Проектирование фундаментов сборочного цеха (стр. 2 из 5)

-фундаменты на естественном основании;

-фундаменты свайные.

В качестве расчётного принимаем сечение 7-7 с максимальной нагрузкой:

Nⁿ=1115 кН; Mⁿ=64 кНм, Qⁿ=23 кН

Расчет по скважине №3.

3.1 Расчёт фундамента мелкого заложения на естественном основании

Основания рассчитывают по двум группам предельным состояний:

1) по несущей способности;

2) по деформациям.

Расчёт по первому предельному производится для обеспечения несущей способности и ограничения развития чрезмерных пластических деформаций грунта основания с учётом возможных неблагоприятных воздействий и условий их работы в период строительства и эксплуатации сооружений; по второму предельному состоянию – для ограничения абсолютных или относительных перемещений конструкций и оснований такими пределами, при которых обеспечивается нормальная эксплуатация сооружения.

3.1.1 Определение глубины заложения

Определяем расчётную глубину промерзания

d_f1=d_f*k_h,

где d_f– нормативная глубина промерзания (по рис.III.1 [1]для г. Воронеж d_f=1,3*0. 23/0.23=1.1 м), где отношение 0.23/0.23 принято для глины; k_h – коэффициент, учитывающий влияние теплового режима сооружения (по табл. 5.3[8] при t=10°С в здании без подвала с полами по грунту коэффициент k_h=0.7).

d_f1=1.1*0.7=0.77 м

Инженерно-геологические условия определяют слой грунта, на который можно опереть фундамент.

d₃=h_ненес.+0.2 =1.9+0.2=2,1 м,

где h_ненес. – мощность ненесущего слоя грунта, м

Принимаем верхний обрез фундамента на отметке -0.500 м, учитывая высоту фундаментной балки 0,45 м, устанавливаемой на подколонник (см. рис. 3.2.1). Минимальная высота фундамента: с учётом глубины заделки колонны сечением 0.4х0.6 м в стакан (0.6 м), возможности рихтовки (0.05 м) её, минимальной высоты ступени 0.3 м. Н=0.6+0.05+0.3=0.95 м

Принимаем расчётную глубину заложения фундамента 1,85 м, что больше 0.77 м. Н_ф=1.5 м.

3.1.2 Определение размеров подошвы фундамента

Определяем площадь подошвы фундамента в плане по формуле

А=Nⁿ/(R₀-g_ср*d_р),

где Nⁿ – расчётная нагрузка по обрезу фундамента, кН;

R₀ – расчётное сопротивление грунта основания, кПа;

g_ср – среднее значение удельного веса материала фундамента и грунта на его уступах (принимаем g_ср=20 кН/м³);

d_р – глубина заложения фундамента, м.

А=

17.7 м²

Ширина квадратного фундамента определяется по формуле b=ÖA=Ö17.7=4.2 м

Определяем расчётное сопротивление грунта

R=(g_c1g_c2 /k)*(M_g*k_z*b*g_||+M_q*d_p*g_||‘+(M_q-1)*d_n*g_||‘+M_c*c_||),

При вычислении R значения характеристик j_||, g_||,с_|| и коэффициентов g_c1, g_c2 принимаем для слоя грунта, находящегося под подошвой фундамента до глубины z_r=0.5b=0.5*4.2=2.1м.

g_c1, g_c2 – коэффициенты условий работы (табл. В.1[8]):

g_c1 =1.1 - для песка; g_c2 =1.0;

M_g, M_q,M_c– коэффициенты, принимаемые в зависимости от угла внутреннего трения (табл. 2):

j_|| = 28,8° по табл. 16[3]:M_g= 1.046, M_q=5.184, M_c=7.611

k_z – коэффициент, принимаемый равным 1 при bÐ10м;

k = 1.1 – коэффициент надёжности, т.к. значения j и с приняты по таблицам;

g_|| - осреднённое расчётное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента, кН/м³ с учётом взвешивающего действия воды.

g_взв =(g_s- g_w)/(1+e_i),

где еi – коэффициент пористости i-го слоя; gsi – удельный вес частиц грунта i-го слоя, кН/м³; gw = 10 кН/м³ – удельный вес воды.

g_взв =(26.6– 10.0) / (1+0.68) =9,88 кН/м³

g_||=

10.56 кН/м³

c_|| - расчётное значение удельного сцепления грунта: c_|| = 3,4 кПа;

g_||‘ – расчётное значение удельного веса грунтов, залегающих выше подошвы фундамента, кН/м³:

g_||‘ =

16.53 кН/м³

d₁ –глубина заложения, м: d₁ =1.85 м

R=

(1.046*1*4.2*10.56+ 5.184*1.85*16.35+ 7.611 *3.4) =234.5 кПа

Ширина подошвы фундамента

b=

2.4 м

Уточняем значение R при b= 2.4 м и z_r=0.5b=0.5*2.4=1.2 м.

g_||=

11.07 кН/м³

R=

(1.046*1*2.4*11.07+ 5.184*1.85*16.35+ 7.611 *3.4) =215.6 кПа

Ширина подошвы фундамента

b=

2.5 м

Уточняем значение R при b= 2.5 м и z_r=0.5b=0.5*2.5=1.25 м.

g_||=

11.02 кН/м³

R=

(1.046*1*2.5*11.02+ 5.184*1.85*16.35+ 7.611 *3.4) =216.7 кПа

Вычисленное значение R отличается от предыдущего менее чем на 5% (0.5%).

