Проектирование отдельного фундамента под колонну

3.1.1 Определение размеров подошвы фундамента

Исходные данные:

Нагрузки по обрезу фундамента:

N_0II = 960 кН; М_0II = 210 кН*м; Fh=30 кН;

Высота фундамента: H_f = 4,5 м.

Глубина подвала: d_b = 2,0 м.

Удельный вес материала пола: g_II = 22 кН/м³.

Рисунок 6. Фундамент на естественном основании

`g - среднее значение удельного веса фундамента и грунта на его уступах (при наличии подвала) – 17 кН/м³.

Площадь подошвы фундамента:

А = N_0II / ( R -`g × d ) = 960 / ( 390,7 – 17 × 4,65 ) = 3,08 м².

Примем соотношение сторон фундамента η= 1,4

Размеры подошвы:

; b = 1,8 м

l= b∙η = 1,8∙1,4 = 2,4 м; l= 2,7 м

При определении расчетного сопротивления расчетные характеристики грунта под подошвой усредняем на глубину, равную b/2=0,75м.

g_II = = 8,28 кН/м³.

Расчётное сопротивление грунта:

R = g_с1 × g_с2 ( М_g × b × g_II + М_g × d₁ × g_II^’ + ( М_g – 1 ) × d_b × g_II^’ + M_c × C_II )

d₁ = h_s + ( h_sf × g_sf ) / g_II^’

d₁ = 1,5 + ( 0,15 × 22 ) / 18,0 = 1,68 м.

g_II^’ = ( 18,0 × 4,2 +17,8 × 0,25) / 4,45 = 18,0 кН/м³.

R = 1,2 × 1,0 ×(0,26 × 1,8 × 8,28 + 2,17 × 1,68 × 18,0 + ( 2,17 – 1 )×2×18,0 + 4,69 × 34 ) = 325,3 кПа.

Среднее давление по подошве

P_II = N_0II / ( b × l ) + g × d < R

P_II = 960 / (1,8 × 2,7 ) + 17 × 4,65 = 276,6 кПа < R = 325,3 кПа. Условие выполняется.

Недогруз 85,03%.

При действии момента М_0II и горизонтальной силы F_II происходит перераспределение давлений по подошве фундамента. Чтобы фундамент не получил чрезмерного поворота, дополнительно ограничивают величины краевых давлений.

здесь N_II - суммарная вертикальная нагрузка на основание, включая вес фундамента и грунта на его уступах:

N_II = N_0II +`g × d × A = 960 + 17 × 4,65 × (1,8 × 2,7) = 1344,2 кН;

е - эксцентриситет равнодействующей относительно центра тяжести подошвы фундамента:

е = M_II / N_II = 210 / 1344,2 = 0,156 м.

где М _II - изгибающий момент на уровне подошвы фундамента:

М _II = М _0II + F_II × H _f = 210+30*4,5 = 345 кНм.

Максимальное давление под краем подошвы

p_{max, min} = N_II × ( 1 ± 6 × e / l ) / ( b × l )

p_max = 1344,2 × ( 1 + 6 × 0,156 / 2,7 ) / ( 1,8 × 2,7 ) = 384,4 < 1,2 × R = 1,2 × 325,3 = 390,4 кПа;

p_min = 1344,2× ( 1 - 6 × 0,156 / 2,7 ) / ( 1,8 × 2,7 ) = 180,7 > 0.

3.1.2 Определение размеров фундамента

Размеры в плане подколонника под сборную железобетонную колонну можно принять исходя из минимальной толщины стенок, равной 150 мм. И зазора между колонной и стаканом, равного 75 мм. В результате минимальные размеры сечения подколонника равны

b_uc,min = b_c + 450 = 400 + 450 = 850 мм.

L_uс,min = l_c + 450 = 600 + 450 = 1050 мм.

С учетом модульности: b_иc = 900 мм.

L_ис = 1200 мм.

Нормативное значение продольной силы: N_0II = 960 кН .

Максимальное краевое давление: P_max = 384.4 кПа.

Определим приближенно максимальные краевые давления от расчетных значений нагрузок при g_f = 1,2 без учета веса грунта и фундамента.

P_max1 = 1,2 × P_max2 - `g × d = 1,2 ×384.4 – 17 × 4.65 = 382.23 кПа.

r = R_bt / P_max1 = 660 / 382.23 = 1,73

C_L = ( l – l_uc ) / 2 = ( 2,7 – 1,2 ) / 2 = 0,75 м.

C_b = ( b – b_uc ) / 2 = (1,8 – 0,9 ) / 2 = 0,45 м.

Минимальная рабочая высота плитной части:

Так как h₀ = 0,34 < C_b = 0,45 м, то уточнения рабочей высоты не требуется

h₀ = 300 – 35 = 265 мм

Принимаем общую высоту плитной части 600 мм 1 ступень высотой 600 мм.

Максимальный вынос нижней ступени из условия прочности на продавливание (при условии равенства вылетов в обоих направлениях) можно определить по формуле:

Принимаем с₁ = 0,45 м, где h₀₁ = 600 – 35 = 565 м – рабочая высота нижней ступени;

Из конструктивных ограничений вынос нижней ступени не должен превышать:

3∙ h₀₁ = 3 ∙ (600 – 35) =1695 мм (с учетом модульности 1800 мм).

Рисунок 7 Основные размеры фундамента

3.1.3 Определение осадки фундамента методом послойного суммирования

Исходные данные:

- ширина подошвы равна 1,8 м, длина подошвы - 2,7 м.

- среднее давление по подошве p_II = 276,6 кПа.

Напряжение от собственного веса грунта на уровне подошвы фундамента

g_II^’ = 18,0 кН/м³.

s_zg,0 = g_II^’ × d = 18,0 × 4,5 = 81,0 кПа

Дополнительное давление на уровне подошвы фундамента

p₀ = p_II - g_II^’ × d = 276,6 –18,0 = 195,6 кПа

Разбиваем основание на слои толщиной:

h_i £ 0,4 × b h_i £ 0,4 × 1,8 = 0,72 м.

Точка 1: x = 2 × 0,72/1,8 = 0,8; h = 2,7/1,8 = 1,5; 0,853

Дополнительное напряжение

= 0,853 · 195,6 = 166,8 кПа,

Напряжения от собственного веса грунта

= 81,0 + 8,28 · 0,72 = 86,9 кПа.

Точка 2: x = 2 × 1,44/1,8 = 1,6; h = 2,7/1,8 = 1,5; 0,532;

= 0,532· 195,6 = 104,1кПа,

= 86,9 + 8,28 · 0,72 = 92,8 кПа.

Точка 3: x = 2 × 2,16/1,8 = 2,4; h = 2,7/1,8 = 1,5; 0,337;

= 0,337 · 195,6 = 65,9 кПа,

= 92,8 + 8,28· 0,72 = 98,7 кПа.

Точка 4: x = 2 × 2,88/1,8 = 3,2; h = 2,7/1,8 = 1,5; 0,225;

= 0,225 · 195,6 = 44,01 кПа,

= 98,7 + 8,28· 0,72 = 104,7 кПа.

Точка 5: x = 2 × 3,6/1,8 = 4; h = 2,7/1,8 = 1,5; 0,153;

= 0,153 · 195,6 =29,9 кПа,

= 104,7 + 8,28· 0,72 = 110,7 кПа.

Точка 6: x = 2 × 4,32/1,8 = 4,8; h = 2,7/1,8 = 1,5; 0,112;

= 0,112 · 195,6 =21,9 кПа,

= 110,7 + 9,38· 0,72 = 117,5 кПа.

В точке 6 = 21,9 кПа < 0,2 = 23,5 кПа на 1,6 кПа, поэтому нижнюю границу сжимаемой толщи принимаем в точке 6.

Среднее дополнительное давление по слоям:

Слой 1: _`s_zp,1 = (195,6 + 86,9) / 2 = 141,25 кПа,

Слой 2: _`s_zp,2 = (86,9 + 104,1) / 2 = 95,5 кПа,

Слой 3: _`s_zp,3 = (104,1 + 65,9) / 2 = 85,0 кПа,

Слой 4: _`s_zp,4 = (65,9 + 44,01) / 2 = 55,0 кПа,

Слой 5: _`s_zp,5 = (44,01 + 29,9) / 2 = 37,0 кПа,

Слой 6: _`s_zp,6 = (29,9 + 21,9) / 2 = 25,9 кПа,

Таблица 3

Вычисление осадок фундамента

Грунт	№ точки	,	,	,				,	,
Глина Е0=9 МПа γ=18,0 кН/м3			0,72	81,0	16,2			195,6	166,34 138,6 101,65 62,84 40,2 23,56 ­
	0,72	86,9	17,38	0,8	0,853	166,8
	1,44	92,8	18,56	1,6	0,532	104,1
	2,16	98,7	19,74	2,4	0,337	65,9
	2,88	104,7	20,94	3,2	0,225	44,01
	3,6	110,7	22,14		0,153	29,9
	4,32	117,5	23,5	4,8	0,112	21,9

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: