Проверка давлений под подошвой внецентренно нагруженного фундамента

Для внецентренно нагруженного фундамента должны удовлетворяться условия:

P≤R;

P_max ≤1,2 R;

P_min >0,

где Р — среднее давление по подошве фундамента, кПа;

Р_{mах, min} — максимальное и минимальное краевое давление, кПа.

P= (2.9)

Р_{mах, min} = (2.10)

где М₁₁— момент от сочетания расчетных нагрузок, кНм, табл. 1.2;

M₁₁= М_n;

W — момент сопротивления в плоскости подошвы фундамента; W= .

Пример 2.1. Определить ширину подошвы ленточного сборного фундамента под кирпичную стену жилого дома. Расчетная нагрузка (при коэффициенте перегрузки n = 1,0) на верхнем обрезе фундамента N_01l = N₀= 560 кН/м, М₁₁= 50 кНм. Длина здания L = 120 м, высота Н= 27 м.

Грунтовые условия: I слой — гумусированный суглинок мощностью h₁= 0,8 м; γ =15 кН/м3; II слой — суглинок тугопластичный (J_L= 0,3) h₂= 5,0 м; γ= 19,2 кН/м³; удельное сцепление С₁₁= 22,5 кПа; угол внутреннего трения φ = 21°, расчетное сопротивление R₀= 230 кПа. Глубина заложения подошвы фундамента d₁= 1,2 м. Сечение фундамента показано на рис. 2.

Определяем ширину фундамента в первом приближении по формуле:

A=b·1=

Уточняем расчетное сопротивление грунта по формуле (2.8) при b=2,72 м. Так как фундамент ленточный, то расчет ведется на 1 погонный метр, тогда 1 = 1 п.м.

Для этого определим:

γ_с2=1,0

γ_с1= 1,2 (табл. 2.1);К=1,0;К_z=1,0;

при φ₁₁= 21°; Мγ = 0,56; M_q= 3,24; М_с= 5,84 (табл. 2.2);

С₁₁= 22,5 кПа; γ₁₁= 19,2 кН/м³.

γ’₁₁= = кН/м³,

где γ_i и h_i — соответственно удельный вес и мощности слоев грунта выше подошвы фундамента;

d_В= 0 — для бесподвальных зданий;

R= кПа

Ширина фундамента при R=269,3 кПа.

Рис. 2

b = м

Уточняем расчетное сопротивление грунта при b= 2,12 м.

R= кПа

Вычисленное значение R отличается от предыдущего значения менее чем на 5%, поэтому полученную ширину округляют до большего стандартного размера фундаментной плиты (см. приложение, табл. 3.5 и 3.6).

Выбираем плиту ФЛ. 24.12-2 шириной 2,4 м, высотой 0,5 м. Поскольку высота плиты 0,5 м, то отметка подошвы будет составлять 1,4 м.

Фактическое среднее давление под подошвой фундамента

P= кПа

Уточняем расчетное сопротивление грунта при d₁=1,4 и b= 2,4 м.

R= кПа

Р = 261,33 < R =277,91 кПа — условие (2.3), необходимое для расчета по деформациям, выполняется.

При расчете внецентренно нагруженных фундаментов кроме условия (2.3) должны выполняться условия (2.4) и (2.5), т.е.

P_max≤1,2 R; P_min>0

Величина Р_max и P_min определяется по формуле (2.10), тогда

P_max= кПа<1,2 R=333,5 кПа

W=

P_min=209,2 кПа >0

Таким образом и условие (2.4) и (2.5) выполняются.

Окончательный вывод о возможности использования фундамента шириной 2,4 м и глубиной залегания 1,4 м может быть сделан после расчета осадки основания и выполнения условия (2.6). Раздел расчета осадки фундамента послойного суммирования прорабатывается студентами самостоятельно используя материалы [1÷4];

Пример 2.Определить размеры железобетонного фундамента под колонну сечением 40×50 см. Здание одноэтажное, с гибкой конструктивной схемой. Глубина заложения подошвы фундамента 1,5 м. Длина здания 72 м, высота Н=12 м. Расчетные нагрузки на отметке — 0,15 м; N₀₁₁=1500 кН; М₁₁=120 кНм. Грунтовые условия примем такие же, как и в предыдущем примере.

Определяем площадь подошвы фундамента в плане по формуле (2.7)

A= м²

Соотношение сторон прямоугольного фундамента может быть принято по соотношению сторон колонны. Принимаем К_п=1,25

b = м

Принимаем b=2,5 м.

Уточняем расчетное сопротивление грунта при b=2,5. Так как

= 6 > 4, то по табл. 2.1 γ_с2= 1,0; γ_с1=1,2.

Значение γ'₁₁ определим по формуле

γ'₁₁= кН/м³

Значение γ'₁₁ на отметке подошвы фундамента равно 19,2 кН/м³. Здание бесподвальное, следовательно d_в =0.

R= кПа

Уточняем значение при R= 288,8 кПа.

A=

b= м

Принимаем b = 2,3 м.

Определяем значение R при b=2,3м

R= кПа

Так как ℓ= 2,3×1,2 = 2,76 м принимаем размеры фундамента в плане b×ℓ=2,3×2,8 м.

При расчете внецентренно нагруженных фундаментов должны выполняться следующие условия:

P≤R; P_max≤1.2R; P_min>0

(формулы 2.5 и 2.6) Р = 262,91 кПа < 284,73 кПа;

P_max = кПа<341,68кПа

W=

P_min == кПа>0

Все условия выполняются, при этом P_max < 1,2 R на 8,8%, что больше 5%.

Примем размеры подошвы фундамента 2,2×2,7 м, получаем R=283,43 кПа.

P= кПа<283,43 кПа

P_max= кПа<340,12 кПа

P_min= кПа>0

Все условия выполняются, при этом Р < R на 0,48%, что меньше 5%.

Следовательно, размеры фундамента подобраны правильно. Необходимо иметь в виду, что недонапряжение под подошвой фундамента в пределах 5% относится к одному из трех записанных выше условий.

Пример 3. Запроектировать фундамент, имеющий размеры в плане 2,5×3,0 м. Высота фундамента h_ф =1,20 м. Сечение колонны 40×60 см.

При конструировании фундамента необходимо учитывать, что его высота должна быть кратной 100 мм. Высота ступеней назначается в зависимости от полной высоты плитной части фундамента в соответствии с табл. 2.3.

Таблица 2.3.

Так как h_ф в нашем случае равна 120 см, то ступеней будет три и их высоты: нижняя — 30 см; средняя и верхняя — по 45 см. При назначении ширины ступени следует стремиться к тому, чтобы отношение выноса ступени к ее высоте было не больше двух. Зазоры между стенками стакана и колонной принимаются равными по низу не менее 50 мм (как правило, 50 мм) и по верху не менее 75 мм. Минимальную толщину стенок неармированного стакана поверху следует принимать не менее 0,75 высоты верхней ступени (подколонника) фундамента или 0,75 глубины стакана, но не менее 200 мм. В фундаментах с армированной стаканной частью толщина стенок стакана определяется расчетом, но должна быть не менее 150 мм.

Принимаем толщину стенок стакана 225 мм. Тогда размеры подлоконника (стакана) в плане будут

а_с= а_k + 2 • 225 + 2 • 75 = 600 + 450 + 150 = 1200 мм;

в_с= в_к+ 2 • 225 + 2 • 75 = 400 + 450 + 150 = 1000 мм.

Вынос средней С₂ и нижней С₁ ступени будет равен: в направлении большей стороны

С₁ + С₂ = мм,

принимаем С₁=С₂ = 900:2=450 мм;

в направлении меньшей стороны

С₁'+ С₂'= мм,

принимаем С₁'= 300 мм; С'₂ = 450 мм.

Глубина заделки колонны прямоугольного сечения при эксцентриситете продольной силы е₀≤2h_к должна быть не меньше h_к. В нашем случае h_к=600 мм. Глубина стакана принимается равной глубине заделки колонны плюс 50 мм для обеспечения возможности рихтовки колонны. В нашем случае h₀=600+50=650 мм

Толщину дна стакана следует принимать по расчету на раскалывание и продавливание, но не менее 200 мм.

Конструктивная схема фундамента показана на рис. 2.

Расчет фундамента по деформации заканчивается проверкой условия S≤S_u,

где S — осадка фундамента, определяемая по методу послойного суммирования, см;

S_u— предельно допустимая осадка сооружения, определяемая по СНиП 2.02.01-83*.

Для выполнения контрольной работы каждому студенту необходимо изучить теоретический материал по проектированию фундаментов мелкого заложения в объеме разделов, рассмотренных в расчетной части работы.

Дополнительно проработайте раздел расчета осадки фундамента по методу послойного суммирования.

ПРИЛОЖЕНИЯ

Таблица 3.1.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: