Расчет основания фундаментов мелкого заложения

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ  РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

 

 

 

 

 ВОЛГОГРАДСКАЯ  ГОСУДАРСТВЕННАЯ

АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНАЯ АКАДЕМИЯ

 

Кафедра строительных конструкций, оснований и надежности сооружений

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Методические  указания к курсовому

 и дипломному  проектированию

 

часть  I

 

РАСЧЕТ ОСНОВАНИЯ

 ФУНДАМЕНТОВ  МЕЛКОГО ЗАЛОЖЕНИЯ 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Волгоград  2003

 

 

 

УДК  624.

 

Определение геометрических размеров фундаментов мелкого заложения: методические указания к курсовому и дипломному проектированию.

 

/Сост. В.Н.Власов, Ю.С.Вильгельм, к.т.н. , доценты - Волгоград: ВолгГАСА, 2003 - с.

 

Это методическое пособие  служит частью информационной системы  для курсового проектирования по курсу “Основания и фундаменты”.

 

Изложены основные положения  расчета глубины заложения фундаментов, расчетного сопротивления основания и размеров фундаментов мелкого заложения различной геометрической формы. Приведены алгоритмы расчетов.

 

 

Для студентов 4-го и 5-го курсов специальностей : ПГС, ГС, КСХ, АД, ВК.

 

Ил.        Табл.             Библиогр.       назв.

 

 

План уч.метод.документ. 2003 г., поз.

 

Подписано в печать         2003 г. Формат 60х84/16.

Печать плоская. Бумага газетная, Уч.-изд.л.

Усл. печ.л.              т.200 экз.

 

 

Волгоградская государственная  архитектурно-строительная академия.

Волгоград, ул, Академичесая,1.

 

Лаборатория множительной техники ВолгГАСА.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

 

1.  Расчет глубины  заложения подошвы фундамтов................………………

2. Определение расчетного сопротивления  грунта.................................……

3. Определение геометрических размеров  подошвы фундаментов.....……..

          3.1. Ленточный  центрально нагруженный фундамент..............………

          3.2. Ленточный  внецентренно нагруженный фундамент........…………

          3.3. Столбчатый  центрально нагруженный фундамент.........…………

          3.4. Прямоугольный  внецентренно нагруженный фундамент

                  ( момент действует в одной  плоскости ).............................………

          3.5. Прямоугольный  внецентренно нагруженный фундамент

                  ( момент действует в двух плоскостях )..........................…………

          3.6. Круглый  ( сплошной ) фундамент....................................…………

          3.7. Кольцевой фундамент........................................................…………

4. Ленточные прерывистые  фундаменты................................………………...

5. Проверка прочности  слабого подстилающего слоя..............……………….

6. Расчет осадок …………………………………………………………………

Литература  ………………………………………………………………………

 

 

 

 

 

 

1.  РАСЧЕТ  ГЛУБИНЫ ЗАЛОЖЕНИЯ ФУНДАМЕНТОВ

 

Глубина заложения фундаментов  зависит от следующих основных факторов:

а) от конструктивных и эксплуатационных особенностей возводимых и уже существующих зданий и сооружений, то есть от уровня нагрузки здания, наличия подземных устройств (подвалов, этажей, инженерных коммуникаций) и соседних фундаментов;

б) от геологических гидрогеологических условий площадки ( характера грунтовых  напластований, уровня грунтовых вод). Отметим, что не рекомендуются в качестве естественных оснований следующие грунты: песчаные рыхлые, пылевато-глинистые текучей консистенции или с коэффициентом пористости, превышающем для супесей е > 0.7, суглинков е > 1.0 и глин е > 1.1, а также  илы, заторфованные и насыпные грунты;

в) от климатических условий района строительства (глубины промерзания грунта и его пучения).

Глубина заложения фундаментов  определяется в соответствии с п.2.25-2.33  [1]. 

Нормативная глубина сезонного  промерзания грунта принимается  равной средней из ежегодных максимальных глубин сезонного промерзания грунтов на открытой, оголенной от снега горизонтальной площадке, при уровне подземных вод, расположенных ниже глубины сезонного промерзания грунтов.

При отсутствии данных многолетних  наблюдений нормативная глубина промерзания определяется по формуле

                                                      ,                                                    (1.1)

где - безразмерный коэффициент, численно равный сумме абсолютных значений среднемесячных отрицательных температур за зиму в данном районе (СНиП по строительной климатологии и геофизике);

d =0.23-для суглинков  и глин; 0.28-супесей, песков мелких  и пылеватых; 0.3-песков гравелистых, крупных и средней крупности; 0,34 - крупнообломочных грунтов.  

Расчетная глубина сезонного  промерзания грунта

                                                      ,                                                       (1.2)

где - коэффициент, определяемый по табл.1.1.

 

 

 

 

 

Таблица 1.1

 

Конструктивные особенности  здания	Коэффициент при расчетной среднесуточной температуре воздуха в помещении, примыкающем к фундаментам наружных стен и колонн
	5° С	10 ° С	15 ° С	20 ° С
1.Здания ( сооружения ) без подвалов с полами, устраиваемыми:        а)  на грунте	0,8	0,7	0,6	0,5
б)  на лагах по грунту	0,9	0,8	0,7	0,6
в)  по утепленному цокольному пере-            крытию	1,0	0,9	0,8	0,7
2. Здания ( сооружения ) с  подвалом или      техническим  подпольем	0,7	0,6	0,5	0,4

    Примечания:

1. В табл.1.1 ( табл. 14  [ 1 ]  ) указаны значения коэффициента  при вылете наружно го ребра подошвы фундамента от внешней грани стены до 0.5 м: при вылете 1.5 м и более значения коэффициента    повышается на  0.1, но не более чем до значения =1;  при промежуточной величине вылета значения коэффициента определяется интерполяцией,

2.К помещениям, примыкающим к фундаментам наружных стен и колонн, относятся подвалы и технические подполья а при их отсутствии- помещения первого этажа.

3. При промежуточных  значениях температуры воздуха   принимается с округлением до ближайшего меньшего значения, указанного в табл.1.1.

    Окончательный  выбор глубины заложения назначается  исходя из уровня подземных  вод согласно табл.1.2.

Таблица 1.2

Вид  грунтов и консистенция глинистых грунтов под подошвой фундамента	Глубина заложения в зависимости от глубины расположения уровня грунтовых вод , м, при
	£ d + 2	> d + 2
1. Скальные, крупнообломочные  с песчаным заполнителем, пески гравелистые, крупные и средней крупности	Не зависит от расчетной глубины промерзания грунта d
2.. Пески мелкие и  пылеватые.	Не менее  d	Не зависит от d
3. Супеси с консистенцией:                  а)  < 0	Не менее  d	Не зависит от d
б)  ³ 0	Не менее d
4, Суглинки и глины,  а также крупнообломочные грунты с глинистым заполнителем, при консистенции глинистого грунта или заполнителя:
а)  ³ 0,25	Не менее d
б) < 0,25	Не менее  d	Не менее 0,5d
Примечания:           1. Когда по табл.1.2 ( табл.2 [1] ) глубину  заложения фундаментов допускается  принимать вне зависимости от расчетной глубины промерзания d, грунты, соответствующие этим случаям, должны залегать до глубины не менее (нормативной глубины промерзания ).           2. Положение уровня грунтовых  вод и верховодки должно приниматься с учетом указаний п.п.2.17   СНиП.            3. Глубину заложения фундаментов  в случаях,  когда она, согласно  табл.1.2 ,        должна быть не менее расчетной глубины промерзания ( поз.2-4 ), допускается ограничивать размером, требуемым расчетом основания по предельным состояниям.

Пример расчета глубины  заложения фундамента приведено  ниже в виде листа MathCADа.

 

 Пример 1.1    Определить глубину заложения фундамента d под колонну одноэтажного промышленного здания, если  строительная площадка (г. Волгоград ) сложена суглинком с J_L=0.21 , а уровень подземных вод расположен на глубине 3,7 м.

Решение: Определим глубину заложения фундамента в соответствии с п.2.25-2.33 [1].

Нормативная глубина сезонного  промерзания  по (2) [1] при

                          

или

допускается также  использование схематической  карты  глубин промерзания суглинков иглин на территории  РФ [   ].

1.  Определяем расчетную  глубину промерзания d₁=d_f  при (табл.1.1);

  см;   по формуле (1.2), при   коэффициенте теплового режима   ; ;      см.

       2.  Определяем глубину заложения фундамента с учетом  инженерно- геологических условий строительной площадки по табл.1.2, тогда

         см.

       3.   Определяем  глубину заложения фундамента  d₃ с учетом конструктивного фактора (рис.1.1)

 см. – высота сечения колонны.

        

                                              

  ;                      см.

Окончательно  принимаем глубину заложения  фундамента максимальную из значений d₁,d₂,d₃

 ;                    см.

 

                     

2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ  РАСЧЕТНОГО  СОПРОТИВЛЕНИЯ  ГРУНТА ОСНОВАНИЯ

 

После назначения глубины  заложения подошвы фундамента определяют ширину подошвы b при действии только центральной нагрузки, используя при этом , которое зависит от типа грунта и принимается по табл.2.1, 2.2. В зависимости от конфигурации подошвы фундамента  ширина  b  вычисляется:

      а) ленточный  фундамент 

                                    );                                                  (2.1)

     б) квадратный  фундамент  

                                    ;                                               (2.2)

     в) прямоугольный  фундамент 

 

                                   ,                                           (2.3)

где   - соотношение сторон подошвы фундамента;

 

      г) круглый фундамент ( диаметр подошвы)

 

                                 ;                                             (2.4)

 

     д) кольцевой фундамент (см. п. а).

Определяем расчетное сопротивление  грунта согласно п.2.41 [ 1 ]  по формуле

         ,              (2.5)

где     ;      ;                        (2.6)

- угол внутреннего трения; - удельное сцепление; коэффициенты условия работы, принимаемые по табл.3 [ 1 ]; - по табл.2.3; k=1, если прочностные характеристики грунта  определены непосредственно испытаниями и k=1.1, если они приняты по таблицам СНиП [ 1 ] ; b- ширина фундамента в м;   (здесь z=8 м) при b³10м; - осредненные расчетные значения удельного веса грунтов, залегающих ниже и выше подошвы фундамента; - расчетное значение удельного сцепления грунта под подошвой фундамента;    -глубина заложения фундаментов бесподвальных сооружений, или приведенная глубина заложения наружных и внутренних фундаментов от пола подвала; - глубина подвала, расстояние от уровня планировки до пола подвала, для сооружений с подвалом шириной В<20 и глубиной более 2м принимается =2м; при ширине подвала В>20 м принимается =0

Величину    определяем по формуле:

                                        = ,                                                  (2.7)

где    - толщина слоя грунта выше подошвы фундамента со стороны подвала;     - толщина конструкции пола подвала; - расчетное значение удельного веса пола подвала ( см. рис. 2.1 ).

Осредненный удельный вес  грунта определяют по формуле

 

                                                 .                                                                   (2.8)

 

                                                                                                                               Таблица 2.1

Условные расчетные  давления 

на крупнообломочные и песчаные грунты

 

Вид грунтов	, кгс/см2
К р у п  н о о б л о м о ч  н ы е
Галечниковый (щебенистый ) с песчаным заполнителем	6
Гравийный ( дресвяный) из обломков:       а) кристаллических  пород	5
б) осадочных  пород	3
П е с ч а н ы е	Плотные	Средней плотности
Пески крупные независимо от влажности	6	5
Пески средней крупности  независимо от влажности	5	4
Пески мелкие:        а)  маловлажные	4	3
б)  влажные и насыщенные водой	3	2
Пески пылеватые:        а)  маловлажные	3	2,5
б) влажные	2	1,5
в)  насыщенные водой	1,5	1