Расчет и конструирование фундаментов для промышленного комплекса. Учебно-методическое пособие
.pdfОкончание таблицы 23
|
|
|
|
|
|
|
|
Итого: |
|
=278,87 |
|
=310,26 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Временные |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
Полезная нагрузка на покрытие: |
|
|
|
||
1 |
m = A× Gпол.покр. = 7,88м2 × |
|
5,52 |
1,2 |
6,63 |
|
|
× 0,7кН / м2 = 5,52кН |
|
|
|
|
|
|
Полезная нагрузка на перекрытия: |
|
|
|
||
2 |
m = A3−3 × ( Nэт − 1)× Gпол.перекр. = |
|
47,28 |
1,2 |
56,74 |
|
= 7,88м2 × ( 4эт− 1)× 2,0кН / м2 |
= |
|||||
|
|
|
|
|||
|
= 47,28кН |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
Вес снеговой нагрузки (расчетн.): |
|
|
|
||
3 |
m = A× Gснега = 7,88м2 × |
|
18,91 |
0,7 |
13,24 |
|
|
× 2,4кН / м2 = 18,91кН |
|
|
|
|
|
|
Итого: |
|
=71,71 |
|
=76,61 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Всего: |
|
=350,58 |
|
=386,87 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 24
Сбор нагрузок на обрез фундамента под наружную отдельно стоящую колонну здания от веса ограждающей конструкции
(сэндвич панель толщиной 250 мм)
№ |
|
|
|
|
|
|
|
Нормативная |
|
Расчетная |
|
|
Вид нагрузки |
|
|
нагрузка, |
γ f |
нагрузка, |
|||
п.п. |
|
|
|
|
кН, Fvoк2 |
кН, Fvoк1 |
||||
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
Постоянные |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|||||
|
Вес стеновых сэндвич панелей: |
|
|
|
|
|||||
|
|
6,0м |
+ |
4,5м |
× Nэт. |
× |
|
|
|
|
1 |
m = |
2 |
|
× hэт |
28,35 |
1,2 |
34,02 |
|||
|
|
|
2 |
|
|
|||||
|
× Gст.п. = 5,25м× 3,0м× 4эт× |
|
|
|
|
|||||
|
× 0,45кН / м2 = 28,35кН |
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
Всего: |
|
|
=28,35 |
|
=34,02 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
81
Рис. 23. Схема приложения нагрузок
Определим момент, возникающий на обрезе фундамента от веса наружной стеновой сэндвич панели:
М02 = Fvok 1 × a = 28,35 × 0,325 = 9,22кН × м .
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. = b × l = |
Fvo 2 |
|
= |
|
350,58 |
= |
1,96 м |
2 |
≈ 2,0м |
2 |
. |
|||||
R0 |
− γ срd |
|
213 − 20 × 1,7 |
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
bпред. = |
|
Апред. |
= |
|
2,0 |
= 1,16 м ≈ 1,2м . |
|
|
|
|||||||
1,5 |
|
1,5 |
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
82 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
lпред. = bпред. × 1,5 = 1,2 × 1,5 = 1,8м . |
|
|
|
||||||||
Вычислим предварительное сопротивление грунта под подошвой |
|||||||||||||
фундамента: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Rпред. = 1,2 × 1,1 |
[0,51 × 1,0 × 1,2 × 18,83 + 3,06 × 1,7 × 15,06 + 5,66 × 14]= 223,21кПа . |
||||||||||||
1,0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Уточняем размеры подошвы фундамента: |
|
|
|
|
|
|
|||||||
Aуточ |
= b × l = |
Fvo 2 |
= |
|
350,58 |
|
|
= 1,85 |
≈ 1,9м |
2 |
. |
||
Rпред. − γ срd |
223,21 − 20 ×1,7 |
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
bуточ = |
Ауточ |
= |
1,9 |
= 1,13м |
≈ 1,2м . |
|
|
|
||||
|
1,5 |
|
1,5 |
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
l уточ |
= b × 1,5 = 1,2 × 1,5 = 1,8м . |
|
|
|
|
||||||
Уточняем величину расчётного сопротивления грунта под подошвой фундамента:
R = 1,2 × 1,1 [0,51× 1,0 × 1,2 × 18,83 + 3,06 × 1,7 × 15,06 + 5,66 × 14]= 223,21кПа . 1,0
Определим давление на грунт основания от веса сооружения, тела фундамента, грунта на его уступах, а также от действия момента:
P |
|
= Fvo 2 + Gфунд.гр. |
+ M 02 |
= |
||
max |
А |
|
|
W |
|
|
|
|
|
|
|
||
= |
350,58 + 73,44 |
+ |
9,22 |
= 210,5кПа |
||
|
|
1,2 × 1,8 |
|
0,65 |
|
|
P |
|
= Fvo 2 + Gфунд.гр. − M 02 |
= |
|||
min |
А |
|
|
W |
|
|
= 350,58 + 73,44 |
− |
9,22 |
= 182,12кПа . |
|||
|
|
1,2 × 1,8 |
|
0,65 |
|
|
Определим вес фундамента и грунта на его уступах:
Gфунд.грунт = bут × lут × d × γ ср = 1,2 м× 1,8м× 1,7 м× 20кН / м3 = 73,44кН .
Вычислим момент сопротивления:
|
W = |
bут × l ут2 |
= |
1,2 × 1,82 |
= 0,65 м |
3 |
. |
|
|
|
6 |
|
6 |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Выполним проверку условия: |
|
|
|
|
|
|
|
||
P |
= 210,5кПа ≤ 1,2R |
7 |
= 1,2 × 223,21 = 267 ,85кПа |
. |
|||||
max |
|
|
|
|
|
|
|
||
Pmin |
= 182,12кПа > 0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Условия выполняются.
83
Рис. 24. Конструкция фундамента сечения 4 – 4
84
Расчёт осадки фундамента
Определим точки, а в них – бытовые и дополнительные давления: z = 0,4b = 0,4 ×1,2м = 0,48м .
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 = 210,5кПа .
Определим вертикальные напряжения от собственного веса выбранного при отрывке котлована грунта на уровне подошвы фундамента:
σ zγ ,0 = σ zg ,0 = 32,01кПа .
Определим вертикальные напряжения от внешней нагрузки в заданных точках:
σzp ,1 = α1σ zp ,0 = 0,853× 210,50кПа = 179,56кПа.
σzp ,2 = α 2σ zp ,0 = 0,544 × 210,50кПа = 114,51кПа.
σzp ,3 = α 3σ zp ,0 = 0,337 × 210,50кПа = 70,94кПа.
σzp ,4 = α 4σ zp ,0 = 0,220 × 210,50кПа = 46,31кПа .
σzp ,5 = α 5σ zp ,0 = 0,153× 210,50кПа = 32,21кПа .
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 × 0,48м = 41,05кПа. σ zg ,2 = σ zg ,1 + γ 2 h2 = 41,05кПа+ 18,83кН / м3 × 0,48м = 50,09кПа.
σzg ,3 = σ zg ,2 + γ 3h3 = 50,09кПа+ 18,83кН / м3 × 0,48м = 59,13кПа.
σzg ,4 = σ zg ,3 + γ 4 h4 = 59,13кПа+ 18,83кН / м3 × 0,48м = 68,17кПа .
σzg ,5 = σ zg ,4 + γ 4 h4 = 68,17кПа+ 18,83кН / м3 × 0,48м = 77,21кПа .
Определим вертикальные напряжения от собственного веса выбранного при отрывке котлована грунта в заданных точках:
σzγ ,1 = α1σ zg ,0 = 0,853× 32,01кПа = 27,30кПа
σzγ ,2 = α 2σ zg ,0 = 0,544 × 32,01кПа = 17,41кПа
σzγ ,3 = α 3σ zg ,0 = 0,337 × 32,01кПа = 10,79кПа
.
.
.
85
σzγ ,4 = α 4σ zg ,0 = 0,220 × 32,01кПа = 7,04кПа.
σzγ ,5 = α 5σ zg ,0 = 0,153× 32,01кПа = 4,90кПа .
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 |
(195,03 − 29,66 )× 0,48 = 0,0045 м . |
|
|
|
|
||
|
|
14000 |
|
|
|
|
|
|
S1− 2 |
= 0,8 |
(147,04 − 22,36 )× 0,48 = 0,0034 м . |
|
|
|
|
||
|
|
14000 |
|
|
|
|
|
|
S2−3 |
= 0,8 |
( 92,73 − 14,10 )× 0,48 = 0,0022 м . |
|
|
|
|
||
|
|
14000 |
|
|
|
|
|
|
S3− 4 |
= 0,8 |
( 58,63 − 8,92 )× 0,48 |
= 0,0014 м . |
|
|
|
|
|
|
|
14000 |
|
|
|
|
|
|
S4−5 |
= 0,8 |
( 39,26 − 5,97 )× 0,48 |
= 0,0009 м . |
|
|
|
|
|
|
|
14000 |
|
|
|
|
|
|
Выполним проверку условия: S = 1,24см ≤ Su = 8,0см .Условие выполняется.
