3 Расчет и конструирование фундаментов по выбранным вариантам

3.1 Расчёт фундаментов мелкого заложения

3.1.1 Определение глубины заложения фундаментов

1) по назначению и конструктивным особенностям - здание не имеет подвала;

2) по существующему и проектируемому рельефу - рельеф спокойный - ограничений нет;

3) по глубине заложения фундаментов существующих сооружений - ограничений нет;

4) по нагрузкам – на основания и фундаменты - ограничений нет;

5) по инженерно-геологическим и гидрологическим условиям площади строительства - несущий слой – песок пылеватый с коэффициентом пористости е=0,75, маловлажный, может служить в качестве естественного основания;

6) по глубине сезонного промерзания грунтов - нормативная глубина промерзания для г. Горки супеси d_fn=1,41м, следовательно, в любом случае подошва фундамента будет ниже глубины промерзания.

Определим минимальную глубину заложения исходя из нормативной глу­бины промерзания по формуле:

d₁=k_h∙d_fn (6)

здесь  k_h  – коэффициент, учитывающий влияние теплового режима сооружения, принимаемый для наружных фундаментов отапливаемых сооружений по таблице 4,1; для неотапливаемых сооружений – k_h = 1,1;

d_fn – нормативная глубина промерзания, определяемая по карте норматив­ных глубин промерзания, для города Горки:

- супеси, пески мелкие и пылеватые d_fn= 1,41 м

м.

Глубина заложения фундамента для слоя песок мелкий по условию недопущения морозного пучения d₂= d_1.

Глубина заделки сборных колонн сплошного сечения H_з принимается как:

H_з=(1-1,5)∙ h_к

Назначаем глубину заложения фундамента в зависимости от конструктивных особенностей здания.

Согласно рисунку 3.1, планировочная отметка DL = 258,9 м (-0,15).

Отметка чистого пола, согласно заданию, при DL= -0,15 м будет равна 258,9+0,150=259,05м. Принимаем конструкцию подколонника из 2 ступеней высотой 0,3 м. Отметка подошвы фундамента составит 258,9–1,2–0,6=257,1 м. Глубина заложения фундамента d=258,9–257,1=1,8 м.

Рисунок 1 – Для определения глубины заложения в сечении 1-1.

3.2 Определение размеров подошвы фундамента

Расчётные значения нагрузок:

F_vo,I1 =1220 кН.

M_0,11= 320 кНм.

F_h0,11=20 кН.

Определим площадь подошвы фундамента в плане по формуле (7):

(7):

м².

Ширина квадратного фундамента:

. (8)

ширина квадратного фундамента равна

.

Уточняем расчетное сопротивление по формуле:

(9)

где g_С1 и g_С2 – коэффициенты условий работы, учитывающие особенности работы разных грунтов в основании фундаментов и принимаемые по таблице 16, [1].

k – коэффициент, принимаемый: k=1,1 – т.к. они приняты по нормативным таблицам;

k_Z – коэффициент принимаемый k_Z=1 при b<10 м; b – ширина подошвы фундамента, м;

g_II и g¹_II - усредненные расчетные значения удельного веса грунтов, залегающих соответственно ниже подошвы фундамента (при наличии подземных вод определяется с учетом взвешивающего действия воды) и выше подошвы, кН/м³;

С_II – расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента;

d_b – глубина подвала – расстояние от уровня планировки до пола подвала, м ( d_b = 2 ,так как здание имеет подвал);

М_g, М_q, М_с – безразмерные коэффициенты.

d₁ – глубина заложения фундаментов бесподвальных сооружений или приведенная глубина заложения наружных и внутренних фундаментов от пола подвала: d₁=h_S+h_cf_сf/ м.

h_cf – толщина конструкции пола подвала, м;

g_cf – расчетное значение удельного веса конструкции пола подвала, кН/м³.

Так как L/H=48/13,115=3,66, то _С1=1,25, _С2=1,128; при _II=26^о, М_γ=0,84, М_q=4,37, М_С=6,9.

Уточняем значения b₁ при R₁ = 228,396 кПа

Определяем R₂ при b₁ = 2,4 м:

Найдем экцентриситет при b = 2,4 м:

Так как е = 0,245м > = 0,085 м, то размеры подошвы фундамента можно определить как для внецентренно загруженного фундамента. Принимаем размеры фундамента в плане bxl = 3,3х2,4 м.

Фактическое давление под подошвой фундамента

, (10)

где

Определим вес фундамента

G_ф = V_ф_б = (3,32,40,3+2,41,80,3+1,21,21,2)24 = 129,6 кН.

Вес грунта обратной засыпки

G_гр = V_гр_гр = (3,32,41,8-5,4) 16,7 =147,895 кН,

тогда N_II = 1220 + 129,6 + 147,895 = 1497,495 кН.

Так как Р_max = 235,77 кПа  1,2R = 284,55 кПа

Р_min = 138,31 кПа > 0

P_ср =225,08 < 239,736 кПа, условия, необходимое для расчета по деформациям, выполняется.

Рисунок 2 – Сконструированный фундамент.