Механика грунтов, основания и фундаменты

,

где k_h = 1 – коэффициент теплового режима здания, определяемый по [1, табл.1]. Для                               пучинистых грунтов

Определим глубину заложения подошвы  с учетом конструктивных требований.

Конструктивная высота фундамента должна быть не менее

,

где h_З – глубина заделки колонны в фундамент, м; 0,05 м – толщина подливки бетона в стакане; 0,2 м – минимальная толщина дна стакана, допускаемая по конструктивным требованиям.

Глубину заделки одноветвевых колонн определяем из условия

,

где – расстояние между наружными гранями ветвей колонны. 

Высоту h_ф округляем в большую сторону до величины, кратной 300 мм, .

Глубина заложения подошвы с  учетом конструктивных требований:

,

где 0,15 м – расстояние от отметки верха фундамента до отметки чистого пола, требуемое для условий выполнения работ нулевого цикла.

Глубина заложения подошвы фундамента с учетом конструктивных требований оказалась больше расчетной глубины промерзания грунта . Для дальнейших расчетов принимаем большее значение .

 

2. Определение размеров подошвы фундамента при одновременном действии момента, нормальных и поперечных сил

 

Расчет производим по II гр. пр. сост.: .

Ориентировочно площадь подошвы  фундамента

.

Среднее давление P не должно превышать величины расчетного сопротивления грунта основания R:

,

где g – сплошная равномерно распределенная вертикальная пригрузка на пол, принимается по заданию технологов или 20 кН/м²; R – расчетное сопротивление грунта основания, определяемое в соответствии с [1, п.п. 2.41 – 2.49].

.

,

где γ_с1, γ_с2 – коэффициенты условия работы, , ;

;

;

.(до УГВ)

.

Максимальное краевое давление Р_max при любых сочетаниях нагрузок может быть повышено до при выполнении условий [1, п. 2.47], а минимальное Р_min должно быть больше нуля:

.

Последнее требование объясняется  тем, что треугольная эпюра давлений для зданий с мостовыми кранами  не рекомендуется, так как продольные и поперечные тормозные силы могут вызвать поворот фундаментов вокруг точки с ординатой Р_max [4].

Краевые давления под подошвой фундамента Р_max, Р_min находят в предположении линейного распределения давления по грунту в направлении действия момента по формуле

,

где h_ф – высота фундамента; W_y – момент сопротивления подошвы фундамента относительно оси y.

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Проверяем, чтобы средняя величина давления по подошве была меньше расчетного сопротивления, и удовлетворялось  условие для краевых ординат давлений:

а)  ,

б)  ;

в)  .

Для окончательного принятия размеров фундамента определяем абсолютную осадку методом послойного элементарного суммирования.

 

 

 

 

 

2.3.  Расчет осадок  фундаментов методом послойного

 элементарного суммирования

 

Схема для расчета абсолютной осадки фундамента приведена на рис.2.3.1.

Рис. 2.3.1.  Схема для расчета абсолютной осадки фундамента

.

 

 

 

Таблица 2.3.1

 

Напряжения в горизонтальных сечениях в грунте ниже подошвы фундамента

Наименование грунта	, кН/м3	, м	КПа			, КПа	, КПа	, МПа	, мм
Песок пылеватый, средней плотности, насыщенный водой	19	1,75	33,25	6,65	1	178,25	171,03 147,325 111,5 82,355 58,38 36,455 25,135	11	14,9   11,3   9,7   4,8   8   5   2,7
	19	1,2	56,05	11,21	0,919	163,81		11
	19	1,05	76	15,2	0,734	130,84		11
	9	1,2	86,8	17,36	0,517	92,16		11
	9	0,8	94	18,8	0,407	72,55		11
Глина мягкопластичная	9,3	1,8	110,74	22,15	0,248	44,21		10,5
	9,3	1,8	127,48	25,5	0,161	28,7		10,5
	9,3	1,4	140,5	28,1	0,121	21,57		10,5

 

 

Значение конечной осадки фундамента не превышает допустимого  значения.

 

 

 

 

 

 

 

4. Расчет затухания осадки фундамента во времени

 

Найдём высоту эквивалентной эпюры  уплотняющих давлений:

,

где - коэффициент эквивалентного слоя, принимаемый равным 1,262 при μ=0,3.

Вычерчиваем эпюру уплотняющих  давлений (рис. 2.4.1) и выписываем из задания значения коэффициентов пористости, сжимаемости и фильтрации для глинистого слоя.

 

Определяем коэффициент относительной сжимаемости глинистого слоя:

,

где m_о– коэффициент сжимаемости слоя.

 

Найдём коэффициент консолидации глинистого слоя:

.

 

Вычислим затухание осадки во времени  в табличной форме (табл. 2.4.1).

 

                                                                                                                   Таблица 2.4.1

Затухание осадки во времени

U (2)	N
0,05 0,20 0,40 0,70 0,98	0,002 0,02 0,13 0,69 3,49	0,57 г 5,7 г 37,19 г 197,38 г 998,33 г	0,282 1,128 2,256 3,948 5,527

 

Строим график затухания осадки во времени (рис. 2.4.2) с помощью таблицы, составленной выше.

 

рис. 2.4.2.   график затухания осадки во времени

 

 

5. Конструирование фундамента

 

Общая высота фундамента .

Размеры подколонника в плоскости  действия изгибающего момента:

,

где  h_н – расстояние между наружными гранями двухветвевой колонны, м;

0,075 – минимальный зазор между  стенкой стакана и колонной, м;

d_с – минимальная толщина стенки стакана в плоскости изгибающего момента; .

Размеры подколонника из плоскости  изгибающего момента:

,

где b_к – меньший размер сечения колонны, м;

0,15 – минимальная толщина стенки  стакана из плоскости изгибающего момента, м.

 

 

Вынос плитной части  фундамента относительно граней подколонника:

а) в плоскости изгибающего  момента

;

б) из плоскости изгибающего  момента

.

Вынос с₁ первой ступени в плоскости изгибающего момента

,

,

.

Для бетона класса В15 , принимаем .

 

Рис. 2.5.1. Размеры ступеней двухступенчатого фундамента

 

 

6. Расчёт фундамента по прочности

2.6.1.  Расчёт фундамента на  продавливание

 

Расчётные усилия:

Устанавливаем схему  образования пирамиды продавливания  с помощью соотношений:  и ,  где ; ; ; ; ; .

;   .

Так как данные условия выполняются, то пирамида продавливания образуется от дна стакана.

Схема определения продавливающей силы показана на рис. 2.6.1.

Рис. 2.6.1.  Схема определения продавливающей силы

 

;  ,  , ;

Расчёт на продавливание при  образовании пирамиды от дна стакана  производим:

 

– в плоскости действия изгибающего  момента из условия:

,

где  N – расчетная продавливающая сила;

P  – максимальное давление под подошвой фундамента;

А_о – площадь прямоугольника ABCDEG;

 – коэффициент, принимаемый  равным для тяжелых и ячеистых  бетонов 1;

b_ср – размер меньшей стороны дна стакана;

R_bt – расчетное сопротивление бетона осевому растяжению при , ;

– рабочая высота дна стакана, принимаемая от дна стакана до плоскости расположения растянутой арматуры, .

;

тогда , условие не выполняется, увеличиваем высоту фундамента до 1,8 м, тогда .

;   .

;

, ;

 

тогда , условие не выполняется, увеличиваем высоту фундамента до 2,1 м, тогда .

;   .

;

, ;

тогда , условие выполняется.

 

– из плоскости действия изгибающего  момента из условия:

,

;

тогда , условие выполняется.

 

 

 

2.6.2. Проверка первой ступени по поперечной силе

 

а)  в плоскости действия момента:

,   ; ,  ,

где – коэффициент, принимаемый равным 0,6 для тяжелого бетона.

.

 – условие не выполняется,  увеличиваем высоту фундамента до 2,4 м, тогда ,

;

.

 – условие выполняется;

 

б) из плоскости изгибающего момента:

.

,

 – условие выполняется.

 

 

3. Расчёт фундамента на изгиб

 

Вычерчиваем размеры  фундамента с соответствующими эпюрами  реактивного давления грунта в плоскости и из плоскости изгибающего момента. Величины Р_max , P_min и P принимаем из расчета по I гр. п.с.

Выбираем расчетные  сечения и определяем, рассматривая подобие треугольников, величины давлений грунта в этих сечениях (рис. 2.6.2).

; ; (см. рис.2.6.3).

,

;

;

Рис. 2.6.2.  Схема к определению расчетных сечений фундамента

 

.

 

 

Рис. 2.6.3. Схемы для расчета арматуры в сечениях I-I, II – II и III – III

 

 

 

Определим значения изгибающих моментов и площади сечения арматуры в  расчетных сечениях:

а)  в плоскости действия изгибающего момента:

где – условная ширина подошвы фундамента.

Определим площадь арматуры (арматура класса А-III).

;

;

;

Принимаем 5Ø 14 А-III с (шаг 200).

б)  из плоскости действия изгибающего момента:

;

;

.

Принимаем 4Ø 14 А-III с (шаг 250).

 

4. Расчёт подколонника и его стаканной части