Курсовая работа (т): Расчет и устройство фундаментов мелкого заложения

b=1,95+1,65=3,6; l=2,15+2,65=4,8.

Проверяем соответствие условиям:

b/l=3,6/4,8=0,75<0,85;

удовлетворяет условию отношения: 0,5<0,65<0,85;

а S=3,6*4,8=17,28 м2>16,91 м² (для 2-го типа).

Так как расстояние между фундаментами в осях равно 6-4,55=1,45 м >1 м, то размеры подошвы фундамента проходят.

-й тип. Размеры колонны 0,8x0,6 м, длину подошвы фундамента l можно расcчитать (см. рис. 2):

l = 0,8 + 0,075*2 + 0,3*2 + 0,3*2 = 2,15 м.

Аналогично рассчитываем ширину подошвы b:

b = 0,6 + 0,075*2 + 0,3*2 + 0,3*2 = 1,95 м

Отношение: b/l=1,95/2,15=0,9>0,85. Увеличим l на 0,6 и получим:b/l= =1,95/2,75=0,7<0,85.Удовлевторяет условиям по соотношениям b/l.

Площадь подошвы фундамента: S=1,95*2,75=5,36 м²<20,52 м² (для 3-го типа). Не удовлетворяет условиям. Следовательно, необходимо увеличить размеры подошвы фундамента, путем подбора получаем (с учетом кратности размера фундамента = 300 мм):

b=1,95+1,95=3,9; l=2,15+3,35=5,5.

Проверяем соответствие условиям:

b/l=3,9/5,4=0,72<0,85;

удовлетворяет условию отношения: 0,5<0,72<0,85;

а S=3,9*5,4=21,06 м² >20,52 м² (для 3-го типа). Так как расстояние между фундаментами в осях равно 6-5,4=0,6 м < 1 м, то размеры подошвы фундамента не проходят. Необходимо увеличить глубину заложения фундамента до 1,55 м. Пересчитываем значение R:

Определим площадь подошвы фундамента с глубиной заложения 1,55 м.

А¹_ф = 3410/(237- 18,2*1,55)=16,33 м².

С учетом момента: А¹_ф*1,2=19,6 м².

Используем полученное ранее значения l, а b возьмем немного меньше:

b=1,95+1,65=3,6; l=2,15+3,55=5,7.

b/l=3,6/5,7=0,63<0,85;

удовлетворяет условию отношения: 0,5<0,63<0,85; а S=3,6*5,7=20,52 м² >19,6 м² после увеличения глубины заложения фундамента до 1,55 м (для 3-го типа). Окончательно принимаем площадь подошвы фундамента 20,52 м² (для 3-го типа).

-й тип. Размеры колонны 0,8x0,6 м, длину l и ширину b подошвы фундамента можно расcчитать (см. рис. 2):

l = 0,8 + 0,075*2 + 0,3*2 + 0,3*2 = 2,15 м; b = 0,6 + 0,075*2 + 0,3*2 + 0,3*2 = 1,95 м

Отношение: b/l=1,95/2,15=0,9>0,85. Увеличим l на 0,6 и получим:b/l= =1,95/2,75=0,7<0,85.Удовлевторяет условиям по соотношениям b/l. Площадь подошвы фундамента: S=1,95*2,75=5,36 м2<13,3 м² (по 1-му сочетанию 4-го типа). Не удовлетворяет условиям. Следовательно, необходимо увеличить размеры подошвы фундамента, путем подбора получаем (с учетом кратности размера фундамента = 300 мм):

b=1,95+1,35=3,3; l=2,15+2,05=4,2.

Проверяем соответствие условиям:

b/l=3,3/4,2=0,78<0,85;

а S=3,3*4,2=13,86 м2>13,3 м² (по 1-му сочетанию 4-го типа). Так как расстояние между фундаментами в осях равно 6-4,2=1,8 м >1 м, то размеры подошвы фундамента проходят.

-й тип. Размеры колонны 0,4x0,4 м, длину подошвы фундамента l можно расcчитать (см. рис. 2):

b =l = 0,4 + 0,075*2 + 0,3*2 + 0,3*2 = 1,75 м.

Отношение: b/l=1,75/1,75=1>0,85. Увеличим l на 0,6 и получим:b/l= =1,75/2,35=0,74<0,85.Удовлевторяет условиям по соотношениям b/l.

Площадь подошвы фундамента: S=1,75*2,35=4,11 м²<6,09 м² (по 1-му сочетанию 5-го типа). Не удовлетворяет условиям. Следовательно, необходимо увеличить размеры подошвы фундамента, путем подбора получаем (с учетом кратности размера фундамента = 300 мм):

b=1,75+0,35=2,1; l=1,75+1,25=3.

