Курсовая работа (т): Основания зданий и сооружений
Момент в плоскости подошвы фундамента:
=MOII+QOII·(2·h+h1)=40+8(2·0,3+3,6)=73,6кН·м
Для фундамента 2:
NoII=1350 кН; Ro=288,54 кПа; d=4,2 м; gm=20кН/м3,
Тогда
В соответствии с серией 1.412-1 принимаем размеры фундамента 3,0 х 2,4м
Размеры плит в плане:
а =3,0 м b =2,4 м
а1=2,1 м b1=1,5м
высота плит 0,3м,
высота подколонника 3,6 м,
размер подколонника в плане 1,2 х
1,2 м.
А = а·b=3,0·2,4=7,2
м2.
Подсчитаем нагрузки, передающиеся на основание:
Нагрузка от веса фундамента:
фII=gf·((a·b+a1·b1)·h+b32·h1)·gжб
фII=1,1·((3,0·2,4+2,1·1,5)·0,3+1,2·1,2·3,6)·24=218,83 кН
Нагрузка от веса грунта над ступенями фундамента:
грII=gf(a·b·(2·h+h1)-(a2·b2)·h-b32·h1)·gгргрII=1,1·(3,0·2,4·(2·0,3+3,6)-(2,1·1,5)·0,3-1,2·1,2·3,6)·16=424,35 кН
Нормальная вертикальная нагрузка:
=NoII+GФII+GгрII=1350+218,83+424,35=1993,18
кН
Схемы фундаментов Ф1 и Ф2
представлены на рисунке 3
Фундамент Ф1 Фундамент Ф2
Рисунок 3 - Схемы фундаментов Ф1 и
Ф2
.4 Проверка напряжений в основании и
уточнение размеров подошвы фундамента
Принятые в первом приближении размеры подошвы фундамента по изначальной формуле уточняются исходя из СНиП, выражаемых неравенствами:
;
;
.
где Р - среднее давление под подошвой фундамента, кПа;
Рmin, max - соответственно максимальное и минимальное значения краевого давления по подошве фундамента, кПа;
R - расчетное сопротивление грунта основания, кПа.
Определяем среднее давление под подошвой фундамента и минимальное значение краевого давления:
Для фундамента 1:
Определяем среднее давление под
подошвой фундамента:
и 
- значения краевого давления по
подошве внецентренно нагруженного фундамента:
где 
- момент сопротивления площади
подошвы фундамента
Следовательно: 
,
R- расчётное
сопротивление грунта основания, кПа, определяем:
где gс1 и gс2 - коэффициенты, условий работы, принимаемые по СНиП,
принимаем gс1 =1,0 gс2 = 1,0- коэффициент, принимаемый k=1,1
Мg, Мq, Mc - коэффициенты, принимаемые по табл. 4
; 
; 
.- коэффициент, принимаемый равным:
при b < 10 м -
kz=1,
b - ширина подошвы фундамента, 2,1 м;
gII - осредненное расчетное значение удельного
веса грунтов, залегающих ниже подошвы;
где 
;
g/II
- - осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих выше
подошвы;
где 
;
сII - расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего не посредственно под подошвой фундамента, принимаю 15,9 кПа;- глубина заложения фундаментов бесподвальных сооружений от уровня планировки, принимаю 4,2 м.
Получим значение расчётного сопротивления грунта R для фундамента 1:
Итак, получаем:
,5 < 361,77;
,87 < 434,12;
,14 > 0.
Расхождение между p и R составляет 13,2 %. Размер подошвы фундамента под наружную стену здания подобран верно.
Окончательно принимаем фундамент 1 размерами 3,0 x 2,1 м.
Для фундамента 2:
где p
- среднее давление под подошвой фундамента:
и - значения краевого давления по
подошве внецентренно нагруженного фундамента:
где - момент сопротивления площади
подошвы фундамента
Следовательно: 
,
R- расчётное
сопротивление грунта основания, кПа, определяем:
где gс1 и gс2 - коэффициенты, условий работы, принимаемые по СНиП,
принимаем gс1 =1,0 gс2 = 1,0- коэффициент, принимаемый k=1,1
Мg, Мq, Mc - коэффициенты, принимаемые по табл. 4
; ; .- коэффициент, принимаемый равным:
при b < 10 м -
kz=1,
b - ширина подошвы фундамента, 2,4 м;
gII - осредненное расчетное значение удельного
веса грунтов, залегающих ниже подошвы;
где ;
g/II
- - осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих выше
подошвы;
где
;
сII - расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего не посредственно под подошвой фундамента, принимаю 15,9 кПа;- глубина заложения фундаментов бесподвальных сооружений от уровня планировки, принимаю 4,2 м.
Получим значение расчётного сопротивления грунта R для фундамента 1:
Итак, получаем:
,83 < 364,22;
,83 < 437,06;
,83 > 0.
Расхождение между p и R составляет 13,2%. Размер подошвы фундамента под наружную стену здания подобран верно.
Окончательно
принимаем фундамент 4 размерами 3,0 x 2,4 м.
2.5
Расчёт осадки фундамента
Значение
конечной осадки определяется по методу послойного суммирования оп формуле:
Где s - конечная (стабилизированная) осадка фундамента;- осадка i-го слоя грунта основания;
β - безразмерный коэффициент, принимаемый равным 0,8;- число слоёв, на которое разбита сжимаемая толща основания;
σzp,i - среднее значение дополнительного напряжения в i-м слое грунта;- толщина i-го слоя;- модуль деформации i-го слоя грунта.
Полученное значение осадки сопоставляют с предельно допустимой, установленной нормами проектирования.
Расчёт осадки производится в такой последовательности:
)
толщу основания делим на слои в пределах некоторой ограниченной глубины
(4-кратной ширины подошвы фундамента). Толщину слоя принимаем 0,4 ширины
фундамента (
).
)
вычисляем значения вертикального напряжения от собственного веса грунта на
границах выделенных слоёв по оси Z, проходящей через центр подошвы фундамента
по формуле:
Где
-
напряжение от собственного веса грунта на уровне подошвы фундамента;
γ’ - удельный вес грунта, залегающего выше подошвы фундамента;- глубина заложения фундамента от поверхности природного рельефа;
γi, hi - соответственно удельный вес и толщина i-го слоя грунта.
Удельный вес грунта, залегающего ниже уровня подземных вод, но выше водоупора, принимается с учётом взвешивающего действия воды. При определении σzg в водоупорном слое следует учитывать давление столба воды;
)
определяем дополнительные вертикальные напряжения на границах выделенных слоёв
по оси Z, проходящей через центр подошвы фундамента, по формуле:
Где
α -
коэффициент, принимаемый по табл. 1 приложения 2 СНиП [1];
-
дополнительное вертикальное давление на основание;
- среднее давление под подошвой фундамента;
)
нижнюю границу сжимаемой толщи основания, устанавливаем на глубине, где
выполняется условие
) вычисляем значения деформации каждого слоя сжимаемой толщи, а затем определяем осадку фундамента суммированием деформаций отдельных слоёв.
Расчёт осадки фундамента 1:
Ширина
подошвы b=2,1 м, среднее давление под подошвой фундамента:
кПа
Напряжения
от собственного веса грунта на уровне подошвы фундамента:
кПа
дополнительное
давление: 
кПа
Результаты
вычисления осадок сведены в таблицу 3
Таблица 3 - Расчёт осадки фундамента 1
|
Номер слоя |
Z, м |
γ, кН/м3 |
σzg, кПа |
|
α |
σzp, кПа |
σzp,i , кПа |
Ei, МПа |
si, см |
|
0 |
0,00 |
|
41,92 |
0,00 |
1,0000 |
231,59 |
|
|
|
|
1 |
0,80 |
10,93 |
50,66 |
0,76 |
0,8604 |
199,26 |
215,43 |
25,80 |
0,53 |
|
2 |
1,60 |
10,93 |
59,41 |
1,52 |
0,5620 |
130,15 |
164,71 |
25,80 |
0,41 |
|
3 |
2,40 |
10,93 |
68,15 |
2,29 |
0,3695 |
85,57 |
107,86 |
25,80 |
0,27 |
|
4 |
3,00 |
10,93 |
74,71 |
2,86 |
0,2525 |
58,48 |
72,02 |
25,80 |
0,13 |
|
5 |
3,80 |
10,05 |
82,75 |
3,62 |
0,1716 |
39,74 |
49,11 |
21,57 |
0,15 |
|
6 |
4,60 |
10,05 |
90,79 |
4,38 |
0,1241 |
28,74 |
34,24 |
21,57 |
0,10 |
|
7 |
5,40 |
10,05 |
98,83 |
5,14 |
0,0910 |
21,07 |
24,91 |
21,57 |
0,07 |
|
8 |
6,20 |
10,05 |
106,87 |
5,90 |
0,0723 |
16,74 |
18,91 |
21,57 |
0,06 |
|
9 |
7,00 |
10,05 |
114,91 |
6,67 |
0,0573 |
13,27 |
15,01 |
21,57 |
0,04 |
|
10 |
7,80 |
10,05 |
122,95 |
7,43 |
0,0461 |
10,68 |
11,97 |
21,57 |
0,04 |
|
11 |
8,50 |
10,05 |
129,99 |
8,10 |
0,0393 |
9,10 |
9,89 |
21,57 |
0,03 |
|
12 |
9,30 |
10,30 |
138,23 |
8,86 |
0,0327 |
7,57 |
8,34 |
35,80 |
0,01 |
|
13 |
10,10 |
10,30 |
146,47 |
9,62 |
0,0279 |
6,46 |
7,02 |
35,80 |
0,01 |
|
14 |
10,90 |
10,30 |
154,71 |
10,38 |
0,0241 |
5,58 |
6,02 |
35,80 |
0,01 |
|
15 |
11,70 |
10,30 |
162,95 |
11,14 |
0,0212 |
4,91 |
5,25 |
35,80 |
0,01 |
|
16 |
12,50 |
10,30 |
171,19 |
11,90 |
0,0185 |
4,28 |
4,60 |
35,80 |
0,01 |
Σsi = 1,88
Полученное значение осадки s=1,88 см меньше предельно допустимой осадки
=1,88 см < smax=8
см.
Расчёт осадки фундамента 2:
Ширина подошвы b=2,4 м, среднее давление под
подошвой фундамента:
кПа
напряжения от собственного веса
грунта на уровне подошвы фундамента:
кПа
дополнительное давление: 
кПа
Результаты вычисления осадок сведены
в таблицу 4
Таблица 4 - Расчёт осадки фундамента 2
|
Номер слоя |
Z, м |
γ, кН/м3 |
σzg, кПа |
|
α |
σzp, кПа |
σzp,i , кПа |
Ei, МПа |
si, см |
|
0 |
0,00 |
|
41,92 |
0,00 |
1,0000 |
234,91 |
|
|
|
|
1 |
0,80 |
10,93 |
50,66 |
0,67 |
0,8883 |
208,67 |
221,79 |
25,80 |
0,55 |
|
2 |
1,60 |
10,93 |
59,41 |
1,33 |
0,6333 |
148,77 |
178,72 |
25,80 |
0,44 |
|
3 |
2,40 |
10,93 |
68,15 |
2,00 |
0,4140 |
97,25 |
123,01 |
25,80 |
0,31 |
|
4 |
3,00 |
10,93 |
74,71 |
2,50 |
0,3088 |
72,54 |
84,90 |
25,80 |
0,16 |
|
5 |
3,80 |
10,05 |
82,75 |
3,17 |
0,2138 |
50,22 |
61,38 |
21,57 |
0,18 |
|
6 |
4,60 |
10,05 |
90,79 |
3,83 |
0,1569 |
36,86 |
43,54 |
21,57 |
0,13 |
|
7 |
5,40 |
10,05 |
98,83 |
4,50 |
0,1178 |
27,67 |
32,26 |
21,57 |
0,10 |
|
8 |
6,20 |
10,05 |
106,87 |
5,17 |
0,0921 |
21,64 |
24,65 |
21,57 |
0,07 |
|
9 |
7,00 |
10,05 |
114,91 |
5,83 |
0,0738 |
17,34 |
19,49 |
21,57 |
0,06 |
|
10 |
7,80 |
122,95 |
6,50 |
0,0603 |
14,17 |
15,75 |
21,57 |
0,05 |
|
|
11 |
8,50 |
10,05 |
129,99 |
7,08 |
0,0508 |
11,93 |
13,05 |
21,57 |
0,03 |
|
12 |
9,30 |
10,30 |
138,23 |
7,75 |
0,0425 |
9,98 |
10,96 |
35,80 |
0,02 |
|
13 |
10,10 |
10,30 |
146,47 |
8,42 |
0,0368 |
8,64 |
9,31 |
35,80 |
0,02 |
|
14 |
10,90 |
10,30 |
154,71 |
9,08 |
0,0316 |
7,42 |
8,03 |
35,80 |
0,01 |
|
15 |
11,70 |
10,30 |
162,95 |
9,75 |
0,0273 |
6,41 |
6,92 |
35,80 |
0,01 |
|
16 |
12,50 |
10,30 |
171,19 |
10,42 |
0,0239 |
5,61 |
6,01 |
35,80 |
0,01 |