Проектирование фундаментов стаканного типа под промышленные здания

     При действии момента только в  одной плоскости должны выполняться два условия:        

     Р < R   и    P_max ≤ 1,2 R   (4.17) 

     Расчетное сопротивление грунта основания  для бесподвальных зданий определяют по формуле: 

R = [(γ_С1 γ_С2):к]•(M _g К_Zbγ₁₁ + M_qd γ₁₁¹ + M_cC₁₁) (4.18) 

где   γ_С1  и γ_С2 - коэффициенты условий работы ;

          γ_С1 = 1,4 выбираем из таблицы 3 СНиП 2.02.01-83^*, так

регламентируется  для средних песков;

          γ_С2 – согласно примечанию 2 таблицы 5.1 методического указания СНиП 2.02.01-83^* для зданий с гибкой конструктивной схемой принимаем равным 1.

          к  - коэффициент, принимаемый равным 1.1, так как прочностные характеристики определены на основе анализа физических свойств грунтов, изложенных в задании на проектирование и сведений из СНиП 2.02.01-83^*.

              

          M _g , M_q , M_c – коэффициенты_, принимаемые по табл. 5.2 методического указания в зависимости от угла внутреннего трения φ_П;

M _g = 1,55

M_q = 7,22

M_c = 9.22 

К_Z - коэффициент, принимаемый равным:

         при  ширине фундамента меньше 10 м К_Z =1

     γ_П - осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента (при наличии подземных вод определяется с учетом взвешивающего действия воды), кН/м³;

      γ_П¹ - то же, залегающих выше подошвы;

      C_П   - расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента, берем из задания равное 4 кПа;

       d - глубина заложения фундамента, м.

γ_почвы = 15 кН/м³  

γ_П = 18,24 кН/м³ 

γ_П¹= 16,53 кН/м³ 

R = [(1,4*1÷1,1)×(1,55*1*2,7+7,22*1,9*18,24+9,22*1)]

R = 0,3336  

Давления  под подошвой определяют по формулам: 
среднее  

                                 P_Пi = (ΣN_Пi ): (b•l)                                 (4.19) 

P_П1 = 159,26 кПа 

максимальное  и минимальное краевые давления для первого и второго сочетания нагрузок

             P_Пmaxi = P (1+6ξ_i)      (4.20) 

P_Пmax1 = 167,19 кПа

  

                                 P_Пmini = P (1- 6ξ_i)                                 (4.21)

                                  

  P_Пmin1= 151,33 кПа 

           Вывод: поскольку расчеты среднего, максимального и минимального  давления под подошвой фундамента  в 2-3 раза меньше расчетного  сопротивления, то необходимо  уменьшить размеры подошвы фундамента. Принимаю к проектирования новые размеры фундамента:

                                         b =2.4  ;     l = 1,8

Определяем  вес фундамена:  

G_f= 192 кН

Σ N _П1 = 1309 кН

Σ N _П2 = 477 кН

е₁ = 0,0366

ξ₁ = 0,015

е₂ = 0,366

ξ₁ = 0,15

      Давления  под подошвой определяют по формулам: 
среднее  

                              P_Пi = (ΣN_Пi ): (b•l)                                 (4.22) 

P_П1 = 303 кПа

     максимальное  и минимальное краевые давления для первого и второго сочетания  нагрузок

                                   P_Пmaxi = P (1+6ξ_i)                              (4.23)

P_Пmax1 = 330 кПа

  

                                    P_Пmini = P (1- 6ξ_i)                                  (4.24)

P_Пmin1 = 275 кПа 

         Вывод: Уменьшив размеры фундамента до b =2.4; l = 1,8 я добился удовлетворительного соотношения между показателями среднего, максимального  минимального давлений под подошвой фундамента и величиной расчетного сопротивления грунта сжатию. 

    P_П1 ≤ R;     P_Пmax1 ≤ 1,2R;       P_П2 ≤ R;     P_Пmax2 ≤ 1,2R;               (4.25)

      Размеры подошвы фундамента считаются подобранными удачно, если хотя бы в одном из условий (5.20) отклонения составляют:  перенапряжение не более 5%, недонапряжение - до 10%. 

5. РАСЧЕТ  ОСАДОК  ПОДОШВЫ ФУНДАМЕНТА

 

     Подобранные ранее размеры подошвы  фундамента должны быть достаточными, чтобы удовлетворялось условие расчета основания по деформациям:

          S ≤ S_u                                    (5.1) 

где   S - совместная деформация основания и сооружения, определяемая

расчетом  по приложению 2 СНиП 2.02.01-83* ;

  S_u - предельное значение совместной деформации основания и сооружения, которое допускается принимать согласно  приложению 4  СНиП 2.02.01-83*.

      Метод послойного суммирования рекомендуется  СНиП 2.02.01 – 83*  для расчета осадок фундаментов шириной менее 10 м. Величина осадки фундамента определяется по формуле

,              (5.2)

где β – безразмерный коэффициент, равный 0,8;

       – среднее вертикальное (дополнительное) напряжение в i – м слое грунта;

        h_i и E_i – соответственно толщина и модуль деформации i – го слоя грунта;

        n – число слоев, на которое разбита сжимаемая толща основания. 

      Техника расчета сводится к следующему:

1. Сжимаемую толщину грунтов, расположенную ниже подошвы фундамента, разбивают на элементарные слои толщиной h_i ≤ 0,4b,

      где b – ширина подошвы фундамента. 

h_i ≤ 0,4*1,8

h_i = 0,6

      Границы элементарных слоев должны совпадать  с границами слоев грунтов. Глубина разбивки должна быть примерно равна 3b.=  

2. Определяют  значения вертикальных напряжений от собственного веса грунта (σ_zgo) на уровне подошвы фундамента

 

                                       σ_zgo = Σγ_ih_i                                                       (5.3) 

где Σγ_ih_i – сумма вертикальных нагрузок, от собственного веса грунта выше подошвы фундамента.

                                             

       6.3. Определяют значения вертикальных  напряжений от собственного веса грунта (σ_zgo) на уровне подошвы фундамента и на границе каждого слоя

     ,                              (5.4) 

      где – вертикальное напряжение от собственного веса грунта на уровне подошвы фундамента;

             – удельный вес грунта i – го слоя;

            h_i – толщина i – го слоя грунта.

      По  результатам расчета строится эпюра  вертикальных напряжений от собственного веса грунта. 

     6.4. Определяют дополнительное (к природному) вертикальное напряжение в грунте под подошвой фундамента по формуле

.              (5.5) 

      Среднее давление на грунт от нормативных  постоянных нагрузок 

P = (N_Пi  )/A               (5.6) 

      Значения  ординат эпюры распределения  дополнительных вертикальных напряжений в грунте вычисляются по формуле 

                                        ,                       (5.7) 

      где α – коэффициент, принимаемый по табл. 6.1 в зависимости от формы подошвы фундамента, соотношения сторон прямоугольного фундамента и относительной глубины, равной . Результаты расчета заносят в таблицу 6.2 и по этим данным и строят эпюры соответствующих напряжений. 

Таблица 6.2–Результаты расчетов при определении осадки фундамента