Расчет и конструирование принятого варианта фундамента для 5 остальных сечений

 

 

 

 

 

 

 

Нагрузки на 1 м погонный

Таблица 4.

Сечение 1-1		Сечение 2-2		Сечение 3-3
ПоII	ПоI	ПоII	ПоI	ПоII	ПоI
264,293	313,125	194,418	213,86	143,878	166,377
Сечение 4-4		Сечение 5-5		Сечение 6-6
ПоII	ПоI	ПоII	ПоI	ПоII	ПоI
333,166	415,545	153,053	181,457	109,44	120,384

 

 

4. Расчет и конструирование  фундаментов мелкого заложения

 

4.1. Определение глубины заложения подошвы фундамента

 

Требуется определить глубину  заложения подошвы фундамента 5-этажного здания с подвалом на участке строительства в г. Тверь.

Принимая во внимание наличие подвала под всем зданием, равномерное загружение всех фундаментов  нагрузкой от здания, отсутствие примыкающих  зданий, спокойного характера напластовывания  отдельных видов грунтов, отсутствия уровней грунтовых вод при определении глубины заложения фундаментов необходимо учитывать глубину сезонного промерзания грунтов.

Расчетная глубина промерзания  грунтов у фундамента здания определяется по формуле

    (4.1)

где K_h - коэффициент, учитывающий влияние теплового режима сооружения, принимаемый по табл. 2.4. [1]. Для здания с температурой в техническом подполье 5°С коэффициент K_h=0,7;

d_fn – нормативная глубина промерзания, определяемая по формуле

   (4.2)

где M_t – безразмерный коэффициент, численно равный сумме абсолютных значений среднемесячных отрицательных температур за зиму в данном районе; для г. Тверь M_t=35,6°С;

d_о=0,3 (для песков средней крупности)

Таким образом, расчетная  глубина сезонного промерзания для рассматриваемого здания и указанных инженерно-геологических условий определится:

Анализ инженерно-геологических  условий площадки строительства  и конструктивных решений здания позволяет сделать вывод, что  принятая глубина заложения фундамента достаточна.

 

 

 

4.2. Определение ширины подошвы фундамента.

 

Ширина подошвы ленточного фундамента определяется по формуле:

   (4.3)

 где П_оII – расчетная нагрузка действующая на обрезе фундамента, кН/м²

R – расчетное сопротивление грунта основания;

γ_mg  - среднее значение удельного веса материала фундамента и грунта на его уступах, принимаемая равным 20 кН/м²;

d – глубина заложения фундамента от уровня планировки, м.

 

Поскольку глубина промерзания  песков средней крупности не учитывается, глубину заложения фундамента принимаем  конструктивно 2,3 м. С учетом того, что рельеф участка строительства имеет некоторый уклон, глубина заложения фундаментов здания будет непостоянной, изменяющейся в пределах от 1,8 м до 2,6 м. Для расчета грунтового основания и фундаментов, принимаем меньшее значение глубины заложения (1,8 м), как наиболее невыгодное.

 

       (4.4)

   где γ_с1 и γ_с2 - коэффициенты условий работы;

γ_с1=1,4;  γ_с2=1,328 (по табл. П.3.3);

K_z=1 при b≤10 м;

К=1, т.к. прочностные характеристики грунта определены непосредственными  испытаниями;

M_γ =1,445;  M_g=6,78;  M_c=8,885 (при φ_II=33°)

γ_II=16,8 кН/м²;  γ´_II=16,8 кН/м²

С_II - расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента, (С_II=0);

d_r – глубина заложения фундамента от пола подвала, определяемая по формуле:

(4.5)

где h_s – толщина слоя грунта выше подошвы фундамента со стороны подвала, h_s=0,52 м;

h_cf – толщина конструкций пола, h_cf=0,08 м;

γ_cf  – расчетное значение удельного веса конструкций пола подвала, γ_cf=22 кН/м²

d_b – глубина подвала; расстояние от уровня планировки до пола подвала d_b=1,2 м.

Рис.4. Расчетная схема для определения ширины подошвы фундамента

 

 

Совместное решение  уравнений 4.3. и 4.4. приводит к квадратному  уравнению вида:

Решая это квадратное уравнение, получим формулу для определения ширины подошвы фундамента:

где  

 

 

 

Для сечения 4-4

 

 

4.3. Конструирование ленточного фундамента из сборных элементов.

 

1. Сборные  фундаментные плиты

Определив размеры подошвы  фундамента по ГОСТ 13580-85, подбираем  стандартные фундаментные плиты  ближайшего большего размера (Приложение 4, табл.4.1.[1]).

Для сечения 4-4 выбираем плиту марки ФЛ 10.24 с параметрами:

В=1000 мм, L=2380 мм, Н=300 мм, m=1,5 т.

 

2. Сборные  фундаментные блоки

В зависимости от толщины  стен по ГОСТ 13579-79 выбираем марку стеновых блоков: ФБС 12.4.6-Т. Так как высота стены подвала 2,6 м принимаем 4 стеновых блока ФБС 12.4.6-Т и кирпичная кладка 0,2 м.

Параметры блока ФБС 12.4.6-Т:

В=400 мм, L=1180 мм, Н=580 мм, m=0,64 т.

Рис.5. Предварительное конструирование фундаментов.

 

 

4.4. Проверка напряжений под подошвой фундамента.

 

Основное условие: P≤R, где Р – среднее давление под подошвой фундамента принятых размеров:

 где П_оII – расчетная нагрузка на обрезе фундамента в данном сечении, кН/м

П_f – вес 1 м погонного фундамента, кН/м;

П_g– вес грунта на уступах 1 м погонного фундамента, кН/м;

b – ширина подошвы фундамента.

 

П_f=П_пл+П_ф.бл.+П_кк, кН/м

 

 где П_пл – вес 1 м погонного плиты, кН/м;

  П_ф.бл. – вес 1 м погонного фундаментного блока, кН/м;

П_кк – вес 1 м погонного кирпичной кладки, кН/м.

где m_пл – масса плиты, т;

l_пл – длина плиты, м

где m_ф.бл – масса фундаментного блока, т;

l_пл – длина фундаментного блока, м;

n – количество блоков по высоте.

Где δ_ст – толщина стены, м;

γ_кк – удельный вес кирпичной кладки

h_кк – высота кирпичной кладки, м

 

П_f=6,3+21,695+1,368=29,363 кН/м

 

 где b – ширина подошвы фундамента;

b_c – толщина стенового фундаментного блока;

d₁ – глубина заложения подошвы фундамента со стороны подвала;

h_пл – толщина фундаментной плиты;

γ_mg= 20 кН/м³ – усредненный удельный вес грунта и бетона пола подвала.

 

Среднее давление под  подошвой фундамента:

Расчетное сопротивление  грунта под подошвой фундамента:

Так как Р=366,429 кПа < R=394,13 кПа, условие выполняется.

 

5. Определение осадки грунтового основания.

Метод послойного суммирования.

 

Рассматриваем наиболее нагруженное сечение 4-4. Схема к  расчету напряжений в грунте и  осадки грунтового основания в сечении  представлена на рис. 6.

1. Толщу грунта под подошвой фундамента на глубине не менее 4b=4·1,0=4,0 м разбиваем на элементарные слои толщиной h_i=0,4b=0,4·1,0=0,4 м.

2. Определяем расстояние  от подошвы фундамента до верхней  границы каждого слоя z_i, м.

3. Определяем напряжение  от собственного веса грунта, действующего на уровне подошвы  фундамента:

4. Определяем напряжение  от собственного веса грунта  на границе каждого элементарного  слоя:

 

 

5. Определяем напряжение  от собственного веса грунта  на границе основных слоев:

               

6. Строим эпюры напряжений от собственного веса грунта слева от оси фундамента.

7. Определяем дополнительные  вертикальные сжимающие напряжения  на верхней границе каждого  элементарного слоя:

где р₀ – дополнительное давление на уровне подошвы фундамента

где р – среднее  фактическое давление под подошвой фундамента;

      α_i – коэффициент, определяемый по табл. 1 Приложения 2 [1].

где ξ – относительная глубина  

      η –  характеризует формы и размеры фундамента

> 10

р₀=366,429-30,24=336,189 кПа

 

z1=0,4	ξ1=0,8	α1=0,881	σzp1=0,881·336,189=296,18 кПа
z2=0,8	ξ2=1,6	α2=0,642	σzp2=0,642·336,189=215,83 кПа
z3=1,2	ξ3=2,4	α3=0,477	σzp3=0,477·336,189=160,36 кПа
z4=1,6	ξ4=3,2	α4=0,374	σzp4=0,374·336,189=125,73 кПа
z5=2,0	ξ5=4,0	α5=0,306	σzp5=0,306·336,189=102,87 кПа
z6=2,4	ξ6=4,8	α6=0,258	σzp6=0,258·336,189=86,74 кПа
z7=2,8	ξ7=5,6	α7=0,223	σzp7=0,223·336,189=74,97 кПа
z8=3,2	ξ8=6,4	α8=0,196	σzp8=0,196·336,189=65,89 кПа
z9=3,6	ξ9=7,2	α9=0,175	σzp9=0,175·336,189=58,83 кПа
z10=4,0	ξ10=8,0	α10=0,158	σzp10=0,158·336,189=53,12 кПа
z11=4,4	ξ11=8,8	α11=0,143	σzp11=0,143·336,189=48,08 кПа
z12=4,8	ξ12=9,6	α12=0,132	σzp12=0,132·336,189=44,38 кПа
z13=5,2	ξ13=10,4	α13=0,122	σzp13=0,122·336,189=41,02 кПа
z14=5,6	ξ14=11,2	α14=0,113	σzp14=0,113·336,189=38,0 кПа
z15=6,0	ξ15=12,0	α15=0,106	σzp15=0,106·336,189=35,64 кПа
z16=6,4	ξ16=12,8	α16=0,10	σzp16=0,10·336,189=33,62 кПа
z17=6,8	ξ17=13,6	α17=0,094	σzp17=0,094·336,189=31,6 кПа
z18=7,2	ξ18=14,4	α18=0,088	σzp18=0,088·336,189=29,58 кПа