Проектирование оснований и фундаментов

 

3.3 Узел 3

Подсчет нагрузки
1. Постоянные нагрузки
1) Вес покрытия:	8,94		1,1	9,834
2) Вес чердачного перекрытия:	19,8		1,1	21,78
3) Вес перекрытия:	189		1,1	207,9
4) Вес стены:	165,24		1,1	181,764
Итого постоянные нагрузки	382,98			421,278
2. Временные нагрузки
5) На перекрытия (полезные) а) по 2 г.п.с.(длит. действ.) б) по 1 г.п.с.(кратковрем. действ.)	8,1					207,9
6) На чердачное перекрытие: а) по 2 г.п.с.(длит. действ.) б) по 1 г.п.с.(кратковрем. действ.)	0					8,19
7) Снеговая нагрузка на покрытие а) по 2 г.п.с.(длит. действ.) б) по 1 г.п.с.(кратковрем. действ.)	5,96					8,34
Итого временные нагрузки: а) по 2 г.п.с. б) по 1 г.п.с.	14,06			224,43
Итого полная вертикальная нагрузка:	397,04				645,71

 

 

3.4 Узел 4

Подсчет нагрузки
1. Постоянные нагрузки
1) Вес покрытия:	53,514	1,1		58,865
2) Вес стены:	110,16	1,1		121,176
Итого постоянные нагрузки	153,674			180,041
2. Временные нагрузки
3) Снеговая нагрузка на покрытие а) по 2 г.п.с.(длит. действ.) с условием снегового мешка: б) по 1 г.п.с.(кратковрем. действ.)	48,76		68,26
Итого временные нагрузки: а) по 2 г.п.с. б) по 1 г.п.с.	48,76		68,26
Итого полная вертикальная нагрузка:	212,434			248,301
Горизонтальная нагрузка: 1) Ветровая нагрузка:  ;     ;  ;     ; ;	11,247	1,4	15,745
Итого полная горизонтальная нагрузка:	11,247		15,745

 

 

 

 

3.6 Сводная таблица нагрузок

Узел	По II предельному состоянию		По I предельному состоянию
1	361,42	54,93	572,07	76,902
2	2450,504	-	4785,23	-
3	397,04	-	645,71	-
4	212,434	11,247	248,301	15,745

 

Для расчета выбираем самый  нагруженный узел – узел №2. Полная нагрузка на обрез фундамента кН, кН.

 

4. Проектирование фундамента мелкого заложения на естественном основании

За отметку  принимаем уровень чистого пола здания и отметку верхнего слоя грунта естественного залегания.

Расчетная схема:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.1 Определение глубины заложения фундамента

Глубина заложения  фундамента должна быть больше глубины промерзания грунтов , для исключения пучения.

Место строительства  город Барнаул. Сумма среднемесячных отрицательных температур:.

Для здания с подвалом:  

 – для крупных и средних песков;

Для здания без подвала: 

 – табл.1 [1], при t=

Глубину заложения принимаем равной h=4,1 м, от нулевой отметки, включая подвал и высоту трех ступеней фундамента () . 

4.2 Определение размеров подошвы фундамента

Фундамент нагружен центрально, следовательно , . Для песка средней крупности по таблице 4 СНиП 2.02.01-83*:

                            _{(при φ=26°)}

По табл. 3 [1] принимаем – для песка, – при .

 – характеристики получены  по данным испытания грунтов.

 – ширина фундамента менее  10 метров.

Площадь подошвы фундамента

Давление, передаваемое на основание под фундаментом:

Расчётное сопротивление  грунта под подошвой фундамента:

При глубине заложения  подошвы фундамента 3,0 м получаем:

– удельный вес грунта над подошвой фундамента.

_{- удельный вес  грунта для рабочего  слоя}

_{- величина сцепления  рабочего слоя}

 – приведенная глубина заложения фундамента при наличии подвала, тогда:

- расстояние от поверхности  грунта до пола подвала (3.2 м – больше 2,0 м)

 

Определяем  ширину подошвы фундамента графическим  методом.

 

Составим таблицу: 

Значение b, м	σmax, кН/м	R, кН/м
1	2470,304	424,897
2	632,426	455,026
3	292,078	485,155

 

Построим графики функций зависимости  σ_max и R от ширины подошвы b.

 

 

При  b=1м -

     

При b=2м -

      

При  b=3м -

      

 

 

 

 

 

b = 2,35м; A = 5,5225 м².

s_max = 463,531 кПа < R = 465,571кПа.

