Разработка вариантов для фундамента Ф-2

Расчет фундамента мелкого заложения

Определение глубины заложения фундамента Глубина заложения фундаментов dф должна определяться с учетом:

• — назначения и конструктивных особенностей проектируемого сооружения;
• — инженерно-геологических условий площадки строительства;
• — глубины сезонного промерзания грунтов.

Исходя из конструктивных особенностей проектируемого здания, глубину заложения фундамента, м, определяем по формуле где — глубина подвала.

= 3,2 м.

Нормативная глубина промерзания грунта, если она менее 2,5 м, определяется по формуле где — коэффициент, численно равный сумме абсолютных значений среднемесячных отрицательных температур за зиму в данном районе. Для Москвы = 32,6;

— глубина промерзания в см, зависящая от вида грунта. Для суглинков и глин = 23 см.

= 160 см.

Расчетная глубина промерзания грунта определяется по формуле где — коэффициент учитывающий влияние теплового режима здания на глубину промерзания грунта у фундаментов стен и колонн. принимает по табл. 3.1 МУ. = 0,6.

= 0,6· 160 = 96 см.

Учитывая большую глубину залегания второго слоя, необходимость прохождения насыпного слоя и высокий уровень подземных вод принимаем глубину заложения фундамента минимальной, но достаточной из условий промерзания и конструктивных требований.

Принимаем глубину заложения от поверхности планировки 3,2 м.

Определение размеров подошвы фундамента Площадь подошвы нагруженного фундамента определяется по формуле где — расчетная нагрузка, приложенная к обрезу фундамента;

— расчетное сопротивление грунта основания;

— средний удельный вес грунта и материала кладки фундамента, кН/м3, принимаемый равным 16 кН/м3 (при наличии подвала);

— глубина заложения фундамента от планировочной отметки, м.

Расчет проводим для фундамента 3.

Несущим является третий слой.

= 10,2 м².

Увеличиваем значение A на 10−20% на восприятие момента сил.

Принимаем размер подошвы фундамента 3,9×3,6 м.

Определение расчетного сопротивления грунта основания Расчетное сопротивление грунта основания, кПа, определяют по формуле где и — коэффициенты условий работы (табл. 3.2 МУ);

— коэффициент надежности по грунту; = 1;

, — коэффициенты, зависящие от угла внутреннего трения (табл. 3,3 МУ); = 1 при b < 10 м;

— осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента на глубину 0,5b (при наличии подземных вод определяется с учетом взвешивающего действия воды), кН/м3;

— то же, залегающих выше подошвы;

— глубина заложения фундаментов бесподвальных сооружений от уровня планировки или приведенная глубина от пола подвала определяемая по формуле где — толшина слоя грунта выше подошвы фундамента со стороны.

подвала, м; - толщина конструкции пола подвала, м; - расчетное значение удельного веса конструкции подвала, кН/м3.

— глубина подвала.

22,2 кН/м3.

кН/м3.

= 0,72 м.

= 461 кПа.

Уточняем размеры подошвы фундамента.

= 6,2 м².

Увеличиваем значение A на 10−20% на восприятие момента сил.

Принимаем окончательно размер подошвы фундамента 3,0×2,4 м Конструируем фундамент в соответствии с размерами колонны, глубиной заложения и площадью подошвы фундамента.

Рисунок 3 — Фундамент мелкого заложения Ф-2.

Определение давления на грунт под подошвой фундамента Вертикальная расчетная нагрузка, приходящаяся на грунт основания под подошвой фундамента, определяется по формуле где — расчетная вертикальная нагрузка нагрузка по обрезу фундамента;

— фес фундамента, который определяется по формуле где — объем фундамента;

— удельный вес железобетона, который равен 23 кН/м3.

— расчетный вес грунта, лежащего на уступах фундамента.

= 3,0· 2,4·0,6+2,4·1,8·1,8 = 12,1 м³.

= (3,0· 2,4·3,2 — 12,1)/2 = 5,5 м³.

= 2540 + 12,1· 23 + 5,5· 18,2 = 2918 кН.

Момент, действующий по подошве фундамента, определяется по формуле где — момент, действующий по обрезу фундамента;

— сдвигающее горизонтальное усилие;

— высота фундамента.

243 кНм Эксцентриситет равнодействующий относительно центра тяжести.

= 0,083.

Среднее давление под подошвой фундамента где — площадь подошвы фундамента.

Максимальное и минимальное давление под подошвой фундамента где — длинна подошвы фундамента.

= 405 кН/м2.

= 472 кН/м2.

= 338 кН/м2.

Должны выполняться условия:

= 405 = 461 кН/м2.

= 472 = 553 кН/м2.

= 338 .

Все условия выполняются.

Основание перегружено с запасом 12%, что допустимо.

Расчет основания по деформациям Осадка методом послойного суммирования определяется по формуле где — безразмерный коэффициент, принимаемый равным 0,8;

n — число слоев на которые разбита сжимаемая толща;

hi — толщина i — го слоя; hi 0,4b;

zp, i — среднее вертикальное напряжение, возникающее в i — м слое;

— модуль деформации грунта i — го слоя.

Для расчета осадки строим эпюры вертикальных напряжений от собственного веса грунта и дополнительных напряжений по оси фундамента по формулам где i — удельный вес i — го слоя;

— коэффициент, принимаемый в зависимости от величин = l/b и = 2z/b принимаем пп табл. 4.9 МУ.

— дополнительное вертикальное напряжение в грунте под подошвой фундамента где — вертикальное напряжение от собственного веса грунта на уровне подошвы фундамента. = 18,2· 3 = 54,6 кПа; = 405 кПа.

=405 — 54,6 = 350,4 кПа.

Удельный вес грунтов залегающих ниже уровня подземных вод, но выше водоупора определяется с учетом взвешивающего действия воды.

Водоупорами считаются глины и суглинки твердой и полутвердой консистенции при IL < 0,5.

В водоупоре напряжение от собственного веса грунта определяется без учета взвешивающего действия воды. Четвертый слой является водоупором.

На границе возникает скачок напряжения, равный давлению столба воды 10· 2 = 20 кПа.

Сжимаемую толщу ограничивают глубиной, на.

Таблица 3 — Расчет осадки фундамента.

34,4 — граница сжимаемой толщи.

Предельно допустимую осадку по СНиП 2.02.01−83 принимает 8 см.

Рассчитанная осадка S = 3,3 см меньше допустимой Рисунок 4 — Эпюра распределения напряжений в грунте Проверка слабого подстилающего слоя Проверка осадки более слабого слоя грунта где — дополнительное напряжение, которое вычисляется по формуле где — коэффициент, определяемый табл. 3.4 МУ.

— напряжение от собственного веса грунта, определяется по формуле.

— расчетное сопротивление слабого слоя грунта в точке zn определяемое для условного фундамента шириной bz.

где.

= 174 кПа.

= 80,6 кПа (из предыдущего расчета).

= 2918 / 174 = 16,2; = (l-b)/2 = (3 — 2,4)/2 = 0,3.

= 3,74 м.

= 501 кПа.

174 + 80,6 = 254,6 < 501 кПа.

Условие выполняется.

Расчет плитной части на продавливание Принятую высоту плитной части проверяем расчетом на продавливание.

Должно выполняться условие где — коэффициент (при монолитном сопряжении колонны с плитной частью фундамента = 1);

— расчетное сопротивление бетона растяжению (принимается по СНиП). Для бетона М 150 = 630 кПа;

— среднее арифметическое значение периметров верхнего и нижнего оснований пирамиды, образующейся при продавливании, в пределах рабочей высоты сечения.

=14,8.

— расчетная продавливающая сила, кН где — площадь многоугольника, м Рисунок 5.

= 0,5· 3,6(3,9 — 0,75 — 2· 1.56) — 0,25(3.6 — 1,8 — 2· 1,56)2 = 0 м².

= 0 · 268 = 0 кН.

0 < 1· 630·22.8·0,56 = 8044 кН Условие удовлетворено Проверка нижней части ступени сводится к определению.

= 3.6 + 0.56 = 4.16.

0 < 630· 0,56·4.16 = 1467 кН.

Вынос нижней ступени не должен превышать значение.

= 3.

= 0,6 < 3· 0,56 = 1.68.

Площадь сечения рабочей арматуры нижней ступени фундамента рассчитывают по моменту, действующему в сечении фундамента по грани колонны; в сечениях по граням ступеней проверяют достаточность принятой по этому расчету арматуры.

Момент в сечении 1−1.

В сечении 2−2.

где — давление по подошве в сечении 1−1.

Площадь арматуры для сечения 1−1.

где — рабочая высота плитной части фундамента;

— расчетное сопротивление арматуры растяжению. Для арматуры класса A-II = 270 000 кПа.

= 252 кН· м.

= 0,894 м² = 8,94 см².

Принимаем шаг стержней 20 см. При b = 240 см, арматура (по сортаменту) 1710, = 10,49 см².

= 0,122 м² = 12,2 см² < 16,87 см².

Принятая арматура достаточна.