Расчет и проектирование оснований и фундаментов промышленных зданий

Курсовой проект

На тему:

”Расчет и проектирование оснований и фундаментов пром. зданий”

2008

Содержание

1. Состав исходных данных. 4

2. Определение нагрузок на фундаменты.. 6

3. Оценка инженерно – геологических и гидрогеологических условий площадки строительства. 8

Заключение. 11

4. Расчет и проектирование варианта фундамента на естественном основании 12

4.1 Определение глубины заложения фундамента. 12

4.2 Определение площади подошвы фундамента. 13

4.3 Выбор фундамента и определение нагрузки на грунт. 13

4.4 Расчетное сопротивление грунта. 14

4.5 Давление на грунт под подошвой фундамента. 14

4.6 Расчет осадки фундамента методом послойного суммирования. 16

5. Расчет и проектирование варианта фундамента на искусственном основании, в виде песчаной распределительной подушки. 19

5.1 Глубина заложения фундамента. 19

5.2 Определение требуемой площади подошвы фундамента. 19

5.3. Выбор фундамента и определение нагрузки на грунт. 19

5.4 Расчетное сопротивление грунта. 20

5.5 Давление на подушку под подошвой фундамента. 20

5.6 Определение толщины распределительной подушки. 20

6. Расчет и проектирование свайного фундамента. 24

6.1 Глубина заложения подошвы ростверка. 24

6.2 Необходимая длина свай. 24

6.3 Несущая способность одиночной сваи. 25

6.4 Требуемое число свай. 25

6.5. Размещение свай в кусте. 26

6.6 Вес ростверка и грунта на его уступах. 26

6.7 Определение нагрузок. 26

6.8 Определение расчетных нагрузок. 26

6.9 Предварительная проверка сваи по прочности материала. 27

6.10 Расчет ростверка на продавливание колонной. 28

6.11 Расчет свайного фундамента по деформациям.. 29

6.12 Расчет устойчивости основания. 30

6.13 Несущая способность сваи по прочности материала. 31

6.14 Расчет осадки основания свайного фундамента. 34

7. Определение степени агрессивного воздействия подземных вод и разработка рекомендаций по антикоррозионной защите подземных конструкций. 38

Заключение. 40

8. Определение технико-экономических показателей. Сравнение и выбор основного варианта системы основание-фундамент. 42

8.1 Подсчет объемов работ. 42

8.2 Сметная себестоимость, трудозатраты и капитальные вложения. 45

8.3 Технико-экономические показатели сравниваемых вариантов фундаментов (на один фундамент) 46

9. Учет влияния примыкающих и заглубленных подземных конструкций 48

9.1 Расчет приямка. 48

9.2 Расчет приямка на всплытие. 50

Литература. 51

1. Состав исходных данных

Проектируем фундаменты и выполняем расчет оснований однопролетного одноэтажного промышленного здания с металлическим каркасом, с подвесным крановым оборудованием, с приямком. Длина здания 60 м, шаг колонн каркаса 12 м. Шаг торцевого фахверка 6 м. Остекление здания ленточное (от оси 1 до оси 6 включительно). Остекление торцевых стен не предусмотрено. Габаритная схема здания рис.1.

Параметры здания

Таблица 1

L, м	H, м	Hпр, м	Q, т	tвн, °С	Район строительства	Mt	S0, кПа	W0, кПа
24	16,8	-3,0	15	15	Тавда	62,4	1,0	0,30

L – ширина пролета; Н – высота пролета; Q – грузоподъемность кранов; tвн - расчетная среднесуточная температура воздуха в помещении; Мt – безразмерный коэффициент, численно равный сумме абсолютных значений среднемесячных отрицательных температур наружного воздуха за зиму в данном районе; Sо – снеговая нагрузка;

Wо – давление ветра.

Грунтовые условия заданы 4 разведочными скважинами, пройденные в непосредственной близости от углов проектируемого здания. Глубина расположения УПВ 0,8 м от уровня природного рельефа NL.

Характеристика грунтовых условий

Таблица 2

№ грунтового слоя	Тип грунта	Обозн	Отметки устьев скважин и толщина слоев грунта; м.
			скв.1 65,4	скв.2 66,3	скв.3 64,9	скв.4 65,6
1	почвенно-растительный слой	ho	0,3	0,3	0,3	0,3
2	глина	h1	5, 20	5,00	5,30	4,90
3	суглинок	h2	1,70	1,95	1,50	1,70
4	глина	h3	Толщина слоя бурением до глубины 20 м не установлена

Показатели физико-механических свойств грунтов

Таблица 3

№ слоя	Тип грунта	n, т/м3	I, т/м3	II, т/м3	s, т/м3	W,%	WL,%	Wр,%
2	Глина	1,77	1,72	1,74	2,76	33	40,2	22,2
3	Суглинок	1,83	1,78	1,80	2,72	31,4	35,6	21,6
4	Глина	1,84	1,79	1,81	2,76	26,2	41,4	22,4

N слоя	Тип грунта	kf, см/с	E, МПа	cI, кПа	cII, кПа	jI, град	jII, град
2	Глина	2,5×10 –8	8,0	19	29	6	7
3	Суглинок	1,0×10 –7	6,0	9	14	13	14
4	Глина	2,8×10 –8	16	29,0	44	16	18

Состав подземных вод по данным химического анализа

Таблица 4

Показатель агрессивности воды-среды	Значение показателя
Бикарбонатная щелочность ионов HCO3, мг-экв/л Водородный показатель pH Содержание, мг/л агрессивной углекислоты CO2 аммонийных солей ионов NH4+ магнезиальных солей, ионов Mg2+ щелочей, г/л сульфатов, ионов SO42– хлоридов, ионов Cl –	- 3,8 10 15 360 36 190 990

2. Определение нагрузок на фундаменты

Нормативные значения усилий на уровне обреза фундаментов по оси А от нагрузок и воздействий, воспринимаемых рамой каркаса

Таблица 5

Усилия и ед. изм.	Нагрузки
	Постоянные (1)	Снеговые (2)	Ветровые (3)	Крановые (4)
Nn, кН	876,3	144,0	0	338,1
Mn, кН×м	-319,0	0	-503,8	-60,5
Qn, кН	-19,0	0	-66,2	-3,7

Нормативные значения усилий на уровне обреза фундамента для основных сочетаний нагрузок

Таблица 6

Усилия и ед. изм.	Индексы нагрузок и правило подсчета
	(1) + (2)	(1) + (3)	(1) + (4)	(1) + 0,9 [(2) + (3) + (4)]
Nn, кН	1020,3	876,3	1214,4	1310, 19
Mn, кН×м	-319,0	-822,8	-379,5	-826,87
Qn, кН	-19	-85,2	-22,7	-81,91

Наиболее неблагоприятным является сочетание из постоянной (1) и всех кратковременных 0,9 [(2) + (3) + (4)] нагрузок.

Для расчетов по деформациям (γf = 1):

N col, II = Nn × γf = 1310,19 × 1 = 1310,19 кН

M col, II = Mn × γf = 826,87 × 1 = 826,87 кН×м

Q col, II = Qn × γf = 81,91 × 1 = 81,91 кН

Для расчетов по несущей способности (γf = 1,2):

N col, I = Nn × γf = 1310,19 × 1,2 = 1572,22 кН

M col, I = Mn × γf = 826,87 × 1,2 = 922,24 кН×м

Q col, I = Qn × γf = 81,91 × 1,2 = 98,29 кН

3. Оценка инженерно – геологических и гидрогеологических условий площадки строительства

Планово-высотная привязка здания на площадке строительства приведена на рис.2. (размеры и отметки в метрах). Инженерно-геологические разрезы, построенные по заданным скважинам, показаны на рис.3.1, 3.2

Вычисляем необходимые показатели свойств и состояния грунтов по приведенным в таблице 3 исходным данным. Результаты вычислений представлены в таблице 7.

Показатели свойств и состояния грунтов (вычисляемые).

Таблица 7

Тип грунта	d, т/м3	n, %	e	Sr	Ip, %	IL	I, кН/м3	, кН/м3	s, кН/м3	sb, кН/м3
Глина	1,33	51,81	1,075	0,84	18	0,60	16,85	17,05	27,04	8,21
Суглинок	1,39	48,89	0,956	0,89	14	0,60	17,44	17,64	26,65	8,51
Глина	1,45	47,46	0,903	0,80	19	0, 20	17,54	17,73	27,04	8,95

Плотность сухого грунта: d =n /(1 + 0,01×W)

Пористость: n = (1 – d /s) ×100%

Коэффициент пористости: e = n/(100 – n)

Степень влажности: Sr = W×s/(e×w), где w = 1 т/м3 – плотность воды

Число пластичности: Ip = WL – Wр

Показатель текучести: IL = (W – Wр) /(WL – Wр)

Расчетные значения удельного веса и удельного веса частиц:

I = I×g II = II×g s = s×g

Удельный вес грунта, расположенного ниже УПВ, с учетом взвешивающего действия воды:

sb =s-w) /(1+e), где w = 10 кН/м3 – удельный вес воды

Для определения условного расчетного сопротивления грунта по формуле (7) СНиП 2.02.01-83* принимаем условные размеры фундамента d1 = dусл = 2 м и bусл =1 м (п.1.3.4) и установим в зависимости от заданных геологических условий и конструктивных особенностей здания коэффициенты gc1; gc2; k; Mg; Mq; Mc.

Слой №2: Глина

По табл.3 СНиП 2.02.01-83* gc1 = 1,0 для (IL > 0,5); gc2 = 1 для зданий с гибкой конструктивной схемой; k = 1 принимаем по указаниям п.2.41 СНиП 2.02.01-83*. При jII = 7° по табл.4 СНиП 2.02.01-83* имеем Mg = 0,12; Mq = 1,47; Mc = 3,82.

Удельный вес грунта выше подошвы условного фундамента до глубины dw = 0,80 м принимаем без учета взвешивающего действия воды gII = 17,05 кН/м3, а ниже УПВ, т.е. в пределах глубины d = dусл - dw = 1,20 м и ниже подошвы фундамента, принимаем

gsb = 8,21 кН/м3; удельное сцепление cII = 29 кПа.

Вычисляем условно расчетное сопротивление:

 =

= (1,0·1) ·(0,12·1·1·8,21+1,47· [0,8·17,05+(2-0,8) ·8,21] +3,82·29) = 146,29 кПа.

Полное наименование грунта слоя № 2 по ГОСТ 25100– 95 Глина мягкопластичная. Этот грунт может быть использован как естественное основание, поскольку имеет достаточную прочность. (Е = 8 МПа > 5 МПа).

Слой №3: суглинок

Толщина слоя h1 = 4,90. По табл.3 СНиП 2.02.01-83* gc1 = 1,0 для (IL > 0,5); gc2 = 1 для зданий с гибкой конструктивной схемой.

При jII = 14° по табл.4 СНиП 2.02.01-83* имеем Mg = 0,26; Mq = 2,05; Mc = 4,55.

Удельный вес грунта gsb = 8,51 кН/м3; удельное сцепление cII = 14 кПа.

Вычисляем условно расчетное сопротивление:

=

= (1,0·1) ·(0,29·1·1·8,51+2,17· [0,8·17,05+(4,90-0,8) ·8,21] +4,69·14) = 171 кПа

Полное наименование грунта слоя№3 по ГОСТ 25100–95 суглинок мягкопластичный.

Слой №4: глина

Толщина слоя h2 = 1,70. По табл.3 СНиП 2.02.01-83* gc1 = 1,25 для (IL < 0,25); gc2 = 1 для зданий с гибкой конструктивной схемой.

