Фундаменты промышленного здания (стр. 5 из 8)

где k_h = 0,7 – коэффициент, учитывающий влияние теплового режима здания, принимаемый по [2, табл. 1].

Рис. 2. Схема к назначению глубины заложения подошвы фундамента:

DL – отметка планировки; FL – отметка заложения фундамента; 1 – насыпной грунт; 2 – расчетная глубина промерзания грунта; 3 – песок мелкий.

Принимаем глубину заложения фундамента d = 1,8 м по конструктивным требованиям; высота фундамента должна быть кратной 0,3 м [3].

4.1.7. Определение основных размеров подошвы фундамента.

Для промышленных зданий без подвалов нагрузки, обычно, суммируют на уровне спланированной отметки земли. При этом должны быть установлены наиболее неблагоприятные сочетания нагрузок.

Расчет размеров подошвы фундаментов необходимо производить на основании сочетания расчетных нагрузок с коэффициентом перегрузки n = 1.

Для назначения размеров подошвы фундаментов промышленных и гражданских зданий применяются аналитические и графические методы. При выполнении курсового проекта будем использовать метод последовательных приближений.

Рис. 6. Схема к определению размеров подошвы фундамента под среднюю колонну промышленного здания.

Первое невыгодное сочетание нагрузок (M _max, N), средняя колонна:

Площадь подошвы фундамента в первом приближении равна:

где: 1,2 – коэффициент, учитывающий действие момента сил;

среднее значение удельного веса материала фундамента и грунта на его обрезах;

R₀ – расчетное сопротивление грунта основания

d – глубина заложения.

На основание передаются вертикальные, горизонтальные и моментные нагрузки. Поэтому подошву фундамента принимаем прямоугольной формы в плане. Для определения размеров подошвы задаемся соотношением сторон

, тогда

принимаем а=3,3 м, b=2,4м.

Вычисляем расчетное сопротивление грунта основания R по формуле (7) [2].

где g_с1 и g_с - коэффициенты, условий работы,

k - коэффициент, принимаемый равным: k₁=1, если прочностные характеристики грунта (j и с) определены непосредственными испытаниями, и k₁=1,1, если они приняты по табл. 1-3 рекомендуемого приложения 1 [2];

М_g , М_q , M_c - коэффициенты, принимаемые по табл. 4 [2];

k_z - коэффициент, принимаемый равным:

при b < 10 м - k_z=1, при b ³ 10 м - k_z=z₀ /b+0,2 (здесь z₀=8 м);

b - ширина подошвы фундамента, м;

g_II - осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента (при наличии подземных вод определяется с учетом взвешивающего действия воды), кН/м³ (тс/м³);

g^/_II - то же, залегающих выше подошвы;

с_II - расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента, кПа (тс/м²);

d₁ - глубина заложения фундаментов бесподвальных сооружений от уровня планировки или приведенная глубина заложения наружных и внутренних фундаментов от пола подвала, определяемая по формуле

где h_s - толщина слоя грунта выше подошвы фундамента со стороны подвала, м;

h_cf- толщина конструкции пола подвала, м;

g_cf - расчетное значение удельного веса конструкции пола подвала, кН/м³ (тс/м³);

d_b - глубина подвала - расстояние от уровня планировки до пола подвала, м (для сооружений с подвалом шириной B £ 20 м и глубиной свыше 2 м принимается d_b = 2 м, при ширине подвала B > 20 м - d_b = 0).

Максимальное

, среднее и минимальное давления по подошве внецентренно нагруженного фундамента должны удовлетворять условиям:

Определяем коэффициент запаса:

Условие

выполняется с запасом (kз,1 = 15%), следовательно, размеры подошвы оставляем равными a=3,3 м, b=2,3 м.

Второе невыгодное сочетание нагрузок (N _max, M), средняя колонна:

Проверяем размеры подошвы фундамента, a=3,3 м, b=2,4 м:

Давления на основание по подошве фундамента равны:

Определяем коэффициент запаса:

Окончательно принимаем размеры подошвы фундамента a=3,3 м, b=2,4 м.

4.1.8. Проверка прочности подстилающего слоя.

При наличии в пределах сжимаемой толщи основания фундаментов на определенной глубине слоя более слабого грунта, чем вышележащий (несущий) слой, залегающий непосредственно под подошвой, размеры фундаментов должны назначаться с учетом проверки прочности подстилающего слоя [2, 3]. Несоблюдение данных требований может привести к значительным деформациям, а также потери несущей способности основания. О наличии более слабого слоя грунта в основании, по сравнению с вышележащими слоями, можно судить по прочностным характеристикам φ и С, табличному значению расчетного сопротивления грунта основания Rо и модулю общей деформации Ео. Для подстилающего слоя данные характеристики меньше, чем для вышележащих грунтов, залегающих под подошвой фундаментов. В нашем случае: ИГЭ1 (слой залегания фундамента) имеет следующие характеристики

φ = 28 град, С = 0 кПа, R_o = 300 кПа, Е_о = 13 МПа. ИГЭ2, ИГЭ3

(подстилающие слои) имеют следующие характеристики φ = 18 град, С = 20 кПа, R_o = 170,33 кПа, Е_о = 10,9 МПа.

Рис. 4. Схема к определению размеров подошвы фундамента с учетом прочности подстилающего слоя.

При проверке прочности подстилающего слоя должно выполняться условие [3, 8]

где

- соответственно напряжения в грунте от собственного веса и внешней нагрузки в уровне кровли подстилающего слоя.

R_z – расчетное сопротивление подстилающего слоя грунта.

Напряжения в грунте от собственного веса на глубине h = 4,1 м равны:

кПа (0,697 кгс/см²).

Для определения дополнительных напряжений в грунте (от внешней нагрузки) на глубине z = 2,4 м от подошвы фундамента находим среднее давление под подошвой фундамента.

кПа.

Находим коэффициент α=0,414 по [3, табл.1, прил.2], при ς=2z/b = 2∙2,4/2,4=2 и η = a/b = 1,375, Тогда:

кПа.

Для вычисления расчетного сопротивления подстилающего слоя грунта R_z необходимо определить размеры подошвы условного фундамента b_y, a_y.

Площадь условного фундамента в случае прямоугольной формы в плане вычисляется по формуле:

м²,

ширина подошвы условного фундамента:

м²

Проверка условия:

кПа.

Условие выполняется, следовательно, размеры подошвы фундамента оставляем прежними b=2,4 м, a=3,3 м.

4.1.9. Определение конечных осадок среднего фундамента.