3 Выбор типа оснований и конструкции фундамента

Заключительным этапом изучения строительной площадки является оценка инженерно-геологических условий, принятия рацио­нального конструктивного решения фундаментов, проектируемого здания, глубины заложения их, а так же выбора способа производства работ. В рассматриваемых грунтовых условиях можно запроектиро­вать несколько вариантов устройства фундаментов. На основе вари­антного способа проектирования принимается то инженерное реше­ние, которое позволяет с меньшими затратами труда, в более корот­кий срок, без ухудшения эксплуатационных качеств здания, меньшей сметной стоимости выполнить устройство фундаментов для проекти­руемого здания. При выборе рациональных конструкций фундаментов должны учитываться следующие факторы:

1. Инженерно-геологические условия площадки строительства (физико-механические свойства грунтов, характеристика их напластования, наличие слоев, склонных к скольжению, карстовых полостей и пр.)

2.Конструктивные особенности проектируемого здания, на­грузки и их воздействие на фундамент.

З.Уровень подземных вод и их химический состав.

4.Глубина заложения фундаментов примыкающих зданий, а так же глубина прокладки инженерных коммуникаций.

5.Существующий и проектируемый рельеф строительной площадки.

6.Гидрологические условия строительной площадки, а так же возможность их изменения в процессе выполнения работ по устройст­ву фундаментов и эксплуатации здания.

Вариантность инженерных решений - важнейший принцип проектирования фундаментов сооружений. В курсовом проекте расчё­ту и сравнению по стоимости подлежат два варианта : на естествен­ном основании и свайный. Сравнение вариантов фундаментов следу­ет проводить на самом загруженном фундаменте.

3.1 Проектирование фундамента на естественном основании

Подошва фундамента должна располагаться ниже расчётной глубины промерзания для грунтов, обладающих пучинистыми свойст­вами. Расчётная глубина сезонного промерзания грунта определяется по формуле:

где d_f - нормативная глубина промерзания (по заданию курсового проекта)

K - коэффициент, учитывающий влияние теплового режима сооружения, принимаемый для наружных фундаментов отапливаемых сооружений.

d_f = 3,0*0,6 = 1,8 м.

3.2 Подбор размеров подошвы фундамента

Предварительная площадь фундамента:

Принимаю ФЛ 12.24 и ФБС 24.3.6 – Т.

Рисунок 2 – Ленточный фундамент, сечение 1-1.

Основным критерием при подборе размеров подошвы фундамента является выполнение условия:

P_II ≤ R.

где P_II – среднее давление по подошве фундамента, кПа;

,

здесь ∑N_iII – внешняя суммарная расчетная нагрузка на фундамент для расчетов по второй группе предельных состояний, кН;

N_ФБС – вес фундаментного блока, кН;

N_ФЛ – вес фундаментной плиты;

N_{ПРИГРУЗ.} – вес пригрузки;

N_гр^лев – вес грунта с левой стороны от фундамента, кН;

N­­­­_гр^прав – вес грунта с правой стороны от фундамента, кН;

N_ПОЛА – вес пола, кН.

N_ФБС =

N_ФЛ =

N_{ПРИГРУЗА} =

N_гр^лев = 1 0,45 1,6 19,3 0,95= 13,2 кН;

N­­­­_гр^прав =1 0,45 0,2 19,3 0,95= 1,66 кН;

N_ПОЛА = 0,1 0,45 1 20= 0,9 кН.

А – принятая площадь фундамента, м²;

R – расчетное сопротивление грунта, определяемое по формуле:

,

где b = 1,2м – ширина подошвы фундамента;

γ_С1 = 1,2 и γ_С2 = 1,1 – коэффициенты условия работы;

γ_0II = 19,3 кН/м³ – осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента;

γ_0II' = 18,33 кН/м³ – осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих выше подошвы фундамента;

K_Z = 1 – коэффициент при b ≤ 10 м;

К = 1,1 – коэффициент надежности;

М_γ = 0,45 М_q = 2,94с и М_С = 5,53 – коэффициенты, принимаемые по таблице 5.3, для φ = 19,3°.

С_II = 27,5 кПа – расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента;

d_I – глубина заложения фундаментов бесподвальных сооружений от уровня планировки или приведенная глубина заложения наружных и внутренних фундаментов от пола подвала, определяемая по формуле:

,

здесь h_S = 0,50 м – толщина слоя грунта выше подошвы фундамента со стороны подвала, м;

h_cf = 0,1 м – толщина конструкции пола подвала, м;

γ_cf = 20 кН/м³ – расчетное значение удельного веса конструкции пола подвала;

d_B =1,3 – глубина подвала расстояние от уровня планировки до пола подвала, м.

.

Условие P_II ≤ R выполняется: 220,94 ≤ 255,29 кПа.

Размеры фундамента достаточны для восприятия нагрузок от выше-лежащих конструкций здания.

При внецентренном загружении фундамента последовательным при-ближением добиваются удовлетворения следующих условий:

для среднего давления по подошве Р_II

_.

для максимального краевого давления

_.

для минимального давления

_.

Краевые давления по подошве фундамента вычисляют по формуле:

_,

где ∑N_II – суммарная вертикальная расчетная нагрузка в уровне подошвы фундамента, вычисляется аналогично как при расчете среднего давления по подошве, кН;

М – момент от расчетных нагрузок в уровне подошвы фун-дамента, кН*м;

W – момент сопротивления площади подошвы фундамента, м³.

Для ленточного фундамента .

Расчетные характеристики грунта основания суглинка тугопластичного:

γ_II=19,3 кН/м³ ; φ_II=21,3° ; с _II =25 кПа ; Е=14600 кПа

Расчетные характеристики грунта засыпки суглинка тугопластичного:

γ_II' = 0,95γ_II = 0,95 19,3 = 18,335 кН/м³;

φ_II' = 0,9φ_II = 0,9 19,3 = 17,37°;

С _II' = 0,5с _II = 0,5 27,5 = 13 кПа > 10 кПа.

Определяю интенсивность давления грунта:

θ₀ = = 45° – 17,37 /2 = 36,3°;

λ = tg²θ₀ = tg²36,3° = 0,547;

K_I = 1,48.

Интенсивность горизонтального давления грунта от нагрузки q на поверхности земли:

P_q = q λ γ_f = 10 0,547 1 = 5,47 кПа.

Интенсивность горизонтального активного давления грунта от собственной массы:

на поверхности земли P_γ1 = 0,

в уровне верха фундаментной плиты

P_γ2 = .

в уровне подошвы фундамента

P_γ3 = .

Дополнительные параметры.

Момент инерции 1 м стены подвала:

I_b = .

Коэффициенты:

m₁ = ;

n = ;

n₁ = ;

К = .

Нагрузка от массы грунта и временная нагрузка над левой частью фун-дамента:

G₁ + G₂ = 13,2+ 4,5 = 17,70 кН.

кН/ м

кН м

Опорная реакция в уровне низа плиты перекрытия надподвального этажа:

R_a = =

= 9,54 кН.

Момент в уровне подошвы:

М₀ = –9,54 2,7 + 5,47 1,9 ²/2 + 19,03 1,9²/6 – 17,7 0,375 + 0,27 = 8,95 кНм.

Момент в уровне подошвы фундамента действует по часовой стрелке.

Максимальное и минимальное давление под подошвой фундамента.

_.

_.

258,23< 306,35

183,65 > 0.

Условия выполняются. Размеры фундамента достаточны для восприя-тия нагрузок от вышележащих конструкций здания.