Расчет оснований и фундаментов промышленного здания (место строительства - город Томск, уровень грунтовых вод - 17,50 м)

расчётное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента;

c_II = 35 кПа;

d₁ – глубина заложения фундамента, d₁ = 1,6 м;

R₂ = (1,2×1,0/1,0)×[0,26×1,0×1,2×10,134+2,05×1,6×11,392+4,55×35] =

= 239,73 кПа.

3. Определим в первом приближении площадь подошвы фундамента по формуле: A_треб = N^н×μ/(R₂−g_mt×d), где g_mt – средний удельный вес материала фундамента и грунта на его уступах. Для бетона и грунта g_mt = 22,0 кН/м³;

μ = 1,1 – 1,2 – поправка на действие момента и поперечной силы.

A_треб = 1944×1,15/(239,73−22×1,6) = 10,93 м².

4. Для внецентренно нагруженных фундаментов соотношение сторон подошвы рекомендуется принимать b/l = 0,7 – 0,8

Принимая соотношение сторон равным 0,8, решается система уравнений:

b×l = 10,93 м²,

b/l = 0,8,     

b = 3,0 м, l = 3,9 м                   

Уточняется расчетное сопротивление основания:

R₂ = (1,2×1,0/1,0)×[0,26×1,0×3,0×10,134+2,05×1,6×11,392+4,55×35] =

= 245,42 кПа.

5. Определяется давление и сравнивается с расчетным сопротивлением:

P_max= (N^н+G_ф)/А±(M_OX/W_X),

    ^min

где W_X – момент сопротивления площади подошвы фундамента относительно оси х, определяемый по формуле:

W_X = (b×l²)/6 = (3,0×3,9²)/6 = 7,61 м³,

G_ф = 3,0×3,9×1,6×22 = 411,84 кН,

M_OX = М_к+N_cт×е₁+Q_к×d = 97,2+0+11,7×1,6 = 115,92 кН×м,

P_max = (1944+411,84)/11,7±(115,92/7,61),

    ^min

P_max = 216,59 < 1,2×R₂ = 294,50 кПа,

P_min = 186,12 > 0,

P_cр = (P_max+ P_min)/2 = (216,59+186,12)/2 = 201,36 кПа < R₂.

Условия соблюдаются. Размеры уточняются при расчете деформаций.

Фундамент 3:

                                                                                                                  N_ст = 0 кН,

N_к = 216 кН,

M_к = 0 кН×м,

Q_к = 0 кН.

1. Собираем нагрузки к подошве фундамента:

N^норм = N^н _к+N_ст = 216+0 = 216 кН;

М_ох = М_к+N_cт×е₁+Q×d = 0  кН×м.

2. Определяем размеры фундамента под колонну.

Определяем размеры фундамента под колонну.

Расчетное сопротивление грунта основания R определяется по формуле:

R = (g_C1×g_C2/k)×[M_g×k_z×b×g_II+M_q×d₁×g’_II+(M_q-1)×d_b×g’_II+M_c×c_II], где

g_C1, g_C2 – коэффициенты условий работ грунта и сооружения, принимаемые по табл. 3 [2],

g_C1=1,2; g_C2=1,0;

k – коэффициент, принимаемый равным 1,0, при непосредственном испытании грунта для определения прочностных характеристик (j и c);

M_g, M_q, M_c – коэффициенты принимаемые по табл. 4 [2]:

M_g = 0,26; M_q = 2,05; M_C = 4,55;

K_Z – коэффициент, принимаемый равным 1,0 при b < 10 м;

b – ширина подошвы фундамента;

Предварительно b = 400+400+400 = 1200 мм = 1,2 м (кратно 300 мм);

g_II – осреднённое значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента (при наличии грунтовых вод определяется с учётом взвешивающего действия воды);

g_II = (11,392+9,423+9,587)/3 = 10,134 кН/м³;

g_II’ – то же, залегающих выше подошвы;

g_II’ = 11,392 кН/м³;

c_II – расчётное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента;

c_II = 35 кПа;

d₁ – глубина заложения фундамента, d₁ = 1,25 м;

R₃ = (1,2×1,0/1,0)×[0,26×1,0×1,2×10,134+2,05×1,25×11,392+4,55×35] =

= 229,92 кПа.

3. Определим в первом приближении площадь подошвы фундамента по формуле: A_треб = N^н×μ/(R₃−g_mt×d), где g_mt – средний удельный вес материала фундамента и грунта на его уступах. Для бетона и грунта g_mt = 22,0 кН/м³;

μ = 1,1 – 1,2 – поправка на действие момента и поперечной силы.

A_треб = 216×1,15/(229,92−22×1,25) = 1,23 м².

4. Для внецентренно нагруженных фундаментов соотношение сторон подошвы рекомендуется принимать b/l = 0,7 – 0,8

Принимая соотношение сторон равным 0,8, решается система уравнений:

b×l = 1,23 м²,

b/l = 0,8,     

b = 1,2 м,  l =1,5 м.

Уточняется расчетное сопротивление основания:

R₃ = (1,2×1,0/1,0)×[0,26×1,0×1,2×10,134+2,05×1,25×11,392+4,55×35] =

= 229,92 кПа.

5. Определяется давление и сравнивается с расчетным сопротивлением:

P_max= (N^н+G_ф)/А±(M_OX/W_X),

    ^min

где W_X – момент сопротивления площади подошвы фундамента относительно оси х, определяемый по формуле:

W_X = (b×l²)/6 = (1,2×1,5²)/6 = 0,45 м³,

G_ф = 1,2×1,5×1,25×22 = 49,5 кН,

M_OX = М_к+N_cт×е₁+Q_к×d = 0  кН×м,

P_max = (216+49,5)/1,8,

    ^min

P_max = 147,5 < 1,2×R₃ = 275,90 кПа,

P_min = 147,5 > 0,

P_cр = (P_max+ P_min)/2 = (147,5+147,5)/2 = 147,5 кПа < R₃.

Условия соблюдаются. Размеры уточняются при расчете деформаций.

4.2 Проверка слабого подстилающего слоя

Характеристика слабого слоя: грунт – суглинок, насыщенный водой, тугопластичный, кровля расположена на глубине 4,1 ниже подошвы фундамента, φ_II = 18⁰, С_II = 20 кПа, γ_II = 10,134 кН/м³, I_L = 0,455

Для слабого слоя необходимо обеспечить условие:

s_zp+s_zg £ R_z, где s_zp и s_zg – вертикальные напряжения в грунте на глубине z от подошвы фундамента, соответственно от нагрузки на фундамент и от собственного веса грунта, R_z – расчётное сопротивление грунта пониженной прочности на глубине z, вычисленное для условного фундамента, шириной b_z.

1. Определение бытового давления на кровле слабого слоя:

σ_zg= γ^’_II×Н_сл; σ_zg = 10,134×5,5 = 55,74 кПа.

2. Определение дополнительного давления на кровле слабого слоя:

σ_zр = α×(р−σ); σ_оg = γ^’_II×h = 10,134×1,6 = 13,174 кПа – бытовое давление на уровне подошвы фундамента;

α – коэффициент рассеивания напряжений на кровле слабого слоя