Материал: Расчет оснований и фундаментов здания химического корпуса

γ_sb = 9,9 кН/м³

. Суглинок пластичный

R₀ = 253,3 кПа

γ = 19,6кН/м³

γ_sb = 10,73 кН/м³

. Песок крупный, R₀ = 400 кПа

γ = 19,9 кН/м3 ; γ_sb = 10,38 кН/м³

кН/м³ (5.2)

кН/м³ (5.3)

Рисунок 4. Схема фундамента мелкого заложения. М 1:50

Расчет фундаментов.

Фундамент №1

Фундамент столбчатый под колонну размером 300*300 мм. Значения нагрузок, действующих на каркас здания при расчете фундамента №1: N=1340кН, M= 230кН*м, Q= 20 кН.

1. Условное расчетное сопротивление грунта ИГЭ №21, в котором закладываем фундамент: R₀= 253,3 кПа

. Вычисляем предварительную площадь фундамента:

; (5.4)

где: N - вертикальная составляющая внешних сил,

R₀ - расчетное сопротивление грунта,

γ_ср - усредненное значение удельного веса материала фундамента и грунта на его уступах,

d - глубина заложения.

. Определим ширину фундамента:

, (5.5)

где , где длина подошвы фундамента (принимаем конструктивно в пределах от 1 до 4)

,

. Находим расчетное сопротивление грунта:

(5.6)

где g_с1 и g_с2 - коэффициенты, условий работы, принимаемые по табл. 3 СНиП 01-83;-         коэффициент, принимаемый равным: k₁ = 1, если прочностные характеристики грунта (j и с) определены непосредственными испытаниями;

М_g , М_q, M_c -        коэффициенты, принимаемые по табл. 4 СНиП 01-83 ;_z -         коэффициент, принимаемый равным:

при b < 10 м (b=2.1м) - k_z = 1;

b - ширина подошвы фундамента, м;

g_II -          осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента (при наличии подземных вод определяется с учетом взвешивающего действия воды), кН/м³ (тс/м³);

g^/_II - то же, залегающих выше подошвы;

с_II -          расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента, кПа (тс/м²);

d₁ - глубина заложения фундаментов бесподвальных сооружений от уровня планировки

,44 кПа

5. Проверяем условие:

,  -условие не соблюдается, следовательно, вместо R₀ в формуле (5.4) подставляем полученное R и повторяем расчеты с 1-5.

. R₀=846,44 кПа

. Вычисляем предварительную площадь фундамента по формуле (5.4):

. Определим ширину фундамента по формуле (5.5) :

. Находим расчетное сопротивление грунта по формуле (5.6) :

,51 кПа

5. Проверяем условие:

,  -условие соблюдается

Предварительно принимаем фундамент ФА 1-6 1,5*1,5*0.3 V_бет=2,16 м³

6. Определяем окончательное давление под подошвой фундамента:

_ф=V_бет*g_бет, (5.7)

где g_бет - удельный вес тяжелого бетона, равный 24 кН/м³;

V_бет - объем бетона, необходимый для заложения фундамента, м³.

G_ф=2,16 * 24= 51,84 кН

. Определяем значение веса грунта на выступах фундамента:

_гр=(d_1*A- V_бет)* g, (5.8)

где d- глубина заложения фундамента;

g - удельный вес грунта расположенного выше подошвы фундамента, кН/м³;

А-площадь фундамента, определяемый по формуле:

А=l*b (5.9)

А=1,5*1,5=2,25 м²

G_гр=(2,2*2,25-2,16)*19,6=54,7 кН

. Делаем проверочный расчет давления под подошвой фундамента по схеме внецентренно нагруженного фундамента:

 (5.10)

где А - площадь фундамента;

М - изгибающий момент, кН;

Р- центрально нагруженная сила;

W - осевой момент сопротивления сечения, м³.

. Осевой момент сопротивления сечения определяется в зависимости от формы подошвы:

 (5.11)

. Центрально нагруженная сила:

Р= N = ( N+ G_ф+ G_гр ) (5.12)

Р= 1340+54,7+51,84=1446,5 кН

Подставляем значения в формулу (5.10) и проверяем:

P_max=1107< 1.2*R=1011 кН - условие не выполняется

P_min=178,61 >0 - условие выполняется => увеличиваем размеры подошвы фундамента предварительно выбираем ФА 7-12 1,8*1,5*0,3 V_бет = 2,29м³

6. Определяем окончательное давление под подошвой фундамента:

_ф=V_бет*g_бет, (5.7)

где g_бет - удельный вес тяжелого бетона, равный 24 кН/м³;

V_бет - объем бетона, необходимый для заложения фундамента, м³.

G_ф=2,29 * 24= 54,96 кН

. Определяем значение веса грунта на выступах фундамента:

_гр=(d_1*A- V_бет)* g, (5.8)

где d- глубина заложения фундамента;

g - удельный вес грунта расположенного выше подошвы фундамента, кН/м³;

А-площадь фундамента, определяемый по формуле:

А=l*b (5.9)

А=1,8*1,5=2,7 м²

G_гр=(2,2*2,7-2,29)*19,6=71,54 кН

. Делаем проверочный расчет давления под подошвой фундамента по схеме внецентренно нагруженного фундамента:

 (5.10)

где А - площадь фундамента;

М - изгибающий момент, кН;

Р- центрально нагруженная сила;

W - осевой момент сопротивления сечения, м³.

Q- горизонтальная нагрузка, кН

. Центрально нагруженная сила:

Р= N = ( N+ G_ф+ G_гр ) (5.12)

Р= 1340+54,96+71,54=1466,5 кН

Подставляем значения в формулу (5.10) и проверяем:

P_max=871,55 < 1.2*R=1011 кН - условие выполняется

P_min=214,75 >0 - условие выполняется

10. Окончательно принимаем ФА 7-12 1,8*1,5*0,45

Рисунок 5. Фундамент №1 ФА 7-12

Фундамент №2

Фундамент столбчатый под колонну размером 400*400 мм. Значения нагрузок, действующих на каркас здания при расчете фундамента №2: N=1630кН, M= 260кН*м, Q= -20 кН.

1. Условное расчетное сопротивление грунта ИГЭ №21, в котором закладываем фундамент: R₀= 253,3 кПа

. Вычисляем предварительную площадь фундамента:

; (5.4)

где: N - вертикальная составляющая внешних сил,

R₀ - расчетное сопротивление грунта,

γ_ср - усредненное значение удельного веса материала фундамента и грунта на его уступах,

d - глубина заложения.

. Определим ширину фундамента:

, (5.5)

где , где длина подошвы фундамента (принимаем конструктивно в пределах от 1 до 4)

,

. Находим расчетное сопротивление грунта:

(5.6)

где g_с1 и g_с2 - коэффициенты, условий работы, принимаемые по табл. 3 СНиП 01-83;-         коэффициент, принимаемый равным: k₁ = 1, если прочностные характеристики грунта (j и с) определены непосредственными испытаниями;

М_g , М_q, M_c -        коэффициенты, принимаемые по табл. 4 СНиП 01-83 ;_z -         коэффициент, принимаемый равным:

при b < 10 м (b=2.1м) - k_z = 1;

b - ширина подошвы фундамента, м;

g_II -          осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента (при наличии подземных вод определяется с учетом взвешивающего действия воды), кН/м³ (тс/м³);

g^/_II - то же, залегающих выше подошвы;

с_II -          расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента, кПа (тс/м²);

d₁ - глубина заложения фундаментов бесподвальных сооружений от уровня планировки

,3 кПа

5. Проверяем условие:

,  -условие не соблюдается, следовательно, вместо R₀ в формуле (5.4) подставляем полученное R и повторяем расчеты с 1-5.

. R₀=850,3 кПа

. Вычисляем предварительную площадь фундамента по формуле (5.4):

. Определим ширину фундамента по формуле (5.5) :

. Находим расчетное сопротивление грунта по формуле (5.6) :

,1 кПа

5. Проверяем условие:

,  -условие соблюдается

Предварительно принимаем фундамент ФА 7-12 1,8*1,5*0,3 V_бет = 2,29м³

6. Определяем окончательное давление под подошвой фундамента:

_ф=V_бет*g_бет, (5.7)

где g_бет - удельный вес тяжелого бетона, равный 24 кН/м³;

V_бет - объем бетона, необходимый для заложения фундамента, м³.

G_ф=2,29 * 24= 54,96 кН

. Определяем значение веса грунта на выступах фундамента:

_гр=(d_1*A- V_бет)* g, (5.8)

где d- глубина заложения фундамента;

g - удельный вес грунта расположенного выше подошвы фундамента, кН/м³;

А-площадь фундамента, определяемый по формуле:

А=l*b (5.9)

А=1,8*1,5=2,7 м²

G_гр=(2,2*2,7-2,29)*19,6=71,54 кН

. Делаем проверочный расчет давления под подошвой фундамента по схеме внецентренно нагруженного фундамента:

 (5.10)

где А - площадь фундамента;

М - изгибающий момент, кН;

Р- центрально нагруженная сила;

W - осевой момент сопротивления сечения, м³.

Q- горизонтальная нагрузка, кН

. Центрально нагруженная сила:

Р= N = ( N+ G_ф+ G_гр ) (5.12)

Р= 1630+54,96+71,54=1756,5 кН

Подставляем значения в формулу (5.10) и проверяем:

P_max=927 < 1.2*R=1020,4 кН - условие выполняется

P_min=373,9 >0 - условие выполняется

10. Окончательно принимаем ФА 7-12 1,8*1,5*0,45

Рисунок 6. Фундамент №2 ФА 7-12

Фундамент №3

Фундамент столбчатый под колонну размером 400*400 мм. Значения нагрузок, действующих на каркас здания при расчете фундамента №3: N=550кН, M= 120кН*м, Q=10 кН.

1. Условное расчетное сопротивление грунта ИГЭ №21, в котором закладываем фундамент: R₀= 253,3 кПа

. Вычисляем предварительную площадь фундамента:

; (5.4)

где: N - вертикальная составляющая внешних сил,

R₀ - расчетное сопротивление грунта,

γ_ср - усредненное значение удельного веса материала фундамента и грунта на его уступах,

d - глубина заложения.

. Определим ширину фундамента:

, (5.5)

где , где длина подошвы фундамента (принимаем конструктивно в пределах от 1 до 4)

,

4. Находим расчетное сопротивление грунта: