Расчет фундамента мелкого заложения под промышленные здания каркасного типа

 

Задание

Строительство промышленного здания каркасного типа осуществляется в городе Санкт-Петербурге.

Фундамент под колонны здания принят столбчатого типа квадратного поперечного сечения. Здание без подвала, с полами, устраиваемыми по утепленному цокольному перекрытию. Температура воздуха внутри помещения t?20 и выше. Здание относится ко II уровню ответственности. Инженерно-геологические условия представлены в табличном виде.

Цель работы:

Расчетно-графическое задание посвящено определению глубины заложения и поперечных размеров столбчатого центрально-нагруженного фундамента, расположенного на слабых грунтах слоистого грунтового массива.

Исходные данные:

Таблица 1 - исходные данные

№ вариантаСосредоточенная нагрузка, действующая на фундамент F, кНI слой (Пески мелкие)h, м?, кН/Ео, МПаС, кПа?2129000,42022229II слой-пески крупныеIII слой- пылевато-глинистые грунты <0,25h?ЕоC?h?ЕоС?1,221323236-22225016Обозначения: F-сосредоточенная нагрузка, действующая на фундамент; h- мощность слоя грунта ; ?-удельный вес грунта; Ео -модуль деформации грунта; С-сцепление грунта;- угол внутреннего трения

Решение

Определение глубины сезонного промерзания.

Для районов, где глубина промерзания не превышает 2,5 м, ее нормативное значение допускается определять по формуле

,

где - безразмерный коэффициент, численно равный сумме абсолютных значений среднемесячных отрицательных температур за зиму в данном районе, принимаемых по [1, таблица 1]

Значение параметра принимается в первом приближении по первому слою грунтового массива, (мелкие пески).

Нормативная глубина промерзания:

м.

Расчетная глубина сезонного промерзания

Коэффициент - коэффициент, учитывающий влияние теплового режима сооружения, равен 0,7 [2, таблица 1]. Тогда величина расчетной глубины сезонного промерзания составит:

Так как величина расчетной глубины сезонного промерзания не превышает мощности расчетного слоя (в соответствии с которым определялась величина параметра ), необходимости корректировки параметра нет, а полученная величина может приниматься в качестве окончательного значения.

Определение площади основания столбчатого фундамента по величине, несущей способности грунтового основания (первое предельное состояние)

Проверка обеспеченности несущей способности грунтового основания определяется из условия

,

где:-расчетная нагрузка на основание;

·-коэффициент условий работы;

·-сила предельного сопротивления основания;

·-коэффициент надежности.

Величина расчетной нагрузки на основании F составляет 290 т (2900 кН). Значения коэффициента условий работы определяется в зависимости от грунта основания. Фундамент опирается на грунт второго слоя (пески крупные). Значение коэффициента по таблице 1.7. Коэффициент надежности по назначению сооружения , т.к. здание принадлежит ко II уровню ответственности.

Вертикальную составляющую силы предельного сопротивления , кН, основания, сложенного дисперсными грунтами в стабилизированном состоянии определим по формуле

·- сторона фундамента, в направлении которой предполагается потеря устойчивости основания;

·, - коэффициенты формы фундамента;

·расчетное значение удельного сцепления грунта;

·безразмерные коэффициенты формы фундамента;

·расчетные значения удельного веса грунтов.

Рассматриваемый столбчатый фундамент имеет квадратную форму поперечного сечения, таким образом, величина . С учетом того, что фундамент нагружен центральной нагрузкой, величина эксцентриситета . Тогда значение .

Значения безразмерных коэффициентов , , зависят от показателей прочности грунта основания [2, таблица 7], и для рассматриваемых условий равны , , .

Значения удельного веса грунтов и принимаются по показателям первого и второго слоя и равны 20 кН/. Расчетное значение удельного сцепления грунта первого слоя при . Глубина заложения подошвы фундамента принимается равной величине расчетной глубины промерзания грунтов равной 0,98 м.

Коэффициенты формы фундамента определим по выражениям:

Где , а т.к. рассматриваемый столбчатый фундамент имеет квадратную форму поперечного сечения, то . Получается, что:

Так как, величина вертикальной составляющей силы предельного сопротивления зависит от размеров фундамента, то необходимо найти такой размер фундамента , при котором условие удовлетворяется.

Таблица 2 - Определение минимальной ширины фундамента b, при которой несущая способность грунта основания обеспечивается

, кН, м, кН, кН29001,02716,67236229001,13345,622909

Где F - Сосредоточенная нагрузка, действующая на фундамент;

;

,=1,15, так как 2-ой уровень ответственности.

Пример расчета:

Пусть b=1,0, тогда =;

=2362 кН.

Дальнейшие расчеты выполняются аналогично.

Как видно из таблицы 2, при достижении ширины фундамента 1,1 м, условие удовлетворяется, что означает, что несущая способность грунта основания по первому предельному состоянию обеспечивается.

.Определения размера столбчатого фундамента по второму предельному состоянию, по деформациям.

При расчете деформации основания фундаментов среднее давление под подошвой фундамента не должно превышать расчетного сопротивления грунта основания . Величину расчетного сопротивления основания определим по выражению

·-величина расчетного сопротивления основания;

·d1 - глубина заложения фундамента;

·- коэффициенты условий работы;

·b - ширина подошвы фундамента;

·- расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента;

·- осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента.

Значение коэффициентов примем равными 1,4, т.к. грунт опирается на 2-ой слой, и 1,2, т.к. длина больше высоты и здание производственного типа [2, таблица 3]. Значение коэффициента . Коэффициенты , , с учетом угла внутреннего трения грунта [2, таблица 4] первого слоя соответственно равны 1,81, 8,24 и 9,97 соответственно.

Коэффициент с учетом того, что предварительно полученный размер фундамента меньше 10 м, принимается равным 1. Значение удельного веса грунта и примем равными друг другу и численно равными 21 кН/. Расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего фундамента примем равным значению расчетной глубины сезонного промерзания грунтов . Так как подвал в здании отсутствует, . После упрощения уравнение принимает вид:

С учетом того, что величина и среднее давление под подошвой фундамента зависят от ширины фундамента , взаимосвязь между шириной фундамента, нагрузкой, действующей на фундамент, и физико-механическими свойствами грунта описывается кубическим уравнением.

Размер фундамента увеличивается от предварительно полученного значения, равного 1,1 на величину 0,1 м, и на каждом этапе выполняется проверка удовлетворяется ли условие . Величину найдем по зависимости.

·-средневзвешенное значение удельных весов, расположенных под подошвой фундамента, принимают равным 20 кН/;

·-среднее давление под подошвой фундамента;

·-сумма вертикальных нагрузок;

·- глубина заложения фундамента;

·-площадь подошвы фундамента.

· (т.к. рассматривается столбчатый фундамент квадратного поперечного сечения)

Представим результаты расчета в табличном виде:

Таблица 1.11 - Определение минимального размера фундамента по условию p

,м, кПа, кПа1,029201041,124161101,220331151,611331392,54831913,03422203,52562493,6243255

Пример расчета:

При b=1:

Дальнейшие расчеты осуществляются аналогично.

Таким образом, при достижении ширины фундамента шириной 3,6 м условие удовлетворяется, что означает, что несущая способность грунта по второму состоянию обеспечивается.

Определение величины осадки фундаменты методом послойного суммирования.

Обеспечения необходимой точности расчета осадки фундамента величина .Таким образом, максимальное значение высоты расчетного слоя должно быть не более 1,44 м. С учетом этого условия построим схему разбивки слоистого грунтового массива на расчетные слои:

Рисунок 1- Схема к определению высоты расчетных слоев грунта

С учетом требований приведенных выше, величину осадки фундамента определим по следующему выражению

·-осадка основания фундамента;

·-безразмерный коэффициент, равный 0,8;

·-среднее значение вертикального нормального напряжения от внешней нагрузки в i-том слое грунта по вертикали, проходящей через центр подошвы фундамента;

·- толщина i-того слоя грунта;

·-модуль деформации i-того слоя грунта по ветви первичного нагружения;

·- среднее значение вертикального напряжения в i-том слое грунта по вертикали, проходящей через центр подошвы фундамента, от собственного веса, выбранного при отрывке котлована грунта.

Для нахождения используем формулу

,

где:-коэффициент, принимаемый в зависимости от относительной глубины

-среднее давление под подошвой фундамента.

Для нахождения используем формулу

-вертикальное напряжение от собственного веса грунта на отметке подошвы фундамента.

Коэффициент зависит от размеров и формы фундамента, а также расстояния от подошвы фундамента до рассматриваемой точки грунтового массива по вертикали.

Вертикальное эффективное напряжение от собственного веса грунта найдем по формуле

-средний удельный вес грунта, расположенного выше подошвы фундамента;

- соответственно удельный вес и толщина i-го слоя грунта.

Все вычисления проводятся до выполнения условия

- вертикальное эффективное напряжение от собственного веса грунта на границе слоя.

Таблица 3- Определение напряжений, действующих на границах рас четного слоя

-001223,7620,18203,520,584,110,620,620,340,963215,4819,43196,033,66,7211,620,90,851190,4217,17173,255,611,1212,621,450,488109,199,8499,377,615,5213,622,00,33675,186,7868,499,619,9214,622,50,22951,244,6246,6121,624,3215,623,10,18441,173,7137,4143,628,7216,623,60,12527,972,5225,4165,633,12

Пример расчета:

;

;

;

.

Мощность сжимающей толщи найдем из условия . Согласно расчетам (Таблица 3) мощность сжимающей толщи составляет 6,62 м.

Таблица 4-Определение абсолютных деформаций в i-том расчетном слое грунта

h, м Е, кПаS, мм0,62199,81323,101184,65226,711136,30224,96183,88223,05157,51222,09142,04221,53131,45221,1422,58

Пример расчета:

Дальнейшие расчеты выполняются аналогично.

Осадка фундамента составляет 22,58 мм, что меньше предельно допустимой величины, равной 100мм.

промерзание фундамент слоистый грунт

Вывод

В ходе данного расчетно-графического задания мы определили величину поперечных размеров и расчетной глубины сезонного промерзания фундамента столбчатого типа квадратного поперечного сечения и выяснили, что величина сезонного промерзания не превышает мощности расчетного слоя (равна 0,98 м).

Определили величину осадки фундамента (методом послойного суммирования), выяснили, что она равна 22,58 мм, что не превышает допустимую величину, равную 100 мм.

Список использованной литературы

1.СНиП 23.01 «Строительная климатология»

.СНиП 2.02.01-83 «Основания зданий и сооружений»

Задание Строительство промышленного здания каркасного типа осуществляется в городе Санкт-Петербурге. Фундамент под колонны здания принят столбчатого т

Больше работ по теме: