Укладачі: ваганов іван іванович, маєвська ірина вікторівна, попович микола миколайович

Укладачі: Ваганов Іван Іванович, Маєвська Ірина Вікторівна, Попович Микола Миколайович

 

                                   МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ

                     до курсового та дипломного проектування

з основ та фундаментів

                                  для студентів спеціальності

                        “Промислове та цивільне будівництво”

 

Частина 1. Фундаменти мілкого закладання

 

Ключові слова: фундамент, основа, ґрунт, підошва фундаменту, осідання, конструкція, глибина закладання, міцність

 

 

                              Міністерство освіти і науки України

                    Вінницький національний технічний університет               

 

                                   МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ

                     до курсового та дипломного проектування

з основ та фундаментів

                                  для студентів спеціальності

                        “Промислове та цивільне будівництво”

 

Частина 1. Фундаменти мілкого закладання

 

                                        Вінниця ВНТУ 2009

 

                            Міністерство освіти і науки України

                   Вінницький національний технічний університет 

 

                                   МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ

                     до курсового та дипломного проектування

з основ та фундаментів

                                  для студентів спеціальності

                        “Промислове та цивільне будівництво”

 

Частина 1. Фундаменти мілкого закладання

 

       Затверджено Методичною радою Вінницького національного технічного університету як методичні вказівки для студентів спеціальності “Промислове та цивільне будівництво”. Протокол  № 8 від 22 квітня

2009 р.

 

 

                                     Вінниця ВНТУ 2009

 

 

Методичні вказівки до курсового та дипломного проектування з основ та фундаментів для студентів спеціальності “Промислове та цивільне будівництво”. /Уклад. І. І. Ваганов, І. В. Маєвська, М. М. По-пович, – Вінниця: ВНТУ, 2009. - 57 с.

 

 

Методичні вказівки призначені для виконання розрахункової частини курсових та дипломних проектів з дисципліни «Механіка ґрунтів, основи та фундаменти» студентами всіх форм навчання спеціальності «Промислове та цивільне будівництво».

Використовуючи дані методичні вказівки, можна визначити розміри та осадку фундаментів на природних та штучних основах, а також виконати розрахунок міцності матеріалу фундаментів та їх конструювання.

 

Укладачі: Ваганов Іван Іванович, Маєвська Ірина Вікторівна, Попович Микола Миколайович

 

 

    Редактор В. О. Дружиніна

    Коректор З. В. Поліщук

 

    Відповідальний за випуск зав. каф. ПЦБ А. С. Моргун

 

    Рецензенти: Дудар І. Н., доктор технічних наук, професор

                       Христич О. В., кандидат технічних наук, доцент

 

 

 

 

ЗМІСТ

 

ВСТУП..................................................................................................................4

1 Зміст курсового проекту…………………………………………....4

1.1 Завдання на курсовий проект, його склад та порядок виконання….4

1.2 Оформлення курсового проекту...........................................................5

2 ОЦІНЮВАННЯ УМОВ БУДІВНИЦТВА….......…......................................6

2.1 Коротка технічна характеристика будинку або споруди…………...6

2.2 Аналіз інженерно-геологічних умов будівельного майданчика.......6

3 ПІДГОТОВКА ДАНИХ ДЛЯ ПРОЕКТУВАННЯ ОСНОВ ТА ФУНДА-

МЕНТІВ………………………………………..............…………………….6

3.1. Визначення розрахункових характеристик ґрунтів………………..6

3.2 Визначення навантажень на фундамент…………………………….8

4 Вибір глибини закладання і визначення розмірів підо-

шви стовпчастих та стрічкових Фундаментів……..…..12

4.1 Вибір глибини закладання фундаментів...........................................12

4.2 Визначення розмірів підошви центрально навантаженого фунда-

менту…………………………………………....................................….13

4.3 Визначення розмірів підошви позацентрово навантаженого фун-

даменту.....................................................................................................15

