Определение прочностных и деформативных характеристик грунтов. Составление сочетаний нагрузок и выбор их для расчета. Расчет фундамента на естественном основании

1.  общая часть

1.1.  исходные данные

N грунта	Плот- ность, г/см3	Плотность частиц грунта, г/см3	Удель-ный вес кН/м3	Удель-ный вес частиц кН/м3	Влаж-ность, %	Влажность на границе раскаты-вания, %	Влажность на границе текучести, %	Коэффи-циент сжимае-мости, см2/Н	Коэффи-циент фильтра-ции, см/сек
1	1,9	2,66	19	26,6	25	0	0	0,009	3@10-3
2	1,93	2,81	19,3	28,1	30	19	37	0,012	1,4@10-9
3	1,86	2,82	18,6	28,2	10	11	30	0,0002	12@10-8

N грунта	Гранулометриический состав грунта
	>5	5,0-2,0	2,0-1,0	1,0-0,5	0,5-0,25	0,25-0,1	0,1-0,05	0,05-0,01	0,01-0,005	0,005-0,001	<0,001
1	1	1	10	12	12	15	30	10	8	1	0
2	0	0	3	7	0	5	21	26	15	18	14
3	0	0	0	6	6	18	35	25	4	5	3

Нормативные нагрузки на отметке – 0,150 м на крайнюю колонну:

Постоянные:

.

Кратковременные:

Снеговая:                              ;

От мостовых кранов:           ;

Ветровая:                               ;

Температурные:                    .

Один пролёт 36 м, шаг колонн 12 м. Место строительства г. Барнаул.

Сечение колонны приведено на рис.1.2.

Рис.1.2. Сечение колонны

1.2.  Определение прочностных и деформативных характеристик грунтов

Грунт слоя I-песок

;

;

 ;

- песок, насыщенный водой.

3<75% (0,25÷0,1)>51%, следовательно, песок  пылеватый, по ГОСТу средней плотности.

Грунт слоя II-глина

;

;

 ;

- глина пластичная.

Грунт слоя III-глина

;

;

 ;

- глина твердая.

Таблица 1.2

Наименование показателей	Слой грунтов
	I	II	III
грунт	песок пылеватый, средней плотности, насыщенный водой	глина пластичная	глина твердая
плотность, г/см3	1,9	1,93	1,86
коэффициент пористости е	0,75	0,89	0,67
показатель текучести JL	―	0,61	-0,05
удельное сцепление сn, кПа	2	34,8	65,2
угол внутреннего трения φn, град.	26	11,2	19,8
расчётное сопротивление Rо, кПа	100	215	430
мощность слоя, м	7	6	―

1.3.  Составление сочетаний нагрузок и выбор их для расчета

Таблица 1.3

Основные сочетания для расчёта фундаментов по II гр. пред. сост., (кН, кН · м)

Усилия	Сочетания нагрузок
	пост. + снег	пост. + крановая+ снег	пост. + ветер+ снег		пост. + 0,9(крановая + + ветер)
N, кН	3602	4462	3602	3602	4376	4376
M, кНм	314	319	419	209	413	215
Q, еН	25	12	44	6	30,4	-2,9

Таблица 1.4

Основные сочетания для расчёта фундаментов по I гр. пред. сост., (кН, кН · м)

Усилия	Сочетания нагрузок
	пост. + снег	пост. + + крановая	пост. + + ветер		пост. + + 0,9(снег + крановая + ветер + to)
N, кН	4112,2	4444,2	3412,2	3412,2	4042,2	4042,2
M, кНм	527,4	351,4	492,4	198,4	807	222,6
Q, еН	48,5	11,9	54,1	0,9	72,2	-7,44

2.  Расчет фундамента на естественном основании

 2.1.  Определение глубины заложения подошвы фундамента

Определяем нормативную глубину промерзания, которую находим по максимальной глубине промерзания в течение 10 лет на площадке свободной от снега.

,

где d_o – принимается по [1, п.2.26],

М_t – сумма отрицательных температур зимних месяцев для данного района (г. Барнаул),

.

Расчетная глубина сезонного промерзания грунта определяется по формуле

,

где k_h – коэффициент теплового режима здания, определяемый по [1, табл.1], равен 1 для неотапливаемого здания.

Так как пески средней крупности не относятся к пученистым грунтам, то глубину заложения подошвы фундамента определяем исходя из конструктивных требований.

Конструктивная высота фундамента должна быть не менее

,

где h_З – глубина заделки колонны в фундамент, м; 0,05 м – толщина подливки бетона в стакане; 0,2 м – минимальная толщина дна стакана, допускаемая по конструктивным требованиям.

Глубину заделки сплошных колонн на данном этапе расчета принимаем равной большей стороне колонны

Высоту h_ф округляем в большую сторону до величины, кратной 300 мм, .

Глубина заложения подошвы с учетом конструктивных требований:

,

где 0,15 м – расстояние от отметки верха фундамента до отметки чистого пола, требуемое для условий выполнения работ нулевого цикла.

2.2.  Определение размеров подошвы фундамента при одновременном действии момента, нормальных и поперечных сил

Ориентировочно размеры подошвы фундамента назначаем  и .

Среднее давление P не должно превышать величины расчетного сопротивления грунта основания R:

,

где g – сплошная равномерно распределенная вертикальная пригрузка на пол, принимается по заданию технологов или 20 кН/м²; R – расчетное сопротивление грунта основания, определяемое в соответствии с [1, п.п. 2.41 – 2.49].

.

,

где γ_с1, γ_с2 – коэффициенты условия работы, , ;

;

;

.

.

Максимальное краевое давление Р_max при любых сочетаниях нагрузок может быть повышено до  при выполнении условий [1, п. 2.47], а минимальное Р_min должно быть больше нуля:

.

Последнее требование объясняется тем, что треугольная эпюра давлений для зданий с мостовыми кранами не рекомендуется, так как продольные и поперечные тормозные силы могут вызвать поворот фундаментов вокруг точки с ординатой Р_max [4].