей способности висячей сваи

Несущая способность висячей сваи определяется как сумма двух слагаемых: сопротивление грунта под нижнем концом сваи давлению