4.4 Визначення розмірів підошви стрічкового фундаменту..................16

4.5 Рекомендований порядок розрахунку фундаментів.........................17

4.6 Перевірка слабкого підстильного шару.............................................18

5 КОНСТРУЮВАННЯ ФУНДАМЕНТІВ……………………………………18

5.1 Стовпчасті фундаменти……………………………………………...18

5.2.Стрічкові фундаменти……………………………………………….23

6 РОЗРАХУНОК ДЕФОРМАЦІЙ ОСНОВ………………………………….24

6.1 Розрахунок осідань методом пошарового підсумовування……….24

6.2 Урахування впливу сусідніх фундаментів…………………………27

7 РОЗРАХУНОК ТІЛА ФУНДАМЕНТІВ НА МІЦНІСТЬ……………..….28

7.1 Розрахунок тіла фундаменту на продавлювання………………….28

7.2 Розрахунок фундаменту на згин……………………………………35

8 ТЕХНІКО-ЕКОНОМІЧНЕ ОЦІНЮВАННЯ ВАРІАНТІВ ФУНДАМЕН-

ТІВ.......................................................................................................................37

9 Приклади розрахунків………………………………………………38

ЛІТЕРАТУРА…………………………………………………………………………….56

ВСТУП

 

Курсове проектування – це творча, самостійна робота, під час якої підсумовуються та закріплюються теоретичні знання і практичні навички студентів, набувається досвід самостійного розв’язування інженерних задач, уміння використовувати в роботі сучасні досягнення науки і техніки.

Основна задача дипломного проектування – виконання проекту будівельного об’єкта, невід’ємною складовою якого є фундаменти. Бажано виконувати курсовий проект за темою дипломного проекту (бакалаврської дипломної роботи) студента.

Проект вважається виконаним, коли пояснювальна записка і весь графічний матеріал оформлені відповідно до вимог діючих стандартів.

Відповідальність за правильність прийнятих рішень (архітектурно-конструктивні і техніко-економічні рішення, методи виробництва робіт), обґрунтувань, розрахунків та якість оформлення несе студент – автор проекту.

 

ЗМІСТ КУРСОВОГО ПРОЕКТУ

ОЦІНЮВАННЯ УМОВ БУДІВНИЦТВА

Каркасні споруди

 

Постійні зосереджені навантаження (вертикальні) на фундамент включають в себе вагу колон (опор), ригелів, балок, ферм тощо, які припадають на один фундамент. Цю вагу обчислюють за геометричними розмірами або находять за каталогом на збірні залізобетонні вироби. Для підрахунку впливу рівномірно розподілених по площі постійних навантажень від ваги конструкцій підлоги, перекриттів, покриттів, покрівлі необхідно визначити площу завантаження, яка припадає на один фундамент. Для середніх колон площа завантаження дорівнює добуткові кроку колон у двох взаємно перпендикулярних напрямках, а для крайніх - половині цього добутку.

Перемноживши значення вантажної площі на суму питомих значень рівномірно розподілених навантажень по поверхах, одержують зосереджену силу від цих навантажень на фундамент. Аналогічно визначають і навантаження від огороджувальних конструкцій (панелі, стіни), а площа завантаження в цьому випадку дорівнює добутку кроку колон на висоту огородження.

Безкаркасні споруди

Для безкаркасних споруд всі вертикальні навантаження визначають на 1 м погонної довжини фундаменту (стрічкового або пальового стрічкового фундаменту).

В першу чергу за геометричними розмірами визначають вагу 1 м погонної довжини стіни ураховуючи дверні та віконні прорізи (якщо вони є). Потім визначають, чи є ця стіна несучою або самонесучою. Навантаження на фундамент під самонесучі стіни визначаються тільки їх власною вагою.

Для підрахунку рівномірно розподілених навантажень по поверхах (як постійних, так і змінних) визначають площу завантаження, яка приходиться на 1 м погонної довжини несучої стіни. Площа завантаження для внутрішніх стін дорівнює відстані між ними, а для зовнішніх - половині цієї відстані.

