Расчет фундаментов для бытового помещения без подвала (место строительства - г. Красноярск)

Страницы работы

Фрагмент текста работы

1.  Исходные данные на проектирование.

1.1  Объемно-планировочное решение здания.

                                         

Рис 1.1

Примечания:

1.  Стены производственного корпуса из кирпича обычного  (δ=510 мм)

2.  Балки (фермы) опираются на колонны

3.  Стены бытовых помещений из кирпича обычного (δ=510 мм)

4.  Температура внутри производственных зданий +180С, в бытовых +200С

Нагрузка на 1м2 горизонтальной проекции:

I пролет – 12 кН/м2

II пролет - 15 кН/м2

III пролет - 15 кН/м2

Бытовое помещение без подвала.

Место строительства - г.Красноярск.

1.2  Инженерно-геологические условия площадки.

                   Рис 1.2

Рис 1.3

Таблица №1

Физико-механические характеристики грунтов.

Наименование грунта

γS

кН/м2

Γ

кН/м2

W

%

e

WP

%

WL

%

К

φII

град

СII

Кпа

Е

Мпа

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

 12

I

Супесь

27.2

21.3

16.5

8.51

15.2

20.7

2.3·10-4

23

0.2

160

II

Песок мелкий

26.7

19.8

26.2

0.7

---

---

1.6·10-3

32

0.015

150

III

Песок средней крупности

26.7

20.5

22.5

0.6

---

---

3.6·10-2

38

0.02

250

               1.3 Подбор колонн

Рис 1.3

Т.к. основные параметры для подбора колонн совпадают для всех пяти вариантов (шаг 6000мм, пролет L=18000мм L=24000мм, отметка верха колонны Н=14400мм), то колонны во всех случаях будут одинаковые.

2.  Сбор нагрузок

Для расчета нагрузок на фундаменты используются следующие формулы:

МК1• NК ,                        (1)

Где К1 – коэффициент принимаемый

-  Для наружных колонн К1=0.08

-  Для внутренних колонн К1=0.05

QК2• NК ,                         (2)

Где К2 – коэффициент принимаемый

-  Для наружных колонн К2=0.01

-  Для внутренних колонн К2=0.006

Нагрузка воспринимаемая колонной от стены

NСТГР•δ•γn•γk ,             (3)

Где АГР – грузовая площадь, м2

      .δ – толщина стены, м  (0.51)

       γn – удельный вес стены, кН/м3 (18)

АГР=L•H,                          (4)

Где L – шаг (пролет) здания, м

       H – высота здания, м

Нагрузка воспринимаемая колонной от перекрытия:

NКГР•F ,                      (5)

Где АГР – грузовая площадь, м2

       F – заданная нагрузка от перекрытия, кН

АГР=L•ΔL,                     (6)

Где L – пролет здания, м

      ΔL – шаг здания, м


Фундамент №1 (Колонна №1)

                              Рис 2.1

Расчет нагрузки от перекрытия:

АГР1=12•6=72 м2

АГР2=9•6=54 м2

NК1 =72•15=1080 кН

NК2 =54•15=810 кН

NСУМ = NК1 + NК2 =1890 кН

МК =0.05• 1890 =94.5 кНм

QК =0.006• 1890 =11.34 кН

Фундамент №2 (колонна №2 - фахверк)

               Рис 2.2

АГР=14.4•6=86.4 м2

NСТ= 86.4•0.51•18•1=793.1 кН

МСТ=0.08•793.1=63.48 кНм

QСТ=0.01•793.1=7.93 кН

Фундамент №3 (колонна №3)

 

                              Рис 2.3

Расчет стеновой нагрузки:

АГР1=4.5•14.4=64.8 м2

АГР2=3•14.4=43.2 м2

NСУМ=108•0.51•18•1=991.4 кН

МСТ=0.08•991.4=79.38 кНм

QСТ=0.01•991.4=9.91 кН

Расчет нагрузки от перекрытия:

АГР=9•3=27 м2

NК=27•15=405 кН

МК =0.05• 405=20.25 кНм

QК =0.006• 405 =2.43 кН

Фундамент №4 (колонна №4 - фахверк)

                              Рис 2.4

Расчет стеновой нагрузки:

АГР=9•14.4=129.6 м2

NСТ=129.6•0.51•18•1=1189.7 кН

МСТ=0.08•1189.7=95.19 кНм

QСТ=0.01•1189.7=11.9  кН

Фундамент №5 (колонна №5)

Расчет стеновой нагрузки:

АГР1=4•14.4=57.6 м2

АГР1=3•14.4=43.2 м2

NСТ=100.8•0.51•18•1=925.34 кН

Расчет нагрузки от перекрытия:

АГР1=12•3=36 м2

АГР1=3•9=27 м2

NК=63•15=945 кН

МК =0.05• 945=47.25 кНм

QК =0.006• 945 =5.67 кН


3.  Анализ инженерно-геологических условий площадки

3.1  Вычисление производных характеристик физического состояния грунтов

I.  Супесь (γS, γ, W , WP , WL см стр.   )

Удельный вес сухого грунта вычисляется по формуле:

γd= ρd•g,   кН/м3                   (7)

Где ρd – плотность сухого грунта, т/м3

       g – ускорение свободного падения, м/с2 (10)

         ρ – плотность грунта, т/м3

ρd= ρ/(W+1),      т/м3                 (8)

ρ= γ/g,                 т/м3                (9)

                                                      ρ=21.3/10=2.13 т/м3

                                                      ρd=2.13/1+0.165=1.83 т/м3

                                                      γd=1.83•10=18.3 кН/м3

Объем занимаемый твердыми частицами вычисляется по формуле:

.m= γd/ γS                              (10)

Где m – объём занимаемый твердыми частицами

       γd - удельный вес сухого грунта, кН/м3

       γS - удельный вес грунта, кН/м

                                                      .m=18.3/72.2=0.672

Пористость грунта вычисляется по формуле:

.n=1 – m                              (11)

Где  n – пористость грунта;

        m – объём занимаемый твердыми частицами;

                                                      n=1 – 0.672=0.372

Коэффициент пористости грунта вычисляется по формуле:

e=n/m                                 (12)

Где  e – коэффициент пористости грунта;

        n – пористость грунта;

        m – объём занимаемый твердыми частицами;

Полное водонасыщение грунта вычисляется по формуле:

WSat=e• γWS                   (13)

Где  WSat – полное водонасыщение грунта;

        e – коэффициент пористости грунта;

        γW – удельный вес воды, кН/м3  (10);

        γS - удельный вес грунта, кН/м3;

                                                      WSat=0.487•10/27.2=0.187

Степень влажности грунта вычисляется по формуле:

Sr=W/ WSat                     (14)

Где Sr – степень влажности грунта;

       WSat – полное водонасыщение грунта;

       W – влажность грунта;

                                                       Sr=0.165/0.178=0.94

Удельный вес грунта с учетом взвешивающего действия воды вычисляется по формуле:

γSb= γS - γW/1+e, кН/м3     (15)

Где γSb – удельный вес грунта с учетом взвешивающего действия воды, кН/м3;

        γW – удельный вес воды, кН/м3  (10);

        γS - удельный вес грунта, кН/м3;

        e – коэффициент пористости грунта;

                                                       γSb=27.2-10/1+0.487=10.5 кН/м3    

II.  Песок мелкий

ρ=19.8/10=1.98 т/м3

ρd=1.98/1+0.262=1.57 т/м3

γd=1.57•10=15.7 кН/м3

      m=15.7/26.7=0.59

      n=1 – 0.59=0.41

      WSat=0.69•10/26.7=0.26

Sr=0.262/0.26=1

γSb=26.7-10/1+0.69=9.88 кН/м3

III.  Песок средней плотности

ρ=20.5/10=2.05 т/м3

ρd=2.05/1+0.225=1.67 т/м3

γd=1.67•10=16.7 кН/м3

      m=16.7/26.7=0.62

      n=1 – 0.62=0.38

      WSat=0.61•10/26.7=0.22

Sr=0.225/0.22=0.99

γSb=26.7-10/1+0.61=10.3 кН/м3

3.2  Классификация грунтов

I.  Супесь

Показатель текучести грунта вычисляется по формуле:

IL=W-WР/WL- WР ,              (16)

Где W – природная влажность грунта,   (доли ед.)

     WР – влажность на границе раскатывания грунта, (доли ед.)

      WL- влажность на границе текучести грунта, (доли ед.)

IL=16.5 – 15.2/20.7 – 15.2=0.263 – супесь пластичная

        SR=0.94 – грунт насыщенный водой

ISS=eL/1+e,                                  (17)

Где eL – коэффициент пористости при влажности на границе текучести;

       .е - коэффициент пористости;

eL=W•rS/rW ,                              (18)

eL=0.165•2.72/10=0.045

ISS=0.045/1+0.487=0.0302 – грунт не набухающий;

IР=WL- WР ,                    (19)

Где IР – индекс пластичности;

      WL- влажность на границе текучести грунта, (доли ед.)

      WР – влажность на границе раскатывания грунта, (доли ед.)

IР=20.7 – 15.2=5.5 – супесь не просадочная;

II.  Песок мелкий

SR=1 – грунт насыщенный водой

Е=0.69 – песок средней плотности

III.  Песок средней крупности

SR=0.99 – грунт насыщенный водой

Е=0.61 – песок средней плотности

4. Фундаменты мелкого заложения

Принимаем отдельно стоящий фундамент под каждую колонну из монолитного железобетона, верхний обрез фундамента имеет относительную отметку фундамента   -0.150 м.

рис 4.1

4.1 Назначение глубины заложения фундамента (Фундамент Ф1)

Для назначения глубины заложения фундамента необходимо выполнение следующего условия:

d≥ df,                               (20)

где d – глубина заложения фундамента, м;

      df – расчетная глубина сезонного промерзания грунта, м;

df=dfn•kn,   м                     (21)

где dfn – нормативная глубина сезонного промерзания грунта, м;

      kn – коэффициент, учитывающий влияние теплового режима сооружения, kn=0.6 (табл 1[2])

dfn= d0•(Мt)1/2,   м              (22)

где d0 –величина принимаемая для супеси равной 0.28 ;

      Мt – сумма среднесуточных отрицательных температур по месяцам [3], для г. Красноярск              равная Мt=64.5

dfn=0.28•(64.5)1/2=2.248 м;

df=2.248•0.6=1.34 м;

df принимаем принимаем равной 1.5м (кратно 300мм)

d= df+100мм=1.5+0.1=1.6 м;

Т.к нормативная нагрузка на фундамент составляет 1890 кН, то из опыта проектирования принимаем глубину заложения фундамента 2.2 м.

4.2  Определение приведенных нагрузок

Определение приведенных нагрузок выполняется для самого нагруженного фундамента (Ф1).

рис 4.2

N0=∑Р(z);                                          (23)

Где N0 – вертикальная нагрузка на подошву фундамента, кН;

       ∑Р(z) – сумма сил на ось z;

М0=Qk•d+ Мk;                                  (24)

Где М0 – изгибающий момент на подошву фундамена в точке О, кНм;

       Qk – поперечная сила на обрез фундамента, кН;

       .d – глубина заложения фундамента, м;

       Мk – изгибающий момент на обрез фундамента, кНм;            

N0= Nk=1890 кН

М0=Qk•2.2+94.5=119.48 кНм

4.3  Назначение подошвы фундамента по величине расчетного сопротивления основания

1.Расчетное сопротивление основания определяется по формуле:

R=γC1•γC2(MY•kZ•b•γII+ Mg•d1•γIII+ MC•CII•γIII)/k,  кН/м2             (25)

Где γC1C2 – коэффициент условий работы, принимаемый по табл. 3 [3], γC1=1,γC2=1.25;

K – коэффициент принимаемый равным К=1, при непосредственном испытании грунта для определения прочностных характеристик (φ,с)

MY,Mg,MC – коэффициенты принимаемые по табл. 4 [3]; MY=0.69 Mg=3.65 MC=6.24;

kZ – коэффициент принимаемый равным kZ=1при b<10м, где b – ширина подошвы фундамента;

γII – осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента (при наличии подземных вод определяется с учетом взвешивающего действия воды),γII=20.53 кН/м3;

γIII - осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих выше подошвы фундамента, γIII=21.3 кН/м3;

CII – расчетное значение удельного сцепления, залегающего непосредственно под подошвой фундамента, CII=20 кПа;

d1 – глубина заложения фундамента, d1=2.2м;

R=1.25•1•(0.69•1•0.9•20.53+3.65•2.2•21.3+6.24•20)/1=385.67 кН/м2

 2. Требуемая площадь подошвы фундамента определяется по формуле:

АТР=N0/(R-γCP•d), м2                            (26)

Где АТР – требуемая площадь подошвы фундамента, м2;

γCP – усредненный удельный вес фундамента и грунта, γCP=20 кН/м3;

d1 – глубина заложения фундамента, d1=2.2м;

АТР=1890/(385.67-20•2.2)=5.53 м2

Размеры L и b определяются из соотношения b/L=0.6-0.85 (кратно 300мм);

B=2.1    L=2.7, следовательно найденная площадь составляет А=5.67 м2

3.  Расчетное сопротивление основания определяется по формуле

Похожие материалы

Информация о работе