86
Таблица 25
Расчет осадки в табличной форме (сечение 4 – 4)
|
|
|
|
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 |
|
210,50 |
195,03 |
32,01 |
16,00 |
|
32,01 |
29,66 |
|
0,0045 |
|
|
|
|
0,0034 |
|||||||||||
0,48 |
0,853 |
|
179,56 |
41,05 |
20,53 |
|
27,30 |
|
||||||
0,48 |
0,8 |
|
147,04 |
|
22,36 |
|
0,0022 |
|||||||
0,96 |
0,544 |
|
114,51 |
50,09 |
25,05 |
|
17,41 |
|
||||||
0,48 |
1,6 |
210,50 |
92,73 |
32,01 |
14,10 |
14000 |
0,0014 |
|||||||
1,44 |
0,337 |
70,94 |
59,13 |
29,57 |
10,79 |
|||||||||
0,48 |
2,4 |
|
58,63 |
|
8,92 |
|
0,0009 |
|||||||
1,92 |
0,220 |
|
46,31 |
68,17 |
34,09 |
|
7,04 |
|
||||||
0,48 |
3,2 |
|
39,26 |
|
5,97 |
|
=1,24см |
|||||||
2,40 |
0,153 |
|
32,21 |
77,21 |
38,61 |
|
4,90 |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 25. Эпюры напряжений в основании фундамента
Расчет свайных фундаментов
При расчетах будем использовать сборную железобетонную забивную сваю с размером поперечного сечения 300х300 мм, длиной 3,0 м, погружаемую без выемки грунта.
Рис. 26. Расчётная схема определения несущей способности сваи на боковой поверхности
Таблица 26
Определение несущей способности сваи по боковой поверхности (расчетная схема приведена на рис. 26)
№ |
zi , м |
fi , кПа |
|
hi , м |
fi × hi |
уч-ка |
|
||||
1 |
2,0 |
30,0 |
|
1,0 |
30,0 |
|
|
|
|
|
|
2 |
3,0 |
35,0 |
|
1,0 |
35,0 |
|
|
|
|
|
|
3 |
3,975 |
37,9 |
|
0,95 |
36,0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Итого: fi |
× hi = 101,0кПа. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
89 |
|
|
Нормативная несущая способность висячей забивной сваи, составить:
Fd = γ c (γ cR RA + u γ cf fi hi )=
= 1,0(1,0 × 2635 × 0,09 + 1,2 × 1,0 × 101,0) = 358,35кН ,
где γ с = 1,0 ; γ сR = 1,0 ; γ сf = 1,0 ; u = 4 × 0,3м = 1,2м;
А= 0,32 м = 0,09м2 ;
R = 2635кПа – согласно таблице 8 (табл. 7.2 СП 24.13330.2011 «Свайные фундаменты», на глубине 4,45 м от планировочной отметки при IL = 0,3 ).
Расчётное сопротивление несущей способности сваи в составе фундамента по несущей способности составит:
Fdf = |
γ 0 Fd |
= |
1,15× 358,35 |
= 255,96кН . |
|
γ nγ k |
1,15×1,4 |
||||
|
|
|
Определим количество свай в ростверке:
n = Fvo1 = 386,87 = 1,51 ≈ 2,0шт . Fdf 255,96
Вес ростверка составит:
Gрост. = 1,4м× 0,8м×1,5м× 20,0кН / м3 ×1,1 = 36,96кН .
Нагрузка, приходящаяся на одну сваю с учётом веса ростверка, составит:
N01 = |
Fvo1 |
+ Gрост. |
= |
386,87 + 36,96 |
= 211,92кН . |
|
n |
2 |
|||
|
|
|
|
Вычислим изгибающий момент, действующий на обрезе фундамента:
М02 = Fvok 1 × a = 34,02 × 0,325 = 11,1кН × м .
Определим расчётную нагрузку на крайнюю сваю, воспринимающую вертикальную нагрузку и изгибающий момент:
Nmax = |
|
N |
+ |
M x y |
|
|
= |
386,87 + 36,96 |
+ |
11,1× 0,45 |
= 224,25кН . |
||||||||||||
|
n |
|
|
2 |
|
|
|
2 |
|
2× 0,45 |
2 |
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
yi |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
Nmin = |
|
N |
o1 |
− |
M |
y |
|
= |
386,87 + 36,96 |
− |
11,1× 0,45 |
= 199,59кН . |
|||||||||||
|
|
|
|
x |
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
2 |
|
2 |
|
2× 0,45 |
|
||||||||||||
|
|
|
n |
|
|
|
yi |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
Выполним проверку условия:
|
f |
|
N max |
= 224 ,25 ≤ Fd |
= 255,96т . |
N min |
= 199,59т > 0 |
|
Условие выполнено.
90