Моментні навантаження

 

Моментні навантаження діють на фундамент за рахунок горизонтальних сил (вітру, гальмування кранів, тиску ґрунту на огородження та ін.), а також в результаті позацентрового (відносно центра ваги підошви фундаменту) прикладання вертикальних навантажень.

Вітрові та кранові навантаження, які діють на фундамент, можуть прийматись без урахування їх перерозподілу між іншими конструкціями.

Схема дії горизонтальних навантажень на багатоповерхову безкранову будівлю показана на рисунку 3.1.

Горизонтальне характеристичне навантаження на стіну підвалу від активного тиску ґрунту засипання та рівномірно розподіленого при-вантаження інтенсивністю q на поверхні засипання, кН/м

Е_А= _,                                                        (3.6)

де γ – середня питома вага грунту засипання, кН/м³;

Н – глибина до підлоги підвалу, м;

q – інтенсивність привантаження, кН/м² (за його відсутності q = 0);

φ – розрахункове значення кута внутрішнього тертя грунту засипання, градус.

Зосереджену силу від дії активного тиску грунту, що припадає на фундамент, одержують множенням її значення на крок колон для каркасних споруд або на 1 п.м. для безкаркасних споруд.

Рівнодіюча сила Е_А прикладається до стіни підвалу горизонтально на рівні центра епюри активного тиску. Плече для обчислення моменту визначають від рівня підошви фундаменту до точки прикладання рівнодіючої.

Моменти від позацентрового прикладання вертикальних навантажень, які утворюються при кріпленні конструкцій огородження до колони, при дії вертикальних кранових навантажень, при наявності двох і більше стаканів у стовпчастих фундаментів та інше, обчислюють як добуток вертикальних сил і відповідних ексцентриситетів.

 

 

Рисунок 3.1 – Схема дії горизонтальних навантажень на фундаменти

 

Сполучення навантажень

 

При розрахунку фундаментів визначають найбільш несприятливе їх сполучення.

При виконанні курсового проекту допускається не складати всі можливі варіанти сполучень навантажень, а порівняти 2-3 наперед відомі найбільш несприятливі для фундаментів сполучення.

Усі дані про розрахункові експлуатаційні та граничні значення навантажень заносять в таблицю 3.2.

 

Таблиця - 3.2 - Найбільш несприятливе сполучення навантажень на фундамент

Наванта- ження	Nе, кН	Nn, кН	Мx,e, кН*м	Мх,m, кН*м	Му,e, кН*м	Му,m, кН*м	Qe, кН	Qm, кН
Марка фундаменту

Конструювання фундаментів

 

Стовпчасті фундаменти

 

Монолітні фундаменти рекомендується проектувати ступінчастого типу, плитна частина яких має від одного до трьох уступів.

Всі розміри фундаменту слід приймати кратними 300 мм з умови їх виготовлення із застосуванням інвентарної опалубки.

При центральному навантаженні і квадратній колоні підошву фундаменту слід приймати квадратною, в інших випадках прямокутною з співвідношенням сторін не більше 1,67.

З’єднання фундаменту з колоною виконується монолітним для фундаментів під монолітні колони (рис. 5.1) і стаканним для збірних або монолітних фундаментів під збірні колони (рис. 5.2, 5.3).

 

 

Рисунок 5.1 – Конструкція фундаменту під монолітну колону

 

Загальна висота стовпчастих фундаментів під збірні залізобетонні колони визначається за конструктивними вимогами, умовами міцності та заглиблення колони в стакан, глибини закладання тощо відповідно до нормативних вказівок, викладених у [8 - 10].

У цьому випадку висота підколонника залежить від глибини фундаменту, а висота плитної частини визначається розрахунком на продавлювання (рис. 5.2).

Для будинків та споруд з підвалами улаштовуються або фундаменти з високими підколонниками, що служать колонами підвалу, або можуть влаштовуватись фундаменти стаканного типу без підколонника. У першому наближенні конструктивна висота фундаменту згідно з рис. 5.3

H_f = δ₀ + h_ob + h_б + h_h,                          (5.1)

 

dn

75

hс

75

dn

0,0

-0,15

 

Рослинний шар

50

 

l cf

l 1

Несучий шар

l

 

Рисунок 5.2 – Конструкція фундаменту з підколонником

 

 

 

 

Рисунок 5.3 – Конструкція фундаменту без підколонника

 

де σ₀ – товщина захисного шару бетону, яка приймається для нижньої арматури фундаментів не менше 70 мм при відсутності бетонної підготовки та 35 мм при її наявності;

h_ob  - робоча висота дна стакана, яка визначається із розрахунку на продавлювання і приймається від дна стакана до площини розташування розтягнутої арматури, але не менше 200 мм;

h_б – товщина шару бетону 50 мм, який укладається при замонолічуванні колони;

h_h – глибина заглиблення колони у стакан.

Глибину заглиблення типових колон у стакан приймають за відповідними типовими серіями.

Глибина заглиблення h_h  колони у стакан прямокутного перерізу при ексцентриситеті поздовжньої сили е₀≤ 2h_c приймається не менше h_c – висоти поперечного перерізу колони.

При е₀ > 2h_c і відношенні товщини стінки стакана d_h до висоти h_cf верхнього уступу фундаменту або до глибина стакана d_р d_h /h_cf (d_h / d_р) > 0,5 глибина заглиблення h_h > h_с. Якщо відношення  d_h /h_cf (d_h / d_р) ≤ 0,5 при е₀ > 2h_c  (рис.5.2), то

                           (5.2)

    При цьому h_h – повинна знаходитись у межах h_c ≤ h_h ≤ 1,4 h_c

    Глибина заглиблення двовітових колон визначається з умови, м:

h_h = 0.5+0.33h_out,                                                         (5.3)

де h_out – відстань між зовнішніми гранями віт колони, м.

При h_h  < 1,2 м глибина заглиблення приймається 1,2 м.

Стакан під двовітові колони з відстанню між зовнішніми гранями віт не більше 2400 мм виконується спільним під обидві віти, а з відстанню більше 2400 мм – роздільно під кожну віту.

    Крім того, величина заглиблення колон у стакан повинна задовольняти вимоги запуску робочої арматури колон.

    Глибина запуску робочої арматури класу А400С колон прямокутного перерізу з бетону класу В15 становить 30d для розтягнутої та 18d – для стиснутої робочої арматури, для двовіткових колон тих же класів арматури та бетону відповідно 35d та 18d. Для робочої арматури класу  А400С, для колон з бетону класу В20 прямокутного перерізу величина запуску приймається відповідно 25d та 15d для розтягнутої та стиснутої зони і 30d та 15d – для двовіткових колон. Тут d – діаметр робочої арматури.

    Мінімальну товщину стінок неармованого стакану належить приймати не менше 0,75 висоти верхнього уступу (підколоника) або 0,75 глибини стакана і не менше 200 мм. Товщина стінок армованого стакана, які розташовані в площині дії згинального моменту, повинна бути на менша 0,2 h_c при ексцентриситеті поздовжньої сили е₀ ≤ 2h_c та 0,3h_c при ексцентриситеті поздовжньої сили е₀ > 2h_c, а для двовітових колон у тому і іншому випадках – 0,2 h_out, але у всякому разі не менше 150 мм.

    Висоту уступів рекомендується призначати рівною 300, 450 мм, а при великій висоті плитної частини – 600 мм.

    Виліт нижнього уступу фундаменту при тискові на ґрунт Р₀ без урахування ваги фундаменту та ґрунту на його уступах до 350 кПа приймається на більше 3h₀₁. При р > 350 кПа виліт нижнього уступу приймається не більше 2,5 h₀₁. Тут h₀₁ – робоча висота нижнього уступу.

    Для залізобетонних фундаментів належить призначати бетон класів В12,5 та В15.

    Армування підошви окремих фундаментів рекомендується виконувати зварними сітками із арматури періодичного профілю класу А400С відповідно до ДСТУ 3760-98. Позначення сіток

                            (5.4)

де x - тип сітки, 1 – 5;

С – сітка зварна (або С_р – сітка рулонна);

d, d₁ – діаметр стержнів відповідно у поздовжньому та поперечному напрямках, мм;

k, k₁ – клас арматури відповідно у поздовжньому та поперечному напрямках;

S, S₁ – крок арматури відповідно у поздовжньому та поперечному напрямках, мм;

b і l – відповідно ширина та довжина сітки у см;

а₁та а₂ – випуски поздовжніх стержнів, мм;

а – те ж, поперечних, мм.

Наприклад

 

2С.

        

Рекомендується приймати крок стержнів у обох напрямках 200 мм. У цьому випадку крок стержнів не вказується.

    Типи сіток:

1 – важкі з робочою арматурою в поздовжньому напрямку;

2 – важкі з робочою арматурою в двох напрямках;

3 – важкі з робочою арматурою в поперечному напрямку;

4 – легкі з поперечними стержнями на всю ширину сітки;

5 – легкі зі зміщеними стержнями.

    Діаметр робочих стержнів, які укладаються вздовж сторони фундаменту розміром 3 м і менше, повинні бути не менше 10 мм; діаметр робочих стержнів, які укладаються вздовж сторони розміром більше 3 м, – не менше 12 мм.

З’єднання монолітних фундаментів з монолітними колонами здійснюється шляхом з’єднання арматури колони з випусками з фундаменту.

Запуск випусків арматури у фундамент і довжина випусків з фундаменту повинні бути для бетону класу В12,5 не менше:

- для арматури класу А400С – 45d.

Тут d – діаметр робочої арматури.

Відстань від грані колони до грані підколонника приймається не менше 50 мм.

    Висота фундаменту під стальні колони визначається глибиною замурування анкерних болтів. Анкерні болти діаметром d повинні бути замуровані у фундамент на величину l₀, яка дорівнює 25d (для анкерів з відгином) та 15d (для болтів з анкерною плитою). Геометричні розміри уступів, підколонника та фундаменту в цілому аналогічні описаним раніше для збірних залізобетонних колон.

Відмітка обрізу фундаментів під металеві колони приймається  – 0,70 або –1,00 м в залежності від розміру бази колони.

Відстань від грані стальної плити бази колони до грані підколонника приймається не менше 50 мм.

Відстань від осі анкерного болта з відгином до грані підколонника повинна бути не менше 4d і не менше 150 мм при діаметрі анкерних болтів d до 48 мм і не менше 200 мм при d > 48 мм. Для болтів з анкерною плитою відстань від грані анкерної плити до грані підколонника повинна бути не менше 70 мм.

 

Стрічкові фундаменти

    Ці фундаменти застосовуються як у монолітному, так і у збірному варіантах. При розрахунковій ширині фундаменту не більше 3,2 м застосовуються стрічкові фундаменти із фундаментних плит і фундаментних стінових блоків, які виготовляються у заводських умовах.

    Фундаментні плити позначаються таким чином: ФЛ.b.l – n т,

де ФЛ – фундамент стрічковий,

b – ширина плити в дм, яка дорівнює 6, 8, 10, 12, 14, 16, 20,24, 28 та 32 дм;

l- довжина плит у дм, яка дорівнює 8, 12 та 24 дм, при цьому для плит ФЛ6 та ФЛ8 довжина буває 12 та 24 дм. Усі інші плити шириною до 1,6 м мають довжину 8, 12, та 24 дм (з урахуванням товщини шва для розчину); при ширині 2,0 м і більше – довжину 8 та 12 дм;

n = 1,2,3,4 – тип інтенсивності армування за каталогом;

т – важкий бетон.

    Наприклад ФЛ.8.12 – 2т, ФЛ.16.24 – 3т, ФЛ.32.8 – 1т.

Монолітні стрічкові фундаменти влаштовуються прямокутної форми висотою не менше 300 мм. Ширина монолітних стрічкових фундаментів приймається кратною 100 мм.

РОЗРАХУНОК ДЕФОРМАЦІЇ ОСНОВ

    Для більшості будинків та споруд головний вид деформації основи – її осідання. У курсовому проекті необхідно виконати розрахунок осідання одного із фундаментів мілкого закладання та розрахунок осідання одного із пальових фундаментів.

Розрахунок деформацій основи при середньому тискові під підошвою фундаменту р, що не перевищує розрахункового опору грунту основи R, виконують використовуючи розрахункову схему у вигляді лінійно-деформованого півпростору з умовним обмеженням глибини товщі, що стискається, Н_с.

Осідання окремо розташованого фундаменту з використанням розрахункової схеми у вигляді лінійно-деформованого півпростору виконується методом пошарового підсумовування.

 

Приклади розрахунків

Приклад 1. Визначення розмірів підошви окремого центрально завантаженого фундаменту.

 

Вихідні дані. Навантаження N_е = 700 кН (розрахункове значення для другої групи граничних станів). Будинок житловий, має підвал глибиною d_b = 2.0 м, шириною b < 20 м, глибина закладання фундаменту нижче підлоги підвалу d₁ = 0,75 м (див. рис. 9.1).

    Інженерно-геологічні умови майданчика забудови представлені такими нашаруваннями (рис. 9.1).

    1. Насипний ґрунт товщиною 0,7 м (товщина враховується від поверхні планування) з питомою вагою γ_ІІ = 18 кН/м³.

    2. Суглинок товщиною 2,5 м (γ_ІІ = 19 кН/м³; е = 0,75; І_L = 0.63; φ_ІІ = =20°; с_ІІ = 21 кПа).

    3. Глина товщиною 7,2 м (γ_ІІ = 20 кН/м³; е = 0,95; І_L = 0,45; φ_ІІ = 13°; с_ІІ = 33 кПа).

 

 

Рисунок 9.1 – Схема розміщення фундаменту у грунті

 

 

Послідовність розрахунку

    1. Умовний розрахунковий опір грунту основи, яким є шар суглинку, R₀ ≈ 200 кПа [2, 6].

    2. Визначимо приведену глибину закладання фундаменту від підлоги підвалу, за формулою (4.5). Товщина підлоги підвалу h_cf = 0,20 м, питома вага бетону γ_cf = 22 кН/м³; товщина шару грунту від підошви фундаменту до підлоги підвалу h_s = 0,75-0,20 = 0,55 м.

    3. Визначаємо площу підошви фундаменту в першому наближенні за формулою (4.11)

    4. Оскільки фундамент центрально завантажений, то приймаємо його квадратним у плані і тоді

    5. Розрахунковий опір ґрунту основи за формулою (4.4)

    При цьому в формулі (4.4) прийняті такі параметри:

    За табл. 43 [6] при φ_ІІ = 20°  М_γ = 0,51; М_q = 3,06; М_с = 5,66; осереднене розрахункове значення питомої ваги ґрунтів, що залягають вище підошви фундаменту

.

Осереднене на глибину z розрахункове значення питомої ваги ґрунту, що залягає нижче підошви фундаменту, при ширині підошви b = =2,2 м і  z = b/2 = 1,1 м [6, п.2.177]

.

    6. Площа підошви в другому наближені

    7. Ширина підошви фундаменту

    8. Розрахунковий опір грунту основи у другому наближенні

9. Площа підошви фундаменту

    10. Ширина підошви фундаменту

    11. Повторимо цикл

 

    12. Приймаємо розміри фундаменту кратними 300 мм

b = 1.8 м; 1=2,1 м (при А=3,78 м² > А^IV = 3,47 м²).

    13. Виконаємо перевірку умови p < R

   

    Таким чином

p = 240,2 кПа < R = 281.1 кПа.

    Розміри підошви фундаменту можна прийняти

b = 1.8 м;  1 = 2,1 м.

Приклад 2 Визначення розмірів підошви позацентрово навантаженого стовпчастого фундаменту.

Вихідні дані. Промисловий корпус з мостовими кранами вантажопідйомністю Q = 500 кН. При найбільш несприятливому сполученні для розрахунку за другою групою граничних станів навантаження на фундамент N_е = 1200 кН, М_е,х = 450 кНм; М_е,у = 110 кНм. Споруда без підвалу.

    Глибина закладання фундаменту d = d₁ = 1.8 м (рис. 9.2).

    Основою фундаменту є супісок, який характеризується такими показниками γ_S = 27 кН/м³; γ_ІІ = 18,5 кН/м³; е=0,45; І_L= 0,33; φ_ІІ = 17°; с_ІІ = =25 кПа.

    На глибині 2.0 м від поверхні планування знаходиться рівень ґрунтової води.

Послідовність розрахунку

    1. Умовний розрахунковий опір ґрунту основи за [6, табл. 47] R_o≈ ≈300 кПа.

 

 

 

Рисунок 9.2 – Схема розташування фундаменту у ґрунті і навантажень на фундамент

 

2. Визначаємо площу підошви фундаменту в першому наближенні за формулою (4.11)

    3. Приймаємо фундамент прямокутним з співвідношенням сторін підошви η= l/b = 1,2, тоді b= .

    4. Визначимо розрахунковий опір ґрунту основи за формулою (4.4).

    За табл.43 [6] знайдемо коефіцієнти γ_с1 = 1.2 і γ_с2 = 1.0 для глинистого грунту при І_L= 0,33.

Коефіцієнт k=1, оскільки характеристики ґрунту визначені безпосередніми випробуваннями.

    За табл. 44 [6] при φ_ІІ = 17° М_γ = 0.39; M_q = 2.57; M_c = 5.15.

Оскільки частинки супіску знаходяться у завислому стані (нижче рівня підземних вод), то питома вага ґрунту нижче рівня підземної води (WL) за формулою (5.6)

.

Осереднене розрахункове значення питомої ваги ґрунтів, що залягають нижче підошви фундаменту при ширині підошви b = 2.0 м і Z = =1,0 м [6, п.2.177]

.

    Розрахунковий опір грунту основи за формулою (4.4)

 

    5. Площа підошви фундаменту в другому наближенні

    6. Ширина підошви фундаменту

 

    7. Розрахунковий опір ґрунту основи

(кПа).

    8. Площа підошви фундаменту

.

    9. Ширина підошви

    10. Приймаємо розміри підошви кратними 300 мм

               b = 2.1 м; l = b ·η = 2.1 · 1.2 = 2.52 (м) = 2.7 м.

        

    11. Середній тиск під підошвою фундаменту за формулою (4.10)

 

    Розташуємо фундамент так, щоб вісь x була паралельна меншій стороні фундаменту, тоді максимальні значення крайового тиску в напрямку осей x та y за формулами (4.9)

    = + +20·1.8 = 424.0 (кПа);

    = + +20 · 1.8 = 303 (кПа).

    Максимальний кутовий тиск під підошвою фундаменту за формулою (4.9)

     P =  + + +20·1.8 = 479.4 (кПа).

     Мінімальний тиск під підошвою фундаменту буде спостерігатись в напрямку осі х

    P  = – + 20·1.8 = 71.23(кПа).

    Отже,

                             P   = 247.6 кПа < R = 269.4 кПа;

                             P = 424.0 кПа >1.2 R = 323.3 кПа;

                             P  = 303.0 кПа < 1.2 R = 323.3 кПа;

                             P  = 479.4кПа > 1.5 R = 404.1 кПа;

                         P =71.2 кПа > 0.

      Дві з граничних нерівностей не виконуються, тому збільшимо розміри підошви фундаменту. Приймемо b = 2.4 м,  = 3,0 м.

    Всі необхідні граничні нерівності виконуються, тому після розрахунку осідань прийняті розміри підошви фундаменту можна вважати остаточними.

 

Приклад 3. Визначення розмірів підошви стрічкового фундаменту.

Вихідні дані. Навантаження на обрізі фундаменту N_е = 420 кН/м; М_{у, e} = 70 кНм/м. Будівля – житловий будинок з технічним підпіллям.

d_b = 1,2 м; d₁ = 0,5 м. Схема розташування фундаменту показана на рис. 9.3.

    Ґрунтові нашарування на майданчику забудови такі.

    1. Суглинок текучопластичний товщиною 1,2 м (γ_ІІ = 18,7 кН/м³; е = =0,70; І_L = 0.81; φ_ІІ = 15°; с_ІІ = 13 кПа);

    2.Пісок середньої крупності, товщиною 7,1 м (γ_ІІ=18,9 кН/м³; е=0,51; φ_ІІ = 35°;С_ІІ=2 кПа).

Рисунок 9.3 – Схема розміщення стрічкового фундаменту у грунті

 

 

Послідовність розрахунку

    1. Умовний розрахунковий опір грунту основи, яким є пісок середньої крупності R₀ = 500 кПа [6, табл. 46].

2. Визначимо приведену глибину закладання фундаменту від підлоги підвалу

де h_s = 0.5 - 0,2 = 0,3 (м);

    h_cf = 0,2 м; γ_сf = 22 кН/м³.

 

    3. Визначимо площу підошви фундаменту в першому наближенні

    Оскільки фундамент стрічковий, то b = А_І = 0,9 (м²) при  = 1 м.

    Призначаємо ширину фундаменту рівною ближній ширині збірної фундаментної плити: b = 1 м.

    4. Розрахунковий опір ґрунту основи

  При цьому за таблицею 43 [6] для пісків середньої крупності γ_с1 = 1.4 та для довгих будівель γ_с2 = 1,2; k=1, оскільки характеристики ґрунту визначені безпосередніми випробуваннями; за табл. 44 [6] при φ_ІІ = =35°   М_g = 1.68; M_q = 7.71; M_c = 9.58.

    Осереднене значення питомої ваги ґрунтів вище підошви фундаменту

    Середній тиск під підошвою фундаменту

    6. Оскільки під підошвою стрічкових фундаментів згинальний момент діє тільки в одному напрямку (див. рис. 9.3), визначаємо крайовий тиск в напрямку цього згинального моменту за формулою (4.8)

    7. Виконуємо перевірку крайових тисків

 

P_cеp = 454 кПа < R = 460 кПа;

Р_max,y = 874 кПа > 1,2 R = 552 кПа;

P_min,y = 34 кПа > 0.

    Одна із граничних нерівностей не виконується.

    8. Приймаємо збірну фундаментну плиту шириною b = 1.4 м.

    Тоді

.

    Всі граничні нерівності виконуються. Приймаємо фундаментні плити ФЛ.14.24 – 3т.

 

 

Приклад 4. Розрахунок осідання фундаменту, розглянутого в прикладі 2.

 

Додаткові дані. Супісок товщиною 4.0 м (Е = 31 МПа), нижче залягає глина напівтверда (γ_ІІ = 20,1 кН/м³; Е = 22 МПа). Розміри траншеї під ряд колон в плані b_к = 5 м, довжина перевищує ширину більше ніж в 10 разів. Будівля виробнича, одноповерхова з залізобетонним каркасом.