Проектирование основания и фундамента (стр. 3 из 5)
∑N = 60кН + 221,5кН + 103,28 кН + 167,1 кН + 937,65 кН = 1483,53 кН
3. Сбор нагрузок на сечение 3-3.
Грузовая площадь – 3,325х6= 19,95 м2.
1. Нагрузка от колонн и ригелей и кирпичной стены.
Вес колонн: A х B х h х n х γбет = (0.4м х 0.4м х 3м) х 5 х 2500 кг/м3 = 6000 кг = 60кН.
где, А и В – линейные размеры колонны
h – высота колонны
n – число колонн
γбет - удельный вес бетона (2500 кг/м3)
Вес ригелей: A х B х l х n х γбет = [(0,4м х 0,4м х 2,8м х 2) + (0,4м х 0,4м х 2,675м)] х 5 х 2500 кг/м3 =
= 16550 кг = 165,5кН.
где, А и В – линейные размеры ригеля
l – длинна ригеля (в пределах грузовой площади)
n – число ригелей
γбет - удельный вес бетона (2500 кг/м3)
Вес кирпичной стены: A х B х h х γк.к = 6м х 0,25м 15м 1900 кг/м3 = 42750 кг = 427,5 кН.
где, А и В – линейные размеры колонны
h – высота стены
n – число колонн
γк.к - удельный вес кирпичной кладки (1900 кг/м3)
2. Крыша и кровля
Таблица 3.3 Сбор нагрузок от веса элементов крыши и кровли
| №пп | Наименование нагрузок | Нормативная кН/м2 | Коэффициент перегрузок | РасчетнаякН/м2 |
| 1 | Снеговая нагрузка | 1,8 | 1,4 | 2,52 |
| 2 | Кровля из профилированной стали | 0,08 | 1,1 | 0,09 |
| 3 | Обрешетка из досок | 0,15 | 1,2 | 0,18 |
| 4 | Стропила из бруса | 0,12 | 1,2 | 0,14 |
| 2,93 |
Вес от элементов крыши и кровли: 2,93 кН/м2 х 19,95 м2 = 58,45кН.
3. Покрытие
Таблица 4.3 Сбор нагрузок от веса элементов покрытия
| № пп | Наименование нагрузок | Нормативная кН/м2 | Коэффициент перегрузок | РасчетнаякН/м2 |
| 1 | Временная по СНиП | 0,7 | 1,3 | 0,91 |
| 2 | Сборные ж/б плиты δ=22 см | 3,05 | 1,1 | 3,36 |
| 3 | Штукатурка потолка | 0,36 | 1,3 | 0,47 |
| 4,74 |
Вес от элементов покрытия: 4,74 кН/м2 х 19,95 м2 = 94,56 кН.
4. Перекрытия междуэтажные
Таблица 5.3. Сбор нагрузок от веса элементов междуэтажных перекрытий.
| №пп | Наименование нагрузок | Нормативная кг/м2 | Коэффициент перегрузок | Расчетнаякг/м2 |
| 1 | Временная по СНиП | 2 | 1,2 | 2,4 |
| 2 | Сборные ж/б плиты δ=22 см | 3,05 | 1,1 | 3,36 |
| 3 | Полы дощатые | 0,35 | 1,2 | 0,42 |
| 4 | Штукатурка потолка | 0, 36 | 1,3 | 0,47 |
| 6,65 |
Вес от элементов покрытия: 6,65 кН/м2 х 19,95 м2 х 4= 530,67 кН.
Суммарная нагрузка, действующая в сечении 3-3:
∑N = 60кН + 165,5кН + 427,5 кН + 58,45 кН + 94,56 кН + 530,67 кН = 1336,68 кН
Раздел III. Расчет фундаментов мелкого заложения
1. Выбор глубины заложения фундамента.
Глубина заложения фундамента h – расстояние от спланированной поверхности, до подошвы фундамента зависит:
1. от расчетной глубины промерзания грунтов в зимний период и уровня грунтовых вод. Расчетная глубина промерзания Н определяется по формуле:
Н= Ннmi
где, mi - коэффициент влияние теплового режима на промерзание грунтов (табл. 14 СНиП П-15-74);
Нн - нормативная глубина промерзания – определяется по п. 3.31 СНиПа П-15-74 в зависимости от района строительства.
Определяем Н = 2,5 х 0,8 = 2 метра.
mi – 0,8 (для зданий с утепленным цокольным перекрытием и среднесуточной температурой воздуха в помещении 15 ОС).
Нн – 2,5 метра.
При известном значении Н, характере напластования грунтов глубина заложения фундамента h назначается в соответствии с положениями таблицы 15 СНиП П-15-74. Согласно таблице 6 настоящего курсового проекта, грунтами под подошвой фундамента будут являться песчаные и глинистые грунты ( с коэффициентом консистенции > 0.25). Опираясь на эти данные, а так же на положения таблицы 15 СНиП П-15-74, принимаем глубину заложения фундамента h = 2.2 метра.
2. Определение размеров подошвы фундамента.
Размеры подошвы фундаментов для колонн определяются по формуле:
где, Pср – среднее давление под подошвой фундамента (фактическое)
Рср = N/F + hср + γср. F = b2 – площадь подошвы, hср – средняя высота грунта находящегося на уступах, γср. – удельный вес грунта (2000кг/м3)
R – расчетное давление на основание. Определяется:
где, m1 и m2 коэффициент условий работы грунтового основания и коэффициент условий работы здания или сооружения во взаимодействии с основанием. (п. 3.51 СНиП П-15-74).
kн – коэффициент надежности (п. 3.52 СНиП П-15-74).
