Файл: Разработка фундамента монтажного цеха.pdf

- дополнительное вертикальное напряжение в грунте под подошвой фундамента

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

кПа;

= 387 кПа.

= 387 – 36,2 = 351 кПа.

Удельный вес грунтов залегающих ниже уровня подземных вод, но выше водоупора определяется с учетом взвешивающего действия воды.

Водоупорами считаются глины и суглинки твердой и полутвердой консистенции при I_L < 0,5.

В водоупоре напряжение от собственного веса грунта определяется без учета взвешивающего действия воды. Четвертый слой является водоупором.

Сжимаемую толщу ограничивают глубиной на

Таблица 3 – Расчет осадки фундамента

№ точки	hi, , м	zi, , м	γ, кН/м3	m = 2z/b	αi	, кПа	, кПа	, кПа	Ei, кПа	Si, см
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
0	0					36,2	350,8
1	1,0	1,0	22,2	0,48	0,94	58,4	329,8	340,3	20000	1,32
2	1,0	2,0	22,2	0,95	0,763	80,6	267,7	298,7	20000	1,07
3	1,0	3,0	20,5	1,43	0,562	101,1	197,1	232,4	18000	0,88
4	1,0	4,0	20,5	1,90	0,408	121,6	143,1	170,1	18000	0,64
5	1,5	5,5	19	2,62	0,260	150,1	91,2	117,2	12000	0,91
6	1,5	7,0	19	3,33	0,176	178,6	61,7	76,5	12000	0,62
7	1,5	8,5	19	4,05	0,125	207,1	43,9	52,8	12000	0,44
8	1,5	10	19	4,76	0,094	235,6	33,0	38,4	12000	0,33
									∑	6,2

47,1 – граница сжимаемой толщи.

---

Предельно допустимую осадку по СНиП 2.02.01-83 принимает 8см.

Рассчитанная осадка S = 6,2 см меньше допустимой

Рисунок 4 – Эпюра распределения напряжений в грунте

Проверка слабого подстилающего слоя

Проверка осадки более слабого слоя грунта

где - дополнительное напряжение, которое вычисляется по формуле

где - коэффициент, определяемый табл. 3.4 МУ.

- напряжение от собственного веса грунта, определяется по формуле

– расчетное сопротивление слабого слоя грунта в точке z_n определяемое для условного фундамента шириной b_z

где

= 74,1 кПа

= 121,7 кПа (из предыдущего расчета).

= 2435 / 74,1 = 32,9; = (l-b)/2 = (3 – 2,1)/2 = 0,45

= 5,3 м.

= 674,6 кПа.

74,1 + 121,7 = 195,8 < 674,6 кПа.

Условие выполняется.

Расчет плитной части на продавливание

Принятую высоту плитной части проверяем расчетом на продавливание.

Должно выполняться условие

где - коэффициент (при монолитном сопряжении колонны с плитной частью фундамента = 1);

- расчетное сопротивление бетона растяжению (принимается по СНиП). Для бетона класса В12,5 (М 150) = 660 кПа;

- среднее арифметическое значение периметров верхнего и нижнего оснований пирамиды, образующейся при продавливании, в пределах рабочей высоты сечения

- расчетная продавливающая сила, кН

где - площадь многоугольника, м².

Рисунок 5

= 0,5·2,1· (3,0 - 1,8 - 2·0,56) – 0,25· (2,1 – 0,9 - 2·0,56)² = 0,082 м².

= 0,082·518 = 42,5 кН.

42,5 кН < 1·660·7,64·0,56 = 2824 кН

Условие удовлетворено

Проверка нижней части ступени сводится к определению

= 2,1 + 0,56 = 2,66 м

42,5 кН < 660·0,56·2,66 = 983 кН.

Вынос нижней ступени не должен превышать значение

= 3 (коэффициент, принимаемый по таблице 3.6 МУ)

= 0,6 < 3·0,56 = 1,68

Площадь сечения рабочей арматуры нижней ступени фундамента рассчитывают по моменту, действующему в сечении фундамента по грани колонны; в сечениях по граням ступеней проверяют достаточность принятой по этому расчету арматуры.

Момент в сечении 1-1

В сечении 2-2

где - давление по подошве в сечении 1-1.

Площадь арматуры для сечения 1-1

где - рабочая высота плитной части фундамента;

- расчетное сопротивление арматуры растяжению. Для арматуры класса A-II = 270000 кПа.