Сконструируем фундамент, уточним вес фундамента и грунта на уступах.

b₀= b_к+2 *0,075+2*0,25= 0.5+0,15+0.15= 0,8  м

Δb=(b-b₀)/2 = (2,35- 0,8)/2 = 0.775м

Δb/0,3 = 0,775/0,3 = 2,58 → 2 ступени

 

Подбираем3 ступени высотой h₁ = 0,3 м.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Снова проверяем выполнение условия:

Находим объем фундамента:

Находим объем грунта:

_{Итоговое  уравнение:}

 

Условие выполняется c запасом в 0,52%, следовательно, при данных параметрах подошвы фундамента расчётное сопротивление грунта будет больше напряжений, возникающих от внешних нагрузок под подошвой фундамента.

4.3Расчёт конечной осадки фундамента мелкого заложения

Расчет  будем вести по СНиП 2.02.01-83*  «Основания зданий и сооружений».

Определение осадки методом послойного суммирования

Расчёт выполняется по формуле :   S<S_пред

1. на расчётной схеме строим эпюру бытового давления  

2. строим эпюру   

3. строим эпюру

№ точки	z, м	x=2z/b	a	szp, кН/м2
1	0	0	1	392,5
2	0,2b	0,4	0,960	376,8
3	0,4b	0,8	0,800	314
4	0,6b	1,2	0,606	237,9
5	0,8b	1,6	0,449	176,2
6	1b	2	0,336	131,9
7	1,2b	2,4	0,257	100,9
8	1,4b	2,8	0,201	78,9
9	1,6b	3,2	0,160	62,8
10	1,8b	3,6	0,131	51,4
11	2b	4,0	0,108	42,4
12	2,2b	4,4	0,091	35,7
13	2,4b	4,8	0,077	30,2
14	2,6b	5,2	0,067	26,3
15	2,8b	5,6	0,058	22,8

 

 

4)  Нижняя граница сжимаемой толщи (НГСТ) на отметке -8,800, ее толщина равна 4,7 м.

      5)  Найдем осадку S = ∑ S_i в пределах сжатой толщи Н_сж

,

По табл. 1 прил. 4 СНиП 2.02.01 – 83     Su =8 см .Su =8 см > S=4,52 см    → Осадка фундамента не превышает нормативного значения

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5. Проектирование фундамента на песчаной подушке

5.1 Определение размеров подошвы фундамента

Материал подушки  –песок средней крупности:

Принимаем глубину заложения фундамента равной 4,1 м от нулевой отметки.

Для песка средней крупности:

Определяем  ширину подошвы фундамента графическим  методом.

Фундамент нагружен центрально, следовательно , .

Давление, передаваемое на основание под фундаментом:

Расчётное сопротивление  грунта под подошвой фундамента:

 – характеристики приняты  из таблиц.

 – ширина фундамента менее  10 метров.

– удельный вес грунта под подошвой фундамента.

– удельный вес грунта в пределах глубины заложения фундамента.

 – приведенная глубина заложения фундамента при наличии подвала, тогда:

- расстояние от поверхности  грунта до пола подвала 

Воспользуемся методом подбора:

при

- условие выполняется.

Определим ширину подошвы фундамента графическим  методом.

 

При  b=1м -

     

При b=2м -

      

При  b=1,95м -

      

 

 

 

 

 

_{Принимаем b=2м, то}

_{Следовательно, принимаем b=a=2 м.}

Сконструируем фундамент, уточним вес фундамента и грунта на уступах.

b₀= b_к+2 *0,15= 0.5+0,3= 0.8  м

Δb=(b-b₀)/2 = (2- 0.8)/2 = 0.6м

Δb/0,3 = 0,6/0,3 = 2 → 2 ступени

b₁= b-Δb = 2-0,6= 1,4  м

 

Подбираем 3 ступени высотой h₁ = 0,3 м.

Снова проверяем выполнение условия:

Находим объем фундамента:

Находим объем грунта:

Условие выполняется, следовательно, при данных параметрах подошвы фундамента расчётное сопротивление  грунта будет больше напряжений, возникающих  от внешних нагрузок под подошвой фундамента.

5.2 Определение размеров песчаной подушки

Определяем  высоту песчаной подушки:

Напряжения  под подошвой фундамента:

 

Принимаем h_п.п. = 1 м, тогда напряжения под подошвой песчаной подушки:

 

_{Площадь условного фундамента:}

, где

 

Определяем  расчётное сопротивление песка для условного фундамента шириной

b_усл = 2,53 м и глубиной заложения h = 5,1 м:

, где

γ_C1 – коэффициент условий работы грунтов, – для песка средней крупности;