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.
|
|
I L 0,5 1,0 1,0 1,0 Примечания 1. К сооружениям с жесткой конструктивной схемой относятся сооружения, конструкции которых специально приспособлены к восприятию усилий от деформации оснований, в том числе за счет мероприятий, указанных в п. 2.70, б СНиП 2.02.0I-83*). 2. Для зданий с гибкой конструктивной схемой значение коэффициента с2 принимается равным единице. 3. Для промежуточных значений L/H коэффициент с устанавливают интерполяцией. Таблица 5.2 – Величины коэффициентов для определения расчетного сопротивления грунта сжатию табл СНиП 2.02.0l-83 * ) Угол внутреннего трения II , град. Коэффициенты Угол внутреннего трения II , град. Коэффициенты М g M q М c М g M q М c 0 0 1,00 3,14 23 0,69 3,65 6,24 1 0,01 1,06 3,23 24 0,72 3,87 6,45 2 0,03 1,12 3,32 25 0,78 4,11 6,67 3 0,04 1,18 3,41 26 0,84 4,37 6,90 4 0,06 1,25 3,51 27 0,91 4,64 7,14 5 0,08 1,32 3,61 28 0,98 4,93 7,40 6 0,10 1,39 3,71 29 1,06 5,25 7,67 7 0,12 1,47 3,82 30 1,15 5,59 7,95 8 0,14 1,55 3,93 31 1,24 5,95 8,24 9 0,16 1,64 4,05 32 1,34 6,34 8,55 10 0,18 1,73 4,17 33 1,44 6,76 8,88 11 0,21 1,83 4,29 34 1,55 7,22 9,22 12 0,23 1,94 4,42 35 1,68 7,71 9,58 13 0,26 2,05 4,55 36 1,81 8,24 9,97 14 0,29 2,17 4,69 37 1,95 8,81 10,37 15 0,32 2,30 4,84 38 2,11 9,44 10,80 16 0,36 2,43 4,99 39 2,28 10,11 11,25 17 0,39 2,57 5,15 40 2,46 10,85 11,73 18 0,43 2,73 5,31 41 2,66 11,64 12,24 19 0,47 2,89 5,48 42 2,88 12,51 12,79 20 0,51 3,06 5,66 43 3,12 13,46 13,37 21 0,56 3,24 5,84 44 3,38 14,50 13,98 22 0,61 3,44 6,04 45 3,66 15,64 14,64 Значения давлений вычисляют для каждого г сочетания нагрузок, принимаемых при расчете по деформациям. В курсовом проекте используют два сочетания нагрузок и относительные эксцентриситеты (ξ i ) определяют по формулами. Для каждого из двух сочетаний проверяются условия (5.17), которые имеют следующий вид P i ≤ R; P max ≤ 1,2R; (5.18) Размеры подошвы фундамента считаются подобранными удачно, если хотя бы водном из условий (5.22) отклонения составляют перенапряжение не более 5%, недонапряжение - до 10%. При наличии в пределах сжимаемой толщи основания ниже подошвы фундамента слоя грунта меньшей прочности, чем прочность грунта вышележащих слоев, размеры фундамента должны быть достаточными, чтобы суммарные напряжения от собственного веса G zg и дополнительные G zp не превышали расчетного сопротивления грунта пониженной прочности R z те. чтобы выполнялось условие G zp + G zg ≤ R z (5.19) При выполнении этого условия ранее определенные размеры оставляют без изменения. В противном случае – увеличивают. 6. РАСЧЕТ ОСАДОК ПОДОШВЫ ФУНДАМЕНТА Подобранные ранее размеры подошвы фундамента должны быть достаточными, чтобы удовлетворялось условие расчета основания по деформациям S ≤ S u (6.1) где S - совместная деформация основания и сооружения, определяемая расчетом по приложению 2 СНиП 2.02.01-83* ; S u - предельное значение совместной деформации основания и сооружения, которое допускается принимать согласно приложению 4 СНиП 2.02.01-83*. Метод послойного суммирования рекомендуется СНиП 2.02.01 – 83* для расчета осадок фундаментов шириной менее 10 м. Величина осадки фундамента определяется по формуле n i i i zpi E h S 1 , (6.2) где β– безразмерный коэффициент, равный 0,8; zpi – среднее вертикальное (дополнительное) напряжение в i – м слое грунта h i и E i – соответственно толщина и модуль деформации i – го слоя грунта n – число слоев, на которое разбита сжимаемая толща основания. Техника расчета сводится к следующему 6.1. Сжимаемую толщину грунтов, расположенную ниже подошвы фундамента, разбивают на элементарные слои толщиной h i ≤ 0,4b, где b – ширина подошвы фундамента. Границы элементарных слоев должны совпадать с границами слоев грунтов. Глубина разбивки должна быть примерно равна 3b. 6.2. Определяют значения вертикальных напряжений от собственного веса грунта (σ zgo ) на уровне подошвы фундамента σ zgo = Σγ i h i (6.3) где Σγ i h i – сумма вертикальных нагрузок, от собственного веса грунта выше подошвы фундамента. Таблица 6.1 - Значение коэффициентов «α» для расчета осадки Прямоугольные фундаменты с отношением сторон b l 1 1,2 1,4 1,6 1,8 2 2,4 3,2 5 10 0,0 0,4 0,8 1,2 1,6 2,0 2,4 2,8 3,2 3,6 4,0 4,4 4,8 5,2 5,6 6,0 6,4 6,8 7,2 7,6 8,0 8,4 8,8 9,2 9,6 10 11 12 1,000 1,960 0,800 0,606 0,449 0,336 0,257 0,201 0,160 0,130 0,108 0,091 0,077 0,066 0,058 0,051 0,045 0,040 0,036 0,032 0,029 0,026 0,024 0,022 0,020 0,019 0,017 0,015 1,000 0,968 0,830 0,652 0,496 0,379 0,294 0,232 0,187 0,153 0,127 0,107 0,092 0,079 0,069 0,060 0,053 0,048 0,042 0,038 0,035 0,032 0,029 0,026 0,024 0,022 0,020 0,018 1,000 0,972 0,848 0,682 0,532 0,414 0,325 0,260 0,210 0,173 0,145 0,122 0,105 0,091 0,079 0,070 0,062 0,055 0,049 0,044 0,040 0,037 0,034 0,031 0,028 0,026 0,023 0,020 1,000 0,974 0,859 0,703 0,558 0,441 0,352 0,284 0,232 0,192 0,262 0,137 0,118 0,102 0,089 0,078 0,070 0,062 0,056 0,050 0,046 0,042 0,038 0,035 0,032 0,030 0,027 0,024 1,000 0,975 0,866 0,717 0,578 0,463 0,374 0,304 0,251 0,209 0,176 0,160 0,130 0,112 0,099 0,087 0,077 0,069 0,062 0,056 0,051 0,046 0,042 0,039 0,036 0,033 0,029 0,026 1,000 0,976 0,870 0,727 0,593 0,481 0,392 0,321 0,267 0,224 0,190 0,163 0,141 0,123 0,108 0,095 0,085 0,076 0,068 0,062 0,056 0,051 0,047 0,043 0,040 0,037 0,033 0,028 1,000 0,976 0,876 0,740 0,612 0,505 0,419 0,350 0,294 0,250 0,214 0,185 0,161 0,141 0,124 0,110 0,098 0,088 0,080 0,072 0,066 0,060 0,055 0,051 0,047 0,044 0,040 0,034 1,000 0,977 0,879 0,749 0,630 0,529 0,449 0,383 0,329 0,285 0,248 0,218 0,192 0,170 0,152 0,136 0,122 0,110 0,100 0,091 0,084 0,077 0,070 0,065 0,060 0,056 0,050 0,044 1,000 0,977 0,881 0,754 0,639 0,545 0,470 0,410 0,360 0,320 0,285 0,256 0,230 0,208 0,189 0,172 0,158 0,144 0,133 0,123 0,113 0,105 0,098 0,091 0,085 0,079 0,071 0,060 1,000 0,977 0,881 0,755 0,642 0,550 0,477 0,420 0,374 0,337 0,306 0,280 0,258 0,239 0,223 0,208 0,196 0,184 0,175 0,166 0,158 0,150 0,144 0,137 0,132 0,126 0,114 0,104 23 6.3. Определяют значения вертикальных напряжений от собственного веса грунта (σ zgo ) на уровне подошвы фундамента и на границе каждого слоя σ zgi = σ zgo + Σγ i h i (где σ zgi – вертикальное напряжение от собственного веса грунта на i той границе слоя ниже подошвы фундамента i – удельный вес грунта i – го слоя h i – толщина i – го слоя грунта. 6.4. Далее вычисляют дополнительное (к природному) вертикальное напряжение в грунте под подошвой фундамента по формуле zgo zpo P (6.5) Среднее давление на грунт от нормативных постоянных нагрузок P = П )/A (6.6) Значения ординат эпюры распределения дополнительных вертикальных напряжений в грунте от внешней нагрузки вычисляются по формуле р = ро (6.7) где α – коэффициент, принимаемый по табл. 6.1 в зависимости от формы подошвы фундамента, соотношения сторон прямоугольного фундамента b l и относительной глубины, равной Результаты расчета заносят в таблицу 6.2 и по этим данными σ zрi строят эпюры соответствующих напряжений. 6.5. Далее определяют нижнюю границу сжимаемой толщи (В.С.). Она находится на горизонтальной плоскости, где соблюдается условие р ≤ 0,2σ zgi (6.8) Таблица Результаты расчетов при определении осадки фундамента № слоям, м Вертикальное напряжение от собственного веса грунта σ zgi на границе слоя, кПа Ордината эпюры распределения дополнительных вертикальных напряжений от внешней нагрузки р, кПа Осадка слоям верхней нижней 0 1 2 Если найденная нижняя граница сжимаемой толщи находится в слое грунта с модулем деформации Е < 5,0 МПа, или такой слой залегает непосредственно ниже границы сжимаемой толщи, то её определяют из условия р ≤ 0,1 σ zgi (6.9) Границу сжимаемой толщи можно установить графически, построив, справа эпюру zg 2 , 0 . В точке пересечения этой эпюры с эпюрой zp получим границу нижнюю границу сжимаемой толщи грунта (В.С). В качестве совместной деформации фундамента одноэтажного промышленного здания с полным каркасом и основания, сложенного грунтами без специфических свойств (непросадочными, ненабухающими и т.д.), можно принимать максимальную осадку. Для фундаментов стаканного типа расчет осадки производится с применением расчетной схемы основания в виде линейно-деформируемого полупространства с условным ограничением глубины сжимаемой тощи Нс (по методу послойного суммирования. При выполнении условия (6.1) ранее подобранные размеры подошвы фундамента сохраняют. В противном случае их увеличивают или применяют мероприятия по улучшению строительных свойств грунтов или их прорезке. Размеры подошвы фундамента, определенные расчетом основания по деформациям, необходимо проверить расчетом основания по несущей способности. В курсовом проекте такой расчет не производят. При необходимости выполнения расчета по несущей способности в дипломном проекте можно использовать пособие по проектированию оснований зданий и сооружений приложение к СНиП 2.02.01 -83. – М Стройиздат, 1986. - 416 с. 7. РАСЧЕТ ПРОЧНОСТИ КОНСТРУКТИВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ФУНДАМЕНТА Расчет прочности конструктивных элементов фундамента включает более десяти проверок, в результате удовлетворения которых определяют размеры подколонника и ступеней, класс бетона, класс и количество арматуры. Для монолитных железобетонных фундаментов следует применять тяжелый бетон классов по прочности на сжатие В 12,5 и В 15, при соответствующем обосновании допускается применение бетона классов В 20 и В 25. Бетон подготовки под подошвой фундамента принимается классов В 3,5... В 10. Для армирования фундаментов рекомендуется применять горячекатанную арматуру периодического профиля класса (А) А по ГОСТ 5781-82*. При соответствующем обосновании допускается применение арматуры класса Вр-1 по ГОСТ 6727-80. 25 7.1. Конструирование фундамента Фундамент включает плитную часть, которая состоит из одной-трех ступеней, и подколонник, в котором формируют стакан для заделки колонны. Все размеры фундамента должны быть кратны 300 мм из условия их изготовления с применением инвентарной щитовой опалубки. Рекомендуемые размеры сечений подколонника (d g ), высот фундаментов (h f ) и плитной части, а также подошвы приведены в табл. Вначале определяют размеры подколонника в плане, используя следующие конструктивные требования. Толщина стенки армированного стакана должна быть не менее 150 мм и иметь толщину в плоскости действия изгибающего момента d g ≥ 0,2l c (7.1) Толщина стенки из плоскости изгибающего момента также должна быть не менее 150 мм. Зазоры между стенками стакана и колонной принимаются 75 мм поверху и 50 мм понизу стакана с каждой стороны колонны (рис. С учетом размеров колонны, толщины стенок стакана и принятых зазаров сторон подколонника в плане b uc и должны составлять в м l uc ≥ l c + 2d g + 0,15 (7.2) b uc ≥ b c + 2d g + 0,15 (7.3) Расчетные размеры b uc и округляют до размеров, кратных 300 мм рис, ив дальнейшем проверяют расчетом на косое внецентренное сжатие сплошного (в нижней части подколонника) и коробчатого (в стаканной части подколонника) сечений. По результатам этих проверок назначают армирование подколонника. Затем осуществляют конструирование плитной части фундамента. В соответствии с требованиями пособия по проектированию фундаментов, исходя из результатов расчета на продавливание, последовательно вычисляют высоту плитной части фундамента ипо табл назначают количество ступеней, максимальные вылеты (С) нижней и остальных ступеней. При этом вылет нижней ступени С принимается не более размеров, указанных в табл. В курсовом проекте следует определять количество ступеней и их размеры в следующей последовательности. Вначале полагают, что плитная часть фундамента состоит из одной ступени высотой h 1 =300 мм. Определяют (h 01 ) рабочую высоту нижней ступени h 01 = h 1 - δ (7.4) где δ - расстояние от равнодействующей усилий в арматуре до подошвы фундамента, те. сумма толщин защитного слоя бетона и половины диаметра рабочей арматуры. При наличии бетонной подготовки под подошвой фундамента толщина защитного слоя равна 35 мм. Таблица 7.1 - габариты монолитных железобетонных фундаментов под колонны см. рис и 2) Модульные размеры фундаментов, м, при модуле равном 0,3 высота фундаментам общая высота выступающих частей фундаментам высота отдельных ступеней, м подошва фундаментам габариты стакана в плане, м h 1 h 2 h 3 b l b uc l uc 1,5 0,3 0,3 - - 1,5 1,5 0,6 0,6 1,8 0,6 0,3 0,3 - 1,8 1,8 0,9 0,9 2,1 0,9 0,3 0,3 0,3 2,1 2,1 1,2 1,2 2,4 1,2 0,3 0,3 0,6 2,4 2,4 1,5 1,5 2,7 1,5 0,3 0,6 0,6 2,7 2,7 1,8 1,8 3,0 1,8 0,6 0,6 0,6 3,0 3,0 2,1 2,1 3,6 3,3 3,3 2,4 4,2 3,6 3,6 2,7 Далее с шагом 0,3 мили м 3,9 3,9 4,2 4,2 5,1 5,1 5,4 5,4 5,7 6,0 Наибольший допускаемый вынос нижней ступени (С) определяют по формуле С (7.5) где K - коэффициент, принимаемый по табл в зависимости от конфигурации фундамента, класса бетона по прочности на сжатие и наибольшего краевого давления под подошвой. Сначала в расчете можно принять бетон класса В 15. Таблица 7.2 - величины коэффициента К для определения выноса нижней ступени фундамента Краевое давление (P max ) вычисляют в зависимости от расчетных нагрузок, приложенных на уровне обреза фундамента (для вертикальных сил ив подошве фундамента(для моментов М) без учета веса фундамента и грунта на егоуступах. При расчете внецентренно нагруженного фундамента в плоскости действия момента (вдоль стороны l) краевое давление (P maxi ) вычисляют следующим образом P maxi =[(ΣN i )/(b•l)]+[(6|ΣM xi |):(b•l 2 )], (i=1,2….n) (7.6) При расчете краевого давления в перпендикулярной плоскости, а также для центрально-нагруженного фундамента P maxi = P i ==[(ΣN i ):(b•l)], (i=1,2/….n) (7.7) Здесь n - число сочетаний нагрузок (n=2). 28 Извсех вычисленных значений P maxi выбирается наибольшее, которое и используют в дальнейших расчетах для определения максимального выноса нижней ступени вдоль сторон l и b (C l и C b ). C l = (l - l uc ):2 (7.8) C b = (b – b uc ):2 (7.9) Если вычисленные значения С превышают фактические выносы ступени вдоль стороны l и C b вдоль стороны b, определяемые расстояниями от грани подошвы фундамента до подколонника (рис, то оставляют одну ступень. В том случае, когда вычисленные значения С меньше фактических выносов, то устраивают еще одну или две ступени. Размеры ступеней назначают с учетом модульности, по высоте ив плане кратными 300 мм. При конструировании железобетонных фундаментов необходимо учитывать, что величина выноса ступеней, особенно нижней, предопределяет количество необходимой арматуры. В этой связи назначенные размеры ступеней могут быть скорректированы из условия экономичности фундамента. 7.2. Расчет фундамента на продавливание колонной дна стакана Этот расчет производится на действие только от расчетной вертикальной силы |