По 2 группе предельных состояний

3.1.Выбор глубины заложения фундаментов

Глубина заложения фундаментов назначается в результате совместного рассмотрения инженерно-геологических и гидрогеологических условий строительной площадки, сезонного промерзания и пучинистости грунтов, конструктивных и эксплуатационных особенностей зданий, величины и характера нагрузки на основание.

При определении глубины заложения фундаментов следует руководствоваться пп. 2.25-2.33 СНиП [10].

Одним из основных факторов, определяющих глубину заложения фундаментов, является глубина сезонного промерзания грунтов. Различают: нормативную и расчетную глубину сезонного промерзания грунтов.

Нормативная глубина сезонного промерзания грунтов d_fn, м, определяется двумя способами:

1. На основе теплотехнического расчета по формуле:

d_fn = d_o , (5)

где do - величина принимаемая равной, м, для

суглинков и глин – 0,23;

супесей, песков мелких и пылеватых – 0,28;

песков гравелистых, крупных и средней крупности – 0,30;

M_t - безразмерный коэффициент, численно равный сумме абсолютных значений среднемесячных отрицательных температур за зиму (ноябрь - март) в данном районе строительства.

d_fn = 0,23 = 1,65 м.

2. d_fn = 1,80м по карте.

3. d_fn = 0,51,65= 0,825 – не менее d_fn

Сечение 1-1

Сечение 2-2

Сечение 3-3

2. Определение размеров подошвы центрально нагруженных фундаментов

3.2.1. Расчет сечения 2-2

Предварительно площадь А, м², подошвы фундамента определяют по формуле:

, (7)

где No_II - нормативная вертикальная нагрузка от сооружения, приложенная к обрезу фундамента, определяемая как сумма постоянной и временной нагрузок, No_II=102,9 кН/м (Задание);

R₀ – условное расчетное сопротивление несущего слоя грунта основания,

R₀=182,5 кПа (ИГЭ №1);

d - глубина заложения фундамента, d = 1,65 м;

γ_ср - среднее значение удельного веса материала фундамента и грунта на его уступах, γ_ср= 20 кН/м³;

,

Размеры проектируемого фундамента вычисляют методом приближения и принимают с учетом модульности и унификации конструкций.

При проектировании фундамента под типовую колонну в курсовом проекте используем номенклатуру ж/б монолитных фундаментов серии 1.412-6. Марка фундамента выбирается по требуемой площади подошвы.

Выбираем Ф1.1.1.1. (А = 1,51,5 = 2,25м²)

Далее вычисляется расчетное сопротивление грунта основания под подошвой фундамента R,кПа;

(8)

где _с1 и _с2 – коэффициенты условий работы, принимаемые по таблице

_с =1. L/H=6,42 находим _с2 =1

k - коэффициент, принимаемый в курсовом проекте равным 1,1.

M_, M_q, M_с - в зависящие от угла внутреннего трения () грунта;

M_=0.23, M_q=1.94, M_с=4.42;

k_z - .коэффициент, принимаемый равным: при b < 10м - k_z = 1;

b - ширина подошвы фундамента, м;

_II - осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента на всю глубину разведанной толщи грунтов (при наличии подземных вод определяются с учетом взвешивающего действия воды - _sb,кН/м³, определяемого по формуле:

, (9)

где _i и h_i - соответственно удельный вес и толщина i-ого слоя грунта, залегающего ниже подошвы;

’_II - то же для грунтов, залегающих выше подошвы фундамента. Для грунтов обратной засыпки:

’_II0 = 0,95’_II, (10)

где ’_II - осредненное значение удельного веса грунтов ненарушенного сложения, залегающих выше подошвы фундамента;

Удельный вес грунта , кН/м³ определяется:

, (11)

где p - плотность грунта, т/м³ (сводная таблица свойств грунтов),

g – ускорение свободного падения, g = 10м/с².

₁ = gp = 101= 19,2 кН/м³;

s₂ = gp = 101.87 = 18.7 кН/м³;

Удельный вес водопроницаемых грунтов, к которым условно отнесем все пески, супеси, суглинки, залегающих ниже уровня подземных вод, но выше водоупора - глины, вычисляется с учетом взвешивающего действия воды:

, (12)

где _s, _w – удельный вес частиц грунта и воды соответственно; _w = 10 кН/м³;

е– коэффициент пористости.

_sb2 = кН/м³

_s3 = 2.0010 = 20.0 кН/м³

_sb3 = 10 кН/м³

g4 = g×p = 10*2.01= 20.1 кН/м³;

Определяем по формуле (9) _II - осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента на всю глубину разведанной толщи грунтов:

кН/м³;

Определяем ’_II - осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих выше подошвы фундамента:

кН/м³;

Для грунтов обратной засыпки:

’_II0 = 0,95’_II = 0,95·19.2 = 18.24 кН/м³

с_II – расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента, с_II =16 кПа;

d₁ - глубина заложения фундаментов бесподвальных сооружений от уровня планировки, d₁=1,6 м

d_b - глубина подвала - расстояние от уровня планировки до пола подвала, м

(при отсутствии подвала d_b = 0)

Зная R, уточняются размеры подошвы фундамента по формуле:

, (13)

где No_II - нормативная вертикальная нагрузка от сооружения, приложенная к обрезу фундамента, определяемая как сумма постоянной и временной нагрузок, No_II=535 кН;

R – сопротивление несущего слоя грунта основания, R = 283.6 кПа;

d - глубина заложения фундамента, d = 1,6 м;

γ_ср - среднее значение удельного веса материала фундамента и грунта на его уступах, γ_ср = 20 кН/м³;

,

Выбираем Ф1.1.1.1. (А = 2.25 м²)

При изменении размеров фундамента уточняется расчетное сопротивление грунта основания R, используя формулу (8):

Определив предварительные размеры фундамента, приступают к его конструированию. Конструирование фундаментов из сборных железобетонных элементов заключается в выборе отдельных стандартных изделий и составлении из них фундамента, отвечающего принятым при расчете основным его параметрам. Для монолитных отдельных фундаментов размер их принимается согласно серии 1.412.1-6. Определение размеров центрально нагруженных фундаментов считается законченным, если выполняется условие:

p_ii < R (14)

где Р_ii - среднее давление под подошвой фундамента, кПа, определяемое по формуле:

(15)

где n_ii - суммарная вертикальная нагрузка на основание, кН, включая вес фундамента,

N_фII и грунта на его уступах N_rpII:

n_ii = N_0II + N_фII + N_rpII (16)

N_0II = 535 кН,

N_фII = 40 кН (табл. 10[3]),

N_rpII = (a₁·b₁ – a_n·b_n)·h·γ_II0 = (1.5·1.5 – 0.9·0,9)·1,5·18.24 = 38.4 кН,

А - площадь подошвы проектируемого фундамента, А = 2.25м².

Величина p_ii должна не только удовлетворять условию (14), но и быть по возможности близка к значению расчетного сопротивления грунта (допустимое отличие от расчетного сопротивления должно быть не более 10% в меньшую сторону).

кПа.

Условие p_ii < R выполняется т.к. p_ii = 272.6 кПа< R = 280.86 кПа

недонапряжение составляет 3%<10%, т.е. фундамент запроектирован экономично.

Окончательно принимаем Ф1.1.1.1. (А = 2.25м²).