Определение нормативной и расчетной глубины сезонного промерзания грунтов

Нормативная глубина сезонного промерзания (п.2.26-2.27[1]):

d_fn=d₀* , (10)

где d_fn – нормативная глубина сезонного промерзания,

 

Лист

d₀ – коэффициент, d₀ =0,23 – для глины;

M_t – безразмерный коэффициент,#G0 численно равный сумме абсолютных значений среднемесячных отрицательных температур за зиму в данном районе [2], M_t =71,9 для Новосибирска.

d_fn=0,23* =1,95м

Расчетная глубина сезонного промерзания (п.2.28 [1]):

d_f= d_fn*k_h (11)

где d_f – расчетная глубина сезонного промерзания,

k_h – коэффициент, учитывающий влияние теплового режима здания. k_h=0,6(пол на лагах по грунту, в помещении +18°С)-для колонн К-1,К-4,К-5; для колонны К-10 k_h=0,6(пол на лагах по грунту, в помещении +20°С)

d_f=1,95*0,6=1,17м.

Округляем d_f кратно 300 мм; d_f=1,2 м.

 

Определение конструктивной глубины заложения фундамента

 

а) б)

Рис.6 Конструктивные особенности фундамента: а- Ф-10;б-Ф-1, Ф-4,Ф-5

 

d_к=(1,00-0,15)+0,05+0,3=1,2м- для Ф-1,Ф-4,Ф-5;

d_к=(0,9-0,15)+0,05+0,3=1,1м- для Ф-10.

Округляем глубину заложения кратно 300 мм. Соответственно получаем для всех фундаментов d_к=1,2 м.

 

Лист

5.3. Определение размеров обреза фундамента.

а) б)

Рис. 7 Размеры обреза фундаментов: а- Ф-10,б-Ф-1, Ф-4,Ф-5.

 

b = b_к +2*75+2*225=400+600=1,0м округляя кратно 300: b =1,2 для Ф-10;

l = l_к +2*75+2*225=400+600=1,0м округляя кратно 300: l =1,2м для Ф-10;

b =400+2*75+2*225=1,0м округляя кратно 300: b =1,2м для Ф-1,Ф-4,Ф-5;

l =1000+2*75+2*225=1,6м округляя кратно 300: l =1,8м для Ф-1,Ф-4,Ф-5;

 

Определение в первом приближении расчетного сопротивления

Грунта

(12) (п.2.41.[1])

где R – расчетное сопротивление грунта;

γ_с1 и γ_с2 – коэффициенты условий работы, принимаемые по табл.3[1];

γ_с1=1,0 – для глины (с I_L=0,61) I_L >0,5;

γ_с2= 1.0 – для сооружения с отношением сторон (L/Н=72/14,4=5)(для 4-х рассчитываемых фундаментов);

Лист

k – коэффициент, принимаемый равным k=1,1, т.к. прочностные характеристики грунта определены по таблицам;

M_v,M_q,M_c – коэффициенты, принимаемые по табл.4 [1];

M_g=0,36, M_q=2,43, M_c=4,99– при φ_II=16⁰;

k_z– коэффициент, принимаемый равным при b<10м k_z=1;

b – ширина подошвы фундамента;

– осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента (при наличии подземных вод определяется с учетом взвешивающего действия воды);

=∑ ρ_i*g = 1,952*9,81=19,15 кН/м³;

– то же, залегающих выше подошвы; =1,952*9,81=19,15;

– расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента; =21,0 кПа;

d₁– глубина заложения фундаментов бесподвальных сооружений от уровня планировки; d₁=d, d=1,2м;

R= кПа

-для всех фундаментов;

 

Определение в первом приближении площади подошвы фундамента

Площадь подошвы фундамента вычисляется по формуле:

A_тр=N/(R-γб*d) (13)

где А_тр – ориентировочная площадь подошвы фундамента,

γ_ср – средний удельный вес бетона, принимаем γ_б=25кН/м³,

N- нагрузка на фундамент от перекрытий, покрытий и от стены.

Размеры подошвы фундамента округляются кратно 300мм.

А_ф-1=856,1/(153,5-25*1,2)=6,93м²;

b= 2,63м;

Лист

Окончательно принимаем l = b =2,7 м

А_ф-4=927,4/(153,5-25*1,2)=7,51м²;

b = 2,74м;

Окончательно принимаем l = b =3,0 м;

А_ф-5=1440/(153,5-25*1,2)=11,66м²;

b = 3,41м;

Окончательно принимаем l = b =3,6 м;

А_ф-10=216/(153,5-25*1,2)=1,75м²;

b = 1,32м;

Окончательно принимаем l = b =1,5 м;

Рис. 8 Схема фундаментов

 

Определение расчетного сопротивления грунта

R_ф-1= 163кПа

Лист

R_ф-4= 164,8кПа

R_ф-5= =168,6кПа

R_ф-10= 155,4кПа

 

Определение максимального, среднего и минимального напряжения под подошвой фундамента

Фундамент Ф-1:

(16)

(17)

(18)

=3,28 м³

M_xII=M_к+Q_к*d+Р_ст*e = 57,6+7,2*1,2+136,1*0,65=154,7 кН*м (19)

Р_max= 143,84+154,7/3,28=191 кПа <1,2*R_ф-1=195,6 кПа;

Р_min =143,84- 154,7/3,28=96,7 кПа >0.

 

 

Лист

Фундамент Ф-4:

Рис. 10 Приведение нагрузок к подошве фундамента Ф-4

N_II= 927,4+3*3*1,2*22=1165 кН;

Р_ср= 1165/3²=129,4 кПа < R_ф-4;

=4,5 м³;

M_xII= 57,6+7,2*1,2=66,24 кН/м;

M_yII=Р_ст*e = 207,4*0,35=72,59 кН/м; (20)

Р_max= 129,4+66,24/4,5+72,59/4,5=160,25 кПа <1,5*R_ф-4=247,2кПа;

Р_min =129,4- 66,24/4,5-72,59/4,5=98,54 кПа >0.

Фундамент Ф-5:

Рис. 11 Приведение нагрузок к подошве фундамента Ф-5

N_II= 1440+3,6*3,6*1,2*22=1782,14 кН;

Р_ср= 1782,14 /3,6²=137,5 кПа < R_ф-5;

=7,78 м³;

M_xII = 72+8,64*1,2=82,37 кН/м;

Р_max= 137,5+82,37/7,78=148,1 кПа <1,2*R_ф-5=202,3кПа;

Р_min =137,5-82,37/7,78=126,9 кПа >0.

Фундамент Ф-10:

Лист

Рис. 12 Приведение нагрузок к подошве фундамента Ф-5

N_II= 216+1,5*1,5*1,2*22=275,4 кН;

Р_ср= 275,4 /1,5²=122,4 кПа < R_ф-5;

=0,56 м³;

Р_max= 122,4кПа <R_ф-5=155,4кПа;

Р_min =122,4кПа >0.

 

Проверка прочности кровли слабого грунта

Так как модуль деформации первого грунта (глина) меньше модуля деформации второго грунта(песок пылеватый) эту проверку делать не надо.

 

Определение расчетных форм совместных деформаций и их

Допустимость

Расчет осадок фундамента производим для самого нагруженного фундамента из условия:

, (21)

где - совместная деформация основания и сооружения, определяемая расчетом,

- предельное значение совместной деформации основания и сооружения.

Расчет осадки осуществляем методом послойного суммирования по формуле:

, (22)

где - безразмерный коэффициент, = ;

σ^ср_zpi– среднее значение дополнительного вертикального нормального напряжения в слое грунта, равное полусумме указанных напряжений на верхней и нижней границах слоя по вертикали, проходящей через центр подошвы фундамента;

Лист

h_i - толщина слоя грунта;

E_i- и модуль деформации слоя грунта;

n - число слоев, на которые разбита сжимаемая толща основания.

= γ*d=19,15*1,2=22,98кПа; (23)

= + γh , (24)

где - природное давление на кровлю i-го слоя грунта;

– вертикальное напряжение от собственного веса грунта на уровне подошвы фундамента.

= * Р₀, (25)

где σ_zpi - дополнительное давление на кровлю i-го слоя грунта;

- где – коэффициент, принимаемый по табл.1[1] в зависимости от формы подошвы фундамента, соотношения сторон прямоугольного фундамента и относительной глубины:

; (26)

=137,5-22,98=114,52 кПа– дополнительное вертикальное давление на основание;

– среднее давление под подошвой фундамента;

h≤0.4b, (27)

h≤0,4*3,6=1,44м

где b - ширина фундамента.

 

 

Лист

Рис. 13 Определение осадки фундамента мелкого заложения

 

Расчет осадки фундамента Ф-5

Таблица 5

№	Z, м	ξ	α	σzp, кПа	σzg, кПа	0,2σzg, кПа	σzp,ср, кПа	Si, м	S, м
		0,0		114,52	22,98	4,596	112,23		0,021
	0,775	0,4	0,96	109,94	37,82	7,564	98,03	0,009
	1,55	0,9	0,752	86,119	52,66	10,532	85,56	0,0079
	2,05	1,1	0,655	75,011	62,44	12,488	60,01	0,002
	3,32	1,8	0,393	45,006	69,73	13,946	35,62	0,003
	4,59	2,6	0,229	26,225	77,02	15,404	21,87	0,0019
	5,86	3,3	0,153	17,522	84,31	16,862	15,92	0,0013
	6,61	3,7	0,125	14,315	88,47	17,694	13,11	0,0009
	7,36	4,1	0,104	11,91	92,63	18,526

Проверка выполнения условия

 

Предельные значения совместной деформации основания и сооружения устанавливаются исходя из необходимости соблюдения:

а) технологических или архитектурных требований к деформации сооружения (изменение проектных уровней и положений сооружения в целом, отдельных его элементов и оборудования, включая требования к нормальной работе лифтов, кранового оборудования, подъемных устройств элеваторов и т.п.)– ;

Лист

б) требований к прочности, устойчивости и трещиностойкости конструкций, включая общую устойчивость сооружения .

Предельные значения деформаций оснований (приложение 4[1]).

Для производственного здания с полным железобетонным каркасом .

S=2,1 см<8 см. Условие выполнено.