Фундамент колонны среднего ряда

Раздел 3

ОСНОВАНИЯ И ФУНДАМЕНТЫ

Анализ инженерно-геологических условий площадки строительства

Выбор типа фундаментов

ИГЭ-1 – насыпной грунт мощностью 1,1м.Плотность составляет 1,65г/см³. Влажность w=12%. Физико-механические свойства не определяются. Основанием служить не может.

ИГЭ-2 – песок средней крупности, в состоянии средней плотности, во влажном состоянии. Мощность слоя – 1,7м. Влажность – w=13,6%; плотность- =1,88г/см³; коэффициент пористости – е=0,61. Категория грунта по сейсмическим свойствам – II. Условное расчетное сопротивление – R₀=200кПа³100кПа. Основанием фундамента мелкого заложений служить может.

ИГЭ-3 – Суглинок твердый, влажный. В случае аварийного замачивания будет в стабильном состоянии. Мощность слоя – 3,5м. Плотность грунта - =1.85г/см³; коэффициент пористости – е=0,65; модуль общей деформации – Е=20,6МПа. Категория грунта по сейсмическим свойствам – II. Условное расчетное сопротивление R₀=257кПа³100кПа. Основанием фундаментов мелкого заложения служить может. Основанием свайного фундамента служить может.

ИГЭ-4 – Песок средней крупности, в состоянии средней плотности, насыщен водой. Мощность слоя 2,2м. Плотность грунта - =2,00г/см³; коэффициент пористости – е=0,65; модуль общей деформации – Е=31,8МПа. Категория грунта по сейсмическим свойствам – III. Основанием свайного фундамента являться не может, так как мала мощность слоя и грунт насыщен водой.

ИГЭ-5 – Глина тугопластичная, насыщена водой, находится в стабильном состоянии. Мощность слоя 3,9м. Плотность грунта - =2,01г/см³; коэффициент пористости – е=0,723; Категория грунта по сейсмическим свойствам – III. Условное расчетное сопротивление R₀=330кПа³100кПа. Основанием свайного фундамента служить может.

ИГЭ-6 – Супесь твердая, насыщенная водой. Вскрытая мощность слоя 2,6м. . Плотность грунта - =2,10г/см³; коэффициент пористости – е =0,57; Категория грунта по сейсмическим свойствам – II. Условное расчетное сопротивление R₀=280кПа³100кПа. Основанием свайного фундамента служить может.

Выводы: за основание фундаментов мелкого заложения принимаем ИГЭ-2 – песок средней крупности. За основание свайного фундамента принимаем ИГЭ-5 и ИГЭ-6. Категорию грунтов строительной площадки принимаем – III, руководствуясь СНиП II-7-81*

Расчётная сейсмичность площадки - 8 баллов.

Определение размеров подошвы фундаментов

Фундамент колонны крайнего ряда

 По результатам статического расчета поперечной рамы каркаса в ЭВМ, определяем наиболее неблагоприятное основное сочетание усилий в сечении колонны на обрезе фундамента, а также рассчитываем усилия при действии сейсмической нагрузки, для этого составляем особое сочетание усилий:

Для фундаментов крайнего ряд.

N_особ.=N_П0,9+N_snl0,85+N_sn,кр0,5+N_вр.дл.0,85+ N_вр.кр.0,5+N_сейс=308,5×0,9+13,4×0.85+

+13,4×0.5+6.1×0,85+24,3× 0.5+14.7=327,8кН

М_особ.=М_П0,9+М_snl0,85+М_sn,кр0,5+М_вр.дл.0,85+М_вр.кр.0,5+М_сейс=-24,1×0.9+0.6×0,85+

+0,6×0.5-1.2×0,85- 4,8×0.5- 33= -57.3кНм

F_особ.=F_П0,9+F_snl0,85+F_sn,кр0,5+F_вр.дл.0,85+ F_вр.кр.0,5+F_сейс=20,3×0,9-13,4×0.85–

–0,5×0.5+1×0,85+4,1× 0.5+15,4=35,9Кн

Для фундамента среднего ряда

N_особ =686,6×0.9+33.1×0,85+33,1×0.5+13.8×0,85+55,1×0.5+0=701.9кН

М_особ = – 37,8кНм

F_особ.= 19,6кН

Таблица 3.1 — Расчетные нагрузки на обрезе фундамента колонны крайнего ряда

Сечение колонны, мм	Отметка низа колонны	Нагрузка от фундаментной балки, кН	Расчетные нагрузки на фундамент по I группе предельных состояний
			Сочетание нагрузок	NI, кН	MI, кНм	FI, кН
400×400	-1,100	96,0	1(основно)	–394,2	–46,3	36,6
			2(сейсмик)	–327,8	–57,3	39,4

 

Определяем величину эксцентриситета  нагрузки от фундаментной балки

e = 400/2 + 250/2+20 = 350 мм.

Определяем нагрузку от фундаментной балки для расчетов по I и II группам предельных   состояний по формулам:

N_{ф б I} =  γ_n γ_f

N_{ф б II} =  γ_n

N_{ф б I} = 96,0 х 1 х 1.1 = 105,6 кН,

N_{ф б II} = 96,0 х 1 = 96,0 кН,

здесь γ_n =1– коэффициент надежности по назначению для зданий I класса, γ_f = =1,1 – коэффициент надежности по нагрузке для фундаментной балки.

-нагрузка от фундаментной балки.

   Определяем нагрузки для расчетов по II группе предельных состояний при коэффициенте надежности по нагрузке γ_f = 1,2 на верхнем  обрезе фундаментов

1. комбинация (сочетание) нагрузок

N_II¢ = 394,2/1,2 + 96,0 = 424,5 кН,

M_II¢ = -46,3/1,2 – 96,0 х^.0,45 = -81,8 кН_*м,

F_II¢= 36,6/1,2 = 30,5 кН.

Расчет выполняем для сборных железобетонных фундаментов серии 1.020-1/87 под колонну сечением 400×400мм. Глубину заложения фундамента принимаем согласно конструктивным особенностям каркаса здания, т.е. при отметке низа колонны -1,100м и высоте фундамента H_ф=900мм с глубиной стакана 650мм, получим, с учетом удаления верхнего растительного слоя грунта толщиной 200мм, глубину заложения d=950мм и отметку подошвы фундамента FL= – 1,400м.

При выборе сборного фундамента так же была учтена нормативная глубина сезонного промерзания грунта для ст. Барсуковской d_{f n} = 0.8 м. Расчетная глубина промерзания грунта равна: d_f = K_h. _df n = 0,7× 0,8 = 0,56 м, где K_h= 0.7– коэффициент учитывающий тепловой режим здания.

Размеры подошвы фундамента определяют исходя из следующих условий следующих условий

Pср = N_II / b l + γ_mt d < R ;                                            (3.1)

P_max= N_II / b l + γ_mt d + M_II / W < 1.2 R ;                       (3.2)

Pmin = N_II / b l + γ_mt d - M_II / W > 0 ;                             (3.3)

 

Здесь W = b l² /6 - момент сопротивления подошвы фундамента,

γ_mt = =20...22 кН/м³ - среднее взвешенное значение удельного веса бетона фундамента и грунта на его обрезах,

N_II и M_II - нагрузки, приведенные к отметке         подошвы     фундамента

Поскольку величина давления под подошвой фундамента (Р) и величина

расчетного сопротивления грунта (R) зависят от размеров под подошвой фундамента (b, l), то рекомендуются следующие методы определения размеров подошвы фундамента. 

1. Графоаналитический метод (параграф 26 [2] или параграф 5.3 [3]). 

2. Решение квадратного уравнения относительно размеров подошвы фундамента.

3. Подбор размеров подошвы фундамента.

    Отношение b/l должно быть не менее 0,6. В данном случае b=l следовательно отношение b/l=1,0.

Определяем нагрузки на отметке подошвы фундамента FL

 N_II = 424,5 кН,    

 M_II = -81,8+30,5×1,1= -48,25 кН м,

Принимаем характеристики ИГЭ-2 по табл. 26, 28 и 46 [1]:

ϕ_II= 36⁰, С = 14, Е = 34 МПа, R₀ = 200 кПа, γII = 18,8 кН/м³.

     Предварительно принимаем площадь подошвы фундамента

A = N_II / (R₀ - γ_mt d) = 424,5 / (200 – 18,8 x 0,95) = 2,33 м².

Принимаем а=b = √ 2,33 = 1,52 м. Принимаем а=b = 1,5 м, уточняем величину расчетного сопротивления грунта по формуле:

R = (γ_c1γ_c2/ K) (Mγ K_z b γ_II+ M_qd₁γ_II’ + M_cC_II)

где γ_c1= 1,4,

         γ_c2= 1,0, для зданий с гибкой конструктивной схемой;

         К_Z = 1,0 , т. к. ширина фундамента b < 10 м;

     K = 1,1, т. к. СII и ϕII определены по таблицам;

γII = 18,8 кН/ м³; d₁ = d = 0,95 м;

ϕ_II= 36⁰ : Mγ = 1,81, М_q = 8,24, М_c = 9,97

R = (1.4x1.4 /1.1) (1,81 x 1.0x1,5x19,7+ 8,24 x 0,95 x 16.6 + 9,97x1,4)=350,4 кПа.

Поскольку величина R существенно отличается от предварительно принятой R₀, то необходимо уточнить размеры подошвы фундамента

A = N_II / (R₀ - γ_mt d) = 424,5 / (350,4 – 19,7 x 0,95) = 1,28 м².

Принимаем а=b = √ 1,28 = 1,13 м. Окончательно принимаем по сортаменту фундамент с размерами подошвы – 1500×1500мм.

Уточняем величину расчетного сопротивления грунта:

R = (1.4x1.4 /1.1) (1,81x1x1,5x19,7+8,24x 0,95x16.5+9,97x1,4) = 350,4кПа.

Определяем момент сопротивления подошвы фундамента:                   W = (1,5×1,5²) / 6 =0,563м³.

Проверяем условия (3.1...3.3)

 Pср = 424,5/(1,5×1,5) +19,7×0,95= 207кПа < R = 350,4кПа,

 P_max= 424,5/(1,5×1,5) +19,7×0,95+48,25/0,563 = 292,7кПа <420,5 кПа,

 P_min= 424,5/(1,5×1,5) +19,7×0,95-48,25/0,563 = 121,3 кПа > 0.

Условия расчёта оснований по деформациям выполняются.

Фундамент колонны среднего ряда

 По результатам статического расчета поперечной рамы каркаса в ЭВМ, определяем наиболее неблагоприятное сочетание усилий в сечении колонны на обрезе фундамента:

Определяем нагрузки для расчетов по II группе предельных состояний при коэффициенте надежности по нагрузке γ_f = 1,2 на верхнем обрезе фундаментов

1. комбинация (сочетание) нагрузок

N_II¢ = 808,7/1,2 = 673,9кН,

M_II¢ = 26,6/1,2 = 22,2 кН_*м,

F_II¢= -17,3/1,2 = -14,4 кН.

 

Таблица 3.2 — Нагрузки на обрезе фундамента колонны среднего ряда

 

Сечение колонны, мм	Отметка низа колонны	Нагрузка от фундаментной балки, кН	Расчетные нагрузки на фундамент по I группе предельных состояний
			Сочетание нагрузок	NI, кН	MI, кНм	FI, кН
400×400	-1,100	96,0	1(основно)	-808,7	26,6	-17,3
			2(сейсмик)	-701,9	-37,8	19,6

Расчет выполняем для сборных железобетонных фундаментов серии 1.020-1/87 под колонну сечением 400×400мм. Глубину заложения фундамента принимаем согласно конструктивным особенностям каркаса здания, т.е. при отметке низа колонны -1,100м и высоте фундамента H_ф=900мм с глубиной стакана 650мм, получим, с учетом удаления верхнего растительного слоя грунта толщиной 200мм, глубину заложения d=950мм и отметку подошвы фундамента FL=-1,400м.

При выборе сборного фундамента так же была учтена нормативная глубина сезонного промерзания грунта для ст. Барсуковской d_{f n} = 0.8 м. Расчетная глубина промерзания грунта равна: d_f = K_h. _df n = 0,7× 0,8 = 0,56 м, где K_h= 0.7- коэффициент учитывающий тепловой режим здания.

Определяем нагрузки на отметке подошвы фундамента FL

 N_II = 673,9 кН,    

 M_II = 22,2кН м,

     Предварительно принимаем площадь подошвы фундамента

A = N_II / (R₀ - γ_mt d) = 673,9 / (200 – 18,8 x 0,95) = 3,7 м².

Принимаем а=b = √3,7 = 1,9 м. Принимаем а=b = 2,1 м, уточняем величину расчетного сопротивления грунта:

R = (γ_c1γ_c2/ K) (Mγ K_z b γ_II+ M_qd₁γ_II’ + M_cC_II)

где γ_c1= 1,4,

         γ_c2= 1,0, для зданий с гибкой конструктивной схемой;

         К_Z = 1,0 , т. к. ширина фундамента b < 10 м;

     K = 1,1, т. к. СII и ϕII определены по таблицам;

γII = 18,8 кН/ м³; d₁ = d = 0,95 м;

ϕ_II= 36⁰ : Mγ = 1,81, М_q = 8,24, М_c = 9,97

R = (1.4x1.4 /1.1) (1,81 x 1.0x2,1x19,7+ 8,24 x 0,95 x 16.6 + 9,97x1,4)=388,5 кПа.

Поскольку величина R существенно отличается от предварительно принятой R₀, то необходимо уточнить размеры подошвы фундамента

A = N_II / (R₀ - γ_mt d) = 673,9 / (388,5 – 19,7 x 0,95) = 1,8 м².

Принимаем а=b = √ 1,8 = 1,3 м. Окончательно принимаем по сортаменту фундамент с размерами подошвы – 1800×1800мм.

Уточняем величину расчетного сопротивления грунта:

R = (1.4x1.4 /1.1) (1,81x1x1,8x19,7+8,24x 0,95x16.5+9,97x1,4) = 350,4кПа.

Определяем момент сопротивления подошвы фундамента:                   W = (1,8×1,8²) / 6 =0,972м³.

Проверяем условия (3.1...3.3)

 Pср = 673,9/(1,8×1,8) +19,7×0,95= 226,7кПа < R = 369,4кПа,

 P_max= 673,9/(1,8×1,8) +19,7×0,95+22,2/0,972 = 249,5кПа <443,3 кПа,

 P_min= 673,9/(1,8×1,8) +19,7×0,95-22,2/0,972 = 203,8 кПа > 0.

Условия расчёта оснований по деформациям выполняются.

---

Дата добавления: 2018-04-15; просмотров: 476; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!