Следовательно, далее уточнение размеров производить не требуется.

Окончательно принимаем b=2.5 м.

Определяем схему загружения фундамента. Определяем эксцентриситет

е =

0,07м

Т.к. е=0.07 м<b/30=2,5/30=0.083 м, то размеры фундамента определяем как для центрально загруженного фундамента, т.е. будет квадратным в плане.

Принимаем l =2.5 м

Проверяем выполнение условий

Р_max= N_||/A+ g_ср*d_р+ SM_||/W £ 1.2R,

P_min= N_|| /A+g_ср*d_р- SM_|| /W> 0

Р_max =

+ 20*1.85+ = 253,2кПа£ 1.2*216,7=260кПа

W=b*l² / 6= 2.5*2.5² / 6= 2.6м³

Р_min=

+ 20*1.85 - = 177.6кПа> 0

Р_ср =

+ 20*1.85= 215.4кПа < 216.7кПа (0.6%)

Условие выполняется.

3.1.3 Конструирование тела фундамента

Принимаем конструкцию стаканного типа с подколонником. Толщину стенок стакана назначаем по верху 225 мм, что больше 150 мм для фундаментов с армированной частью.

Зазор между колонной и стаканом 75 мм. Т.к. размеры колонны в плане 0.6х0.4 м, то размеры подколонника в плане ℓ_cf= 600+2*225+ 2*75= 1200 мм

b_cf=400+2*225+ 2*75= 1000 мм

Глубину стакана назначаем 650 мм.

Вынос ступени: С₁ =(ℓ - ℓ_cf)/ 2= (2.5 – 1,2)/ 2= 0.65 м

С₂ =(b - b_cf)/ 2= (2.5 – 1.0)/ 2= 0.75 м

Принимаем 2 ступени высотой 0,3 м.

Конструкция тела фундамента см. рис. 3.1.2.

3.1.4 Расчёт фундаментов по деформациям

Расчёт осадки фундамента производится исходя из условия:S£S_u, где S – величина конечной осадки отдельного фундамента, определяемая расчётом, см; S_u- предельная величина осадки основания фундаментов зданий и сооружений, см (по табл. Б.1, п. 1 [7]S_u =8 см).

Для определения осадки фундамента составляем схему, показанную на рис. 3.1.3.

Для расчёта используем метод послойного суммирования. Определяем вертикальные напряжения от собственного веса грунта на границе слоёв в характерных горизонтальных плоскостях по формуле:

s_zg= Sg_i*h_i,

где g_I – удельный вес грунта i-го слоя, кН/м³; h_i – толщина i-го слоя грунта, м.

На подошве 1 слоя

s_zg2 =1.5*18.2= 27.3 кПа

На подошве фундамента s_zg0 =27.3+ 0.25*19.4= 32.15 кПа

На подошве WL

s_zgwl=32.15+ 0.15*9.88= 35.06 кПа

На подошве 2 слоя с учётом взвешивающего действия воды g_взв = 9.88 кН/м³

s_zg3=35.06+ 4.6*9.88= 80.51 кПа

На подошве 3 слоя с учётом взвешивающего действия воды

g_взв =(26.5– 10.0) / (1+0.69) =9.76 кН/м³

Определяем дополнительное вертикальное напряжение в грунте под подошвой фундамента

s_zp0 =Р_ср - s_zg1 = 215.4 – 32.15 = 183.25 кПа

Толщу грунта мощностью (4 – 6)b =10 - 15 м разбиваем на слои толщиной h=0.4b=0.4*2.5=1.0 м.

Строим эпюру распределения дополнительных вертикальных напряжений в грунте по формуле:

s_zpi = a*s_zp0,

где a - коэффициент, учитывающий изменение дополнительного вертикального напряжения по глубине (по табл. 24 [ 2]).

Строим эпюру s_zgi. Вычисления ведём до соблюдения условия: 0.2s_zg= s_zp

Осадку каждого слоя основания определяем по формуле:

S= b*s_zpicp * h_i/ E_i,

где b = 0.8 – безразмерный коэффициент для всех видов грунтов; s_zpicp – среднее дополнительное вертикальное напряжение в i-м слое грунта, равное полусумме указанных напряжений на верхней и нижней границах i-го слоя толщиной hi, кПа; Еi – модуль деформации i-го слоя, кПа.

Таблица 3. К расчёту осадок.(соотношение h = ℓ / b =1.0)

№	Zi, см	x= 2*z/b	a	hi, см	szpi, кПа	szgi, кПа	0.2szgi,кПа	Еi, кПа	Si, см
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
2	0	0.00	1	0	183.25	32.15	6.43	15900
	15	0.12	0.97	15	177.75	35.06	7.01	15900	0.136
	100	0.80	0.8	85	146.60	43.46	8.69	15900	0.694
	200	1.60	0.449	100	82.28	53.34	10.67	15900	0.576
	300	2.40	0.257	100	47.10	63.22	12.64	15900	0.325
	400	3.20	0.16	100	29.32	73.10	14.62	15900	0.192
	475	3.80	0.121	75	22.17	80.51	16.10	15900	0.097
	500	4.00	0.108	25	19.79	82.95	16.59	15200	0.028
3	545	4.36	0.094	45	17.23	87.35	17.47	15200	0.044

Проверяем условие SS_i= 2.09см <S_u = 8см