Расчет оснований и фундаментов промышленного здания (место строительства - город Томск, уровень пола первого этажа 0.000-24.000)

соответственно на границе текучести и на границе раскатывания, д.е.;

I_r=0,28-0,22=0,06 – грунт супесь, т.к. 1%<6%<7%

Показатель текучести:

I_L=(w-w_r)/ I_r,

I_L=(0,264-0,72)/0,06=0,73 – грунт пластичный, т.к. 0<0,73<1

Пористость:

n=(r_s-r_d)/r_s, где r_s – плотность частиц, т/м³;

n=(2,71-1,566)/2,71=0,422

Коэффициент пористости:

e=(r_s-r_d)/r_d,

e=(2,71-1,566)/1,566=0,73

Степень просадочности грунта:

Степень просадочности грунта определяется по коэффициент водонасыщения и показателю просадочности.

Коэффициент водонасыщения:

S_r=w*r_s/(e*r_w), где r_w – плотность воды, 1т/м³;

S_r=0,264*0,271/(0,73*1)=0,98 –грунт насыщенный водой (непросадочный), т.к. 0,8<0,98<1

Степень сжимаемости грунта:

Так как модуль деформации грунта 5МПа<Е=11,2МПа<20МПа, грунт является среднесжимаемым.

1.6 Выбор колонн

            Колонна для фундамента ФМ-1                 Колонна для фундамента ФМ-2     

 

Колонны для фундамента ФМ-4                 Колонны для фундамента ФМ-5    

 

2.  Расчет фундамента мелкого заложения

2.1 Определение глубины заложения фундамента

Анализ инженерно-геологических условий показывает, что основанием фундамента мелкого заложения служит слой не просадочной глины.

Глубина заложения фундамента определяется от поверхности планировки (природная поверхность грунта) или пола подвала до подошвы фундамента. При наличии бетонной подготовки – до её низа.          

При выборе глубины заложения фундамента рекомендуется:

·  предусматривать заглубление фундамента в несущий слой на грунта на 10 – 15 см.;

·  избегать наличие под подошвой фундамента слоя грунта малой толщины, если его строительные свойства значительно хуже свойств подстилающего слоя;

·  закладывать фундамент выше уровня подземных вод. Для исключений необходимо применять водопонижение при производстве работ.

Глубина заложения фундамента зависит:

·  от нормативной глубины сезонного промерзания грунта d_fn;

·  от расчётной глубины сезонного промерзания грунта d_f ;

·  от конструктивной особенности здания, наличия подвалов, коммуникаций и т.д. d_коз;

·  величина и характеристик нагрузок, инженерно – геологических условий, наличие подземных вод.

1.  Определим расчетную глубину сезонного промерзания грунта (d₁=f(d_f))

Определим нормативную глубину сезонного промерзания грунта по формуле:

d_fn=d_oÖM_t, где  d_o - принимается по СНиП 2.02.01-83* (d_o=0,23- для суглинков и глин);

M_t  - сумма отрицательных температур наружного воздуха для города Томска, в котором ведется строительство (M_t=74,5°С).

d_fn=м

Расчетная глубина сезонного промерзания определяется по формуле:

d_f=k_n* d_fn, где  k_n - коэффициент влияния теплового режима здания, принимается по таблице 1 СНиП 2.02.01-83* с.5 ( интерполируя получаем k_n=0,54).

d_f=0,54*1,985=1,072 м  =>d₁=1.072м

2.  Определяем глубину заложения по условиям недопущения морозного пучения грунтов основания(d₂=f(d_w)):

По СНиП 2.02.01-83* п.2.29 табл.2 из условия d_w=5.5>d_f  +2=3.072 =>для глин

d₂= d_f  =1.072м

3.   Конструктивно принимаем глубину заложения фундамента из условия(d₃=f(d_коз))

d_коз=0.15+h_ст+h_o+a+δ;

где h_ст- глубина заделки колонны в стакан, принимается не менее большей стороны колонны равной 1400мм ;

h_o- расстояние от дна стакана до центра арматуры (≥0.2м); принимаем 0,5м;

a – защитный слой бетона (0,035)

δ – подготовка, устраивается при гравилистых грунтах пластичной консистенции (0,25>J_L>0.1) и в водонасыщенных грунтах; (100мм)

d_коз=0,15+1,4+0,5+0,035+0,1=2,185м;=> d₃=2.185м

 dmax=2.185 м

Hф=dmax-0.15=2.035м принимаем кратно 300 мм=> hф=2.1м и d=2.1+0.15=2.25м

2.2 Определение размера подошвы фундамента (№5)

Расчёт ведётся методом последовательных приближений. В первом приближении определяется площадь подошвы фундамента по формуле:

А=Nⁿ/(R_o-g_mt*d)*m, где R_o – условное расчётное сопротивление грунта основания. Определяется по таблицам 1 – 5 СНиП 2.02.01 – 83^*. Интерполируя получаем R_o=222,67кПа;

g_mt – среднее значение удельного веса фундамента и грунта на его уступок, 21кН/м³;

d – глубина заложения фундамента, 2,25м;

m - коэффициент, учитывающий действие изгибающего момента, 1,2 (1,1..1,2);

Nⁿ=720+108+113,4=941,4кН

А=941,4/(222,67-21*2,25)*1,2=6,44

Назначение подошвы фундамента:

Принимаем b=2,4м – кратно 300мм.

Определяем расчётное сопротивление грунта:

при d>2м

R=R_o[1+k₁(b-b_o)/b_o]+k₂*g^`_II(d-d_o), где b и d – соответственно ширина и глубина заложенного проектом фундамента;

g^`_II – расчётное значение удельного веса грунта, расположенного выше подошвы фундамента=p*g=1.569*9.8=15.376кН/м^3;

k₁ – коэффициент для основания крупнообломочного и песчаного грунта, кроме пылевых песков, для супеси – 0,05;

k₂ – коэффициент, принимаемый для оснований, сложенных глинами – 0,15.

R=222,67*[1+0,05*(2,4-1)/1]+0,15*15,376*(2,25-2)=238,834

Проверяем:

(R_i - R_i-1)/R_i-1=(238,834-222,67)/222,67=0,07>0,05

Принимаем R₀=238,834кПа,

А=941,4/(238,834-21*2,25)*1,2=5,9м²,

b = Ö0,7*5,9=2,03м, принимаем b=2100, l=3000.

R=238,834[1+0,05*(2,1-1)/1]+0,2*5,376*(2,25-2)=251,393кПа,   

(R_i - R_i-1)/R_i-1=(251,393-238,834)/238,834=0,05≤0,05,

Окончательно принимаем b=2100мм, l=3000мм.

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