Пиши Дома Нужные Работы


Расчет и проектирование фундамента на искусственном основании

Расчет произведем аналогично фундаменту на естественном основании, в данном варианте назначим глубину фундамента d = 1,8 м (согласно трем факторам). Принимаем для устройства подушки песок среднезернистый, плотный имеющий проектные характеристики: Е = 45 МПа, е= 0.5, γII = 20,2 кН/м3, γIn,sb = 10.7 кН/м3, R0 = 500 кПа.

Определяем требуемое значение площади подошвы фундамента Атр, м2:

Атр. = N / (R0– γmt * d) = 1169.8 кН / (500 кПа – 20 кН/м3 *1.8 м) = 2.52 м2

где, N - расчетная нагрузка, приложенная к обрезу фундамента, кН;

R0 - расчетное сопротивление песчаной подушки (таб. В.2 СП 22.13330.2011), кПа;

γmt — средний объемный вес материала фундамента и грунта, расположенного над уступами фундамента, кН/м3;

d — глубина заложения фундамента, считая от планировочной отметки земли около фундамента, м.

Принимаем размеры фундамента в соответствии с требуемым значением площади подошвы Атр = 2.52 м2, и назначенной глубиной заложения d = 1.8 м, а следовательно, и Нф = 1.8 м фундамента. Площадь подошвы принятого фундамента должна удовлетворять условию А > Атр Всем условиям удовлетворяет фундамент марки ФД 11-2 (серии 1.412) с характеристиками:

1 подошвенная ступень – 3600 х 3000 х 300 мм

2 подошвенная ступень – 2700 х 2100 х 300 мм

Площадь подошвы фундамента А = b * l = 3.6 м * 3.0 м = 10.8 м2

Глубина Hф = 1.8 м.

Объем бетона Vfun = 8.0 м3

Момент сопротивления подошвы фундамента

W = b * l2 / 6 = 3.0 м * (3.6 м)2 / 6 = 6.48 м3

Приводим все нагрузки, действующие на фундамент, к центру тяжести подошвы:

Mtot,II = MII + QII * Hф = 556.4 кН*м + 159.2 кН * 1.8 м = 842.96 кН*м

Qtot,II = QII = 159.2 кН

Определяем эксцентриситет нагрузки по подошве фундамента, м:

e = MII / (NII + γmt * d * A) =

= 556.4 кН*м / (1169.8 кН + 20 кН/м3 *1.8 м * 10.8 м2) = 0.36 м

где, NII — сумма вертикальных нагрузок, дейсвтующих на основание, кроме веса фундамента и грунта на его обрезках, и определяемых для случая расчета основания по деформациям, кН;

γmt — средний объемный вес материала фундамента и грунта, расположенного над уступами фундамента, кН/м3;

Mtot,II — момент от равнодействующей всех нагрузок, действующих на подошве фундамента, найденных с учетом заглубления фундамента в грунте и перераспределяющего влияние подошвы фундамента, м3;

А — площадь фундамента, м2;

d — глубина заложения фундамента, считая от планировочной отметки земли около фундамента, м.

Рис. 5. Геометрические размеры и проектные отметки фундамента и грунта

Рис. 6. Усилия, действующие на обрез фундамента

Определяем максимальное, минимальное и среднее краевое давление на грунт под подошвой при относительном эксцентриситете:

e/l = 0.36 м / 3.0 м = 0.12 < 0.17, тогда:

PII min/max = NII / A + γmt * d ± Mtot,II / W =

= 1169.8 кН / 10.8 м2 + 20 кН/м3 *1.8 м ± 842.96 кН*м / 6.48 м3

= 144.3 кПа ± 130.1 кПа

PII, mt = NII / A + γmt * d = 1169.8 кН / 10.8 м2 + 20 кН/м3 *1.8 м = 144.3 кПа

где, NII — сумма вертикальных нагрузок, действующих на основание, кроме веса фундамента и грунта на его обрезах, и определяемых для случая расчета основания по деформациям, кН;

А — площадь подошвы фундамента, м2;

γmt - средний объемный вес материала фундамента и грунта, расположенного над уступами фундамента, кН/м3;

d — глубина заложения фундамента, считая от планировочной отметки земли около фундамента, м;

Mtot,II — момент от равнодействующей всех нагрузок, действующих на подошве фундамента, найденных с учетом заглубления фундамента в грунте и перераспределяющего влияние подошвы фундамента, кН*м;

W — момент сопротивления площади подошвы фундамента, м3.

Уточняем расчетное сопротивление R, кПа, для песчаной подушки по формуле (В.1 из приложения В, СП 22.13330.2011):

R = R0 * (1 + k1 * (b – b0) / b0) * ((d + d0) / 2 * d0) =

= 500 кПа * (1 + 0.125 * (3 м – 1 м) / 1 м) * ((1.8 м + 2 м) / 2 * 2 м) = 593.75 кПа

где, R0 — расчетное сопротивление песчаной подушки, кПа (таб. В.2 СП 22.13330.2011);

к1 — коэффициент, принимаемый для оснований;

b и d — ширина и глубина заложения фундамента, м;

b0 и d0 — ширина и глубина заложения фундамента принимаемые при расчете R0, м.

Проверяем условия для принятых размеров фундамента:

PII, mt < R 144.3 кПа < 593.75 кПа

(593.75 кПа – 144.3 кПа) / 144.3 кПа = 311.4 %

PII max < 1.2 * R 274.4 кПа < 593.75 кПа * 1.2 = 712.5 кПа

(712.5 кПа – 274.4 кПа) / 274.4 кПа = 159.5 %

PII min > 0

Все условия выполнены. Однако несущая способность насыпного грунта используется только на 38 %

Рис. 7. Эпюра контактных давления и усилия, действующие на подошву фундамента

Так как грузоподъемность мостового крана Q1 = 8 т < 75 т, и R > 150 кПа, то отношение PII max / PII min, проверять не требуется.

Требуемую толщину подушки находим методом последовательных попыток, исходя из необходимости ограничения давления по подошве подушки величиной Pz, кПа, расчетным сопротивлениям грунта подстилающего слабого слоя в соответствии с условием:

σz = (σzp - σzy) + σzg < Rz

где, σzp, σzy, σzg - вертикальные напряжения в грунте на глубине z от подошвы фундамента, кПа;

Rz - расчетное сопротивление грунта пониженной прочности, кПа.

Определяем составляющие формулы, назначив толщину песчаной подушки hp = 0.6 м:

σzp = α * PII, mt = 0.966 * 144.3 кПа = 139.4 кПа

где, α - коэффициент, принимаемы по таб. 5.8 СП 22.13330.2011 в зависимости от относительной глубины ξ = 2*h1/b = 2*0.6 м/3.0 м = 0.4 и соотношению сторон подошвы фундамента η = l/b = 3.6 м/3.0 м = 1.2

b — ширина подошвы фундамента, м;

l — длина подошвы фундамента, м.

σzg = γII(2) * dw + γsb(2) * (d1 – dw) + γn,sb * hp =

=18.84 кН/м3 * 0.75 м + 9.7 кН/м3 * (1.8 м – 0.75 м) + 10.7 кН/м3 * 0.6 м = 30.8 кПа

σzy = α * σzg,0 = α * (γII(2) * dw + γsb(2) * (d1 – dw)) =

= 0.966 * (18.84 кН/м3 * 0.75 м + 9.7 кН/м3 * (1.8 м – 0.75 м)) = 23.49 кПа

где, γsb(2) - удельный вес суглинка, расположенного ниже уровня подземных вод, с учетом взвешивающего действия воды для расчета по II группе предельных сост., кН/м3

dw — глубина расположения уровня подземных вод, м;

γII(2) - удельный вес суглинка без учета взвешивающего действия воды для расчета по II группе предельных состояний, кН/м3;

d1 — глубина заложения фундаментов, м;

γn,sb — удельный вес песка, с учетом взвешивающего действия воды для расчета по II группе предельных состояний, кН/м3;

hp - толщина песчаной подушки, м.

Rz = γс1 * γс2 * (Мγ * кz * bz * γsb(2) +Mq * (d1 + hp) * γ’II + Mc * cII) / к = 1.1 * 1.0 *

*(0.43 *1 * 3.06 м * 9.7 кН/м3 + 2.73 * 2.4 м *12.80 кН/м3 + 5.31 * 22) / 1.0 = 234.8 кПа

где, γс1, γс2 – коэфф. условий работы, при показатели текучести IL = 0.55;

к — коэффициент, принимаемый равным единице, т.к. прочностные характеристики грунта (фII и сII) определены непосредственными испытаниями;

cII = 22 кПа - расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента, кПа;

d1 + hp= 2.4 м - глубина заложения фундаментов, м;

db= 0 - глубина подвала, м.

γsb(2) — удельный вес суглинка, расположенного ниже уровня подземных вод, с учетом взвешивающего действия воды для расчета по II группе предельных состояний, кН/м3;

Мγ, Mq, Mc — коэффициенты, в зависимости от угла трения фII = 18˚;

кz = 1 — коэффициент, принимаемый равным единице при b < 10 м;

b = 3.06 м — ширина подошвы фундамента, м, по формуле:

bz = √ (Az – a2) – a = √ (11.18 м2 – (0.3м) 2) – 0.3 м = 3.06

где, Az - площадь условного фундамента, м2, вычисляемая по формуле:

Az = (NII + γmt * d * l * b)/ σzp =

= (1169.8 кН + 20 кН/м3 *1.8 м * 3.0 м * 3.6 м) / 139.4 кПа = 11.18 м2

где, NII - сумма вертикальных нагрузок, действующих на основание, кроме веса фундамента и грунта на его обрезках, и определяемых для случая расчета основания по деформациям, кН;

σzp — среднее значение вертикального нормального напряжения от внешней нагрузки, проходящей через центр подошвы фунд., кН;

а — вычисляем по формуле:

а = (l – b) / 2 = (3.6 м – 3.0 м) / 2 = 0.3 м

где, γ’II - удельный вес грунта, расположенного выше подошвы фундамента (при наличии подземных вод определяется с учетом взвешивающего действия воды), кН/м3:

γ’II = (γII(2) *dw + γsb(2) * (d1 – dw) + γn,sb * hp) / (d1 + hp) =

(18.84 кН/м3 * 0.75 м + 9.7 кН/м3 * (1.8 м – 0.75 м) + 10.7 кН/м3 * 0.6 м) /

(1.8 м + 0.6 м) = 12.8 кН/м3

где, γsb(2) - удельный вес суглинка, расположенного ниже уровня подземных вод, с учетом взвешивающего действия воды для расчета по II группе предельных состояний, кН/м3

dw — глубина расположения уровня подземных вод, м;

γII(2) - удельный вес суглинка без учета взвешивающего действия воды для расчета по II группе предельных состояний, кН/м3;

d1 — глубина заложения фундаментов, м;

γn,sb — удельный вес песка, с учетом взвешивающего действия воды для расчета по II группе предельных состояний, кН/м3;

hp - толщина песчаной подушки, м.

Проверяем условие:

σz = (σzp - σzy) + σzg = (139.4 кПа - 23.49 кПа) + 30.8 кПа = 146.7 кПа

146.7 кПа < Rz = 234.8 кПа

Условие выполняется






ТОП 5 статей:
Экономическая сущность инвестиций - Экономическая сущность инвестиций – долгосрочные вложения экономических ресурсов сроком более 1 года для получения прибыли путем...
Тема: Федеральный закон от 26.07.2006 N 135-ФЗ - На основании изучения ФЗ № 135, дайте максимально короткое определение следующих понятий с указанием статей и пунктов закона...
Сущность, функции и виды управления в телекоммуникациях - Цели достигаются с помощью различных принципов, функций и методов социально-экономического менеджмента...
Схема построения базисных индексов - Индекс (лат. INDEX – указатель, показатель) - относительная величина, показывающая, во сколько раз уровень изучаемого явления...
Тема 11. Международное космическое право - Правовой режим космического пространства и небесных тел. Принципы деятельности государств по исследованию...



©2015- 2017 pdnr.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.