Определение расчетных нагрузок на фундаменты

N_I=1.2*(N_П+ N_В ), кН/м

N_II=N_П + N_В, кН/м

N_П = N_ПВ+ N_ПП, кН/м

N_В =N_BB+N_ВП , кН/м,

где N_I расчетной нагрузки для расчетов основания по первому предельному состоянию (по прочности и устойчивости) принимается обобщенное значение _f =1, 2

N_II расчетная нагрузка для расчетов основания по второму предельному состоянию (по деформациям), _f= 1

N_П и N_В– нормативные нагрузки постоянные и временные.

N_П и N_ПП – соответственно постоянная нагрузка от сооружения и дополнительная постоянная нагрузка, указанная в задании от пола подвала.

N_В и N_ВП –нормативные временная нагрузка от сооружения и дополнительная временная нагрузка, указанная в задании от над подвального перекрытия и пола подвала.

Определение глубины заложения фундаментов с учетом конструктивных особенностей подземной части здания:

Глубина заложения фундамента определяется по формуле:

, где

h_c – высота цоколя – разность отметок 0, 00 и поверхности планировки, 0, 8 м.;

h_s – толщина слоя грунта выше подошвы фундамента (до пола подвала), 0, 3 м.;

h_cf – толщина цементного пола подвала, 0, 2м.;

h_n – расстояние от чистого пола первого этажа до пола подвала, 2, 2 м.;

d=2, 2+0, 3+0, 2-0, 8=1, 9 м.

Определение глубины заложения фундаментов с учетом климатических условий района строительства (глубина промерзания):

Расчетная глубина сезонного промерзания грунта определяется:

где k_h – коэффициент, учитывающий влияние теплового режима здания. При t = +10˚ С в подвале k_h = 0, 6 из СНиПа 2.02.01.83*

d_fn – нормативная глубина промерзания

d₀ – величина, принимаемая из СНиПа 2.02.01.83* для суглинков 0, 23 м.

M_t – безразмерный коэффициент, численно равный сумме абсолютных значений среднемесячных отрицательных температур за зиму в городе Оренбург из СНиПа 23-01-99*

M_t = │ -14, 8 -14, 2 -7, 3 -4, 0 -11, 2 │ = │ -51, 5│ = 51, 5

d _fn=0, 23 * = 0, 23 * 7, 176 = 1, 65 м.

d _f = 0, 6* 1, 65 = 0, 99

Принимаем глубину заложения d = 1, 9 м.

Определение глубины заложения фундаментов с учетом инженерно-геологических условий площадки застройки:

Под верхним 0, 3 м. растительным слоем залегают твердые суглинки с мощностью 2, 2 м., имеющие расчетное сопротивление R_o= 215 кПа. Проверяем возможность использования его в качестве рабочего слоя при максимальной ширине стандартной фундаментной плиты b = 3, 2 м. и нагрузке N_II = 303 кН/пог.м.,

Р_ll = кПа

Опирание фундамента на этот слой по проведенному предварительному расчету возможно с подушкой меньше максимального стандартного размера, так как

Р_ll

Определение глубины заложения фундаментов с учетом гидрогеологических условий:

Грунтовые воды бурением до 10 метров вскрыты на отметке подошвы II слоя (2, 5м), то есть на глубине 0, 6 м. ниже подошвы фундамента.

Подбирается площадь подошвы фундамента графическим методом.

Размер площади должен быть таким, чтобы интенсивность давления Р_II, передаваемого через нее на грунт основания удовлетворяла условию Р_II ≤ R. Для этого задаемся тремя размерами ширины ленточного фундамента: b₁ =1 м., b₂ =2 м., b₃ =3 м.

а) Определяем среднее давление Р_II под подошвой фундамента для каждой ширины b_i по формуле:

- расчетная нагрузка от веса еще не запроектированного фундамента и пригрузки на нем от пола подвала на ширине консольных участков фундаментной плиты, определяемая по приближенной формуле:

= *1* d₁* γ _ср = 1 * 1 * 0, 55 * 20 = 11 кН

= *1* d₁* γ _ср = 2 * 1 * 0, 55 * 20 = 22 кН

= *1* d₁* γ _ср = 3 * 1 * 0, 55 * 20 = 33 кН

где γ _ср – средний удельный вес материала фундамента и грунта на его обрезах, принимаемый равным 20 кН/м³;

d₁ – приведенная глубина заложения подошвы фундамента в подвале,

h_cf =0, 2 м. - толщина конструкции пола подвала;
22, 0 кН/м³ - расчетное значение удельного веса материала конструкции пола подвала;
– удельный вес грунта выше подошвы фундамента, в данном случае –
обратная высыпка под пол подвала

кН/м³

Для ленточного фундамента площадь подошвы фундамента A_i = b_i × 1, т.к. расчет ведется на 1 п. м. длины фундамента.

По полученным значениям Р_{II, i} в зависимости от b_i, строим график Р_IIi=f(b_i).

б) Определяется расчетное сопротивление грунта основания в зависимости от ширины подошвы фундамента b_i

- коэффициенты условий работы

- k – коэффициент, принимаемый равным 1, так как прочностные характеристики грунта ϕ _IIи c _II определены по результатам непосредственных испытаний грунтов;

- М _y, М_q, М_c – коэффициенты, принимаемые в зависимости от расчетного значения угла внутреннего трения грунта ϕ _II, находящегося непосредственно под подошвой фундамента, т.е. " рабочего слоя".

При ϕ _II= 18^о М _у = 0, 43; М_q = 2, 73; M_c = 5, 31;

- k_z – коэффициент, принимается равным 1 при ширине фундамента b < 10 м.

- = 0, 3 м. – толщина слоя грунта выше подошвы фундамента со стороны подвала;

- = 0, 2 м. – толщина конструкции пола подвала;

- = 22 кН/м³ - расчетное значение удельного веса конструкции пола подвала;

- = 1, 4 м. - глубина подвала

- = 16 кПа

Определяем значение R₁ при b = 0 м:

R₁

Определяем значение R₂ при b = 3 м:

R₂

Подбираем типовую фундаментную плиты. Пробуем плиты ФЛ14.30-3 (b =1, 4 м.) и определяем новое значение R при такой ширине фундамента.
При этом высота плиты h и приведенная глубина заложения d₁ остаются прежними - h =0, 3 м.; d₁ =0, 55 м.; d_b=1, 4 м.

R

Определяем давление Р_II под подошвой фундамента с учетом выбранных размеров фундаментной плиты и стеновых блоков и сравниваем его с расчетным сопротивлением R.
Собственный вес 1 пог. м фундамента из подушек ФЛ 14.30-3, пола подвала, 3х блоков ФБС 24.4.6, 1го ФБС 24.4.3 и 10см. ряда кирпичной кладки:

Q_II = [1, 4× 0, 3× 24 + (1, 4-0, 4) × 0, 2× 22 + 0, 4× 0, 6× 3× 22+0, 1× 0, 4× 1× 17]× 1, 0 = 31 кН/м

Полная расчетная нагрузка, действующая под подошвой фундамента с учетом принятых размеров:
N_II+ Q_II = 303 + 31= 334кН/м

Вычисляем среднее давление Р_II, под подошвой фундамента при принятом размере b и полученной при этом полной расчетной нагрузке и сравниваем его с расчетным сопротивлением R= 226, 74 кПа, рассчитанным для плиты марки ФЛ 14.30-3 шириной 1, 4 м.

Так как оказалось, что Р_II > R следует увеличить площадь подошвы фундамента. Поэтому вместо плиты ФЛ 14.30-3 принимаем ФЛ16.30-3 и повторяем вычисление давления под подошвой фундамента Р_II и расчетного сопротивления R с шириной подошвы b =1, 6 м.
Собственный вес 1 пог. м фундамента включая вес плиты ФЛ 16.30-3, пола подвала, 3х блоков ФБС 24.4.6, 1го ФБС 24.4.3 и 10см. ряда кирпичной кладки:

Q_II = [1, 6× 0, 3× 24 + (1, 6-0, 5) × 0, 2× 22 + 0, 4× 0, 6× 3× 22+0, 1× 0, 4× 1× 17]× 1, 0 = 32, 88 кН/м

Полная расчетная нагрузка, действующая под подошвой фундамента с учетом принятых размеров:

N_II+ Q_II = 303 + 32, 88 = 335, 88 кН/м

Среднее давление под подошвой фундамента:

Расчетное сопротивление R при ширине подошвы b =1, 6 м.

R

R

Определяем разницу между и R

Так как разница меньше 10%, то можно считать, что фундамент с плитой марки ФЛ 16.30-3 достаточно экономичен и подобран правильно.

Определение конечной (стабилизированной) осадки фундамента мелкого заложения методом послойного суммирования.

Исходные данные: b=1, 6 м.; l = 48 м.; d = 1.9; R

Деформационные свойства грунтов определены лабораторными компрессионными испытаниями и полевыми штамповыми:

а) вычисление ординат эпюры природного давления σ _{zg, i}

При планировке срезкой эпюра природного давления на планировочной отметке DL принимается равной нулю.

- на границе 1 и 2 слоев σ _{zg, 1}= ₁ h₁ = 16, 17 * 0, 3 = 4, 851 кПа

- на отметке подошвы фундамента σ _{zg, 0} = 4, 851 + 17, 934 * 1, 6 = 33, 54 кПа

- на границе 2 и 3 слоев σ _{zg, 2} = ₁ h₁+ ₂h₂= 4, 8+(17, 934*2, 2)= 44, 25 кПа

Ниже уровня грунтовых вод удельный вес грунтов принимаем во взвешенном состоянии.

- на границе 3 и 4 слоев σ _{zg, 3} = σ _zg, ₂ + _3SBh₃ = 44, 25 + 60, 89 кПа

- на границе 4 и 5 слоя σ _{zg, 4} = σ _zg, ₃ + _4SBh₄ = 60, 89 + 98, 52 кПа

- в 5 слое на глубине h`<sub>5 `</sub> = 0, 5 м.: σ _{zg, 5`}= 98, 52 + 19, 208*0, 5 = 108, 124 кПа

h`_{5``</sub>= 0, 7 м.: σ <sub>zg, 5``}= 98, 52 + 19, 208* 0, 7 = 111, 965 кПа

h`_5```=0, 8 м.: σ _{zg, 5``}= 98, 52 + 19, 208*0, 8 = 113, 886 кПа

h`_5```=1, 26 м.: σ _{zg, 5``}= 98, 52 + 19, 208*1, 26 = 122, 72кПа

h`_5````=1, 5 м.: σ _{zg, 5``}= 98, 52 + 19, 208*1, 5 = 127, 332 кПа

-на подошве 5го слоя σ _{zg, 5} = σ _zg, ₄ + _5SBh₅ = 98, 52 + 154, 68 кПа

б) вычитание ординат вспомогательной эпюры 0, 2 σ _{zg, i}

в) вычитание ординат эпюры дополнительного давления σ _{zр, i}

σ _{zр, 0} = Р - σ _{zg, 0} = 209, 9 - 33, 54 = 176, 36 кПа

ζ =	z =	α i	σ zp, i = σ zp, 0 * α i кПа	hi м.	0, 2 σ zg, i	Слои основания
0, 0	0, 00	1, 000	176, 36	0, 32	8, 8	суглинки твёрдые
0, 4	0, 32	0, 977	172, 3
0, 75	0, 6	0, 905	159, 6
0, 8	0, 64	0, 881	155, 37	12, 1	супесь пластичная
1, 2	0, 96	0, 755	133, 15
1, 6	1, 28	0, 642	113, 22
	1, 6	0, 550	96, 99
2, 4	1, 92	0, 477	84, 12
2, 8	2, 24	0, 420	74, 07
	2, 4	0, 397	70, 01
3, 2	2, 56	0, 374	65, 95	19, 7	мелкий плотный песок насыщенный водой
3, 6	2, 88	0, 337	59, 43
	3, 2	0, 306	53, 96
4, 4	3, 52	0, 280	49, 38
4, 8	3, 84	0, 258	45, 5
5, 2	4, 16	0, 239	42, 15
6, 4	5, 12	0, 196	34, 56
6, 8	5, 44	0, 185	32, 62
7, 2	5, 76	0, 175	30, 86
7, 6	6, 08	0, 166	29, 27
7, 625	6, 1	0, 165	29, 09	21, 62 22, 39 22, 77 24, 5 25, 46 30, 936	суглинки мягкопластичные
8, 0	6, 4	0, 158	27, 86
8, 4	6, 72	0, 150	26, 45
8, 8	7, 04	0, 143	25, 21
9, 2	7, 36	0, 137	24, 54
9, 6	7, 68	0, 132	23, 27
9, 625	7, 7	0, 1316	23, 20
		0, 126	22, 22
10, 4	8, 32	0, 122	21, 51
10, 8	8, 64	0, 117	20, 63

в) вычисление деформационных характеристик слоев грунта основания