МГОиФ. Трохимик (Маради). Пояснительная записка к курсовому проекту расчет и конструирование фундаментов

• Название: Пояснительная записка к курсовому проекту расчет и конструирование фундаментов
• Анкор: МГОиФ
• Дата: 08.04.2021
• Размер: 0.84 Mb.
• Имя файла: Трохимик (Маради).docx
• Тип: Пояснительная записка; #192563
• страница: 4 из 5

- коэффициент, принимаемый по таблице 3.1 [1] в зависимости от формы подошвы фундамента, соотношения сторон прямоугольного фундамента =l/b=1,4 и относительной глубины =2z/b.
Определение глубины сжимаемой толщи грунтаНс из условия

σ_zp = 0,2σ_zg. Для этого в правой части расчетной схемы строится эпюра бы-

товых давлений со значениями уменьшенными в 5 раз (рисунок 2.7). Точ-

ка пересечения графиков σ_zp=f(h) и 0,2σ_zg=f(h) соответствует глубине сжи-

маемой толщи Нс=3,00 м.
Определение осадки основания



Расчет представим в виде следующей таблицы:


Таблица 2.6 – Расчет осадки фундамента под колонну крайнего ряда (скв.1)

Zгр, м	σzg, кПа	0,2σzg, кПа	Zф, м	ξ	α	zр, кПа	Е, кПа	zр,ср, кПа	S, м	∑S, м
1.0	20.3	4.1	0.0	0.00	1.000	148.2	6605.5
1.3	28.8	5.8	0.3	0.30	0.920	136.4	6605.5	142.3	0.006	0.006
1.6	30.7	6.1	0.6	0.60	0.688	102.0	6605.5	119.2	0.005	0.012
1.9	32.7	6.5	0.9	0.90	0.454	67.3	6605.5	84.6	0.004	0.016
2.2	34.6	6.9	1.2	1.20	0.325	48.2	6605.5	57.7	0.003	0.018
2.5	36.6	7.3	1.5	1.50	0.235	34.8	6605.5	41.5	0.002	0.020
2.8	38.5	7.7	1.8	1.80	0.173	25.6	6605.5	30.2	0.001	0.022
3.1	40.5	8.1	2.1	2.10	0.131	19.4	6605.5	22.5	0.001	0.023
3.4	42.5	8.5	2.4	2.40	0.105	15.6	6605.5	17.5	0.001	0.023
3.7	44.4	8.9	2.7	2.70	0.085	12.6	6605.5	14.1	0.001	0.024
4.0	65.6	13.1	3.0	3.00	0.070	10.4	7411.9	11.5	0.000	0.025

Рисунок 2.5 - Расчетная схема для определения осадки фундамента под колонну крайнего ряда
2.3.3. Подбор рабочей арматуры подошвы фундамента под колонну

Под действием реактивного давления грунта p ступени фундамента работают на изгиб как консоли, защемленные в теле фундамента.

Изгибающие моменты определяют в сечениях по граням уступов:

где p - реактивное давление грунта под подошвой фундамента;

a_f - ширина фундамента;

l_i- расстояние от края фундамента до расчетного сечения.

где _m – осредненный удельный вес материала фундамента и грунта над его уступами, принимаемый равным 20…22 кН/м³ (_m=21 кН/м³);

Площадь сечения арматуры на подошву определяют по формуле:


где d_i- рабочая высота сечения;

f_yd – расчётное сопротивление арматуры.

По большему из значений, полученных в каждом из расчетных сечений, принимается диаметр и шаг стержней.

Размеры подошвы и ступеней фундамента устанавливаются кратными 100 мм, ширина каждой ступени - кратной 50 мм, при общей высоте не менее 200 мм.Диаметр рабочих стержней арматуры подошвы фундамента – 12…16 мм. Шаг стержней принимается не менее 100 мм и не более 200 мм. Одинаковое количество стержней с одинаковым шагом принимается в обоих направлениях. Площадь принятых стержней в каждом направлении равна A_s.

Для значения коэффициента армирования нижней ступени плитной части фундамента, определенного ко всей ширине фундамента, должно выполняться условие



где – площадь всей арматуры плитной части в одном из направлений,

– ширина плитной части фундамента,

– рабочая высота плитной части фундамента.

Принимаем арматуру класса S500,



Рисунок 2.7 - Расчетная схема фундамента при расчете его плитной части



Рисунок 2.8 - Размеры фундамента под крайнюю колонну (в=2,0 м)

a_f =1,5 м;
1. l₂=0,250 м, d₂=0,20 м;

;

;





2. l₁=0,5 м, d₁=0,45 м;




Принимаем шаг стержней 200 мм. Тогда на l=2,1 м с учетом защитного слоя бетона приходится

Следовательно, требуемая площадь рабочей арматуры

=205,8/8= 25,7 мм².

Принимаем рабочую арматуру класса S500 12 с шагом 200 мм (1212 S500: A=13,57см² > =0,257 см²). Распределительную арматуру назначаем S240 10 с шагом 200 мм.