Проверяем соответствие условиям:

b/l=2,1/3=0,7<0,85;

а S=2,1*3=6,3 м2>6,09 м² (по 1-му сочетанию 5-го типа).

Так как расстояние между фундаментами в осях равно 6-3=3 м >1 м, то размеры подошвы фундамента проходят.

.5 Определение давления на грунт основания под подошвой фундамента

Вертикальная расчетная нагрузка, приходящаяся на грунт основания под подошвой фундамента, определяется по формуле:

N^II=N₀^II+N_ф+N_гр

где N₀^II - расчетная нагрузка по II группе предельных состояний, приложенная к обрезу фундамента;

N_ф - вес фундамента, который определяется по формуле:

_ф=V_ф*γ_ж/б

где V_ф - объем фундамента:

_ф=V₁+ V₂ +V₃ +V₄;

γ_ж/б - удельный вес железобетона, который равен 23 кН/м³ .

N_гр - расчетный вес грунта, лежащего на уступах фундамента:

_гр = V_гр *γ_ср^II

γ_ср^II =Ʃγ_h^II /Ʃh

γ_ср^II - усредненное значение удельного веса грунта:

γ_ср^II =Ʃγ_h^II /Ʃh

где h - мощность слоя грунта.

Момент, действующий по подошве фундамента, определяют по формуле

М^II = М₀^II +T^II*H_ф

где М₀^II - момент, действующий по обрезу фундамента; T^II - сдвигающее горизонтальное усилие; H_ф - высота фундамента (размер по вертикали от обреза фундамента до подошвы).

Эксцентриситет равнодействующей относительно центра тяжести:

е = М^II / N^II

Среднее давление под подошвой фундамента

Р^II_ср = N^II/ А_ф

где А_ф - площадь подошвы фундамента.

Максимальное и минимальное давление под подошвой фундамента

^max = N^II/А_ф*(1+6e/l)_min = N^II/А_ф*(1-6e/l)

Рис.4 Эпюра давлений под подошвой фундамента

Для 1-го типа фундамента согласно ГОСТ 13580-85: объем бетона: 0,26 м3; Размер: 1000*300*1180 мм.

Рис.5 Конструкция монолитного железобетонного фундамента

Конструируем фундамент в соответствии с размерами колонн (фундаменты 2,3,4,5 типов), глубиной заложения и площадью подошвы фундамента. Основные размеры приведены в таблице 7 (рисунок 5).

Табл. 7 Основные размеры фундамента

Табл.8 Размеры плитной части

Для определения веса фундамента вычислим его объем для всех типов и сведем результаты вычислений в таблицу 9 (т.к. «стакан» полый, то из объема подстаканника надо вычесть объем стакана - V4= V4*-0,9*0,71=2,03-0,64=1,39 м³ (для 2,3,4 типов фундамента) и V4= V4*-0,65*0,3=0,73-0,19=0,54 м³ (для 5 типа фундамента):

Табл.9 Расчет объема фундамента

Зная объем фундамента, получим вес фундамента:

Табл.10 Расчет веса фундамента

Для 1-го типа фундамента: N_ф=0,26*23=5,98 кН.

Определим N_гр (расчетный вес грунта, лежащего на уступах фундамента). Так как в пределах заложения фундамента тип грунта не меняется, то γ_ср^II - усредненное значение удельного веса грунта тоже одинаково и равно 18,2 кН/м³.

V_гр - объем грунта, вычисляемый по формуле:

_гр =d_ф*b*l - V_ф ,

где d_ф - глубина заложения подошвы фундамента; b - ширина подошвы фундамента; l - длина подошвы фундамента. Проделаем вычисления для всех типов фундамента и результаты сведем в таблицу 11:

Табл.11 Расчет объема грунта и веса грунта

Теперь можно определить вертикальную расчетную нагрузку, приходящуюся на грунт основания под подошвой фундамента:

Табл.12 Расчет вертикальной расчетной нагрузки

Так как T^II - сдвигающее горизонтальное усилие, в нашем случае для всех типов фундамента, равно 0, то момент, действующий по подошве фундамента, будет равен моменту, действующему по обрезу фундамента (М^II = М₀^II).

Определим эксцентриситет равнодействующей относительно центра тяжести и среднее давление под подошвой фундамента для всех типов фундамента и результаты сведем в таблицу 13.

Табл.13 Расчет эксцентриситета и среднего давления

Определим максимальное и минимальное давление под подошвой фундамента для всех типов фундамента и результаты сведем в таблицу 14.

Табл.14 Расчет максимального и минимального давления под подошвой фундамента