Расчёт оснований и фундаментов промышленного здания. Анализ инженерно-геологических условий и других факторов

среднее значение вертикальногонормального напряжения от внешней нагрузки в i-ом слое грунта по вертикали, проходящей через центр подошвы фундамента, кПа;

σ^ср._zy - среднее значение вертикальногонормального напряжения в i-ом слое грунта по вертикали, проходящей через центр подошвы фундамента, от  собственного веса выбранного при отрыве котлована грунта,  кПа;

h_i – толщина i-ого слоя грунта, принимаемая не болеем 0,4 ширины фундамента, м;

β – безразмерный коэффициент, равный 0,8;

E_i – модуль деформации i-ого слоя грунта по ветви первичного загружения, Мпа;

E_ei - модуль деформации i-ого слоя грунта по ветви вторичного загружения, Мпа; 

Вертикальное напряжение от собственного веса грунта на глубине z  от подошвы фундамента:

σ_zg = y*z+d,                                                     (5.11)

где y – удельный вес грунта, кН/м³;

z – глубина расположения рассматриваемой точки, м.

Вертикальное напряжение от внешней нагрузки на глубину z от подошвы фундамента определяется по формуле 5.17[3]:

                                    σ_zp = α * P_ср,                                              (5.12)

где α – коэффициент рассеивания, определяется по таблице 5.8[3]  в зависимости от относительной глубины ξ.

P_ср – среднее давление под подошвой фундамента, 230,92 кПа.

Относительная глубина определяется, согласно рекомендациям п. 5.6.32 [3]:

                                  

                                      ξ=(2*z)/b                                               (5.13)

где z – расстояние от подошвы фундамента до рассматриваемой точки, м;

b – ширина подошвы фундамента, 2,1 м.

Соотношение сторон фундамента Ф1:

η = 1/ b = 3,3 /2,1 = 1,57.

Вертикальное напряжение от собственного веса вынутого в котловане грунта в середине i-ого слоя на глубине z от подошвы фундамента определяется по формуле 5.18[3]:

                                         σ_zy = α₁ * σ_zg,0,                                              (5.14)

где σ_zg,0 – вертикальное напряжение от собственного веса грунта на отметке подошвы фундамента, кПа;

α₁ – коэффициент рассеивания, определяется по таблице 5.8[3] в зависимости от относительной глубины фундамента ξ₁.

Относительная глубина определяется, согласно рекомендациям п 5.6.32[3]:

                                      ξ₁=(2*z)/b₁                                               (5.15)

где b₁ – ширина котлована - 24,5

Соотношение сторон котлована:

η₁ =  1₁/ b₁ = 72,5/66,5= 1,09.

При планировке срезкой:

                                         σ_zg,0 = γ¹ * d,                                           (5.16)

При отсутствии планировки и  планировке подсыпкой:

                                         σ_zg,0 = γ¹ * d_n,                                           (5.17)

где γ – удельный вес грунта, расположенного выше подошвы фундамента, кН/м³;

d – глубина заложения фундамента при планировке срезкой, м.

d₀ – глубина заложения фундамента при отсутствии планировки и планировке подсыпкой, м.

Нижнюю границу сжимаемой толщи основания принимают согласно рекомендациям п. 5.6.41[3] на глубине z = H_с, где выполняется условие:

σ_zp = 0,5 * σ_zg,                                              (5.18)

При этом глубина заложения сжимаемой толщи H_с, не должна быть меньше H_min, равной половине ширины фундамента, когда b ≤ 10 м. Так как, в нашем случае, b = 2,1 м, то H_min = 1,65м.

Рисунок 18. Схема для расчета осадки фундамента Ф1

Толщину слоя, но которое разбивается грунтовая толща, под подошвой фундамента, определим из условия п.5.6.31[3]:

                                 ▲h₁ ≤ 0,4*b ,                                              (5.18)

▲h₁ ≤ 0,4*2,1 = 0,84 м.

Определение нижней границы сжимаемой толщи

 Таблица 9

N	z,m	hi	ξ=(2*z)/b	ξ1	α	α1	σzg кПа	σzy кПа	σzyср. кПа	σzp кПа	σzpср. кПа	0,5 σzg, кПа	E, кПа
0	0	0,65 0,65 0,17 1,0 1,0 1,0 0,94 1,0 0,40	0	0	1	1	28,83	28,83	28,8 28,74 28,71 28,67 28,59 28,51 28,43 28,35 28,30	230,92	226,9 189,07 148,57 108,6 63,06 42,20 28,89 20,98 17,66	14,42	11000
1	0,675		0,643	0,020	0,9652	0,998	41,80	28,77		222,88		20,90	11000
2	1,350		1,286	0,041	0,6724	0,9959	54,78	28,71		155,27		27,39	11000
3	1,52		1,448	0,046	0,6144	0,9954	55,72	28,70		141,87		27,86	13200
4	2,516		2,396	0,076	0,3262	0,9929	74,10	28,63		75,32		37,05	13200
5	3,516		3,349	0,106	0,2200	0,9901	92,55	28,55		50,80		46,27	13200
6	4,516		4,301	0,136	0,1455	0,9873	111	28,46		33,60		55,50	13200
7	5,452		5,192	0,164	0,1047	0,9847	128,26	28,39		24,18		64,13	13200
8	6,452		6,145	0,194	0,077	0,9819	153,79	28,31		17,78		76,9	21000
9	6,850		6,524	0,206	0,076	0,9808	161,49	28,28		17,55		80,74	21000

Согласно результатам расчета и условию 5.18, H_с = 6,850м м, что больше значения

H_min = 1,65м. Нижняя граница сжимаемой толщи находится на глубине 6,850м, с модулем деформации грунта более 7 МПа.

Определим осадку фундамента Ф1: по формуле 5.10:

S = 0,8*[(226,9-28,83)*0,65 +(189,07-28,74)*0,65 +  (148,57-28,71)*0,17

11000                                   11000                             11000

+ (108,6-28,67)*1,0 + (63,06-28,59)*1,0 + (42,20-28,51)*1,0 +                                            

13200                          13200                        13200

(28,89-28,43)*0,94 + (20,98-28,35)*1,0 + (17,66-28,30)*1,0=

13200                          21000                      21000

=0,0256 м = 2,6 см;

5.4.3. Определение осадки фундаментов Ф7₁,Ф3; Ф9; Ф7₂.

Осадки остальных фундаментов находим с помощью программы Excel:

Ф1, S = 0,026м = 2,6 см.

Ф7₁, S = 0,01045м = 1,05 см,

Ф3, S = 0,013м = 1,3 см,

Ф9, S = 0,00997м = 1,0 см,

Ф7₂,  S = 0,0143м = 1,4 см.

1.  5.4.4. Проверка выполнения условия S ≤ [Su]

Для производственного здания с полным железобетонным каркасом, максимальная осадка согласно приложению Д [3], равна 10 см. Используя результаты расчета сравним полученную осадку с допустимой.

Для Ф1, = 2,6 см ≤ 10

Ф7₁, S = 1,05 см ≤ 10

Ф3, S = 1,3 см ≤ 10

Ф9, S  = 1,0 см ≤ 10

Ф7₂,  S = 1,4 см ≤ 10

Как видно из выше приведенных данных все полученные осадки фундаментов меньше предельно допустимых, следовательно, размеры подошвы фундамента достаточны и изменений не требуют.

По результатам расчетов конструируем фундаменты мелкого заложения, схемы фундаментов  Ф1, Ф7₁, Ф3, Ф9, Ф7₂ с привязкой к осям показаны на рисунке 19.     

         5.5. Конструирование фундаментов мелкого заложения (ФМЗ)

6. Проектирование свайных фундаментов (вариант – II)

6.1. Корректировка приведенных нагрузок

Расчетные нагрузки для проектирования свайных фундаментов получим путем перемножения нормативной нагрузки на коэффициент надежности по нагрузке (γ_f), который принимается равным 1,2. Нормативные нагрузки посчитаны ранее в таблице 8.

N^p_o = N_o * γ_f                             (6.1)

М^p_oх= М_oх * γ_f                        (6.2)

М^p_oy = М_oy * γ_f                       (6.3)

Таблица 10

Усилия в центре подошвы свайных ростверков

Фундамент	No,кН	Moх,кН*м	Moy,кН*м
Ф1	1260*1,2 = 1512	119,7*1,2 =143,64	0
Ф71	875,51*1,2 =1051	66,3*1,2 = 79,56	73,87*1,2 =88,64
Ф3	425,52*1,2 =510,62	25,5*1,2 = 30,6	24,79*1,2 =29,75
Ф9	443,52*1,2 =532,22	10,8*1,2 = 12,96	34,99*1,2 = 41,99
Ф72	564,48*1,2 =677,38	10,8*1,2 = 12,96	62,208 *1,2 = 74,65

6.2. Выбор типа, длины и марки сваи

Принимаем висячие сваи, сечением 300*300. Заглубляем сваи в третий пласт на 0,5 м.

Рабочая длина свай, согласно данным рисунка 20:

Для РС1: l = 300+5483+500 = 6283 мм.

Для РС7₁: l = 300+5783+500 = 6583 мм.

Для РС3: l = 300+4843+500 = 5643 мм.

Для РС9: l = 300+5021+500 = 5821 мм.

Для РС7₂: l = 300+5012+500 = 5812 мм.

Проектную длину свай принимаем равную 8м.  Марка свай: С9-30

РС1                                                          РС3                                              

РС7₁                                            РС9

РС7₂

Рисунок 20.Рабочая длина свай

6.3. Определение несущей способности свай

Несущую способность F_d, кН, висячих свай, погружаемых без выемки грунта