Расчет и конструирование фундаментов для промышленного комплекса. Учебно-методическое пособие
.pdfσ zg ,3 = σ zg ,2 + γ 3 h3 = 112,97кПа + 19,42кН / м3 × 0,11м = 115,11кПа.
σzg ,4 = σ zg ,3 + γ 4h4 = 115,11кПа+ 19,42кН / м3 × 0,48м = 124,43кПа.
σzg ,5 = σ zg ,4 + γ 5h5 = 124,43кПа+ 19,42кН / м3 × 0,48м = 133,75кПа .
σzg ,6 = σ zg ,5 + γ 6h6 = 133,75кПа+ 19,42кН / м3 × 0,48м = 143,07кПа.
σzg ,7 = σ zg ,6 + γ 7h7 = 143,07кПа+ 19,42кН / м3 × 0,48м = 152,39кПа .
σzg ,8 = σ zg ,7 + γ 8h8 = 152,39кПа+ 19,42кН / м3 × 0,48м = 161,71кПа.
Определим вертикальные напряжения от собственного веса выбранного при отрывке котлована грунта в заданных точках:
σzγ ,1 = α1σ zg ,0 = 0,881× 96,97кПа = 85,43кПа .
σzγ ,2 = α 2σ zg ,0 = 0,693× 96,97кПа = 67,20кПа.
σzγ ,3 = α 3σ zg ,0 = 0,642 × 96,97кПа = 62,25кПа .
σzγ ,4 = α 4σ zg ,0 = 0,477 × 96,97кПа = 46,25кПа.
σzγ ,5 = α5σ zg ,0 = 0,374 × 96,97кПа = 36,27кПа .
σzγ ,6 = α 6σ zg ,0 = 0,306 × 96,97кПа = 29,67кПа.
σzγ ,7 = α 7σ zg ,0 = 0,258× 96,97кПа = 25,02кПа.
σzγ ,8 = α8σ zg ,0 = 0,223× 96,97кПа = 21,62кПа.
Вычислим осадки Si основания в |
i -х слоях под подошвой фундамента: |
|||||||||
|
|
|
|
n |
(σ ср |
− σ |
ср |
)h |
|
|
|
|
|
S = β |
zp ,i |
|
zγ ,i |
i |
. |
(2.12) |
|
|
|
|
|
Ei |
|
|
||||
|
|
|
|
i=1 |
|
|
|
|
|
|
S0−1 |
= 0,8 |
( 329 |
,08 − 91,20 )× 0,48 |
= 0,0065 м . |
|
|
|
|
||
|
|
|
14000 |
|
|
|
|
|
|
|
S1− 2 |
= 0,8 |
( 275,37 − 76,32 )× 0,37 |
= 0,0042 м . |
|
|
|
|
|||
|
|
|
14000 |
|
|
|
|
|
|
|
S2−3 |
= 0,8 |
( 233,56 − 64,73 )× 0,15 |
= 0,0012 м . |
|
|
|
|
|||
|
|
|
16600 |
|
|
|
|
|
|
|
S3−4 |
= 0,8 |
(195 |
,77 − 54,25 )× 0,48 |
= 0,0033 м . |
|
|
|
|
||
|
|
|
16600 |
|
|
|
|
|
|
|
S4−5 |
= 0,8 |
(148 |
,88 − 41,26 )× 0,48 |
= 0,0025 м . |
|
|
|
|
||
|
|
|
16600 |
|
|
|
|
|
|
|
S5−6 |
= 0,8 |
(118 |
,97 − 32,97 )× 0,48 |
= 0,0020 м. |
|
|
|
|
||
|
|
|
16600 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
61 |
|
|
|
|
S6−7 |
= 0,8 |
( 98,67 − 27,35 )× 0,48 |
= 0,0016 м . |
|
|
16600 |
|
S7−8 |
= 0,8 |
( 84,15 − 23,32 )× 0,48 |
= 0,0014 м . |
|
|
16600 |
|
Выполним проверку условия: S = 2,13см ≤ Su = 8,0см . Условие выполняется.
Рис. 16. Эпюры напряжений в основании фундамента
62
Таблица 18
Расчет осадки в табличной форме (сечение 2 – 2)
|
|
|
|
σ zp ,0 |
σ zp ,i |
ср |
σ zg ,i |
0,5σ zg ,i |
σ zg ,0 |
σ zγ ,i |
ср |
Ei |
Si |
|
z |
hi |
ξ |
α |
σ zp ,i |
σ zγ .i |
|||||||||
кПа |
кПа |
кПа |
кПа |
кПа |
кПа |
кПа |
кПа |
кПа |
м |
|||||
м |
м |
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
0,48 |
0 |
1 |
|
349,90 |
329,08 |
96,97 |
48,49 |
|
96,97 |
91,20 |
|
0,0065 |
|
0,48 |
0,8 |
0,881 |
|
308,26 |
106,0 |
53,00 |
|
85,43 |
14000 |
|||||
0,37 |
|
275,37 |
|
76,32 |
0,0042 |
|||||||||
0,85 |
1,42 |
0,693 |
|
242,48 |
112,97 |
56,49 |
|
67,20 |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,96 |
0,11 |
1,6 |
0,642 |
|
224,64 |
233,56 |
115,11 |
57,56 |
|
62,25 |
64,73 |
|
0,0012 |
|
0,48 |
|
195,77 |
|
54,25 |
|
0,0033 |
||||||||
1,44 |
2,4 |
0,477 |
349,90 |
166,90 |
124,43 |
62,22 |
96,97 |
46,25 |
|
|||||
0,48 |
148,88 |
41,26 |
|
0,0025 |
||||||||||
1,92 |
3,2 |
0,374 |
|
130,86 |
133,75 |
66,88 |
|
36,27 |
|
|||||
0,48 |
|
118,97 |
|
32,97 |
16600 |
0,0020 |
||||||||
2,40 |
4,0 |
0,306 |
|
107,07 |
143,07 |
71,54 |
|
29,67 |
||||||
0,48 |
|
98,67 |
|
27,35 |
|
0,0016 |
||||||||
2,88 |
4,8 |
0,258 |
|
90,27 |
152,39 |
76,20 |
|
25,02 |
|
|||||
0,48 |
|
84,15 |
|
23,32 |
|
=2,13см |
||||||||
3,36 |
5,6 |
0,223 |
|
78,03 |
161,71 |
80,86 |
|
21,62 |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Сечение 3 – 3. Расчёт отдельно стоящего фундамента под центрально нагруженную колонну здания
Таблица 19
Сбор нагрузок на обрез фундамента под внутреннюю отдельно стоящую колонну здания
№ |
|
|
|
|
|
|
|
|
Нормативная |
|
Расчетная |
|
|
Вид нагрузки |
|
|
нагрузка, |
γ f |
нагрузка, |
||||||
п.п. |
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
кН, Fvo2 |
кН, Fvo1 |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
Постоянные |
|
|
|
|
|
|||||
|
Вес конструкции кровли: |
|
|
|
||||||||
1 |
m = A3−3 × Gкровл. = 15,75м2 × |
|
|
11,02 |
1,3 |
14,33 |
||||||
|
× 0,7кН / м2 = 11,02кг |
|
|
|
|
|
||||||
|
Вес плиты покрытия: |
|
|
|
|
|
||||||
2 |
m = A3−3 × Gпокр. = 15,75м2 × |
|
|
39,37 |
1,1 |
43,31 |
||||||
|
× 2,5кН / м2 = 39,37кН |
|
|
|
|
|
||||||
|
Вес балок покрытия и |
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
перекрытия: |
|
|
|
|
|
||||
3 |
m = Lбалк. × b × h × Nэт. × γ ж.б. = |
|
85,05 |
1,1 |
93,56 |
|||||||
4,5м |
|
6,0м |
|
|
|
|||||||
|
|
× 0,3м× 0,5м |
|
|
|
|
|
|||||
|
= |
|
+ |
2 |
|
× |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
||||||||
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
× 4эт× 27,0кН / |
м3 = 85,05кН |
|
|
|
|
||||||
|
Вес плит перекрытия: |
|
|
|
|
|
||||||
4 |
m = A3−3 |
× Gперекр. |
× (N эт − 1)= |
|
|
141,75 |
1,1 |
155,93 |
||||
= 15,75м |
2 × 3,0кН / м2 × (4 − 1) |
= |
||||||||||
|
|
|
|
|||||||||
|
= 141,75кН |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
Вес колонны: |
|
|
|
|
|
|||||
5 |
m = a × b × hэт × Nэт × γ ж.б = |
|
|
51,84 |
1,1 |
57,03 |
||||||
= 0,4м× 0,4м× 3,0м× 4эт× |
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
× 27,0кН / м3 |
= 51,84кН |
|
|
|
|
|
|||||
|
Вес конструкции пола: |
|
|
|
|
|
||||||
6 |
m = A3−3 |
× Gпола × (Nэт − 1)= |
|
|
23,63 |
1,3 |
30,72 |
|||||
= 15,75м2 × 0,5кН / м2 × (4 − 1) |
= |
|||||||||||
|
|
|
|
|||||||||
|
= 23,63кН |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Окончание таблицы 19
|
Вес перегородки: |
|
|
|
|
||||||
|
m = tперег. × Lперег. × ( N эт |
− 1)× hэт × |
|
|
|
||||||
7 |
|
4,5 |
|
|
6,0 |
|
34,02 |
1,1 |
37,42 |
||
|
× γ кирп.кл. = 0,12м× |
|
+ |
|
|
× |
|
|
|
||
|
2 |
|
2 |
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
( 4эт− 1)× 18,0кН / м3 = 34,02кН |
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
Итого: |
|
|
|
|
|
=386,68 |
|
=432,3 |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
Временные |
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|||||||
|
Полезная нагрузка на покрытие: |
|
|
|
|||||||
1 |
m = A× Gпол.покр. |
= 15,75м2 × |
11,03 |
1,2 |
13,24 |
||||||
|
× 0,7кН / м2 = 11,03кН |
|
|
|
|
|
|||||
|
Полезная нагрузка на |
|
|
|
|||||||
|
перекрытия: |
|
|
|
|
|
|
||||
2 |
m = A3−3 × ( N эт − 1)× Gпол.перекр. = |
94,5 |
1,2 |
113,4 |
|||||||
|
= 15,75м2 × ( 4эт− 1)× 2,0кН / м2 = |
|
|
|
|||||||
|
= 94,5кН |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
Вес снеговой нагрузки |
|
|
|
|||||||
3 |
(расчетн.): |
|
|
|
|
26,46 |
0,7 |
37,8 |
|||
m = A× Gснега = 15,75м2 |
× |
||||||||||
|
|
|
|
||||||||
|
× 2,4кН / м2 = 37,8кг |
|
|
|
|
|
|||||
|
Итого: |
|
|
|
|
|
=131,99 |
|
=164,44 |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
Всего: |
|
|
|
|
|
=518,67 |
|
=596,74 |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Расчет и конструирование фундамента на естественном основании
Глубину заложения подошвы фундамента принимаем -1,7 м от существующего уровня земли.
Предварительную площадь подошвы фундамента вычисляем по следующей формуле:
Aпред. = |
Fvo 2 |
= |
|
518,67 |
= 2,90 м |
2 |
. |
||
R0 |
− γ срd |
213 |
− 20 ×1,7 |
|
|||||
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
66 |
|
|
|
|
|
|
|
bпред. = |
Aпред. |
= |
2,90 = 1,71 ≈ 1,8м. |
|||||
Вычислим предварительное сопротивление грунта под подошвой |
|||||||||
фундамента: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Rпред. = 1,2 × 1,1 |
[0,51× 1,0 × 1,8 × 18,83 + 3,06 × 1,7 × 15,06 + 5,66 × 14]= 230,8кПа . |
||||||||
1,0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Уточняем размеры подошвы фундамента: |
|
|
|
||||||
|
Aуточ = |
|
Fvo 2 |
|
= |
518,67 |
= 2,64 м |
2 |
. |
|
Rпред. − γ срd |
230 ,8 − 2,0 × 1,7 |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
||||
|
bуточ = |
Aуточ |
|
= |
2,64 = 1,63 ≈ 1,7 м . |
|
|||
Уточняем величину расчётного сопротивления грунта под подошвой фундамента:
R = 1,2 × 1,1 [0,51× 1,0 × 1,7 × 18,83 + 3,06 × 1,7 × 15,06 + 5,66 × 14]= 229,54кПа . |
||||||||||
1,0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Определим давление на грунт основания от веса сооружения, тела |
||||||||||
фундамента и грунта на его уступах: |
|
|
|
|
|
|
|
|||
P02 |
= |
Fvo 2 + Gфунд.грунт |
= |
518,67 + 98,26 |
= 213,47 |
т / м |
2 |
. |
||
|
Аут |
|
1,7 × 1,7 |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Gфунд.грунт |
= bут2 |
. × d × γ ср = 1,72 м× 1,7 м× 20кН / м3 |
= 98,26кН . |
|||||||
Выполним проверку условия: P02 |
= 213,47кПа < R = 229,54кПа . Условие |
|||||||||
выполняется. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
67
Рис. 17. Конструкция фундамента сечения 3 – 3
Расчёт осадки фундамента
Определим точки, а в них – бытовые и дополнительные давления: z = 0,4b = 0,4×1,7м = 0,68м.
Определим вертикальное напряжение от собственного веса грунта основания на уровне подошвы фундамента:
σ zg ,0 = γ ′d = 18,83кН / м3 ×1,7м = 32,01кПа.
Определим дополнительное давление от веса здания под подошвой фундамента (на уровне FL):
σ zp,0 = P02 = 213,47кПа.
Определим вертикальные напряжения от собственного веса выбранного при отрывке котлована грунта на уровне подошвы фундамента:
σ zγ ,0 = σ zg ,0 = 32,01кПа .
68
Определим вертикальные напряжения от внешней нагрузки в заданных точках:
σzp,1 = α1σ zp,0 = 0,800× 213,47кПа = 170,78кПа .
σzp,2 = α 2σ zp,0 = 0,449 × 213,47кПа = 95,85кПа.
σzp,3 = α3σ zp,0 = 0,257 × 213,47кПа = 54,86кПа .
σzp,4 = α 4σ zp,0 = 0,160 × 213,47кПа = 34,15кПа.
Определим вертикальные напряжения от собственного веса выше расположенных слоёв грунта в заданных точках:
|
|
σ zg ,1 |
= σ zg ,0 + γ 1h1 |
= 32,01кПа+ 18,83кН / м3 × 0,68м = 44,81кПа. |
|||||||
|
|
σ |
zg ,2 |
|
= σ |
zg ,1 |
+ γ |
h |
2 |
= 44,81кПа + 18,83кН / м3 × 0,68м = 57,61кПа. |
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
||||
σ |
zg ,3 |
= σ |
zg ,2 |
+ γ |
h |
= 57,61кПа + 18,83кН / м3 × 0,68м = 70,41кПа. |
|||||
|
|
|
|
3 3 |
|
|
|
|
|||
σ zg ,4 |
= σ zg ,3 + γ 4h4 |
= 70,41кПа+ 18,83кН / м3 × 0,68м = 83,21кПа . |
|||||||||
Определим вертикальные напряжения от собственного веса выбранного при отрывке котлована грунта в заданных точках:
σzγ ,1 = α1σ zg ,0 = 0,800 × 32,01кПа = 25,61кПа.
σzγ ,2 = α 2σ zg ,0 = 0,449× 32,01кПа = 14,37кПа.
σzγ ,3 = α 3σ zg ,0 = 0,257 × 32,01кПа = 8,23кПа.
σzγ ,4 = α 4σ zg ,0 = 0,160× 32,01кПа = 5,12кПа .
Вычислим осадки Si основания в i -х слоях под подошвой фундамента:
|
|
|
n |
|
(σ ср |
− σ ср |
)h |
|
||||
|
|
|
S = β |
|
|
zp,i |
zγ ,i |
i |
. |
(2.12) |
||
|
|
|
|
|
Ei |
|
||||||
|
|
|
i =1 |
|
|
|
|
|
|
|||
S0−1 |
= 0,8 |
(192,13 − 28,81) × 0,68 |
|
|
= 0,0064 м . |
|
|
|
||||
14000 |
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
S1−2 |
= 0,8 |
(133,32 − 19,99) × 0,68 |
= 0,0044 м . |
|
|
|
||||||
14000 |
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
S2−3 |
= 0,8 |
|
(75,36 − 11,30) × 0,68 |
|
|
= 0,0025 м . |
|
|
|
|||
14000 |
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
S3−4 |
= 0,8 |
|
(44,51 − 6,68) × 0,68 |
= 0,0015 м. |
|
|
|
|||||
14000 |
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Выполним проверку условия: |
S = 1,5см ≤ Su = 8,0см. |
Условие |
||||||||||
выполняется.
69
Рис. 18. Эпюры напряжений в основании фундамента
70