Расчет и проектирование оснований и фундаментов промышленных зданий (стр. 3 из 7)
Напряжение от собственного веса грунта на уровне подошвы фундамента при планировке срезкой в соответствии с п.1 прил.2 СНиП 2.02.01-83
szg,0 = [gII×dw + gsbII×(d - dw)] = [17,05×0,8 + 8,21 × (2,05 – 0,80)] = 24 кПа
Дополнительное вертикальное давление на основание от внешней нагрузки на уровне подошвы фундамента:
szp 0 = P0 = PII mt - szg,0 = 94,4 – 24 = 70,4 кПа
Соотношение сторон подошвы фундамента
η = l/b = 4,8/4,2 = 1,1
Значения коэффициента a устанавливаем по табл.1 прил.2 СНиП 2.02.01-83
Для удобства пользования указанной таблицей из условия ξ=2hi/b=1,68/4,2=0,4 принимаем толщину элемента слоя грунта hi = 0,2 × b = 0,2 × 4,2 = 0,84 м
Дальнейшие вычисления сводим в таблицу 8
Определение осадки
Таблица 8
| zi, м | ξ=2zi/b | zi + d, м | a | szp = a×P0,кПа | szg = szg,0 ++ gsb, i × zi,кПа | 0,2×szg,кПа | Е,кПа |
| 0 | 0 | 2,05 | 1,000 | 70,40 | 24,00 | 4,80 | 8000 |
| 0,84 | 0,4 | 2,65 | 0,963 | 67,80 | 30,90 | 6,18 | 8000 |
| 1,68 | 0,8 | 3,25 | 0,812 | 57,16 | 37,80 | 7,56 | 8000 |
| 2,52 | 1,2 | 3,85 | 0,625 | 44,00 | 44,70 | 8,94 | 8000 |
| 3,36 | 1,6 | 4,45 | 0,469 | 33,02 | 52,60 | 10,52 | 6000 |
| 4, 20 | 2,0 | 5,05 | 0,355 | 25,00 | 59,70 | 11,94 | 6000 |
| 5,04 | 2,4 | 5,65 | 0,274 | 19,30 | 66,90 | 13,38 | 6000 |
| 5,88 | 2,8 | 6,25 | 0,215 | 15,14 | 73,15 | 14,63 | 16000 |
| 6,72 | 3,2 | 6,85 | 0,172 | 12,11 | 80,17 | 16,03 | 16000 |
| 7,56 | 3,6 | 7,45 | 0,141 | 9,92 | 87, 20 | 17,44 | 16000 |
Граница глины и суглинка условно смещена до глубины zi = 3,36 м от подошвы (фактическое положение на глубине z = 3,35 м), а граница суглинка и глины смещена до глубины zi = 5,04 м от подошвы (фактическое положение на глубине z = 5,05). На глубине Hc = 6,72 м от подошвы фундамента выполняется условие СНиП 2.02.01-83 (прил.2, п.6) ограничения глубины сжимаемой толщи основания (ГСТ)
szp= 12,11 кПа » 0,2×szg = 0,2×80,17 = 16,03
поэтому послойное суммирование деформаций основания производим в пределах от подошвы фундамента до ГСТ.
Осадку основания определяем по формуле:
Условие S = 2,6 см < Su = 12,0 см выполняется (значение Su = 12,0 см принято по таблице прил.4 СНиП 2.02.01-83).
Расчетная схема и эскиз фундамента на распределительной подушке приведена на Рис.6.
5. Расчет и проектирование варианта фундамента на искусственном основании, в виде песчаной распределительной подушки
5.1 Глубина заложения фундамента
Аналогично фундаменту на естественном основании назначаем глубину заложения фундамента d = 2,05 м. Принимаем для устройства подушки песок среднезернистый, плотный, имеющий проектные характеристики: E = 45 МПа; е = 0,50; g II = 20,2 кН / м3; gn,sb = 10,7 кН/м3.
5.2 Определение требуемой площади подошвы фундамента
Для определения площади Атр подошвы фундамента принимаем расчетное сопротивление R0 = 500 кПа, материала песчаной подушки, среднезернистого песка.
Тогда Атр=NcolII / (R0 - gmt×d) = 1310,19 / (500 - 20×2,05) = 2,85 м2
5.3. Выбор фундамента и определение нагрузки на грунт
В соответствии с требуемой величиной площади подошвы Атр = 2,85 м2 и высотой фундамента Нф = d = 1,5 м, подбираем типовой фундамент серии 1.412-2/77.
Принимаем фундамент ФВ 12-1, размеры которого l = 4,2 м, b = 3,0 м, Нф = 1,5 м; объем бетона Vfun = 7,8 м3
Вычисляем расчетное значение веса фундамента и грунта на его уступах:
Gfun = Vfun×gb×gf= 7,8×25×1 = 195 кН
Vg = l×b×d – Vfun= 4,2×3×2,05 – 6,8 = 19,03 м3
GgII = Vg×Kрз ×gII×gf = 19,03×0,95×17,05×1 = 308 кН
Все нагрузки, действующие на фундамент, приводим к центру тяжести подошвы:
Ntot II = Ncol II + Gg II + Gfun II =1310,19 + 308 + 195 = 1813 кН
Mtot II = Mcol II + Qtot II · Нф = 826,87 + 81,91 × 1,5 = 950 м
QtotII = QcolII = 81,91 кН
5.4 Расчетное сопротивление грунта
Уточняем расчетное сопротивление R песка подушки для принятых размеров фундамента (l = 4,2 м; b = 3,0; d= 1,5 м):
R=R0(1+k1(b-b0) /b0) +k2×gII (d-d0) =500× [1 + 0,125 × (3 - 1) /1)] +0,25×17,05(2,05-2) =731,5 кПа
5.5 Давление на подушку под подошвой фундамента
Определяем среднее PIImt, максимальное PIImax и минимальное PIImin давления на распределительную песчаную подушку фундамента:
= 144+108= 252кПа 
= 144-108 = 36 кПаPIImax = 252 кПа < 1,2×R = 1,2×731,5 = 877,8 кПа
PIImin = 36 кПа > 0
134 кПа < R = 731,5 кПаВсе требования по ограничению давлений выполнены.
5.6 Определение толщины распределительной подушки
Назначаем в первом приближении толщину песчаной подушки hп = 0,9 м. Проверяем выполнение условия szp + szg£Rz, для этого определяем при z = hп = 0,9 м:
а) szg = gII×dw + gsb II×(d – dw) + gsb п × z = 17,05 × 0,80 + 8,21× (2,05 – 0,80) + 10,7×0,9=33,5 кПа
б) szp = a×(PII mt – szg, 0) = 0,91 × (134 – 21,85) = 102 кПа
szg, 0 = gII×dw + gsbII× (d - dw) = 17,05×0,8 + 8,21 × (2,05 – 0,8) = 23,9 кПа
a = 0,91 для ξ = 2z/b = 2×0,9/3 = 0,6 и η = l/b = 4,2/3 = 1,4
Коэффициент a определен интерполяцией из табл.1 прил.2 к СНиП 2.02.01-83
в) Az= Ntot/szp = 1813/102 = 16,52 м²
а = (4,2-3) /2 = 0,6 м;
м 
== 180 кПа
szg + szp = 33,5 + 102 = 135,5 < Rz = 180 кПа
Условие проверки выполняется
5.7. Расчет осадки методом послойного суммирования
Для расчета осадки фундамента методом послойного суммирования составляем расчетную схему, совмещенную с геологической колонкой по оси фундамента А-5.
Напряжение от собственного веса грунта на уровне подошвы фундамента при планировке срезкой в соответствии с п.1 прил.2 СНиП 2.02.01-83:
szg,0 = [gII×dw + gsbII×(d - dw)] = [17,05×0,8 + 8,21 × (2,05 – 0,8)] = 24 кПа
Дополнительное вертикальное давление на основание от внешней нагрузки на уровне подошвы фундамента:
szp 0 = P0 = PII mt - szg,0 = 134 – 24 = 110 кПа
Соотношение сторон подошвы фундамента η = l/b = 4,2/3 = 1,4
Значения коэффициента a устанавливаем по табл.1 прил.2 СНиП 2.02.01-83.
Для удобства пользования указанной таблицей из условия ξ=2hi/b=1,2/3=0,4 принимаем толщину элемента слоя грунта hi = 0,2 × b = 0,2 × 3 = 0,6 м
Дальнейшие вычисления сводим в таблицу 9
Определение осадки
Таблица 9
| zi, м | ξ=2zi/b | zi + d, м | a | szp = a×P0,кПа | szg = szg,0 ++ gsb, i × zi,кПа | 0,2×szg,кПа | Е,кПа |
| 0 | 0 | 2,05 | 1,000 | 110,00 | 24,00 | 4,80 | 45000 |
| 0,60 | 0,4 | 2,65 | 0,966 | 106,26 | 28,93 | 5,79 | 45000 |
| 1, 20 | 0,8 | 3,25 | 0,824 | 90,64 | 33,85 | 6,77 | 8000 |
| 1,80 | 1,2 | 3,85 | 0,644 | 70,84 | 38,77 | 7,75 | 8000 |
| 2,40 | 1,6 | 4,45 | 0,490 | 53,90 | 43,70 | 8,74 | 8000 |
| 3,00 | 2,0 | 5,05 | 0,375 | 41,25 | 48,63 | 9,72 | 8000 |
| 3,60 | 2,4 | 5,65 | 0,291 | 32,01 | 54,10 | 10,82 | 6000 |
| 4, 20 | 2,8 | 6,25 | 0, 194 | 21,34 | 59,11 | 11,82 | 6000 |
| 4,80 | 3,2 | 6,85 | 0,175 | 19,25 | 65,90 | 13,18 | 16000 |
| 5,40 | 3,6 | 7,45 | 0,152 | 16,72 | 71,14 | 14,23 | 16000 |
| 6,00 | 4,0 | 8,05 | 0,126 | 13,86 | 76,38 | 15,28 | 16000 |
| 6,60 | 4,4 | 8,65 | 0,099 | 10,89 | 81,62 | 16,32 | 16000 |
| 7, 20 | 4,8 | 9,25 | 0,084 | 9,24 | 86,85 | 17,37 | 16000 |
Граница глины и суглинка условно смещена до глубины zi = 3,00 м от подошвы (фактическое положение на глубине z = 3,35 м), а граница суглинка и глины смещена до глубины zi = 4,8 м от подошвы (фактическое положение на глубине z = 5,05). На глубине Hc =6,0 м от подошвы фундамента выполняется условие СНиП 2.02.01-83 (прил.2, п.6) ограничения глубины сжимаемой толщи основания (ГСТ) поэтому послойное суммирование деформаций основания производим в пределах от подошвы фундамента до ГСТ
szp= 13,86 кПа » 0,2×szg = 0,2×76,38 = 15,28
Осадку основания определяем по формуле:
Условие S = 3,5 см < Su = 12,0 см выполняется (значение Su = 12,0 см принято по таблице прил.4 СНиП 2.02.01-83).
Расчетная схема и эскиз фундамента на распределительной подушке приведена на рис.7.
6. Расчет и проектирование свайного фундамента
Рассмотрим вариант свайного фундамента из забивных висячих свай сечением 300x300 мм, погружаемых дизельным молотом.
6.1 Глубина заложения подошвы ростверка
Назначаем глубину заложения подошвы ростверка:
Расчетная глубина промерзания грунта от поверхности планировки DL равна df = 1,27 м.
По конструктивным требованиям, также как и для фундамента на естественном основании верх ростверка должен быть на отметке – 0,700, размеры подколонника (стакана) в плане lcf x bcf = 2100 x 1200 мм, минимальная высота ростверка должна быть
hr ³ dp + hp = 1250 + 500= 1750 мм = 1,75 м
Для дальнейших расчетов принимаем большее из двух значений (1,27 и 1,75 м), т.е. hr = 1,8 м (кратно 150 мм), что соответствует глубине заложения –2,05м (абс. отм.63,35).
6.2 Необходимая длина свай
В качестве несущего слоя висячей сваи принимаем глину (слой 4), тогда необходимая длина сваи должна быть не менее: lсв = h1 + h2 + h3 = 0,05 + 5,05 + 1 = 6,1 м (рис.8)
Принимаем типовую железобетонную сваю С7-30 (ГОСТ 19804.1-79*) квадратного сечения 300 х 300 мм, длиной L = 7 м. Класс бетона сваи В20. Арматура из стали класса А-III4 Æ12, объем бетона 0,64 м3, масса сваи 1,6 т, толщина защитного слоя ав = 20 мм.
6.3 Несущая способность одиночной сваи
Определяем несущую способность одиночной сваи из условия сопротивления грунта основания по формуле (8) СНиП 2.02.03-85:
Fd = gC × (gCR × R × A + U ×ågcf × fi × hi).
В соответствии с расчетной схемой сваи (рис.8) устанавливаем из табл.1 СНиП 2.02.03-85 для глины (IL = 0,2) при z = 8,1 м расчетное сопротивление R = 4788 кПа. Для определения fi расчленяем каждый однородный пласт грунта (инженерно-геологический элемент) на слои Li £ 2 м и устанавливаем среднюю глубину расположения zi каждого слоя, считая от уровня природного рельефа. Затем по табл.2 СНиП 2.02.03. -85, используя в необходимых случаях интерполяцию, устанавливаем: