Расчёт и конструирование фундаментов под здание химической лаборатории

 

 

4. Расчет фундамента мелкого заложения на естественном основании

1. Расчет глубины заложения заложения фундамента

 

Нормативная глубина промерзания

Нормативная глубина единого промерзания грунта принимается равной средней из ежегодных максимальных глубин сезонного промерзания грунта.

Глубина промерзания грунтов  вычисляется по формуле:

 , где:

= 0.3 – для песков гравелистых, крупных и средней плотности;

  - безразмерный коэффициент, численно равный сумме абсолютных  значений среднемесячных отрицательных температур за зиму в данном районе (см. Исходные данные).

  = -17-14.8-7.9-0.3-8.3-14.4=-62.7

= 2.375 м.

Расчетная глубина промерзания

Расчетная глубина сезонного промерзания грунта определяется по формуле:

 

 – нормативная глубина промерзания грунта

- коэффициент, учитывающий влияние  теплового режима сооружения (СНиП 2.02.01-83*). =1.1

 м.

Глубина заложения фундамента должна быть не менее расчетной глубины промерзания => Глубина заложения составляет

 

 

 

2. Расчет и конструирование фундамента

 

При расчете оснований по деформациям необходимо, чтобы среднее давление Р под подошвой центрально нагруженного фундамента не превышало расчетного сопротивления грунта R.

Pmax<R

Расчетное сопротивление грунта основания  R кПа определяется по формуле:

R= , где:

, – коэффициент условий работы, принимаемые по табл.3 СНиП 2.02.01-83*

К  - коэффициент, зависящий от прочностных характеристик грунта

, , – коэффициент, принимаемый по табл.6 СНиП 2.02.01-83*

b   - ширина подошвы фундамента, м

 – глубина подвала (расстояние  от уровня планировки до пола подвала).

 – глубина заложения фундамента  бесподвальных помещений.

 – коэффициент, зависящий от  прочностных характеристик грунта (принимаем  ).

 – осредненное расчетное  значение удельного веса грунтов, залегающих выше подошвы фундамента.

– осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже  подошвы фундамента, кН/м3.

 – расчетное значение удельного  сцепления грунта, залегающего под  подошвой фундамента, кПа.

, , К=1.1, , , ,

, =17 кН/м3, кН/м3

  - площадь подошвы фундамента.

- определенное значение удельного  веса кладки и грунта на  уступах фундамента, .

 - глубина заложения фундамента от уровня планировки,м;

 – определяется согласно  приложения 3 СНиП 2.02.01-83*

 – ширина для прямоугольного в плане фундамента,

  – отношение ширины к длине фундамента

 м2

 

 м -  принимаем ширину фундамента 1.7м, длина фундаментной плиты  составляет 1.7/0.75=2.27м. Принимаем 2.3 м.

R= = 621.18 м2

 кН

  м2

  м2 < 621.18 м2.  Запас прочности составляет 58.31% => уменьшаем ширину фундаментной плиты.

Принимаем конструктивно ширину фундаментной плиты 1.5м, длины плиты составляет 1.7м.

Площадь фундаментной плиты 3м2

R= = 611.56 м2

 кН

  м2

  м2 < 611.56 м2. Запас прочности составляет 39.77%

Несущая способность грунта достаточна для восприятия нагрузки от фундамента.

 

 

 

 

 

3. Вычисления осадки фундамента

 

Расчет осадки фундамента производится по формуле:

 , где

 – конечная осадка отдельного  фундамента, определяемая расчетом;

 – предельная величина деформации  основания основания фундамента  зданий и сооружений, принимая  по СНиП 2.02.01-83*(приложение 4);

Определяем осадку методом послойного суммирования. Расчет начинается с построения эпюр природного и дополнительного давлений.

Формула для определения напряжений от собственного веса грунта в i – характерной точке выглядит так:

 

Ординаты эпюры природного давления грунта:

 , где:

  - удельный вес грунта i-го слоя, кН/м3;

 – толщина слоя грунта, м     

  т/ м3

 кН/м3

 кН/м3

 кН/м3

 кН/м3

  кН/м3   - удельный вес грунта, залегающего ниже уровня грунтовых вод. 

 кН/м3

Ординаты эпюры природного давления откладываем влево от оси симметрии.

Дополнительное вертикальное напряжение для  любого сечения, расположенного на глубине z от подошвы фундамента, определяеться по формуле:

 , где

- коэффициент, учитывающий изменение дополнительного напряжения по глубине, принимаемой  приложению 2 СНиП 2.02.01-83* в зависимости от относительной глубины (отношение расстояния от подошвы фундамента до точки в которой ищем дополнительное давление, к половине ширины фундамента).

  - дополнительное вертикальное  напряжение под подошвой фундамента, определяется как разность между средним  давлением о оси фундамента и вертикальным напряжением от собственного веса грунта на уровне подошвы фундамента:

  кПа

  кПа – дополнительное вертикальное напряжение под подошвой фундамента, создаваемое под сечением I-I;

 кПа - дополнительное вертикальное напряжение под подошвой фундамента, создаваемое под сечением II-II.

Расчет осадки отдельного фундамента на основании в виде упругого линейно – деформируемого пространства  с условным ограничением величины сжимаемой зоны производиться  по формуле

 b - безразмерный коэффициент, равный 0,8;

szp,i - среднее значение дополнительного вертикального нормального напряжения в i-м слое грунта, равное полусумме указанных напряжений на верхней zi-1 и нижней zi границах слоя по вертикали, проходящей через центр подошвы фундамента;

hi и Еi - соответственно толщина и модуль деформации i-го слоя грунта;

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

Расчет осадки фундамента в сечении I – I

Z, м		α
0.0	0.000	1.000	186.44
0.6	0.800	0.800	149.152
1.2	1.600	0.449	83.712
1.8	2.400	0.257	47.915
2.4	3.200	0.160	29.830
3.0	4.000	0.108	20.136
3.6	4.800	0.077	14.336
4.2	5.600	0.058	10.814
4.8	6.400	0.045	8.390
5.4	7.200	0.036	6.712
6.0	8.000	0.029	5.407
6.6	8.800	0.024	4.475
7.2	9.600	0.020	3.729
7.8	10.400	0.017	3.170
8.4	11.200	0.015	2.797
9.00	12.000	0.013	2.424

Расчет осадки фундамента в сечении II – II

Z, м		α
0.0	0.000	1.000	177.510
0.6	0.800	0.800	142.008
1.2	1.600	0.449	79.702
1.8	2.400	0.257	46.620
2.4	3.200	0.160	28.402
3.0	4.000	0.108	19.171
3.6	4.800	0.077	13.668
4.2	5.600	0.058	10.296
4.8	6.400	0.045	7.988
5.4	7.200	0.036	6.390
6.0	8.000	0.029	5.148
6.6	8.800	0.024	4.260
7.2	9.600	0.020	3.550
7.8	10.400	0.017	3.018
8.4	11.200	0.015	2.663
9.00	12.000	0.013	2.308

Для сечения I – I

Осадка фундамента составит:

I слой: S=

II слой: S=

III слой: S=

IV слой: S=

Sоб= 0.0215+0.0383+0.0007+0.0015=0.062 м=6.20см

4.88см<8см

Для сечения II – II

Осадка фундамента составит:

I слой: S=

II слой: S=

III слой: S=

IV слой: S=

Sоб= 0.0102+0.0365+0.0007+0.0014=0.0488м=4.88см

4.88см<8см

В обоих сечениях осадка грунта допустимая норме.

 

 

 

 

 

 

5. Расчет  свайного фундамента

1. Основные положения по проектированию свайных фундаментов

 

Фундаменты из забивных свай рассчитываются  в соответствии с требованиями СНиП 2.02.03-85 по двум предельным состояниям:

• По предельному состоянию первой группы (по несущей способности): по прочности – сваи и ростверки, по устойчивости – основания свайных фундаментов;
• По предельному состоянию второй группы (по деформациям) – основания свайных фундаментов.

Глубина заложения подошвы свайного ростверка назначается в зависимости от:

• наличия подвалов и подземных коммуникаций
• геологических и гидрогеологических условий площадки строительства ( виды грунтов, их состояние, положение подземных вод и т.д.)
• глубины заложения фундаментов прилегающих зданий и сооружений
• возможности пучения грунтов при замерзании

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Расчет и конструирование фундамента

 

Прежде всего необходимо выбрать тип сваи, назначить ее длину и размеры поперечного сечения.

lсв=156.4-152.5+0.5=4.4 м

Принимаем сваи: квадратного сечения 250×250 мм, lсв=4.5 м. Тип С – цельная с ненапрягаемой арматурой.

Несущая способность Fd (в кН) висячей сваи по грунту определяется как сумма сопротивления грунтов под нижним концом сваи и по боковой поверхности ее:

, где:

  – коэффициент условий работы сваи в грунте, принимаемый   =1.

 и  – коэффициенты условий работы грунта соответсвенно под нижним концом и боковой поверхности сваи ( табл.3 СНиП 2.02.03-86); Погружение вдавливанием свай в пески средней плотности  крупных, средне – крупных и мелких. ,

А – площадь опирания на грунт сваи, в м2, принимаемый по площади поперечного сечения сваи. А=0.0625 м2

R=3730 – расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи, кПа

U=1 – периметр поперечного сечения сваи, м

  - расчетное сопротивление i-го слоя грунта основания по боковой поверхности сваи, кПа