Строительство и архитектура \ Основания и фундаменты

Расчет фундаментов производственного здания на грунте, состоящем из 3 слоев (два вида супеси и крупный песок)

Страницы работы

16 страниц (Word-файл)

Скачать файл

Фрагмент текста работы

1. Исходные данные

2. Сбор нагрузок на фундаменты

2.1. Нагрузки от колонн

Ф-1

М=57,6 кНм; N=720 кНм; Q=7,2 кН; А=12×6=72 м²

Ф-2

М=63 кНм; N=1260 кНм; Q=7,56 кН; А=12×6+6×9=126 м²

Ф-3

М=28,8 кНм; N=360 кНм; Q=3,6 кН; А=3×12=36 м²

Ф-4

М=2,16 кНм; N=72 кН; Q=0,36 кН; А=4×3=12м²

2.2. Нагрузки от веса стеновых панелей

где - ширина стенового пояса, приходящаяся на фундамент;

- высота стены;

- вес стеновых панелей;

- коэффициент просветности;

для наружных стен цехов промышленных зданий =0,5;

для торцевых - =0,5;

Ф-1

кН

Ф-3

кН

Ф-4

кН

№ фундамента	№ колонны	Нагрузки от колонн			Нагрузки от стен
№ фундамента	№ колонны	N	M	Q	N_ст	К_пр
3-Б	1	1228	146	32	0	0
3-А	2	913	113	18	143,46	0,5
1-А	3	687	113	18	229,536	0,5; 1
1-	4	158,4	39,7	2,49	286,92	1

3. Анализ инженерно – геологических условий площадки

3.1. Вычисление расчетных характеристик физического состояния грунта

а) Плотность сухого грунта, т/м³

, где ρ – плотность грунта, т/м³

W – влажность грунта;

т/м³

б) Удельный вес твердых частиц грунта кН/м³

, где g = 9,81 м/с² – ускорение свободного падения;

ρ_s– плотность твердых частиц, т/м³

кН/м³

в) Удельный вес сухого грунта кН/м³

, где ρ_s– плотность , т/м³

кН/м³

г) Коэффициент пористости грунта

д) Пористость грунта

е) Влажность полного водонасыщения

, где γ_w=9.81 кН/м³ – удельный вес воды

3.2. Классификация грунтов

Грунты I и II – супеси, относятся к пылевато-глинистым грунтам, так как имеют влажность на границе раскатывания и текучести, п. п.2.29, 2.36 [2].

Грунт III – крупный песок по п.2.30 [2].

3.2.1. Классификация глинистых грунтов

1. Уточнение наименования грунта по числу пластичности , где W_L – влажность на границе текучести, W_P – влажность на границе раскатывания.

I_pI = 0.150 - 0.10 = 0.05 I_pI <0.07 - cупесь

I_pII = 0.28 - 0.22 = 0.06 I_pII <0.07 – супесь

2. Определение показателя текучести

, где W – природная влажность

0<I_LI_,I_LII<1 – супеси пластичные

3. Оценка просадочности грунта по показателю просадочности

, где e_L – коэффициент пористости, соответствующий влажности на границе текучести

4. Оценка просадочности по степени влажности

Анализ просадочности:

Грунт № I I_ss<0.1, S_r<0.8 –грунт склонен к просадке

Грунт № II I_ss<0.1, Sr>0.8 –грунт не просадочный

Проведенные для грунта № I прямые испытания на просадочность показали, что грунт не просадочный.

5. Оценка грунта по сжимаемости

Е_I= 9.4 МПа - среднесжимаемый грунт

Е_II= 11.2 МПа - среднесжимаемый грунт

3.2.2. Классификация песчаных грунтов

1. По плотности сложения

- в зависимости от коэффициента пористости е:

е_III = 0.622 – песок крупный, средней плотности

2. По степени влажности

- насыщенный водой.

3. По сжимаемости грунта

Е_III = 32 МПа – слабосжимаемый грунт.

4. Выбор вариантов фундаментов

Для данного производственного здания спроектированы средние двухветвевые колонны с шириной 0.5 м и высотой сечения 1.4 м. Примем колонны фахверка сечением 800500 мм

На основании полученных значений, действующих на верхний обрез фундамента нагрузок и анализа грунтовых условий, к рассмотрению принимаем два варианта фундаментов:

- отдельностоящие монолитные на естественном основании;

- свайные.

5. Фундаменты на естественном основании

5.1. Выбор глубины заложения фундаментов

По заданию на проектирование уровень грунтовых вод (УГВ) на отметке 25.60м; уровень пола первого этажа 0.000 – 28.50м.

Температура в здании 16^оС.

Произведем расчет внутреннего фундамента № 1 (в осях 3-Б)

1. Конструктивно :

Глубину стакана фундамента принимаем по условиям:

Hah = 0.5+0.33hк = 0.5+0.33·1.4 = 0.962 м ≈ 1м.

Полная высота фундамента H = 1000 + 400 = 1400 мм, где 400 – расстояние от дна стакана до подошвы фундамента. Округлим кратно 300 мм: Н=1500 мм. Глубина заложения при расстоянии от планировочной отметки до верха фундамента – 350 мм: d = 1500 + 350 =1850 мм =1.85 м.

2. Из условия глубины промерзания:

Нормативная глубина сезонного промерзания грунта

по п. 2.27 [1], где М_t=68.5 – по [3];

d₀=0.28 – для супесей;

м.

Расчетная глубина сезонного промерзания грунта м,

3.Из условия недопущения морозного пучения грунтов основания

Для внутренних фундаментов глубина заложения не зависит от расчетной глубины промерзания грунтов.

Принимаем глубину заложения фундаментов 1,85 м.

5.2. Определение приведенных нагрузок

Ф-1

N₀=1228 кН

М_0х=146+32∙1,8=203,6 кНм

М₀_у=0

Ф-2

е_ст=1000/2+300/2=650 мм

N₀=N+N_c_т=913+143,46=1056,46 кН

М_0х=М_х+N_ст∙е_ст+Q∙d=113+143,46∙0,65+18∙1,85=239,55 кНм

М_0у=0

Ф-3

е_ст1= е_ст2 =650 мм =0,65 м

N₀=N+N_c_т=687+229,536=916,536 кН

М_0х=М_х+N_ст₁∙е_ст₁+Q∙d=113+71,73∙0,65+18∙1,85=192,93 кНм

М_0у= N_ст2∙е_ст2=157,8∙0,65=102,6 кНм

Ф-4

е_ст=550 мм =0,55 м

N₀=N+N_c_т=158,4+286,92=445,32 кН

М_0х=М_х+N_ст∙е_ст+Q∙d=39,7+158,4∙0,55+2,49∙1,85=131,4 кНм

М_0у= 0

5.3. Определение размеров центрально нагруженного фундамента под колонну

Примем минимальную ширину фундамента из конструктивных соображений: b = 500+2·300+2·75=1250 мм = 1.25 м

Определим требуемую площадь фундамента: , где

R_усл- условное расчетное сопротивление грунта;

γ_mt=2,2 т/м³- средний удельный вес грунта и материала фундамента;

d=1,85 м – глубина заложения фундамента;

, п. 2.41 [1]

γ_с1=1.25, γ_с2=1.05– коэффициенты условий работы;

k – коэффициент, равный 1, при условии определения угла внутреннего трения - φ и удельной силы сцепления грунта - с непосредственными испытаниями;

М_γ=0.56, М_q=3.24, M_c=5.84 – коэффициенты при φ_II=21 град.

k_z=1, при b<10 м;

b =1.25 м – ширина подошвы фундамента;

γ_II=7,652 – осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента;

γ’_II=14.303 – то же, залегающих выше подошвы;

с_II =14 кПа– расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента;

d=1,85 м – глубина заложения фундамента

=226,86 кПа;

м²;

b/a = 0.6 – 0.8

b=0.8a

Принято:

Большая сторона а=3 м;

Меньшая сторона b=2.1 м. А=6,3 м

Уточним расчетное сопротивление грунта основания 231.64 кПа

Проверим фактическое давление на основание с учетом веса фундамента и грунта на его обрезах: кПа

Условие п. 2.41 [1] - P_ср< R выполняется: 198.99 кПа < 231,64 кПа

Недонапряжение: %=14%

5.4. Определение осадки фундамента

5.4.1. Посадка фундамента на геологический разрез

1). Разобьем слой грунта на подслои , где b =2.1 м – ширина фундамента: м

2). Дополнительное вертикальное давление на основание: кПа

Р_ср – среднее давление под подошвой фундамента;

g’d – вертикальное напряжение от собственного веса грунта на уровне подошвы

3). Вертикальное напряжение от собственного веса грунта на границе слоя, расположенного на глубине z от подошвы фундамента определяется так: ,

γ’ – удельный вес грунта, расположенного выше подошвы фундамента;

γ_i и h_i – соответственно удельный вес и толщина í – го слоя грунта.

кПа

=45,7 кПа

и т. д.

4). Дополнительные вертикальные напряжения на глубине z от подошвы фундамента: , где α_i – коэффициент, принимаемый по табл. 1

прил. 1 [1] в зависимости от формы подошвы фундамента и относительной глубины, равной: ξ = 2z/b.

5). Нижняя граница сжимаемой зоны основания принимается на глубине, где выполняется условие

№ точек	Z, м	2z/b	α				E, кПа
0	0	0	1	169,6	29,4	5,88	9400
1	0,84	0,8	0.848	143.82	45.7	9.14	11200
2	1,68	1,6	0.532	90.227	53.94	10.788	11200
3	2,52	2,4	0.325	55.12	62.18	12.436	11200
4	3,36	3,2	0.210	35.616	70.42	14.084	11200
5	4,2	4,0	0.145	24.592	78.66	15.732	11200
6	5,04	4,8	0.105	17.808	86.9	17.38	11200
7	5,88	5,6	0.079	13.398	95.14	19.028	32000