Определение расчётной нагрузки при проектировании ленточного фундамента 10-этажного здания с подвалом.

Постоянная нагрузка от веса сооружения для ленточного фундамента для стен по оси А :

812кН/м (увелич. на 60 кН/м); временная – 126 кН/м (увелич. на 30 кН/м).

Постоянная нагрузка от веса сооружения для ленточного фундамента для стен по оси Б:

754 кН/м(увелич. на 2кН/м); временная – 135 кН/м(увелич. на 4 кН/м).

Величины постоянных и временных нагрузок на фундаменты даны с учетом нагрузок от перекрытия над подвалом.

Расчётная нагрузка, действующая по обрезу фундамента, определяется по формуле:

Расчет по первой группе предельных состояний:

NI=1,2(NП+NВ)

Расчет по второй группе предельных состояний:

NII=1,0(NП+NВ)

Для стен по оси А: N_I= 1,2*(812+126) = 1125,6 кН/пог.м.

N_II= 1,0*(812+126) = 938 кН/пог.м.

Для стен по оси Б: N_I= 1,2*(754+135) =1066,8 кН/пог.м.

N_II= 1,0*(754+135) = 889 кН/пог.м.

Определение глубины заложения ленточного фундамента наружной стены здания с подвалом.

а ) с учетом конструктивных особенностей подземной части здания:

Глубина заложения фундамента определяется по формуле:

, где

hц – высота цоколя – разность отметок ±0.00 и поверхности планировки DL, hц=0,8 м

hs– толщина слоя грунта выше подошвы фундамента (до низа пола подвала)hs=0,3-0,5 м;

hcf- толщина пола подвала,hcf=0,2м;

hn–разность отметок пола первого этажа (±0.00) и пола подвала(высота подвала),hn=2,7 м

d=2,7+(0.3…0,5)+0,2-0,8=2,4….2,6 м.

б ) с учетом климатических условий района строительства:

Расчетная глубина сезонного промерзания грунта определяется:

Где k_h– коэффициент, учитывающий влияние теплового режима здания. Приt=+10˚С в подвалеk_h=0,6.

d_fn – нормативная глубина промерзания

d₀ = 0,23 – суглинки и глины

M_t = 48,8– безразмерный коэффициент, численно равный сумме абсолютных значений среднемесячных отрицательных температур за зиму в Омске.

Принятая глубина заложения фундамента больше расчётной глубины сезонного промерзания.

в ) с учетом инженерно-геологических условий площадки застройки:

Под верхним слоем насыпи не слежавшейся залегает слой текучего суглинка мощностью 3,40 м, имеющий расчетное сопротивление R₀ =.

Проверяем возможность использования его в качестве рабочего слоя при максимальной ширине стандартной фундаментной плиты b=3,2 м и нагрузке 938 кН/пог.м. :

= +20×2,4=341,125,где

γср- средний удельный вес грунта и материала фундамента, принимается равным 20 кН/;d- глубина заложения фундамента,d=2,4….2,6м

Опирание фундамента на этот слой по проведенному предварительному расчету возможно с подушкой меньше максимального стандартного размера, т.к. >(341,125<)

г ) с учетом гидрогеологических условий :

Грунтовые воды бурением до 10 м вскрыты на отметке кровли 4-го слоя, то есть на глубине

ниже подошвы фундамента. Это исключает их влияние на глубину заложения фундамента.

С учетом всех факторов получаем глубину заложения фундамента 2,4….2,6 м.

Подбор графическим методом площади подошвы фундамента А.

Давление под подошвой фундамента зависит от размеров площади подошвы. Этот размер подбирается методом последовательных приближений по условию≤R.

1)Задаёмся тремя размерами площади подошвы А ленточного фундамента под наружную

стену :

А₁=1,0м², А₂=2,0м², А₃=3,0м².

