методичка фундаменты. Л. В. Моргун проектирование фундаментов стаканного типа под колонны промышленных зданий методические указания к выполнению курсового (и дипломного) проекта по дисциплине Основания и фундаменты
 Скачать 3.62 Mb.
|
|
d fn ) определяют по формуле) где M t – безразмерный коэффициент, численно равный сумме абсолютных значений среднемесячных отрицательных температур за зиму в данном районе, принимаемых по СНиП 2.01.01 Строительная климатология и геофизика d 0 -эмпирический коэффициент, величина которого зависит от вида грунта. Для суглинков и глин d 0 = 0,23 м супесей, песков мелких и пылеватых d 0 = 0,28 м песков гравелистых, крупных и средней крупности d 0 = 0,30 м крупнообломочных грунтов d 0 = 0,34 м. Значение для грунтов неоднородного сложения определяется как средневзвешенное в пределах глубины промерзания. На меру морозного пучения грунтов оказывает влияние уровень подземных води показатель текучести (J L ) глинистых грунтов (табл. Глубина промерзания под промышленными зданиями в связи с особенностями теплового режима внутри них в условиях эксплуатации будет отличаться от нормативной. Таблица 4.1 - Коэффициенты К для расчета глубины промерзания грунта под зданиями Конструктивные особенности сооружений Величины коэффициентов К при расчетной среднесуточной температуре воздуха в помещениях, примыкающих к наружным фундаментам, Си более Без подвала с полами по грунту 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 На лагах по грунту 1,0 0,9 0,8 0,7 0,6 По утепленному цокольному перекрытию 1,0 1,0 0,9 0,8 0,7 С подвалом или техническим подпольем 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 Поэтому существует понятие расчетного значения глубины сезонного промерзания грунта (d f ), которое определяют по формуле d f = К) где К – коэффициент, учитывающий влияние температуры воздуха внутри помещений, примыкающих к наружным фундаментам, учитывающий наличие подвала или технического подполья, а также состав полов табл. Принимается по СНиП 2.02.01 Строительная климатология и геофизика. В случаях, когда глубина заложения фундаментов не зависит от расчетной глубины промерзания d f , соответствующие грунты, указанные в настоящей таблице, должны залегать до глубины не менее нормативной глубины промерзания Таблица 4.2 - Рекомендации по глубине заложения подошвы фундаментов в зависимости от глубины расположения подземных вод Виды грунтов под подошвой фундамента Глубина заложения подошвы фундаментов в зависимости от глубины расположения уровня подземных вод d w , м, при d w ≤ d f + 2 d w > d f + 2 Скальные, крупнообломочные с песчаным заполнителем, пески гравелистые, крупные и средней крупности Не зависит от Не зависит от Пески мелкие и пылеватые Не менее Не зависит от Супеси с показателем текучести J L < 0 Не менее Не зависит от d f Cуглинки, глины, а также крупнообломочные грунты с пылевато- глинистым заполнителем при показателе текучести грунта J L ≥ 0,25 Не менее Не зависит от d f Cуглинки, глины, а также крупнообломочные грунты с пылевато- глинистым заполнителем при показателе текучести грунта J L < 0,25 Не менее Не менее 0,5 d f Рис Схема фундамента под крайнюю колонну цеха На процесс морозного пучения грунтов существенное влияние оказывает уровень подземных води показатель текучести грунта (J L ). Чем ближе подземные воды к подошве фундамента и чем больше влажность грунта слагающего основание, тем интенсивнее происходит миграция воды к верхним промерзающим слоям грунта (см. табл. 4.2). На глубину заложения подошвы фундамента оказывают влияние следующие особенности проектируемого сооружения - наличие и размеры подвалов, каналов, тоннелей, фундаментов под оборудование - глубина прокладки инженерных коммуникаций - глубина заложения фундаментов, примыкающих сооружений - конструктивные требования, предъявляемые к высоте фундамента (h f ) и т.п. Высота фундамента (h f ) – это расстояние от его обреза до подошвы рис. Высота фундамента должна быть достаточной для надежного крепления к нему надземных конструкций (например, колонн. При стаканном сопряжении фундамента с железобетонной колонной глубина заделки колонны в фундамент (d c ) в том случае, когда колонна имеет сплошное прямоугольное сечение, должна быть не менее величины длинной стороны сечения (l c ): d c ≥ l c (4.3) Глубина заделки колонны в стакан зависит также от - диаметра и класса арматуры колонны - класса бетона колонны. Высота фундамента (h f ) из условия надежной заделки колонны в стакан должна быть не менее h f ≥ d c + h g + 0,05 (4.4) где h g – расстояние от дна стакана до подошвы фундамента, принимаемое не менее 0,2 м 0,05 – расстояние между торцом колонны и дном стакана, назначаемое для обеспечения рихтовки колонны при монтаже, м. Высота фундамента, вычисленная по условию (4.4), округляется до ближайшего большего размера, кратного 0,3 мВ промышленных зданиях минимальная высота фундамента стаканного типа не может быть менее 1,5 м. При назначении глубины заложения фундамента анализируют все факторы, на неё влияющие. Из ряда значений, полученных в результате анализа, для назначения (d) выбирают наибольшее. Это значение (d) используется в расчетах и не должно быть уменьшено. Возможно только увеличение глубины заложения фундамента (d), если при проверке на продавливание колонной дна стакана не будут соблюдены условия прочности, или окажется недостаточной несущая способность основания и т.п. 15 5. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАЗМЕРОВ ПОДОШВЫ ФУНДАМЕНТА Размеры подошвы фундамента устанавливают на основе расчетов оснований по деформациям [7], которые включают - построение эпюры давлений в подошве фундамента и величине отрыва - расчет давлений под подошвой - расчет величины давления на кровлю слабого слоя - расчет осадок и крена - проверку размеров подошвы фундамента по несущей способности основания (для скального – по прочности для других видов оснований – по прочности и устойчивости для всех видов оснований - на сдвиг по подошве и по слабому слою. В первом приближении площадь подошвы фундамента (А) определяют по конструктивным соображениями вычисляют по формуле А = N:(R 0 – γ mt d) (5.1) где N - сумма всех вертикальных нагрузок в обрезе фундамента для расчетов по П группе предельных состояний, кН; R o - табличное значение условного сопротивления грунта сжатию, кПа; γ mt – среднее значение удельного веса материала фундамента и грунта на его уступах, принимаемое в инженерных расчетах равным 20 кН/м 3 ; d - глубина заложения фундаментам. Значение определяют как сумму наибольшей вертикальной нагрузки N max из всех заданных сочетаний нагрузок от колонны для расчетов по П группе предельных состояний и дополнительных нагрузок в обрезе фундамента в виде, например, веса фундаментной балки, веса стены и т.д. Для условий курсового проекта N = N max + G 1 (5.2) где G 1 - вес стены, кН; G 1 = H 1 •b 0 •n•γ 1 •k n •γ n (5.3) где H 1 – высота зданиям толщина стены, м n - шаг колонн (n=6), м γ 1 – удельный вес материала стены, кН/м 3 ; k n – коэффициент проемности (k n =0,70….0,85); γ n – коэффициент надежности по назначению (γ n =0,9). При центрально нагруженном фундаменте его подошву проектируют квадратной, и сторона подошвы определяется как корень квадратный из площади А. При внецентренно нагруженном фундаменте его подошву развивают в направлении действия наибольшего момента, те. проектируют прямоугольный в плане фундамент. Отношение ширины подошвы фундамента (к его длине (l) принимают в пределах m= b/l = 0,6...0,85 (5.4) Задаваясь соотношением сторон, по вычисленному значению площади определяет длину (l) и ширину (подошвы фундамента, округляя их до ближайшего размера, кратного 300 мм. Первой проверкой найденных размеров подошвы является установление средних, максимальных и минимальных давлений на грунт по подошве фундамента (контактных давлений) и сравнение их с расчетным сопротивлением грунта сжатию. Проверка осуществляется через расчет значений относительных эксцентриситетов и сводится к выполнению условия ξ i ≤ ξ u (i =1,2,….n) (5.5) где ξ i - расчетное значение относительных эксцентриситетов для каждого i - го сочетания нагрузок при расчетах по П группе предельных состояний n - число сочетаний нагрузок при расчетах по П группе предельных состояний ξ u - предельный эксцентриситет, принимающий следующие значения [3]: ξ u =1/10 - для фундаментов под колонны производственных зданий с мостовыми кранами грузоподъемностью 75 т и выше и открытых крановых эстакад с гранами грузоподъемностью болеет, для высоких сооружений трубы, здания башенного типа и т.п.), а также во всех случаях, когда расчетное сопротивление грунтов основания R < 150 кПа; ξ u =1/6 - для остальных производственных зданий с мостовыми кранами и открытых крановых эстакад ξ u = 1/4 - для бескрановых зданий, а также производственных зданий с подвесным крановым оборудованием. Относительный эксцентриситет вертикальной нагрузки в подошве фундамента для каждого сочетания определяют по формуле ξ i = e i /a, (5.6) где a - сторона подошвы фундамента (a = l или b), вдоль которой действуют моменты, м e i - эксцентриситет от вертикальной нагрузки, приложенной к подошве фундамента, определяемый по формуле 17 e i = (Σ М) / (Σ N i ) (i =1,2…n) (5.7) Здесь Σ N i - сумма всех вертикальных сил, приложенных к подошве фундамента Σ M i - сумма всех моментов, относительно выбранных координатных осей в подошве фундамента. При учете моментов от временных нагрузок (снеговой, крановой, ветровой и т.д.) подколонник и подошву фундамента проектируют симметричными относительно колонны иначала их координат, полагая находящимися на одной оси, те. центры тяжести колонны, подколонника и подошвы в плане совпадают. Направления координатных осей назначают параллельными сторонам колонны, подколонника и подошвы фундамента (рис.I). В курсовом проекте заданы моменты в обрезе фундамента только относительно одной оси О 1 У (вдоль оси ОХ. Поэтому условно можно определить моменты относительно точки О пересечения оси колонны с подошвой фундамента (рис. При этом за положительное направление нагрузок условно принимается - для вертикальной нагрузки (N ↓) сверху вниз - для момента (М) против часовой стрелки - для горизонтальной силы (Q ←) справа, налево. Вначале определяют сумму всех вертикальных сил, действующих на подошву фундамента Σ N i = Σ зад +G 1 +G f (5.8) где Σ зад – сумма вертикальных сил из табл G f - ориентировочный вес фундамента, грунта на его уступах и подготовки под полы, определяемый по формуле G f = b• l • (d +0,15)• γ mt •γ n (5.9) где γ n - коэффициент надежности по назначению (γ n =0,9); Σ M i = Σ M зад + Q П + N П + G 1 (ст+ т) •0,5 (5.10) где Σ M зад - сумма моментов из табл ст – толщина стены, м т длина стены, равная 1 м Эксцентриситет приложения равнодействующей вертикальной нагрузки в подошве фундамента в первом сочетании e = (Σ M i )/( Σ N i ) (5.11) ξ = (e)/ а (Если вычисленный относительный эксцентриситет (ξ) не удовлетворяет условию (5.5), то необходимо увеличить сторону подошвы фундамента, вдоль которой действует соответствующий момент (M i ) или произвести смещение центра тяжести подошвы в направлении действия соответствующего момента (Σ M i ). В соответствии со СНиП 2.02.01-83* среднее давление под подошвой фундамента (Р) не должно превышать расчетного сопротивления грунта (R), краевое давление при действии изгибающего момента вдоль каждой оси фундамента (P max ) не должно превышать 1,2 R ив угловой точке (сне должно превышать 1,5 R . При действии момента только водной плоскости должны выполняться два условия Р < R и P max ≤ 1,2 R (5.13) Расчетное сопротивление грунта основания для бесподвальных зданий определяют по формуле R = С γ С2 ):к]•(M g К + M q d γ 11 1 + M c C 11 ) (5.14) где Си С - коэффициенты условий работы приведены в табл 5.1 (СНиП 2.02.0I- 83*, табл к - коэффициент, принимаемый равным к = 1 - если прочностные характеристики грунта Си) определены непосредственными испытаниями к = 1,1 - если они приняты по таблицам СНиП M g , M q , M c – коэффициенты, принимаемые по табл. 5.2 в зависимости от угла внутреннего трения П К - коэффициент, принимаемый равным прим К =1, прим К = Z 0 /b + 0,2 (здесь Z 0 = 8 м b - ширина подошвы фундаментам П - осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента (при наличии подземных вод определяется с учетом взвешивающего действия воды, кН/м 3 ; П - тоже, залегающих выше подошвы П - расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента, кПа; d - глубина заложения фундаментам. Давления под подошвой определяют по формулам среднее P i = (ΣN i ): (b•l) (5.15) максимальное и минимальное краевые давления для первого и второго сочетания нагрузок P maxi = P (1+6ξ i ) (5.16) P mini = P (1- 6ξ i ) (5.17) Таблица 5.1 – Коэфф. условий работы фундаментов табл СНиП 2.02.01-83*) Наименование грунтов Коэфф с1 Коэффициент с2 для сооружений с жесткой конструктивной схемой при отношении длины сооружения или его отсека к высоте L/H, равном 4 и более 1,5 и менее Крупнообломочные с песчаным заполнителем и песчаные, кроме мелких и пылеватых 1,4 1,2 1,4 Пески мелкие 1,3 1,1 1,3 Пески пылеватые: маловлажные и влажные насыщенные водой 1,25 1,1 1,0 1,2 Пылевато-глинистые, а также крупнообломочные с пылевато-глинистым заполнителем с показателем текучести грунта или заполнителя I L 0,25 1,25 1,0 1,2 Пылевато-глинистые, а также крупнообломочные с пылевато-глинистым заполнителем с показателем текучести грунта или заполнителя 0,25 I L 0,5 1,2 1,0 1,1 Пылевато-глинистые, а также крупнообломочные с пылевато-глинистым заполнителем с показателем текучести грунта или заполнителя |