A, B и D – коэффициенты, принимаемые по таблице 16 СНиП П-15-74, в зависимости от расчетного значения угла внутреннего трения φ. (имеется в исходных данных).
h – глубина заложения фундамента
γ’II – осредненное расчетное значение объемного веса грунта, залегающего выше отметки заложения фундамента,
γII – то же, но с залегающего ниже подошвы фундамента.
СII – расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента.
h0 – глубина до пола подвала, при отсутствии подвала принимается = 0.
При подборе ширины подошвы необходимо учитывать главное условие прочности – Pср ≤ R
Расчет выполняется методом последовательных приближений так как, R=f(b); P=f(b).
Определение размеров подошвы для фундамента в сечении 1-1, 2-2.
Так нагрузки, действующие в сечениях 1-1, 2-2 отличаются незначительно, расчет произведем по сечению 2-2, по результатам которого, установим размеры подошвы для обоих сечений одинаковые.
Вычисляем значение R, при b = 1, 2, 3.
Определяем значение Pср при F соответственно равной 1, 4, 9 м3:
Рср (F=1) = N/F + hср γср. = 1483,53кН/1м2 + 2,2м х 20кН/м3 = 1527,53 кН/м2
Рср (F=4) = N/F + hср γср. = 1483,53кН/4м2 + 2,2м х 20кН/м3 = 414,88 кН/м2
Рср (F=9) = N/F + hср γср. = 1483,53кН/9м2 + 2,2м х 20кН/м3 = 208,83 кН/м2
Для определения оптимального значения ширины подошвы b, построим графики зависимостей расчетного сопротивления (R) и фактического давления (Рср) от ширины подошвы b:
Как видно из графика, оптимальным значением , является точка пересечения графиков, которой соответствует значение b = 2,3 м.
Проверка по условию прочности: Pср ≤ R
Рср (F=5,29) = N/F + hср γср. = 1483,53кН15,29м2 + 2,2м х 20кН/м3 = 324,44 кН/м2
При данной ширине подошвы условие прочности не удовлетворяется 324,44 кН/м2 > 291,67 кН/м2.
Примем ширину сечения подошвы, больше оптимальной – 2,5 м. Проверка условия прочности:
Рср (F=6,25) = N/F + hср γср. = 1483,53кН16,25м2 + 2,2м х 20кН/м3 = 281,36 кН/м2
Условие прочности удовлетворено 293 кН/м2 < 281.36 кН/м2. Принимаем ширину подошвы 2,5 м.
Определение размеров подошвы для фундамента в сечении 3-3.
Аналогичным образом рассчитываем ширину подошвы, для фундамента в сечении 3-3. Расчетные сопротивления уже известны, определим лишь значение Pср при F соответственно равной 1, 4, 9 м3:
Рср (F=1) = N/F + hср γср. = 1336,68 кН/1м2 + 2,2м х 20кН/м3 = 1380,68 кН/м2
Рср (F=4) = N/F + hср γср. = 1336,68 кН/4м2 + 2,2м х 20кН/м3 = 378,17 кН/м2
Рср (F=9) = N/F + hср γср. = 1336,68 кН/9м2 + 2,2м х 20кН/м3 = 192,52 кН/м2
Строим графики зависимостей расчетного сопротивления (R) и фактического давления (Рср) от ширины подошвы b:
Как видно из графика, оптимальным значением, является точка пересечения графиков, которой соответствует значение b = 2,2 м.
Проверка по условию прочности: Pср ≤ R
Рср (F=4,84) = N/F + hср γср. = 1336,68 кН/4,84м2 + 2,2м х 20кН/м3 = 320,17 кН/м2
При данной ширине подошвы условие прочности не удовлетворяется 320,17 кН/м2 > 291 кН/м2.
Примем ширину сечения подошвы, больше оптимальной – 2,4 м. Проверка условия прочности:
Рср (F=5,76) = N/F + hср γср. = 1336,68 кН/5,76м2 + 2,2м х 20кН/м3 = 276,06 кН/м2
Условие прочности удовлетворено 276,06 кН/м2 < 292,33 кН/м2.
Принимаем ширину подошвы 2,4 м.
Подробный план фундаментов с сечениями см. в Приложении. Лист № 3, 4.
Раздел IV. Расчет фундамента по 2-му предельному состоянию
В процессе возведения или эксплуатации сооружения, вследствие недопустимых деформации или местных повреждений основания, часто возникает такой состояние сооружения, при котором оно теряет несущую способность или перестает удовлетворять своему назначению.
Расчет оснований промышленно-гражданских зданий сооружений по 2-му предельному состоянию – расчет по деформациям – сводится к выполнению условия S≤Sпр. определяется по таблице 18 СНиП П-15-74.
Различают абсолютную и среднюю осадку сооружения или конструкции. Абсолютная осадка Sабс характеризуется полной величиной осадки какой – либо точки подошвы сооружения или отдельных фундаментов. Относительная осадка Sотн. вычисляется по величинам абсолютных осадок Sабс нескольких фундаментов (не менее 3-х):