2) Среднее давление под подошву фундамента определяется по формуле:

; ( i=1,2,3…), где

N_фIIi- расчётная нагрузка от веса фундамента и грунта на его обрезах, определяется по формуле:

, где

γср- средний удельный вес грунта и материала фундамента, принимается равным 20 кН/;d- глубина заложения фундамента,d=2,1 м

3)Расчётное сопротивление грунта основания вычисляется по формуле:

, где

γ_с1иγ_с2- коэффициенты условий работы грунтового основания и здания во взаимодействии с основанием принимаются по таб.3 СНиП[6],γ_с1=1,0, γ_с2=1,0;

k- коэффициент надёжности,k=1;

М_γ , М_q,M_c–коэффициенты, принимаемые по таб.4 СНиП[6] в зависимости от расчётного значения угла внутреннего трения φ_II=20° грунта, находящегося непосредственно под подошвой фундамента, т.е. «рабочего слоя»,

М_γ= 0,51, Мq= 3,06,Mc=5,66;

K_z- коэффициент, принимается равным 1 при ширине фундаментаb<10 м;

b- ширина подошвы фундамента, м;

-осреднённое расчётное значение удельного веса грунтов, залегающих выше отметки подошвы фундамента, определяется по формуле:

, где

h1 иh2- мощности вышележащих слоёв грунта;

γ_II1 и γ_II2 – расчётная величина удельного веса грунта вышележащих слоёв;

с_II= 13 кПа – среднее значение удельного сцепления грунта, залегающего под подошвой фундамента;

d₁- приведённая глубина заложения фундамента со стороны подвала, определяется по формуле:, где

h_S– толщина слоя грунта от отметки подошвы фундамента до отметки низа пола подвала, м;h_сf– толщина конструкции пола подвала, м;

γ_сf– расчётное значение удельного веса материала конструкции пола подвала, 22 кН/;

db– глубина подвала – расстояние от уровня планировки до пола подвала,db=1,5 м.

Т. к. величина расчётного сопротивления Rизменяется по линейному закону, то определяем значения

- при b=0

- при b=3

По полученным значениям строим график:

Точка пересечения прямой R=f(A) и кривой Р_II=f(A) определяет предварительное значение требуемой ширины подошвы ленточного фундамента А=2,795 м².

По каталогу выбираем фундаментную плиту с шириной, ближайшей к требуемой bт=2,795 м.

Выбрали ФЛ28.24-2ширинойb=2,8 м и длинойl=2380 мм, высотойh=0,5 м, 2 несущей способности.

Определение нового значения расчётного сопротивления под подошвой фундамента R:

Конструкция стеновой части фундамента(стены подвала).

Для ее возведения используем 4 сплошных стеновых блока ФБС-12-4-6т длиной 1,2м, шириной 0,4 м и высотой 0,6 м из тяжелого бетона. Такие размеры блоков согласуются с величиной нагрузки NII и шириной стены.

Проверяем фактическое среднее давление под подошвой фундамента.

Собственный вес 1 пог. м фундамента QII складывается из веса железобетонной плиты

ФЛ14-24-3, четырех бетонных стеновых фундаментных блоков сплошных ФБС-12-4-6т и пригрузки от пола подвала на внутренней консольной части ак опорной плиты

,где

Удельный вес бетона блоков ФБС и пола подвала принят равным = =22 кН/м3.

Удельный вес железобетона фундаментной плиты ФЛ принят равным =24 кН/м3.

Вес грунта на консольной части фундаментной плиты с наружной стороны:

= × h×1 ×= 0.5*1.8*1*18=16,2кН/м

–вылет консольной части плиты в сторону обратной засыпки (и в сторону подвала при вычислении веса пола подвала, входящего в );

γII = 18кН/м3 – удельный вес обратной засыпки.

кН/м

Итак: полная расчетная нагрузка, действующая на грунт на отметке

подошвы фундамента при ширине опорной плиты b=2,8 м составляет:

При этом среднее давлениепод подошвой фундамента на 1 пог.м его длины составит:

Сравниваем полученное значение при принятых размерах фундаментной плиты ФЛ14-24-3 с расчетным сопротивлением R грунта основания:

Условие на контакте подошвы фундамента и песчаной подушки выполняется.

Разница значений p_II и R в проекте для ленточных фундаментов не должна превышать 10%.

Так как превышение расчетного сопротивления R над средним давлением ,действующим под подошвой ленточного фундаментасоставляет 8,7%, то ширина подошвы фундамента запроектирована экономично.

Окончательно подбираем ленточный фундамент с подушкой ФЛ14-24-2.