- •1. Исходные данные для проектирования.
- •1.1. Объемно-планировочные и конструктивные решения здания.
- •1.2. Инженерно-геологические условия строительной площадки.
- •1.3. Нагрузки.
- •2. Оценка инженерно-геологических условий строительной площадки.
- •2.1. Производные физические характеристики грунтов основания.
- •2.2. Анализ грунтовых условий строительной площадки.
- •3. Определение нагрузок на раму здания.
- •4. Определение глубины заложения фундаментов.
- •5. Определение размеров фундамента в плане.
- •6. Определение средних осадок фундамента.
- •7. Расчет рамы на упругом основании.
- •8. Конструирование фундамента.
- •8.1. Расчет фундамента на продавливание.
- •8.2. Расчет фундаментной плиты на изгиб.
- •8.3. Проверка на смятие бетона под колонной.
- •8.4. Проверка фундаментной плиты на раскалывание.
- •9. Конструирование свайных фундаментов.
- •10. Расчет осадок свайных фундаментов.
7. Расчет рамы на упругом основании.
Вычисляем коэффициенты жесткости основания при равномерном сжатии по формуле:
где p0,i – среднее давление под подошвойi-го фундамента, при котором вычислена осадка его основанияSiс учетом взаимного влияния фундаментов.
Результаты вычислений приведены в таблице 7. При этом учтено, что коэффициент жесткости основания при неравномерном сжатии Cφ = 2Cz, а коэффициент жесткости основания при равномерном сдвигеCx = 0,7Cz.
Значения коэффициентов жесткости основания фундаментов Таблица 7
Коэффициент жесткости |
Фундаменты по осям | |
Т |
Ч | |
Cz, кН/м3 |
34589 |
38912 |
Cφ, кН/м3 |
69178 |
77824 |
Cx, кН/м3 |
24212 |
27238 |
Длину стержня, моделирующего работу основания, принимаем равной 0,1 м. Жесткости поперечного сечения стержня вычисляем по формулам:
Рис. 9 Модель
столбчатого фундамента на упругом
основании.
где Af– площадь подошвы фундамента;
If– момент инерции площади подошвы фундамента относительно оси, перпендикулярной плоскости рамы;
l– длина стержня, моделирующего основания, принятая равной 0,1 м.
Значения жесткостных характеристик стержней, моделирующих работу упругого основания, приведены в таблице 8.
Жесткостные характеристики моделирующих стержней Таблица 8
Жесткость |
Фундаменты по осям | |
Т |
Ч | |
EF, кН |
8855 |
9961 |
EI, кН∙м2 |
3777 |
4249 |
GF, кН∙м2 |
6198 |
6973 |
С учетом полученных данных корректируем расчетную схему рамы по рис. 4 путем добавления ниже опорных сечений колонн стержней, моделирующих работу фундаментов и упругого основания. При этом опорные сечения стержней, моделирующих работу основания, имеют жесткие закрепления. В расчетной схеме собственный вес конструкций фундамента учитываем программно с удельным весом 25 кН/м3. Кроме этого на уровне подошвы фундамента прикладываем сосредоточенные силы, учитывающие вес конструкции пола и нагрузку на полы. Дополнительные давления вычисляем по формуле:
Рис. 10. Расчетная схема рамы на упругом основании.
Результаты вычислений заносим в таблицу 9.
Усилия на уровне подошвы фундамента и их сочетание Таблица 9
Номер нагруж. |
Ось Т |
Ось Ч | ||||
N,кН |
My,кНм |
Qx, кН |
N |
My |
Qx | |
1 |
- 119,32 |
- 0,07 |
0 |
- 91,08 |
+0,07 |
0 |
2 |
- 119,26 |
- 0,08 |
0 |
- 119,28 |
+0,07 |
0 |
3 |
+21,98 |
+190,57 |
-51,28 |
-21,98 |
-195,33 |
-47,06 |
4 |
-81,7 |
-0,35 |
0 |
-34,32 |
+0,37 |
0 |
max |
-310,232 |
+190,5 |
-51,28 |
-237 |
-195,26 |
-47,06 |
min |
-211,736 |
-0,15 |
0 |
-129,204 |
+0,14 |
0 |
Выполняем проверки давлений под подошвой фундаментов с использованием расчетных сочетаний усилий из таблицы 9.
1. PсрR;
2. Pmax1,2R;
3. Pmin>0 ;
Определяем расчетное сопротивление грунта:
Определяем среднее давление грунта под подошвой фундамента:
Определяем максимальное давление под подошвой фундамента:
Определяем минимальное давление под подошвой фундамента:
Результаты проверки:
- минимальное давление менше нуля, что свидетельствует об отрывефундамента от основания;
- максимальное давление больше допускаемого 1,2R;
- среднее давление меньше допускаемого R.
Вывод: размеры фундамента в плане не удовлетворяют проверкам по ограничению давлений на основание, необходима корректировка размеров подошвы фундамента.
Принимаем размеры подошвы фундамента 1,9 х 1,9 м.
Корректируем расчетную схему рамы на упругом основании:
После корректировки полученные данные заносим в таблицу 10.
Результаты корректировки жесткостных характеристик стержней Таблица 10
Характеристики |
Фундаменты по осям | |
Т |
Ч | |
Cz, кН/м3 |
34589 |
38912 |
Cφ, кН/м3 |
69178 |
77824 |
Cx, кН/м3 |
24212 |
27238 |
EF, кН |
8855 |
9961 |
EI, кН∙м2 |
3777 |
4249 |
GF, кН∙м2 |
6198 |
6973 |
Корректируем также нагрузку от собственного веса фундамента.
Рассчитываем раму на упругом основании.
Результаты расчета скорректированной рамы на упругом основании заносим в таблицу 11.
Усилия на уровне подошвы фундамента и их сочетание Таблица 11
Номер нагруж. |
Ось Т |
Ось Ч | ||||
N,кН |
My,кНм |
Qx, кН |
N |
My |
Qx | |
1 |
- 128,26 |
- 0,08 |
0 |
- 128,27 |
-0,08 |
0 |
2 |
- 119,26 |
- 0,08 |
0 |
- 119,28 |
-0,07 |
0 |
3 |
+21,93 |
+190,94 |
-51,28 |
-21,98 |
+195,77 |
-47,06 |
4 |
-81,7 |
-0,35 |
0 |
-34,32 |
-0,37 |
0 |
max |
-319,172 |
+190,788 |
-51,28 |
-274,19 |
+185,9 |
-47,06 |
min |
-107,426 |
-0,43 |
0 |
-257,474 |
-0,438 |
0 |
Выполняем проверки давлений под подошвой фундаментов с использованием усилий из таблицы 11.
Определяем расчетное сопротивление грунта:
Определяем среднее давление грунта под подошвой фундамента:
Определяем максимальное давление под подошвой фундамента:
Определяем минимальное давление под подошвой фундамента:
Результаты проверки:
- минимальное давление менше нуля, что свидетельствует об отрывефундамента от основания, поэтому по углам фундамента принимаем анкерные сваи;
- максимальное давление больше допускаемого 1,2R;
- среднее давление меньше допускаемого R.
Вывод: размеры фундамента в плане не удовлетворяют проверкам по ограничению давлений на основание, необходима корректировка размеров подошвы фундамента.