Рисунок 2.9 – Размеры фундамента под крайнюю колонну (l=2,8 м)
a_f =2,1 м;
1. l₁=0,400 м, d₁=0,20 м;





2. l₂=0.80 м, d₂=0,45 м;





Принимаем шаг стержней 200 мм. Тогда на l=2,24м с учетом защитного слоя бетона приходится

Следовательно, требуемая площадь рабочей арматуры

=787/14= 56,2мм².

Принимаем рабочую арматуру класса S500 12 с шагом 200 мм (1212 S500: A=13,57см² > =0,716 см²). Распределительную арматуру назначаем S240 10 с шагом 200 мм.

.

2.4 Расчет ленточного фундамента (в подвальной части здания).

2.4.1. Выбор глубины заложения ленточного фундамента.
Минимальную глубину заложения подошвы фундамента предварительно назначают по конструктивным соображениям.

При наличии подвала, подошва фундамента заглубляется ниже пола подвала не менее чем на 0,5 м. При этом верх подушки фундамента располагается ниже чистого пола подвала. Согласно этим требованиям, принимаем, что:

Приведенная глубина заложения фундамента со стороны подвального помещения:

d₁=h_s+h_cf*γ_cf/γ’₁₁=0,5 + 0,5· 25/20,3 = 1,1м

где hs - толщина грунта выше подошвы фундамента в подвале, м;

h_cf - толщина конструкции пола подвала, м;

γ_cf - расчетное значение удельного веса конструкции пола подвала, кН/м3

(для бетонного пола γ_cf = 25 кН/м3);

Расстояние от уровня планировки до пола подвала:

d_f = d+(hs+hcf)=3,0+0,2+0,5 = 3,7 м – от планировочной отметки, что соответствует d_f=3,95 м — относительно уровня чистого пола.
То есть окончательно глубина заложения подошвы фундамента d=3,95 м от уровня чистого пола и d=3,7 м от планировочной отметки.
2.4.2 Определение размера ленточного фундамента
При расчете оснований по деформациям необходимо, чтобы среднее давление Р под подошвой центрально нагруженного фундамента не превышало расчетного сопротивления грунта R.

Для внецентреннонагруженного фундамента предварительно проверяются три условия:

P_max1,2R; Pmin>0.
Расчетное сопротивление грунта основания R в кПа определяется по формуле:

где _с1 и _с2 – коэффициенты условий работы, принимаемые по таблице В.1[1].

_с1=1,40; _с2=1,31

К=1,0; K_z=1,0; С_II=0;

(=36º; M_=1,81; M_q=8,24; M_c=9,97);

_II= 20,3 кН/м³;

’_II =13,66 кН/м³.

d₁ –приведенная глубина заложения фундамента со стороны подвального помещения; d₁=1,1 м (см.выше).

db - глубина подвала - расстояние от уровня планировки до пола подвала

(для сооружений с подвалом шириной В≤ 20 м и глубиной более 2 м прини-

мается db = 2м), м.

R=45,3*b+876,5 кПа
1,2R=54,36*b+1052 кПа
Найдем давления от грунта:

Момент от активного давления грунта определим по формуле:


Где:






Тогда


Давление под подошвой ленточного фундамента:






где Р, Р_max, P_min - соответственно среднее, максимальное и минимальное давление на грунт под подошвой фундамента, кПа;

N_0,II – расчётная нагрузка нагрузка на уровне обреза фундамента:

γ_m - осредненный удельный вес материала фундамента и грунта над его уступами, принимаемый равным 20…22 кН/м³, _m=21 кН/м³;

d - глубина заложения фундамента, d=3,7 м;

A - площадь подошвы фундамента, м²;

W- момент сопротивления.



Строим график зависимости R(b) по полученным зависимостям R=f(b) и Pmax=f(b). Пересечение гиперболы Pmax = f(b) и прямой R = f(b) дает нам точку О, проекция которой на ось абсцисс определяет искомую ширину подошвы фундамента b1. Ширина подошвы уточняется в соответствии с модульной системой конструкций фундаментов (с округлением до 10 см).

Рисунок 2.11- Определение ширины подошвы фундамента под крайнюю колонну графическим способом

Обратим внимание, графики пересекаются при абсцисее 1.1, но Pmin в этом случае будет отрицательной


Принимаем ширину фундамента b=1.2 м, считаем А, W, Pmax, Pmin, и проверяем условия.
L=1*b=1*1,2 =1,2 м принимаем L=1,2 м.

R= 45,3*b+876,5=45,3*1,2+876,5=930,86 кПа

1,2*R=11,17 кПа;

;


Р=225,1 кПа
Условие выполняется.

2.4.3 Вычисление вероятной осадки ленточного фундамента

Расчет осадки фундамента производится также по методу послойного суммирования.

Определим среднее давление под подошвой фундамента:

Расчитываем бытовое давление в уровне подошвы фундамента:

Дополнительное давление на основание под подошвой фундамента:

Построение эпюры дополнительных напряжений в правой части расчетной схемы.