Принимаем шаг стержней 15 см. При b = 210 см, арматура (по сортаменту) 13∅12, = 14,7 см².

Принимаем шаг стержней 20 см. При l = 300 см, арматура (по сортаменту) 14∅12, = 15,8 см².

---

Проверяем достаточность принятой арматуры.

Принятая арматура достаточна.

Расчет свайного фундамента

Определение глубины заложения подошвы ростверка

Глубина заложения подошвы определятся с учетом:

- назначения и конструктивных особенностей проектируемого сооружения;

- инженерно-геологических условий площадки строительства;

- глубины сезонного промерзания грунтов.

По аналогии с расчетом глубины заложения фундамента мелкого заложения принимаем глубину заложения свайного ростверка 2,7 м.

Выбор вида и материала сваи

Выбор сваи производится с учетом инженерно-геологических особенностей площадки строительства.

Принимаем железобетонные забивные сваи квадратного сечения с ненапрягаемой арматурой. По характеру работы принимаем висячие сваи.

Длинна сваи, исходя из инженерно-геологических условий, должна быть не менее 8 м.

Выбираем сваю марки С8-35. Длинна 8 м. Сечение 35х35 см. Марка бетона В25. Продольная арматура А-I 4∅12.

Определение несущей способности сваи

Несущую способность сваи определяют по материалу сваи и по грунту висячей сваи.

Расчетное сопротивление сваи по материалу определяется по формуле:

,

где - продольное усилие от расчетных нагрузок;

– коэффициент условий работы (При d > 20 см = 1);

– коэффициент, учитывающий особенности загружения (для сваи полностью находящейся в грунте = 1);

- расчетное сопротивление бетона при осевом сжатии;

- расчетное сопротивление арматуру сжатию;

– площадь поперечного сечения сваи;

- площадь поперечного сечения арматуры.

.

Расчетное сопротивление висячей сваи по грунту определяем по формуле:

,

где - коэффициент условий работы сваи; = 1;

- расчетное сопротивление под нижним концом сваи (табл. 4.3 [1]);

- площадь опирания на грунт сваи;

- наружный периметр сваи, м;

- расчетное сопротивление i-го слоя грунта основания по боковой поверхности сваи (по табл. 4.4 [1]);

- толщина i-го слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью сваи;

, - коэффициенты условий работы под нижним концом и по боковой поверхности сваи, зависящие от способа погружения сваи (по СНиП 2.02.03-85 табл. 3); = 1 , = 1.

В качестве несущего слоя висячей сваи принимаем слой 5 (суглинок темно-серый, тяжелый).

---

Рисунок 6 – Схема для расчета висячей сваи по несущей способности

Слои грунта прорезаемые сваей делим на полоски толщиной не более 2 м. Вычисляем средние глубины z_i для каждого слоя и определяем величину в зависимости от характеристик грунта.

z₁ = 3,0 м; = 14; = 28.

z₂ = 5,0 м; = 23; = 46.

z₃ = 7.0 м; = 45; = 90.

z₄ = 9.0 м; = 47; = 94.

Глубина погружения нижнего конца сваи 10,0 м.

Расчетное сопротивление R = 3701 кПа.

·(28 + 46 + 90 + 94) = 842,7 кН.

Определение необходимого числа свай

Необходимое количество свай определяют по формуле

где – расчетная нагрузка по первому предельному состоянию;

– коэффициент надежности, который равен 1,4, если определяется расчетным путем;

– несущая способность сваи;

– площадь сечение сваи;

- глубина заложения ростверка;

- средний удельный вес материала ростверка фундамента и грунта, принимаем = 20 кН/м².

С учетом действия момента необходимо увеличить количество свай на 20%

Принимаем 4 свай.

Конструирование и расчет свайного ростверка

Рисунок 7 – Конструирование ростверка Ф-3

Определим фактический вес ростверка и грунта на его уступах N_фр.

Объем ростверка 3,3·2,1·0,9 +1,2·0,9·1,1 = 7,43 м².

Объем грунта на ростверке 3,3·2,1·2,7 – 7,43 = 11,29 м².

N_фр = 7,43·23 + 11,29·18,1 = 375,1 кН.

Расчетная вертикальная нагрузка по обрезу фундамента

= 2210 + 7,43·23 + 11,29·18,1 = 2585,1 кН.

= 0,016

= 373 кН/м².

= 546,2 кН/м².

= 199,1 кН/м².

Проверка свайного фундамента по первому предельному состоянию

Одиночную сваю в составе фундамента и вне его по несущей способности грунта следует рассчитывать исходя из условия

где - расчетная нагрузка, передаваемая на сваю

где – расчетная вертикальная нагрузка на свайный фундамент;

- принятое количество свай;

и – расчетные моменты относительно главных осей в плоскости подошвы ростверка;

и – расстояния от главных осей до оси сваи;

и - расстояние от главных осей свайного фундамента до оси каждой сваи;

- расчетная несущая способность грунта основания одиночной сваи;

- коэффициент надежности, принимаемый равным 1,4.

В первом ряду от края ростверка

Условие выполняется. Расчетная вертикальная нагрузка, действующая на сваю, не превышает несущей способности сваи.

Так же должно выполняться условие

где - расчетное сопротивление сваи.

601,9 < 2177,5 кН.

Расчет ростверка на изгиб с подбором арматуры

---

Площадь сечения рабочей арматуры нижней ступени фундамента рассчитывают по моменту, действующему в сечении ростверка по грани колонны.

Момент в сечении по грани подстаканника

где - давление по подошве в сечении 1-1;

Площадь арматуры для сечения 1-1

где - рабочая высота плитной части фундамента;

- расчетное сопротивление арматуры растяжению. Для арматуры класса A-II = 270000 кПа.

Принимаем шаг стержней 20 см. При b = 210 см, арматура (по сортаменту) 10∅12, = 11,3 см².

По ширине

Принимаем шаг стержней 20 см. При l = 330 см, арматура (по сортаменту) 16∅10, = 12,6 см².

Проверка свайного фундамента по второму предельному состоянию

При расчете осадок свайный фундамент принимают условно как массивный с подошвой, расположенной на уровне конца свай. Перед определением осадки проверяют прочность оснований фундамента в уровне острия сваи.

Для определения граней условного массива определяем средневзвешенное значение расчетного угла внутреннего трения ϕ_ср.

где – расчетные значения углов внутреннего трения грунта в пределах соответствующих участков сваи .

От грани крайней сваи под углом α проводим плоскости

Размеры условного фундамента вычисляем по формулам

,

где , - ширина и длинна условного фундамента;

, – расстояние между внешними гранями крайних свай.

= 3,1 м.

4,1 м.

Определим расчетное сопротивление грунта под концами свай

= 1048 кПа.

Определение среднего фактического давления по подошве условного фундамента

Собственный вес условного фундамента

где - вес свай; - вес ростверка; - вес грунта.

Среднее фактическое давление по подошве условного фундамента

где - нагрузка по обрезу фундамента;

- площадь условного фундамента.

Вес ростверка определяется по формуле

Вес грунта

где ; – глубина условного фундамента.

= 0,123·7,8·6 = 5,73 м³.

= 23·5,73 = 131,9 кН.

= (1,8·0,9·1,1 + 3,3·2,1·0,9)·23 = 184,4 кН.

= 4,1·3,1·10,5 – 8,02 – 5,73 = 119,7 м³.

= 119,7·19,7 = 2358,2 кН.

= 131,9 + 184,4 + 2358,2 = 2674,5 кН.

= 384,3 кПа < = 1048 кПа.

Расчет осадки свайного фундамента

Данный расчет выполняется аналогично расчету для фундаментов на естественном основании.

Массив грунта разбивается на элементарные слои. Мощность каждого слоя не должна превышать 0,4b = 0,4·3,1 = 1,24 м.

= 384,3 – 19,7·10,5 = 177,5 кПа

b = 3,1 м; l = 4,1 м.

η = l / b = 4,1 / 3,1 =1,32

Таблица 4

№ точки	hi, , м	zi, , м	γ, кН/м3	m = 2z/b	αi	, кПа	, кПа	, кПа	Ei, кПа	Si, см
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
0	0					206,9	177,5
1	1,2	0,6	19	0,77	0,970	229,7	172,2	174,9	12000	1,40
2	1,2	1,8	19	1,55	0,841	252,5	149,2	160,7	12000	1,29
3	1,2	2,4	19	2,32	0,670	275,3	118,9	134,1	12000	1,07
4	1,2	3,6	19	3,10	0,518	298,1	91,9	105,4	12000	0,84
5	1,2	4,8	19	3,87	0,400	320,9	71,0	81,4	12000	0,65
6	1,2	6,0	19	4,65	0,313	343,7	55,5	63,2	12000	0,51
									∑	5,76

---