Проектирование основания и фундамента
Министерство Образования Кыргызской Республики
Министерство Образования Российской Федерации
Кыргызско-Российский Славянский Университет
Факультет Архитектуры Дизайна и Строительства
Кафедра «Архитектура Промышленных и Гражданских Зданий»
Курсовая работа
по дисциплине «Основания и фундаменты»
на тему: «Проектирование основания и фундамента»
Выполнил: Гиндин. В.
стд. гр. ПГС-1-06
Проверил: Ордобаев Б. С.
Бишкек 2010
Оглавление
Введение
Раздел I. Оценка инженерно-геологических условий строительной площадки
Раздел II. Сбор нагрузок
Раздел III. Расчет фундаментов мелкого заложения
Раздел IV. Расчет фундамента по 2-му предельному состоянию
Раздел V. Конструктивные мероприятия
Введение
Целью данной курсовой работы является закрепление полученных теоретический знаний, путем использования их для решения конкретных практических задач. В процессе выполнения, студент должен научиться пользоваться справочной литературой по указанной дисциплине, а также получить навыки проектирования фундаментов и оснований зданий и сооружений. Также необходимо на конкретных примерах разобрать вопрос о применимости различных решений к определенным условиям и выявить наиболее рациональное решение.
Важным этапом в изучении любой дисциплины является закрепление полученных теоретических знаний путем использования их для решения конкретных практических задач. Этой цели и служит работа над курсовым проектом по дисциплине «Механика грунтов, основания и фундаменты», во время которой студент должен научиться пользоваться справочной литературой по указанной дисциплине (а это крайне важно при современном потоке информации) и получить навыки проектирования фундаментов и оснований зданий и сооружений. Кроме этого необходимо на конкретных примерах разобрать вопрос о применимости различных решений к определенным условиям и о выявлении наиболее рационального решения для данной конкретной задачи.
Общие принципы проектирования оснований и фундаментов
При расчете оснований и фундаментов необходимо помнить о том, что они входят в единую систему основание-фундамент-сооружение. Взаимное влияние элементов этой системы очевидно. Инженерно-геологические условия строительной площадки и конструктивные особенности сооружения влияют на выбор типа и конструкции фундамента.
Закономерность распределения давления под подошвой фундамента зависит от соотношения жесткостей фундамента и основания, формы фундамента в плане. Деформационные свойства грунтов основания оказывают определенное влияние на распределение усилий в конструктивных элементах сооружения.
Однако одновременный учет системы основание-фундамент-сооружение связан с определенными трудностями, которые обусловлены взаимной зависимостью обобщенных параметров элементов системы: например, жесткость сооружения зависит от деформируемости основания - сильно деформируемое основание предполагает конструкцию, приспособленную к неравномерным значительным осадкам; в свою очередь распределение осадок обусловлено жесткостью сооружения. Не зная величин осадок, мы не можем соответствующим образом распределить жесткость между различными конструктивными элементами сооружения; не зная жесткости сооружения, мы не можем определить осадки системы как единого целого. Фундаменты проектируют исходя из нагрузки, передаваемой надземными конструкциями в основном (за исключением гибких фундаментов) без непосредственного учета совместной работы элементов системы основание – фундамент - сооружение.
В расчете основание - один из элементов системы - представляется расчетной механической моделью, которая, опуская несущественное, не основное, отражает основные механические свойства составляющих его грунтов.
При этом в качестве расчетных механических характеристик грунта используются:
1. Модуль общей деформации Е.
2. Коэффициент поперечной деформации Е.
Эта модель учитывает общие, как упругие так и остаточные деформации основания. Сущность расчета л.д.с. заключается в следующем: зависимость осадки S от нагрузки Р только при средних напряжениях под подошвой фундамента Рср<R принимается линейной, что дает возможность использовать формулы теории упругости и определять применения, где R - расчетное давление под подошвой фундамента, вызывающее зоны сдвигов под углом подошвы фундамента высотой 'Л b (где Ь - меньший размер фундамента).
Исходные данные для проектирования
Геологический разрез и план см. в Приложении. Лист №
Конструктивная схема здания: каркасное, с навесными стеновыми ж/б панелями
Количество этажей: 5
Район строительства: г. Токмок.
Гранулометрический состав грунта в процентном отношении.
| № слоя | Диаметр гранул мм. | ||||||||||
| 10-5 | 5-2 | 2-1 | 1-0,5 |
0,5 0,25 |
0,25 0,1 |
0,1 0,05 |
0,05 0,01 |
0,01 0,005 |
0,005 0,001 |
<0,001 | |
| 1 | 0 | 0 | 1,0 | 2,0 | 15 | 23 | 10 | 16 | 6 | 9 | 3 |
| 2 | 0 | 0 | 2,0 | 4 | 10,9 | 40 | 23 | 8 | 10 | 1,6 | 1,5 |
| 3 | 0 | 5 | 3,0 | 25 | 27 | 20 | 8 | 8 | 3 | 1 | 0 |
Физические и физико-механические свойства грунтов основания.
|
№ слоя |
Границы текучести и пластичности |
Уд. вес γу кн / м3 |
Об. вес γ кн / м3 |
Влаж-ть % |
i1=i0-∆i1, МПа | C | φ | ||||
|
∆l1 P1=0.1 |
∆l2 P2=0.2 |
∆l3 P3=0.3 |
∆l4 P4=0.4 |
||||||||
| WL | WP | ||||||||||
| 1 | 31 | 20 | 27,2 | 18,6 | 25,7 | 0,083 | 0,130 | 0,180 | 0,064 | 4 | 14 |
| 2 | 18,9 | 12,0 | 26,7 | 21,7 | 16,1 | 0,032 | 0,058 | 0,068 | 0,082 | 7 | 29 |
| 3 | 0 | 0 | 26,5 | 20,0 | 25 | 0,072 | 0,083 | 0,194 | 0,205 | 8 | 17 |
Раздел I. Оценка инженерно-геологических условий строительной
площадки
Одном из основных факторов, определяющих тип и размеры фундамента, являются инженерно-геологические условия строительной площадки. Правильность и экономичность выбранной конструкции фундамента, а также долговечность сооружения во многом зависят от точности определения физико-механических характеристик, мощности и вида грунтов.
Получение данных о грунтовых условиях строительства производится в процессе инженерно-геологических, топографо-геодезических и гидрогеологических изысканий.
Определение наименования грунтов основания.
Согласно СНиП II-15-74 полное наимнование грунта устанавливается на основании физических характеристик грунта, которые делятся на исходные и производные.
К исходным характеристикам относятся следующие:
а) гранулометрический состав грунта;
б) удельный вес, γу [кн / м3];
в) объемный вес, γ0 [кн / м3];
г) весовая влажность, W0 [%];
д) граница раскатывания(пластичности), Wр [%];
е) граница текучести, WL [%];
ж) сведения о наличии других примесей в грунте.
К производным физическим характеристикам относятся:
а) пористость. Определяется по следующей по формуле:
б) степень влажности G (коэффициент водонасыщености грунта, Jв) – отношение природной влажности грунта к его полной влажности, соответствующей полному заполнению грунта водой. Определяется по следующей по формуле:
, где γw
– уд. вес воды.
в) число пластичности JP [%] JP=0,01(WL-WP)
г) коэффициент консистенции JL=(W0-WP)/ (WL-WP);
д) коэффициент пористости на границе текучести em. Определяется по формуле:
е) коэффициент П, характеризующий просадочные свойства грунта. П=(em-e)/(1+e).
ж) коэффициент неоднородности грунта U=d60/d10. Где d60 и d10 – диаметр частиц, которых в грунте содержится 60% и 10% соответственно.
Определение наименования первого слоя грунта.
Наличие показателей границ текучести и пластичности свидетельствует о том, что первый слоя грунта является глинистым.
Определяем число пластичности: JP=0,01(WL-WP)=0,01(31-20)=0,11.
В соответствии с таблицей 6, СНиПа II-15-74 делаем заключение, что глинистый грунт, с числом пластичности 0,11, является суглинком.
Определяем коэффициент консистенции:
JL=(W0-WP)/ (WL-WP)=(25,7-20)/(31-20)=0,518
В соответствии с таблицей 7, СНиПа II-15-74 делаем заключение, что суглинок, с коэффициентом консистенции 0,518, является мягкопластичным.