Для построения эпюры дополнительных напряжений разбиваем зону под подошвой на элементарные слои толщиной h=0,25*b=0,25*1,2=0,30 м.

Дополнительное вертикальное напряжение на глубине z от подошвы фундамента по вертикали, проходящей через центр подошвы фундамента, определяется по формуле:



η=l/b=1,4.
 - коэффициент, принимаемый по таблице 3.1 [1] в зависимости от формы подошвы фундамента, соотношения сторон прямоугольного фундамента =l/b=1,4 и относительной глубины =z/b.

6) Определение глубины сжимаемой толщи грунтаНс из условия

σ_zp = 0,2σ_zg. Для этого в правой части расчетной схемы строится эпюра бы-

товых давлений со значениями уменьшенными в 5 раз (рисунок 2.7). Точ-

ка пересечения графиков σ_zp=f(h) и 0,2σ_zg=f(h) соответствует глубине сжи-

маемой толщи Нс=3,3 м.
Определение осадки основания

Расчет представим в виде следующей таблицы:

Таблица 2.6 - Расчет осадки ленточного фундамента (скв.3)

Zгр, м	σzg, кПа	0,2σzg, кПа	Zф, м	ξ	α	zр, кПа	Е, кПа	zр,ср, кПа	S, м	∑S, м
3.7	24.1	4.8	0.0	0.00	1.000	201.0	6605.5
4.0	26.1	5.2	0.3	0.50	0.823	165.4	6605.5	183.2	0.008	0.008
4.3	28.0	5.6	0.6	1.00	0.550	110.5	6605.5	138.0	0.006	0.015
4.6	30.0	6.0	0.9	1.50	0.396	79.6	6605.5	95.1	0.004	0.019
4.9	31.9	6.4	1.2	2.00	0.306	61.5	6605.5	70.6	0.003	0.022
5.2	33.9	6.8	1.5	2.50	0.231	46.4	6605.5	54.0	0.002	0.025
5.5	35.8	7.2	1.8	3.00	0.206	41.4	6605.5	43.9	0.002	0.027
5.8	37.8	7.6	2.1	3.50	0.171	34.4	6605.5	37.9	0.002	0.028
6.1	39.8	8.0	2.4	4.00	0.158	31.8	6605.5	33.1	0.002	0.030
6.4	41.7	8.3	2.7	4.50	0.139	27.9	6605.5	29.8	0.001	0.031
6.7	43.7	8.7	3.0	5.00	0.126	25.3	6605.5	26.6	0.001	0.032
7.0	45.6	9.1	3.3	5.50	0.114	22.9	7411.9	24.1	0.001	0.033

Согласно вычислениям, проделанным в таблице, получаем, что

S=3,3< S_норм=8 см.

Условие выполняется.



Рисунок 2.12 - Расчетная схема для определения осадки ленточного фундамента


2.4.5. Подбор рабочей арматуры подошвы ленточного фундамента

Под действием реактивного давления грунта p ступени фундамента работают на изгиб как консоли, защемленные в теле фундамента.

Изгибающие моменты определяют в сечениях по граням уступов:

где p - реактивное давление грунта под подошвой фундамента;

a_f - ширина фундамента;

l_i- расстояние от края фундамента до расчетного сечения.
где _m – осредненный удельный вес материала фундамента и грунта над его уступами, принимаемый равным 20…22 кН/м³ (_m=21 кН/м³);

Площадь сечения арматуры на подошву определяют по формуле:


где d_i- рабочая высота сечения;

f_yd – расчётное сопротивление арматуры.

По большему из значений, полученных в каждом из расчетных сечений, принимается диаметр и шаг стержней.



Рисунок 2.13 – Размеры ленточного фундамента (l=1,2 м)
a_f =1,2 м;
1. l₁=0,400 м, d₁=0,20 м;





Принимаем шаг стержней 200 мм. Тогда на l=1,2м с учетом защитного слоя бетона приходится

Следовательно, требуемая площадь рабочей арматуры

=537/6= 89,5мм².

Принимаем рабочую арматуру класса S500 12 с шагом 200 мм (612 S500: A=679мм² > =0,537 мм²). Распределительную арматуру назначаем S240 10 с шагом 200 мм.

.


3. Свайные фундаменты

Свайные фундаменты рассчитываются в соответствии с требованиями

СНБ 5.01.01-99 по двум группам предельных состояний:

-первая группа: по прочности тела свай и ростверки, по несущей способности свай, по устойчивости основания свайных фундаментов;

- вторая группа: по конечным осадкам оснований свайных фундаментов, горизонтальным перемещениям, образованию и раскрытию трещин.

Глубина заложения подошвы свайного ростверка назначается в зависимости от:

-конструктивных особенностей

-наличия подвалов и подземных коммуникаций;

-геологических и гидрогеологических условий площадки строительства (виды грунтов, их состояние, положение подземных вод и т. д.);

-глубины заложения фундаментов, примыкающих зданий и сооружений;

-возможности пучения грунтов при промерзании.