Определение осадки свайного фундамента 34

Определение осадки свайного фундамента 34

Определение размеров условного фундамента 34

Определение расчетного сопротивления грунта 35

 

 

 

Лист

6.7.3. Определение давления под подошвой условного фундамента 36

Определение расчетной осадки фундамента 36

Проверка выполнения условия 38

6.8. Расчет тела ростверка по прочности (для фундамента Ф-5) 39

6.8.1. Расчет ростверка на продавливание колонной 39

6.8.2. Расчет ростверка на продавливание угловой сваей 40

6.8.3.Расчёт ростверка на местное смятие 41

6.8.4. Расчет ростверка на изгиб 42

Список используемой литературы 44

Лист

1. Исходные данные

 

Инженерно-геологические условия строительной площадки

Вариант ИГЭ №9, вариант здани№2.

Таблица 1

Место строительства и грунтовые условия

№ варианта	Место строительства	Грунтовые условия
I	II	III	У.Г.В.
	Новосибирск				25,50

Уровень пола I этажа 0.00 на отметке 28,50

Рис.1. Абрис

Рис.2. Разрезы I-I и II-II

 

Лист

Физико-механические свойства грунтов

Таблица 2

№	Грунт	ρ s г/см^3	ρ г/см^3	W, д.е.	W р, д.е.	W L, д.е.	, рад	Удельная сила сцепления, кг/см^2	, МПа
φ II	φ I	С II	С I
	Глина	2,73	1,952	0,294	0,210	0,347					8,4
	Песок пылеватый	2,69	1,994	0,260	-	-			4,8
	Супесь	2,71	1,980	0,264	-	-			9,6		11,2

 

1.2. Объемно-планировочные решения здания

 

Рис. 3. Объемно-планировочное решение здания

Примечания:

1. Стены здания из панелей s=300 мм.

Лист

2. Опирание верхних балок (ферм) на колонны.

3. Температура внутри производственного корпуса +18°С; в бытовых помещениях +20°С.

4. В бытовых помещениях нагрузки 6 кН/м².

Сбор нагрузок, действующих на верхний обрез фундамента

Основные положения

Вертикальная сосредоточенная нагрузка (), передающаяся от колонны на фундамент, подсчитывается как произведение заданной единичной нагрузки соответствующего пролета на грузовую площадь покрытия или перекрытия, приходящуюся на рассматриваемую колонну.

, (1)

где – грузовая площадь покрытия (перекрытия), приходящаяся на рассматриваемую колонну;

g - заданная единичная нагрузка соответствующего пролета. Для всех пролётов 9- го варианта производственного корпуса g=10 кH/м², а вбытовых помещениях g=6 кН/м².

В единичные значения нагрузок включены: собственный вес конструкции покрытия (перекрытия), собственный вес колонны, снеговая, крановая и другие виды нагрузок.

Кроме вертикальной нагрузки от колонн, на которые опираются элементы покрытия или перекрытий, на фундаменты передаются моменты и горизонтальные силы, действующие в плоскости поперечника здания.

Нагрузки от собственного веса стен подсчитываются как произведение одного квадратного метра вертикальной поверхности на грузовую площадь, приходящуюся на рассматриваемый фундамент.

, (2)

где – ширина стенового пояса, приходящаяся на рассматриваемый фундамент;

– высота стены;

 

Лист

– вес стеновых панелей, ;

– коэффициент, учитывающий уменьшение веса стен за счет оконных и дверных проемов:

- для наружных стен цехов промышленных зданий ;

- для наружных стен бытовых помещений .

Формулы для вычисления моментов и горизонтальных сил

Таблица 3

	Промышленные здания	Бытовые помещения
Внутр.колонны	Наружн. колонны	Внутр. колонны
M	0,05Nij	0,08Nij
Q	0,006Nij	0,01Nij

Сбор нагрузок на фундаменты

 

Рис. 4 Сбор нагрузок на фундамент Ф-1	Nк=6*12*10=720кН;   Мк=0,08*720=57,6кН*м;   Qк=0,01*180=7,2кН;   Pст=6*12,6*3*0,6=136,1 кН.
Рис. 6 Сбор нагрузок на фундамент Ф-4	Nк=3*24*10=720кН;   Мк=0,08*720=57,6кН*м;   Qк=0,01*720=7,2кН;   Pст=8*14,4*3*0,6=207,4 кН.
Рис. 7 Сбор нагрузок на фундамент Ф-5	Nк=6*24*10=1440кН;   Мк=0,05*1440=72кН*м;   Qк=0,006*1440=8,64кН.
Лист Рис. 8 Сбор нагрузок на фундамент Ф-8	Nк=6*6*6=216кН;

 

 

Результаты сбора нагрузок

Таблица 4

	колонна	Грузовая площадь м^2	Единичная нагрузка, кН/м^2	Nij кН	Mij кН	Qij кН	Рстij кН	Грузовая площадь м^2	Единичная нагрузка, кН/м^2	Коэффициент уменьшения нагрузки	k
Ф-1 (Л-6)	К-1				57,6	7,2	136,1	75,6		0,6	0,5
Ф-4 (Ж-5)	К-4				57,6	7,2	207,4	115,2		0,6	0,5
Ф-5 (Г-6)	К-5					8,64	-	-	-	-	-
Ф-10(Б-3)	К-10				-	-	-	-	-	-	-

 

 

Выбор типов колонн здания

Колонны для фундамента Ф-1	Колонны для фундамента Ф-4
Колонны для фундамента Ф-5	Колонны для фундамента Ф-10

 

Рис.4. Типы колонн

Для разработки в данных инженерно-геологических условиях возможны два конкурентно-способных варианта фундаментов.

Лист

5.Фундаменты мелкого заложения

Под глубиной заложения подошвы фундамента понимается расстояние от уровня планировки до уровня подошвы .

Рис. 5 Определение глубины заложения подошвы фундамента

Глубина заложения должна приниматься с учетом ([1], п.2.25):

- назначения и конструктивных особенностей проектируемого сооружения, нагрузок и воздействий на его фундаменты;

- глубина заложения фундаментов примыкающих сооружений, а также глубины прокладки инженерных коммуникаций;

- существующего и проектируемого рельефа застраиваемой территории;

инженерно-геологических условий площадки строительства (физико-механических свойств грунтов, характера напластований, наличия слоев, склонных к скольжению, карманов выветривания, карстовых полостей и пр.);

- гидрогеологических условий площадки и возможных их изменений в процессе строительства и эксплуатации сооружения (пп. 2.17-2.24);

- возможного размыва грунта у опор сооружений, возводимых в руслах рек (мостов, переходов трубопроводов и т.п.);

- глубины сезонного промерзания.

 

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;

 

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.

Проверка выполнения условия

S=4,6 см<S_u =8 cм. Условие выполняется.

 

Лист

6.8.Расчёт тела ростверка по прочности (для фундамента Ф-5)

 

Расчет ростверка на изгиб

Расчетный изгибающий момент определяется в сечениях по граням клонн и ступеней от расчетных нагрузок на сваи, умноженных на расстояние от оси сваи до соответствующих граней ступени или колонны.

 

Рис. 52. К определению изгибающих моментов

Изгибающие моменты вдоль длинной стороны ростверка относительно граней ступени и колонны соответственно:

М₁=N_max*a₁*n, (52)

где а₁- расстояние от середины сваи до рассматриваемого сечения;

n- число свай в ряду;

М₁=263,3*0,3*2=157,98 кН*м;

М₂=N_max*a₂*n=263,3*0,85*2=447,6 кН*м;

.Требуемая расчетная площадь сечения арматуры вдоль короткой стороны подошвы ростверка, класса А-III:

A₁= , (53)

A₁= =862,6*10^-6 м²=8,63 см²;

А₂= =927*10^-6 м²=9,27 см²;

Лист

Принимаем арматуру 13 12 А-III, A_s=11,47 см²,(шаг 300 и доборный шаг по 100).

Изгибающий момент вдоль короткой стороны ростверка относительно грани колонны:

М₃=N_max*a₁*n=263,3*0,55*4=579,26 кН*м;.

Требуемая расчетная площадь сечения арматуры вдоль короткой стороны подошвы ростверка, класса А-III:

A₃= =1199,7*10^-6 кН*м=12 см²

Конструктивно принимаем арматуру 9 ∅ 14 А-III, As=13,85 см²,(шаг 300 и доборный шаг по 100).

 

 

 

Лист

Список литературы

1. СНиП 2.02.01 – 83^*. Основания зданий и сооружений / Госстрой России. – М.: ГУП ЦПП. 2003. – 48 с.

2. СНиП 23-01-99^*. Строительная климатология / Госстрой России. – М.: ГУП ЦПП. 2008. – 70 с.

3. СНиП 2.02.03 – 85. Свайные фундаменты / Госстрой СССР. – М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1986. – 45 с.

4. Расчёт оснований и фундаментов промышленного здания: Методические указания/ В.С. Миронов, А.О. Колесников, В.К. Фёдоров.-Новосибирск:НГАСУ(Сибстрин), 2008.-24с.

 

Определение осадки свайного фундамента 34