Определяем коэффициент пористости грунта:
Определяем степень влажности грунта:
Так как степень влажности >0.8, данный слой грунта является непросадочным.
(СНиП II-15-74, пункт 2.13).
Определяем коэффициент пористости грунта на границе его текучести:
Определяем просадочность грунта:
П=(em-e)/(1+e)=(0,8432-0,8381)/(1+0,8381)=0,0027
7. Определяем коэффициент сжимаемости грунта:
8. Определяем коэффициент относительной сжимаемости грунта:
Заключение: первый слой грунта является суглинком, в мягкопластичном состоянии, непросадочным.
Определение наименования второго слоя грунта.
Наличие показателей границ текучести и пластичности свидетельствует о том, что первый слоя грунта является глинистым.
Определяем число пластичности: JP=0,01(WL-WP)=0,01(18,9-12)=0,069.
В соответствии с таблицей 6, СНиПа II-15-74 делаем заключение, что глинистый грунт, с числом пластичности 0,069, является супесью.
Определяем коэффициент консистенции:
JL=(W0-WP)/ (WL-WP)=(16,1-12)/(18,9-12)=0,594.
В соответствии с таблицей 7, СНиПа II-15-74 делаем заключение, что супесь, с коэффициентом консистенции 0,594, является пластичной.
Определяем коэффициент пористости грунта:
Определяем степень влажности грунта:
Так как степень влажности >0.8, данный слой грунта является непросадочным. (СНиП II-15-74, пункт 2.13).
Определяем коэффициент пористости грунта на границе его текучести:
Определяем просадочность грунта:
П=(em-e)/(1+e)=(0,5046-0,4285)/(1+0,4285)=0,0532.
Определяем коэффициент сжимаемости грунта:
Определяем коэффициент относительной сжимаемости грунта:
Заключение: второй слой грунта является супесью, в пластичном состоянии, непросадочным.
Определение наименования третьего слоя грунта.
Отсутствие показателей границ текучести и пластичности свидетельствует о том, что третий слой грунта является песчаным.
В соответствии с таблицей 2, СНиПа II-15-74 делаем заключение, что третий слой грунта является песком средней крупности. Так как, вес частиц крупнее 0.25 мм, в грунте составляет более 50%.
Определяем неоднородность грунта. Для этого необходимо определить коэффициент неоднородности грунта. Строим кумуляту – график выражающий процентное содержание фракций в грунте.
d60= 0,42 мм
d10=0,035 мм
U=d60/d10=12
Делаем заключение - грунт является неоднородным.
3. Определяем пористость грунта:
В соответствии с таблицей 5, СНиПа II-15-74 делаем заключение, что третий слой грунта является песчаным, средней крупности.
4. Определяем степень влажности грунта:
В соответствии с таблицей 4, СНиПа II-15-74 делаем заключение, что третий слой грунта является песком, насыщенным водой.
Определяем коэффициент сжимаемости грунта:
Определяем коэффициент относительной сжимаемости грунта:
Заключение: Третий слой грунта является песком средней крупности, насыщенным водой. Делаем вывод, что он может служить естественным основанием.
Таблица 1. Производные физические характеристики грунтов основания.
| № слоя | e | G | JP | Вид грунта | JL | П | U | q0 |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 |
| 1 | 0,8381 | 0,832 | 0,11 | Суглинок | 0,518 | 0,0027 | - | 0.434 |
| 2 | 0,4285 | 1 | 0,069 | Супесь | 0,594 | 0,0532 | - | 0.251 |
| 3 | 0,656 | 1 | - | Песок | - | - | 12 | 0.102 |
Таблица 2. Полные наименования грунтов основания.
| № слоя | Грунт | Характеристика грунта | Состояние грунта | Дополнительные сведения о грунте |
| 1 | Глинистый | Суглинок | Мягкоплатичный | Непросадочный |
| 2 | Глинистый | Супесь | Пластичная | Непросадочная |
| 3 | Песчаный | Неоднородный | Средней крупности, насыщенный водой | Может служить естественным основанием |
Оценка инженерно-геологических условий строительной площадки.
Опираясь на предыдущие пункты раздела, можно дать заключение о возможности возведения сооружения в данных инженерно-геологичских условиях.
Заведомо слабые грунты, в проектируемом основании отсутствуют. Для приближенной оценки несущей способности грунтов основания определяем условное давление R0, для грунта каждого слоя по табл. 1, 2 Приложения 4 СНиП II-15-74.
Для первого слоя R01=2,15 кгс/см2
Для второго слоя R02=3,25 кгс/см2
Для третьего слоя R03=4 кгс/см2
Грунты основания можно использовать в качестве естественного основания.
Раздел II. Сбор нагрузок
Нагрузки на фундамент собираются на уровне спланированной поверхности земли. Грузовые площади в плане, см. в Приложении. Лист №.
1. Сбор нагрузок на сечение 1-1.
Грузовая площадь – 5,875х5,875= 34,52 м2.
1. Нагрузка от колонн и ригелей.
Вес колонн: A х B х h х n х γбет = (0.4м х 0.4м х 3м) х 5 х 2500 кг/м3 = 6000 кг = 60кН.
где, А и В – линейные размеры колонны
h – высота колонны
n – число колонн
γбет - удельный вес бетона (2500 кг/м3)
Вес ригелей: A х B х l х n х γбет = [(0,4м х 0,4м х 2,8м х 2) + (0,4м х 0,4м х 2,675м х 2)] х 5 х х 2500 кг/м3 =
= 21800 кг = 219кН.
где, А и В – линейные размеры ригеля
l – длинна ригеля (в пределах грузовой площади)
n – число колонн
γбет - удельный вес бетона (2500 кг/м3)
2. Крыша и кровля
Таблица 3.1 Сбор нагрузок от веса элементов крыши и кровли.
|
№ пп |
Наименование нагрузок | Нормативная кН/м2 | Коэффициент перегрузок |
Расчетная кН/м2 |
| 1 | Снеговая нагрузка | 1,8 | 1,4 | 2,52 |
| 2 | Кровля из профилированной стали | 0,08 | 1,1 | 0,09 |
| 3 | Обрешетка из досок | 0,15 | 1,2 | 0,18 |
| 4 | Стропила из бруса | 0,12 | 1,2 | 0,14 |
Вес от элементов крыши и кровли: 2,93 кН/м2 х 34,52 м2 = 101,14 кН.
3. Покрытие
Таблица 4.1 Сбор нагрузок от веса элементов покрытия.
| № пп | Наименование нагрузок | Нормативная кН/м2 | Коэффициент перегрузок |
Расчетная кН/м2 |
| 1 | Временная по СНиП | 0,7 | 1,3 | 0,91 |
| 2 | Сборные ж/б плиты δ=22 см | 3,05 | 1,1 | 3,36 |
| 3 | Штукатурка потолка | 0,36 | 1,3 | 0,47 |
Вес от элементов покрытия: 4,74 кН/м2 х 34,52 м2 = 163,62 кН.
4. Перекрытия междуэтажные
Таблица 5.1 Сбор нагрузок от веса элементов междуэтажных перекрытий.
| № пп | Наименование нагрузок | Нормативная кг/м2 | Коэффициент перегрузок |
Расчетная кг/м2 |
| 1 | Временная по СНиП | 2 | 1,2 | 2,4 |
| 2 | Сборные ж/б плиты δ=22 см | 3,05 | 1,1 | 3,36 |
| 3 | Полы дощатые | 0,35 | 1,2 | 0,42 |
| 4 | Штукатурка потолка | 0, 36 | 1,3 | 0,47 |
| 6,65 |
Вес от элементов покрытия: 6,65 кН/м2 х 34,52 м2 х 4 = 918,232 кН.
Где 4 – число перекрытий.
Суммарная нагрузка, действующая в сечении 1-1:
∑N = 60кН + 219кН + 101,14 кН + 163,62 кН + 918,232 кН = 1462 кН
2. Сбор нагрузок на сечение 2-2.
Грузовая площадь – 5,875х6= 35,25 м2.
1. Нагрузка от колонн и ригелей.
Вес колонн: A х B х h х n х γбет = (0.4м х 0.4м х 3м) х 5 х 2500 кг/м3 = 6000 кг = 60кН. где, А и В – линейные размеры колонны
h – высота колонны
n – число колонн
γбет - удельный вес бетона (2500 кг/м3)
Вес ригелей: A х B х l х n х γбет = [(0,4м х 0,4м х 2,8м х 3) + (0,4м х 0,4м х 2,675м)] х 5 х 2500 кг/м3 = 22100 кг = 221,5кН.
где, А и В – линейные размеры ригеля
l – длинна ригеля (в пределах грузовой площади)
n – число ригель
γбет - удельный вес бетона (2500 кг/м3)
2. Крыша и кровля
Таблица 3.2 Сбор нагрузок от веса элементов крыши и кровли
| № пп | Наименование нагрузок | Нормативная кН/м2 | Коэффициент перегрузок |
Расчетная кН/м2 |
| 1 | Снеговая нагрузка | 1,8 | 1,4 | 2,52 |
| 2 | Кровля из профилированной стали | 0,08 | 1,1 | 0,09 |
| 3 | Обрешетка из досок | 0,15 | 1,2 | 0,18 |
| 4 | Стропила из бруса | 0,12 | 1,2 | 0,14 |
| 2,93 |
Вес от элементов крыши и кровли: 2,93 кН/м2 х 35,25 м2 = 103,28 кН.
3. Покрытие
Таблица 4.2 Сбор нагрузок от веса элементов покрытия.
|
№ пп |
Наименование нагрузок | Нормативная кН/м2 | Коэффициент перегрузок |
Расчетная кН/м2 |
| 1 | Временная по СНиП | 0,7 | 1,3 | 0,91 |
| 2 | Сборные ж/б плиты δ=22 см | 3,05 | 1,1 | 3,36 |
| 3 | Штукатурка потолка | 0,36 | 1,3 | 0,47 |
| 4,74 |
Вес от элементов покрытия: 4,74 кН/м2 х 35,25 м2 = 167,1 кН.
4. Перекрытия междуэтажные
Таблица 5.2 Сбор нагрузок от веса элементов междуэтажных перекрытий.
|
№ пп |
Наименование нагрузок | Нормативная кН/м2 | Коэффициент перегрузок |
Расчетная кг/м2 |
| 1 | Временная по СНиП | 2 | 1,2 | 2,4 |
| 2 | Сборные ж/б плиты δ=22 см | 3,05 | 1,1 | 3,36 |
| 3 | Полы дощатые | 0,35 | 1,2 | 0,42 |
| 4 | Штукатурка потолка | 0, 36 | 1,3 | 0,47 |
| 6,65 |
Вес от элементов покрытия: 6,65 кН/м2 х 35,25 м2 х = 937,65 кН.
Суммарная нагрузка, действующая в сечении 2-2:
∑N = 60кН + 221,5кН + 103,28 кН + 167,1 кН + 937,65 кН = 1483,53 кН
3. Сбор нагрузок на сечение 3-3.
Грузовая площадь – 3,325х6= 19,95 м2.
1. Нагрузка от колонн и ригелей и кирпичной стены.
Вес колонн: A х B х h х n х γбет = (0.4м х 0.4м х 3м) х 5 х 2500 кг/м3 = 6000 кг = 60кН.
где, А и В – линейные размеры колонны
h – высота колонны
n – число колонн
γбет - удельный вес бетона (2500 кг/м3)
Вес ригелей: A х B х l х n х γбет = [(0,4м х 0,4м х 2,8м х 2) + (0,4м х 0,4м х 2,675м)] х 5 х 2500 кг/м3 =
= 16550 кг = 165,5кН.
где, А и В – линейные размеры ригеля
l – длинна ригеля (в пределах грузовой площади)
n – число ригелей
γбет - удельный вес бетона (2500 кг/м3)
Вес кирпичной стены: A х B х h х γк.к = 6м х 0,25м 15м 1900 кг/м3 = 42750 кг = 427,5 кН.
где, А и В – линейные размеры колонны
h – высота стены
n – число колонн
γк.к - удельный вес кирпичной кладки (1900 кг/м3)
2. Крыша и кровля
Таблица 3.3 Сбор нагрузок от веса элементов крыши и кровли
|
№ пп |
Наименование нагрузок | Нормативная кН/м2 | Коэффициент перегрузок |
Расчетная кН/м2 |
| 1 | Снеговая нагрузка | 1,8 | 1,4 | 2,52 |
| 2 | Кровля из профилированной стали | 0,08 | 1,1 | 0,09 |
| 3 | Обрешетка из досок | 0,15 | 1,2 | 0,18 |
| 4 | Стропила из бруса | 0,12 | 1,2 | 0,14 |
| 2,93 |
Вес от элементов крыши и кровли: 2,93 кН/м2 х 19,95 м2 = 58,45кН.
3. Покрытие
Таблица 4.3 Сбор нагрузок от веса элементов покрытия
| № пп | Наименование нагрузок | Нормативная кН/м2 | Коэффициент перегрузок |
Расчетная кН/м2 |
| 1 | Временная по СНиП | 0,7 | 1,3 | 0,91 |
| 2 | Сборные ж/б плиты δ=22 см | 3,05 | 1,1 | 3,36 |
| 3 | Штукатурка потолка | 0,36 | 1,3 | 0,47 |
| 4,74 |
Вес от элементов покрытия: 4,74 кН/м2 х 19,95 м2 = 94,56 кН.
4. Перекрытия междуэтажные
Таблица 5.3. Сбор нагрузок от веса элементов междуэтажных перекрытий.
|
№ пп |
Наименование нагрузок | Нормативная кг/м2 | Коэффициент перегрузок |
Расчетная кг/м2 |
| 1 | Временная по СНиП | 2 | 1,2 | 2,4 |
| 2 | Сборные ж/б плиты δ=22 см | 3,05 | 1,1 | 3,36 |
| 3 | Полы дощатые | 0,35 | 1,2 | 0,42 |
| 4 | Штукатурка потолка | 0, 36 | 1,3 | 0,47 |
| 6,65 |
Вес от элементов покрытия: 6,65 кН/м2 х 19,95 м2 х 4= 530,67 кН.
Суммарная нагрузка, действующая в сечении 3-3:
∑N = 60кН + 165,5кН + 427,5 кН + 58,45 кН + 94,56 кН + 530,67 кН = 1336,68 кН
Раздел III. Расчет фундаментов мелкого заложения
1. Выбор глубины заложения фундамента.
Глубина заложения фундамента h – расстояние от спланированной поверхности, до подошвы фундамента зависит:
1. от расчетной глубины промерзания грунтов в зимний период и уровня грунтовых вод. Расчетная глубина промерзания Н определяется по формуле:
Н= Ннmi
где, mi - коэффициент влияние теплового режима на промерзание грунтов (табл. 14 СНиП П-15-74);
Нн - нормативная глубина промерзания – определяется по п. 3.31 СНиПа П-15-74 в зависимости от района строительства.
Определяем Н = 2,5 х 0,8 = 2 метра.
mi – 0,8 (для зданий с утепленным цокольным перекрытием и среднесуточной температурой воздуха в помещении 15 ОС).
Нн – 2,5 метра.
При известном значении Н, характере напластования грунтов глубина заложения фундамента h назначается в соответствии с положениями таблицы 15 СНиП П-15-74. Согласно таблице 6 настоящего курсового проекта, грунтами под подошвой фундамента будут являться песчаные и глинистые грунты ( с коэффициентом консистенции > 0.25). Опираясь на эти данные, а так же на положения таблицы 15 СНиП П-15-74, принимаем глубину заложения фундамента h = 2.2 метра.
2. Определение размеров подошвы фундамента.
Размеры подошвы фундаментов для колонн определяются по формуле:
где, Pср – среднее давление под подошвой фундамента (фактическое)
Рср = N/F + hср + γср. F = b2 – площадь подошвы, hср – средняя высота грунта находящегося на уступах, γср. – удельный вес грунта (2000кг/м3)
R – расчетное давление на основание. Определяется:
где, m1 и m2 коэффициент условий работы грунтового основания и коэффициент условий работы здания или сооружения во взаимодействии с основанием. (п. 3.51 СНиП П-15-74).
kн – коэффициент надежности (п. 3.52 СНиП П-15-74).
A, B и D – коэффициенты, принимаемые по таблице 16 СНиП П-15-74, в зависимости от расчетного значения угла внутреннего трения φ. (имеется в исходных данных).
h – глубина заложения фундамента
γ’II – осредненное расчетное значение объемного веса грунта, залегающего выше отметки заложения фундамента,
γII – то же, но с залегающего ниже подошвы фундамента.
СII – расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента.
h0 – глубина до пола подвала, при отсутствии подвала принимается = 0.
При подборе ширины подошвы необходимо учитывать главное условие прочности – Pср ≤ R
Расчет выполняется методом последовательных приближений так как, R=f(b); P=f(b).
Определение размеров подошвы для фундамента в сечении 1-1, 2-2.
Так нагрузки, действующие в сечениях 1-1, 2-2 отличаются незначительно, расчет произведем по сечению 2-2, по результатам которого, установим размеры подошвы для обоих сечений одинаковые.
Вычисляем значение R, при b = 1, 2, 3.
Определяем значение Pср при F соответственно равной 1, 4, 9 м3:
Рср (F=1) = N/F + hср γср. = 1483,53кН/1м2 + 2,2м х 20кН/м3 = 1527,53 кН/м2
Рср (F=4) = N/F + hср γср. = 1483,53кН/4м2 + 2,2м х 20кН/м3 = 414,88 кН/м2
Рср (F=9) = N/F + hср γср. = 1483,53кН/9м2 + 2,2м х 20кН/м3 = 208,83 кН/м2
Для определения оптимального значения ширины подошвы b, построим графики зависимостей расчетного сопротивления (R) и фактического давления (Рср) от ширины подошвы b:
Как видно из графика, оптимальным значением , является точка пересечения графиков, которой соответствует значение b = 2,3 м.
Проверка по условию прочности: Pср ≤ R
Рср (F=5,29) = N/F + hср γср. = 1483,53кН15,29м2 + 2,2м х 20кН/м3 = 324,44 кН/м2
При данной ширине подошвы условие прочности не удовлетворяется 324,44 кН/м2 > 291,67 кН/м2.
Примем ширину сечения подошвы, больше оптимальной – 2,5 м. Проверка условия прочности:
Рср (F=6,25) = N/F + hср γср. = 1483,53кН16,25м2 + 2,2м х 20кН/м3 = 281,36 кН/м2
Условие прочности удовлетворено 293 кН/м2 < 281.36 кН/м2. Принимаем ширину подошвы 2,5 м.
Определение размеров подошвы для фундамента в сечении 3-3.
Аналогичным образом рассчитываем ширину подошвы, для фундамента в сечении 3-3. Расчетные сопротивления уже известны, определим лишь значение Pср при F соответственно равной 1, 4, 9 м3:
Рср (F=1) = N/F + hср γср. = 1336,68 кН/1м2 + 2,2м х 20кН/м3 = 1380,68 кН/м2
Рср (F=4) = N/F + hср γср. = 1336,68 кН/4м2 + 2,2м х 20кН/м3 = 378,17 кН/м2
Рср (F=9) = N/F + hср γср. = 1336,68 кН/9м2 + 2,2м х 20кН/м3 = 192,52 кН/м2
Строим графики зависимостей расчетного сопротивления (R) и фактического давления (Рср) от ширины подошвы b:
Как видно из графика, оптимальным значением, является точка пересечения графиков, которой соответствует значение b = 2,2 м.
Проверка по условию прочности: Pср ≤ R
Рср (F=4,84) = N/F + hср γср. = 1336,68 кН/4,84м2 + 2,2м х 20кН/м3 = 320,17 кН/м2
При данной ширине подошвы условие прочности не удовлетворяется 320,17 кН/м2 > 291 кН/м2.
Примем ширину сечения подошвы, больше оптимальной – 2,4 м. Проверка условия прочности:
Рср (F=5,76) = N/F + hср γср. = 1336,68 кН/5,76м2 + 2,2м х 20кН/м3 = 276,06 кН/м2
Условие прочности удовлетворено 276,06 кН/м2 < 292,33 кН/м2.
Принимаем ширину подошвы 2,4 м.
Подробный план фундаментов с сечениями см. в Приложении. Лист №