Проектирование фундаментов стаканного типа под промышленные здания

ign="justify">         Высота фундамента (h_f) – это расстояние от его обреза до подошвы Высота фундамента должна быть достаточной для надежного крепления к нему надземных конструкций (например, колонн). При стаканном сопряжении фундамента с железобетонной колонной глубина заделки колонны в фундамент (d_c) в том случае, когда колонна имеет сплошное прямоугольное сечение, должна быть не менее величины длинной стороны сечения (l_c):

d_c ≥ l_c   (3.3) 

      Для двухветвевых колонн:

если  l_c < 1,2 м,    то            

d_c > l_c[1 – 0,8(l_c - 0,9)]  (3.4) 

      Высота  фундамента (h_f) из условия надежной заделки колонны в стакан должна быть не менее:  

                     h_f ≥ d_c + h_g + 0,05                                      (3.5) 

где   h_g – расстояние от дна стакана до подошвы фундамента, принимаемое не менее 0,2 м;

         0,05 – расстояние между торцом  колонны и дном стакана, назначаемое для  обеспечения рихтовки колонны при монтаже, м. 

d_c > 0,812 м

h_f> 1,75=>1,8 м 

      Высота  фундамента, вычисленная по условию (4.6), округляется до ближайшего большего размера, кратного 0,3 м. В промышленных зданиях минимальная высота фундамента стаканного типа не может быть менее 1,5 м. 

      Вывод: Проанализировав все условия определения (d) – принимаем его равным 1,9 м. 

4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАЗМЕРОВ ПОДОШВЫ ФУНДАМЕНТА

 

Данные  по колонне:

10кк108

l=11,85 м

l₁=4,1 м

в=0,4 м

h=0,6 м

h₁=0,7 м

N=2б 

     В первом приближении площадь подошвы  фундамента (А) определяют по конструктивным соображениям и вычисляют по формуле: 

                    А = N_П:(R₀ – γ_mtd)                     (4.1) 

где N_П - сумма всех вертикальных нагрузок в обрезе фундамента для расчетов по П группе предельных состояний, кН;

R_o - табличное значение условного сопротивления грунта сжатию, кПа;

  γ_mt – среднее значение удельного веса материала фундамента и грунта на его уступах, принимаемое в инженерных расчетах    равным 20 кН/м³;   

d -  глубина заложения фундамента, м. 

N_П = N_Пmax + G₁ + Gk  (4.2) 

где     G₁ - вес стены, кН;

          Gk – вес колонны, кН;

        N_Пmax  - вертикальная нагрузка (по заданию), кН; 

G1 = h₁ × b₀ × γ_m × k_пр × k_н × n ;         (4.3) 

Где:  h₁- высота стены, м; С учетом глубины заделки в стакан 1,5м, принимаем высоту стены равную 10,350 м;

      b₀ – ширина стены, 0,4м;

     γ_m – удельный вес материала стены,(для керамзитобетона 13 кН/м³ );

     k_пр – коэффициент прочности, равный 0,7;

     k_н – коэффициент надежности, равный 0,95;

     n – шаг колонн, 6м 

G1 = 10,35*0,25*13*0,7*0,95*6=134,2 кН 

G_k = (( h × b × l₁) + (h₁ × b×( l – l₁ )) × γ_жб; кН     (4.4) 

Где:  γ_жб – удельный вес железобетона, 24 кН/м³;

      h – ширина колонны, м;

      h₁ – ширина колонны в первом сечении, м;

      b – толщина колонны, м;

      l – высота колонны, м;

      l₁ – высота колонны до ригеля, м; 

G_k =(0,6*0,4*4,1+0,7*0.4*7,75)*24=75,7 кН

N₁₁=907+134,1=1041,2 кН

А = 1041,2 / (150-20*1,9)=9,3 м² 

Задаемся  соотношением сторон подошвы фундамента стаканного типа: 

b = 0,75 × l = 3,52

l = √A / 0,75 = 2,64 

    В соответствии с требованиями СНиП 2.02.01-83^* о том что каждая сторона подошвы фундамента должна быть кратной 300мм. Следовательно, b = 3,6 ; l =2,7

     Первой  проверкой найденных размеров подошвы является  установление формы эпюры давлений в подошве фундамента (контактных давлений) и сравнение ее с допустимой.

     Форма эпюры контактных давлений обусловлена значениями эксцентриситетов, и проверка сводится к выполнению условия:

ξ_i ≤ ξ_u             (i =1,2,….n)            (4.5)

где   ξ_i - расчетное значение относительных эксцентриситетов для каждого   i - го сочетания нагрузок при расчетах по П гр. предельных состояний;

n - число сочетаний нагрузок при расчетах по П группе предельных состояний;

        ξ_u - предельный эксцентриситет, принимающий следующие значения [3]:

ξ_u =1/10 - для фундаментов под колонны производственных

зданий  с мостовыми кранами грузоподъемностью 75 т и выше и открытых крановых эстакад с гранами грузоподъемностью более 15 т, для высоких сооружений (трубы, здания башенного типа и т.п.),   а также во всех случаях, когда расчетное сопротивление грунтов основания R < 150 кПа;

ξ_u =1/6 - для остальных производственных зданий с мостовыми кранами и открытых крановых эстакад;

ξ_u = 1/4 - для бескрановых зданий, а также производственных зданий с подвесным крановым оборудованием.

     Относительный эксцентриситет   вертикальной нагрузки в подошве фундамента для каждого сочетания определяется по формуле 

ξ_i = e_i/a, (4.6) 

где     a - сторона подошвы фундамента (a = l или b), вдоль которой действуют моменты, м;

           e_i - эксцентриситет вертикальной нагрузки, приложенной к подошве фундамента,  определяемый по формуле: 

e_i = (Σ N_Пi) / (Σ M_Пi)                 (i =1,2…n)         (4.7) 

Здесь    Σ N_Пi - сумма всех вертикальных сил, приложенных к подошве фундамента;

                 Σ M_Пi   - сумма всех моментов, относительно выбранных координатных осей в подошве фундамента.

Для первого сочетания: 

             Σ N _П1 = N_П1 +G₁+G_f + G_k                                             (4.8)

где   G_f - ориентировочный вес фундамента, грунта на его уступах и 
подготовки под полы, определяемый по формуле:

                         G_f = b• l • (d +0,15)• γ_mt•γ_n                           (4.9)    

где   γ_n - коэффициент надежности по назначению;  

         G_f   = 432 кН

        Σ N _П1 = 1548 кН

 

        Σ M _П1 = M _П1+ Q _П1•h_f + N _П1•O + G₁ (b₀+ l_c) •0,5      (4.10) 

где   b₀ – толщина стены, м;

       l_c - длина стены, равная 1 м;

        

          Σ M _П1 = -41,7 кН*м 

      Эксцентриситет  приложения равнодействующей вертикальной нагрузки в подошве фундамента в первом сочетании:

     e₁ = (Σ M _П1)/(Σ N _П1)                (4.11) 

e₁ = 0,034

     ξ₁ = (e₁)/ l                                         (4.12)

ξ₁ = 0,012

Для второго  сочетания: 

     Σ N _П2 = N _П2 +G₁+G_f           (4.13) 

Σ N _П2 = 716 кН                  

Σ M _П2 = M _П2 + Q _П2•h_f + N _П2•O + G₁ (b₀+ l_с) •0,5       (4.14) 

Σ M _П2 = 175,3 кН*м 

     e₂ = (Σ M _П2)/(Σ N _П2)                  (4.15) 

e₂ = 0,312

  

      ξ₂ = (e₂)/ l                                                   (4.16)

ξ₂ = 0,121 

     Вывод: В обоих сочетаниях ξ₂  и ξ₁ меньше ξ_и, поэтому на данном этапе проектирования размеры подошвы фундамента не изменяем и смещение центра тяжести подошвы относительно оси колонны не производим ( Рис. 1 «О1» методического указания по проектированию оснований и фундаментов)

     Далее необходимо определить среднее давление под подошвой фундамента, которое не должно превышать величину расчетного сопротивления грунта.

     В соответствии со СНиП 2.02.01-83* среднее  давление под подошвой фундамента  (Р) не должно превышать расчетное сопротивление грунта (R),  краевое давление при действии изгибающего момента вдоль каждой оси фундамента (P_max)  не должно превышать   1,2 R и в угловой точке (P^с_max) не должно превышать 1,5 R .