3.2.3. Расчет сечения 2-2

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

,

где No_II - нормативная вертикальная нагрузка от сооружения, приложенная к обрезу фундамента, определяемая как сумма постоянной и временной нагрузок, No_II=210 кН;

R₀ – условное расчетное сопротивление несущего слоя грунта основания, R₀=212.2кПа;

d - глубина заложения фундамента, d = 2.1 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.

Согласно номенклатуре плит по ГОСТ 13580-85, выбирается ближайшая (большая) по размеру плита марки ФЛ. Марка стеновых блоков выбирается согласно ГОСТ 13579-78 (табл. 8 [3]). Подбираем плиту ФЛ14, имеющую размеры, м: ширину 1,2, высоту 0,3 и длину 2,38 (доборные 1,18 и 0,78) и стеновые блоки ФБС24.5.6-Т.

При проектировании ленточного сборного фундамента требуемая ширина b, м, плиты назначается из условия, что расчет такого фундамента ведется на 1 м его длины и принимается b = А (т.е b = 1,4м).

Вычисляем расчетное сопротивление грунта основания под подошвой фундамента R, кПа;

где _с1 и _с2 – коэффициенты условий работы, принимаемые по таблице 3 СНиПа [10],

_с1 = 1 (т.к. пески пылеватые, маловлажные) и т.к. L/H=4.3 интерполируя находим _с2 =1;

k - коэффициент, принимаемый в курсовом проекте равным 1,1, т.к. прочностные характеристики грунта ( и с) приняты по таблицам СНиПа [10];

M_, M_q, M_с – безразмерные коэффициенты, принимаемые по таблице 4 СНиПа [10], в зависимости от угла внутреннего трения () грунта; M_=0.32, M_q=2.54, M_с=4.99;

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

b - ширина подошвы фундамента, b = 1,4 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:

,

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,

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

Удельный вес грунта , кН/м³ определяется:

,

где p - плотность грунта, т/м³,

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

₁ = gp = 101,92 = 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:

,

где _s, _w – удельный вес частиц грунта и воды соответственно; _w = 10 кН/м³; е– коэффициент пористости, е = 0,65;

_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 _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 = 0,95·19.1= 18.2 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=0.5 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=210 кН;

R – сопротивление несущего слоя грунта основания, R = 170.84 кПа;

d - глубина заложения фундамента, d = 2.2 м;

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

,

Согласно номенклатуре плит по ГОСТ 13580-85, выбирается ближайшая (большая) по размеру плита марки ФЛ. Подбираем плиту ФЛ20, имеющую размеры, м: ширину 2, высоту 0.5 и длину 2.38 (доборные 1.18 и 0.78)

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

кН/м³;

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

кН/м³;

’_II0 = 0,95’_II = 0,95·19.11= 18.16 кН/м³

Согласно номенклатуре плит по ГОСТ 13580-85, выбирается ближайшая (большая) по размеру плита марки ФЛ. Подбираем плиту ФЛ20, имеющую размеры, м: ширину 2, высоту 0.5 и длину 2.38 (доборные 1.18 и 0.78)

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. 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 = 210 кН,

N_фII = N_плII +N_блII =3*(16.3/2,4) + 40.5/2,4 = 37.25 кН,

N_rpII = 19.2 (1,8*0.75*1) = 25.92 кН,

А - площадь подошвы проектируемого фундамента, А = 2 м².

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 = 136.58 кПа < R =171.9 кПа, недонапряжение составляет 20.5%>10%, т.е. фундамент запроектирован неэкономично. Окончательно принимаем ФЛ20

3.3. Расчет внецентренно нагруженных фундаментов

при наличии подвала – сечение 2-2

При наличии подвала фундамент наружных стен воспринимает давление от обратной засыпки грунта (рис. 12).

Рис. 12. Расчетная схема ленточного фундамента под стену при наличии подвала

Его определяют по формулам активного давления на подпорные стенки с учетом сцепления. Однако при малой высоте этих стенок (до 4х м) и выполнении обратной засыпки за пазух и фундамента грунтом нарушенной структуры ограничиваются обычно приближенным расчетом. При вычислении давления грунта на подпорную стенку учитывают временную нагрузку на поверхности грунта q = 10 кН/м².

Размеры подошвы фундамента определяют так же, как и для центрально нагруженного фундамента.

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

,

где No_II - нормативная вертикальная нагрузка от сооружения, приложенная к обрезу фундамента, определяемая как сумма постоянной и временной нагрузок, No_II=210 кН;

R₀ – условное расчетное сопротивление несущего слоя грунта основания, R₀=212.2кПа;

d - глубина заложения фундамента, d = 2.3 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 ленточного сборного фундамента требуемая ширина h, м, плиты назначается из условия, что расчет такого фундамента ведется на 1 м его длины и принимается b = А.

Согласно номенклатуре плит по ГОСТ 13580-85, выбирается ближайшая (большая) по размеру плита марки ФЛ. Марка стеновых блоков выбирается согласно ГОСТ 13579-78 (табл. 8 [3]). Подбираем плиту ФЛ14, имеющую размеры, м: ширину 1.4, высоту 0.3 и длину 2.38 (доборные 1.18 и 0.78) и стеновые блоки ФБС24.5.6-Т.

Вычисляем расчетное сопротивление грунта основания под подошвой фундамента R, кПа;

где _с1 и _с2 – коэффициенты условий работы, принимаемые по таблице 3 СНиПа [10],

_с1 = 1 (т.к. пески пылеватые, маловлажные) и т.к. L/H=4.3 интерполируя находим _с2 =1;

k - коэффициент, принимаемый в курсовом проекте равным 1,1, т.к. прочностные характеристики грунта ( и с) приняты по таблицам СНиПа [10];

M_, M_q, M_с – безразмерные коэффициенты, принимаемые по таблице 4 СНиПа [10], в зависимости от угла внутреннего трения () грунта; M_=0.32, M_q=2.54, M_с=4.99;

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

b - ширина подошвы фундамента, b = 1,4 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:

,

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,

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

Удельный вес грунта , кН/м³ определяется:

Рис. 13 ,

где p - плотность грунта, т/м³,

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

₁ = gp = 101,92 = 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:

,

где _s, _w – удельный вес частиц грунта и воды соответственно; _w = 10 кН/м³; е– коэффициент пористости, е = 0,65;

_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 _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 = 0,95·19.1= 18.2 кН/м³

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

d₁ - приведенная глубина заложения для наружных и внутренних фундаментов от пола подвала, определяемая по формуле:

, (17)

где h_s - толщина слоя грунта выше подошвы фундамента со стороны подвала,

h_s = 0,3 м;

h_cf - толщина конструкции пола подвала (в курсовом проекте принимается равной 0,1м);

_cf - расчетное значение удельного веса конструкции пола подвала (в курсовом проекте принимается равным 22 кН/м³);

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

d_b ⁼ 1,6 м.

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=210 кН;

R – сопротивление несущего слоя грунта основания, R = 171.9 кПа;

d - глубина заложения фундамента, d = 2,3 м;

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

,

т.е. оставляем ФЛ20.

Активное давление грунта G_II, кПа, на подпорную стенку у подошвы фундамента вычисляют по формуле:

(18)

при этом L = d + h_np - высота подпорной стенки с учетом приведенной высоты слоя грунта, h_np, м:

(19)

где - расчетный удельный вес грунта обратной засыпки, = 18.16 кН/м³;

- угол внутреннего трения грунта обратной засыпки, в практических расчетах принимаемый равным 20°.

Далее определяются составляющие усилий, действующих в уровне подошвы фундамента:

- суммарная равнодействующая нагрузка:

N_ii = N_0II + N_фII + N_rpII

- момент от равнодействующей активного давления грунта с учетом нагрузки грунта на уступах фундамента:

(20)

где e₁ - эксцентриситет действующей нагрузки от грунта, лежащего на уступах фундамента, относительно его центра тяжести, определяемый согласно рис. 12., е₁=0,525м.

(16)

N_0II = 210 кН,

N_фII = N_плII +N_блII =3*(16.3/2,4) + 40.5/2,4 = 37.25 кН,

N_rpII = 19.2 (1,8*0.75*1) = 25.92 кН,

N_II = 273.17 кН.

L₁=0.625

Эксцентриситет е, м, равнодействующей суммарной вертикальной нагрузки относительно центра подошвы фундамента определяется по формуле:

(21)

м.

Максимальное и минимальное давления под краем фундамента при действии момента сил относительно только одной из главных осей инерции площади подошвы фундамента определяются из выражения:

(22)

где n_ii - суммарная вертикальная нагрузка на основание. кН;

А - площадь подошвы проектируемого фундамента, м²;

е - эксцентриситет равнодействующей вертикальной нагрузки относительно центра подошвы фундамента, м;

1 - большая сторона подошвы фундамента.

кПа

кПа

Для внецентренно нагруженного фундамента должны выполняться следующие условия:

- для среднего давления Р_II определяемого по формуле (12)

Р_II  R,

Р_II = 136.58 кПа < 171.9 кПа. Условие выполняется;

- для максимального краевого давления при эксцентриситете относительно одной главной оси инерции подошвы фундамента

Р_IImax  1,2R

140.27 кПа < 1.2*171.9 кПа. Условие выполняется;

- для минимального краевого давления:

Р_min > 0,

Р_min = 132.89 > 0.

Условие выполняется.

Окончательно принимаем ФЛ20.