Фундамент на естественном основании

1. Исходные данные.

Фундамент проектируется под колонну сечением 0, 6х0.4. Высота здания – H=17м. Нагрузки по обрезу:

F⁰VII =2270кН. – вертикальная. Фундамент – тяжелонагруженный.

М ⁰II =92кНм.

1. Определение типа фундамента и глубины его заложения

a).по конструктивным особенностям

d=h+d₁, где

h – высота подвала, подвал отсутствует, значит

d₁-толщина конструкции пола подвала

d=2, 7+0, 5=3, 2м

б).по глубине промерзания в районе строительства

d=1, 5+0, 2 2, где

1, 5 – глубина промерзания Ленинградской области

в) по инженерно-геологическим условиям

d=h_нас+0, 5, где

h_нас – мощность насыпного слоя

d=3+0, 5=3, 5

Принимаем наибольшее d=3, 5м

Для оснований сооружений, как и для конструкций вообще, установлены две группы предельных состояний:

• первая группа – по несущей способности или непригодности к эксплуатации;

• вторая группа – по деформациям или непригодности к нормальной эксплуатации.

Для оснований промышленных и гражданских зданий и сооружений большее значение имеют расчеты по деформациям. Они сводятся к проверке выполнимости условия:

Р ≤ R;

S ≤ S_u ,

где р - среднее давление по подошве фундамента от

уточненных расчетных нагрузок на основание F_VII, F, М_II;

R – расчётное сопротивление основания;

S - деформация по расчету;

S _и – предельное значение деформации, определяемое по СниП 2.02.01-83*

Р = F_VII /А

где А – площадь

подошвы фундамента после его окончательного конструирования; F_VII - уточненные нагрузки на основание.

Расчетное сопротивление грунта основания определяется по формуле:

, где

γ _с1, γ _с2 – коэффициенты условий работы, принимаемые по табл. 3 СНиП

2.02.01-83*; k – коэффициент надежности; при использовании надежной

информации о свойствах грунтов принимается к = 1;

М_γ , M_q, М_с – коэффициенты, зависящие от ϕ _II; принимаются по таблицам (табл. ^[1] СНиП 2.02.01-83*; или соответствующим таблицам в учебниках);

γ _II и γ ′ _II - расчетные значения удельного веса грунта под подошвой фундамента и выше подошвы фундамента, в пределах глубины его заложения (с учетом взвешивания в воде, если оно имеет место);

К_z - коэффициент, учитывающий рост R для широких фундаментов; при b < 10 м принимается K_z= 1;

b – ширина подошвы фундамента; если подошва фундамента имеет форму круга или многоугольника площадью А, то принимается b=√ A;

d₁ – глубина заложения фундамента – действительная от уровня планировки для зданий без подвала или приведенная - расстояние от условного верха пола подвала, для зданий с подвалом;

d_b– глубина подвала от уровня планировки (для подвалов шириной более 20 м принимается d_b= 0)

Приведенная глубина заложения фундамента для здания с подвалом определяется по формуле:

d₁= h_s + h_cf × γ _п/ϒ ′ _II, (10)

где h_s – расстояние по вертикали от подошвы фундамента до низа конструкции пола подвала;

h_cf - толщина конструкции пола подвала;

γ _п – объёмный вес конструкции пола подвала; Значениями h_cf и γ _п следует задаться.

Определяем значения расчетного сопротивления R на уровне заложения подошвы фундамента при b=1 м.

, , , , - по СНиП 2.02.01-83.

, ,

d₁= h_s+h_cf* =0, 8+0, 3*1=1.2

n =0, 53

e-коэффициент пористости

- удельный вес грунтов cучетом веса воды.

- удельный вес грунтов выше подошвы фундаментов.

=16, 9-удельный вес грунтов ниже подошвы фундамента

, определяется по таблице физико-механический свойств

кПа

4.4. Определение размеров фундамента.

, где .

- требуемая площадь подошвы фундамента.

принимаем сборный стакан площадью 3х4, 2

А=12, 6 м²

b=

новое расчетное сопротивление

Вес фундамента:

Вес грунта на подошве:

недонапряжение10%, что допустимо.

Определение осадки фундамента

Осадка основания S определяется методом последовательного суммирования по формуле:

, где

безмерный коэффициент, равный 0, 8;

среднее значение дополнительного вертикального нормального напряжения в i-ом слое грунта, равное полусумме указанных напряжений на верхней и нижней границах слоя по вертикали, проходящей через центр подошвы фундамента;

и - соответственно толщина и модуль деформации i-ого слоя грунта;

n-число слоев, на которое разбита сжимаемая толща основания.

Для построения эпюр и разбивают толщу грунта ниже подошвы фундамента на элементарные слои. При однородном основании высота элементарного слоя может быть принята равной 0, 4b.

В нашем случае высота элементарного слоя м.

Вертикальное напряжение от собственного веса грунта на уровне подошвы фундамента

Вертикальное напряжение от собственного веса грунта на границе слоя, расположенного на глубине z от подошвы фундамента, определяется по формуле

, где

и - удельный вес и толщина i-го слоя грунта.

Дополнительное вертикальное давление на основание на уровне подошвы фундамента определяют по формуле:

, где

- среднее давление поподошвe фундамента.

Дополнительные нормальные вертикальные напряжения на глубине z от подошвы фундамента, определяются по формуле:

, где

- глубина заложения

α - коэффициент, принимаемый по СНиПу 2.02.01-83

Нижняя граница сжимаемой толщи основания условно находится на глубине

Результаты вычислений сведены в таблицу:

Осадку вычисляем по формуле: