5.Расчет оснований фундамента мелкого заложения

Расчет оснований фундамента мелкого заложения выполняется по второй группе предельных состояний (по деформациям).

Размер подошвы фундамента мелкого заложения определяется из условий:

p₁₁R,

ss_u.

Определение размеров фундамента колонны к-1

Нагрузки по обрезу фундамента колонны типа К–1(500/1000):

Первая комбинация : N₀₁₁=780 кН, M₀₁₁=33 кНм, Q₀₁₁=1 кН.

Первоначально вычисляем ориентировочные размеры подошвы отдельно стоящего фундамента, как центрально загруженного:

A₀= N₁₁/(R₀-d)= (N₀₁₁+ N_с11 )/(R₀-d)=(780+10)/(150-22*1.65)=7.0 м², где

– нагрузка от фундаментной балки (принимаем фундаментную балку марки 3БФ6-21 длиной 4,75 м, m=1,0 т)

=10кН

₁₁=₁₁₁=17,9 кН/м³- средний удельный вес грунта и материала фундамента,

d=1.65 м – глубина заложения фундамента,

R₀=150 кПа – условное расчетное сопротивление грунта основания.

b₀=A₀/1.4 => l=1.4b

b₀=7.0/1.4=2.4 м ; b₀/2= 1,2м.

g₁₁=( ₁₁₁* h₁ + ₁₁₂* h₂ + _sb* h₃) / (h₁ +h₂ +h₃) = (17.9*0.35 +18.01*0.85)/(0.35+0.85)=17.98 кН/м³

R₁=(_c1_c2/k)[M_k_zb₁₁+M_qd₁₁₁+M_cc₁₁] = (1.25*1.0)/11.25*1*2.4*17.98+ +5.97*1.6*17.9=281 кПа, где

_c1=1.25 ( табл.9),

g_c2=1.0 при L/H=66/13.5 > 4,

k=1,

(табл.16) при j=31 град:

M_g=1.25,

M_q=5.97,

M_c=8.25,

k_z=1 при b10,

b=2.4м,

g₁₁=17.98 кН/м³ – осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента на глубину 0.5b=0.5*2.1=1.05м.

d₁=1.65м,

g₁₁¢=17.98 кН/м³ – осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих выше подошвы фундамента,

c₁₁=0 кПа – для ИГЭ – 7.

₁=(R₁-R₀)/R₁*100%=(281-150)/281*100%10%;

Корректировка :

A₁= N₁₁/(R₁-₁₁d)=(780+10)/(281-20*1.65)=3.25 м²

b₀=3.25/1.4=1.52м, принимаем 1,8м и l=1.8*1.4=2.38м, принимаем 2,4м.

b₀/2= 0,9м.

g₁₁=( ₁₁₁* h₁ + ₁₁₂* h₂ + _sb* h₃) / (h₁ +h₂ +h₃) = (17.9*0.35 +18.01*0.55)/(0.35+0.85)=13.48 кН/м³

R₂=(_c1_c2/k)[M_k_zb₁₁+M_qd₁₁₁+M_cc₁₁]= =(1.25*1.0)/11.25*1*1.8*13.48+5.97*1.6*17.9=249 кПа,

₂=(R₂-R₁)/R₂*100%=(249-281)/249*100%<10%;

Принимаю размеры фундамента под колонну К-1: b/l=1.8/2.4м,

с R=249 кПа. Конструирую тело фундамента:

N_q11=(q*l*b)/2= 25*2.4*1.8/2=54кН,

е_q=l/4=2.4/4=0.6м,

Пролет здания 24м,

L=24/2=12м,

y₁=L+1/2*l =12+2.4/2=13.2м,

y₂=L =12м,

y₃=L-1/2*l =12-2.4/2=10.8м

b₀=24-l =24-2.4=21.6м

d=z=1.65м,

q=25кН,

N_c11=10кН ( табл.32),

Таблица 1 - К определению дополнительных давлений

№ точки	yм	y/b0	При z/b0=0,075
			kq	kq*q,кПа
1	L+1/2*l =13.2м	0.611	0.285	7.13
2	L =12м	0.556	0.395	9.88
3	L-1/2*l =10.8м	0.500	0.500	12.5

p_q=(7.13+12.5)/2=9.82кПа,

N₁₁=N₀₁₁+N_q11+2*N_c11=780+54+2*10=850 кН

Давление по подошве фундамента:

p₁₁=N₁₁/b*l+_mt*d+p_q=850/1.8*2.4+20*1.6+9.82=238.58 кН/м²  R=249 кПа, (расхождение 4.2% < 10%);

Первая расчетная ситуация (с нагрузкой):

N₁₁=850 кН,

M₁₁=M₀₁₁+Q₀₁₁*h_f +N_c11*e_c+N_q11*e_q =33+1*1.5+10*0.5+54*0.6=74.9 кН*м,

e=M₁₁/(N₁₁+_mt*d *l*b)=74.9/(850+20*1.6*2.4*1.8)=0.076м < l/6=2.4/6=0.4м– эксцентриситет приложения нагрузки;

Вторая расчетная ситуация (без нагрузки):

N₁₁=N₀₁₁ +N_c11=780+10=790 кН,

M₁₁=M₀₁₁+Q₀₁₁*h_f +N_c11*e_c =33+1*1.5+10*0.5=42.5 кН*м,

e=M₁₁/(N₁₁+_mt*d *l*b)=42.5/(790+20*1.6*2.4*1.8)=0.045м < l/6=2.4/6=0.4м– эксцентриситет приложения нагрузки;

Давления по граням фундамента (краевые давления):

1 ) p_max=N₁₁/A+_mt*d+M₁₁/W+k_maxq*q=850/1.8*2.4+20*1.6+74.9/1.8*2.4²+12.5=

=249кПа< 1.2R=1.2*249=299 кПа

2 ) p_max=N₁₁/A+_mt*d+M₁₁/W =790/1.8*2.4+20*1.6+42.5/1.8*2.4²=

=220кПа< 1.2R=1.2*249=299 кПа

Вторая комбинация : N₀₁₁=490 кН, M₀₁₁=113 кНм, Q₀₁₁=5 кН.

Первая расчетная ситуация (с нагрузкой):

N₁₁=N₀₁₁+N_q11+N_c11=490+54+10=550 кН,

M₁₁=M₀₁₁+Q₀₁₁*h_f +N_c11*e_c+N_q11*e_q =113+1*1.5+10*0.5+54*0.6=160.9 кН*м,

e=M₁₁/(N₁₁+_mt*d *l*b)=160.9/(550+20*1.6*2.4*1.8)=0.230м < l/6=2.4/6=0.4м– эксцентриситет приложения нагрузки;

Вторая расчетная ситуация (без нагрузки):

N₁₁=N₀₁₁ +N_c11=490+10=500 кН,

M₁₁=M₀₁₁+Q₀₁₁*h_f +N_c11*e_c =113+1*1.5+10*0.5=128.5 кН*м,

e=M₁₁/(N₁₁+_mt*d *l*b)=128.5/(500+20*1.6*2.4*1.8)=0.199м < l/6=2.4/6=0.4м– эксцентриситет приложения нагрузки;

Давления по граням фундамента (краевые давления):

1 ) p_max=N₁₁/A+_mt*d+M₁₁/W+k_maxq*q=550/1.8*2.4+20*1.6+160.9/1.8*2.4²+12.5=

=190кПа< 1.2R=1.2*249=299 кПа

2 ) p_max=N₁₁/A+_mt*d+M₁₁/W =500/1.8*2.4+20*1.6+128.5/1.8*2.4²=

=162кПа< 1.2R=1.2*249=299 кПа

Конструируем фундамент, выполняя следующие требования: минимальная высота ступени 300 мм, шаг 150 мм; минимальный вылет ступени 150 мм, шаг 150 мм.

Рисунок 10 – План и разрезы фундамента ФМ-1