При jII = 17° по табл.4 СНиП 2.02.01-83* имеем Mg = 0,39; Mq = 2,57; Mc = 5,15.

Удельный вес грунта gsb = 8,51 кН/м3; удельное сцепление cII = 14 кПа.

Вычисляем условно расчетное сопротивление:

=

= (1,25·1) ·(0,43·1·1·8,95+2,73· [0,8·17,05+(4,90-0,8) ·8,21+1,70·8,51] +5,31·44) =506 кПа

Полное наименование грунта слоя № 4 по ГОСТ 25100– 95 глина мягкопластичная.

Заключение

В целом площадка пригодна для возведения здания. Рельеф площадки спокойный с небольшим уклоном в сторону скважин 1 и 3. Грунты имеют слоистое напластование, с выдержанным залеганием пластов (уклон кровли не превышает 2%). Все грунты имеют достаточную прочность, невысокую сжимаемость и могут быть использованы в качестве оснований в природном состоянии. Грунтовые воды расположены на небольшой глубине, что значительно ухудшает условия устройства фундаментов: при заглублении фундаментов более 0,80 м необходимо водопонижение; возможность открытого водоотлива из котлованов, разработанных в суглинке, должна быть обоснована проверкой устойчивости дна котлована (прорыв грунтовых вод со стороны слоя глина); суглинок, залегающий в зоне промерзания, в соответствии с табл.2 СНиП 2.02.01-83 является пучинистым грунтом, поэтому глубина заложения фундаментов наружных колонн здания должна быть принята не менее расчетной глубины промерзания суглинка, а при производстве работ в зимнее время необходимо предохранение основания от промерзания.

Целесообразно рассмотреть следующие возможные варианты фундаментов и оснований:

1) фундамент мелкого заложения на естественном основании - глина

2) фундамент на распределительной песчаной подушке (может быть достигнуто уменьшение размеров подошвы фундаментов и расчетных осадок основания)

3) свайный фундамент из забивных висячих свай; несущим слоем для свай может служить глина (слой 4).

Следует предусмотреть срезку и использование почвенно-растительного слоя при благоустройстве и озеленении застраиваемого участка (п.1.5 СНиП 2.02.01-83).

4. Расчет и проектирование варианта фундамента на естественном основании

Проектируется монолитный фундамент мелкого заложения на естественном основании по серии 1.412-2/77 под стальную колонну, расположенную по осям А - 5, для исходных данных, приведенных выше.

4.1 Определение глубины заложения фундамента

Первый фактор - учет глубины сезонного промерзания грунта. Грунты основания пучинистые, поэтому глубина заложения фундамента d от отметки планировки DL должна быть не менее расчетной глубины промерзания. Для tвн = 15° и грунта основания, представленного глиной, по 2.28 СНиП 2.02.01-83:

d ³ df = Kh×dfn = Kh×d0 = 0,7×0,23 = 1,27 м.

Kh=0,7 –коэффициент учитывающий влияние теплового режима сооружения, принят как уточненный при последующем расчете в соответствии с указаниями примечания к табл.1 СНиП 2.02.01-83 (расстояние от внешней грани стены до края фундамента

af = 1,1 м > 0,5 м).

dfn – нормативная глубина промерзания

d0 – величина, принимаемая равной для глины - 0,23 м

Второй фактор - учет конструктивных особенностей здания. Требуется подколонник площадью сечения 1500х1200 мм. Минимальный типоразмер высоты фундамента для указанного типа подколонника Hф=1,5м. Таким образом, по второму фактору требуется d =Hф+0,7=2,2 м.

Третий фактор - инженерно-геологические и гидрогеологические условия площадки. С поверхности на большую глубину залегает слой 2, представленный достаточно прочным суглинком. Подстилающие слои 3 и 4 по сжимаемости и прочности не хуже среднего слоя. В этих условиях, учитывая высокий УПВ, глубину заложения подошвы фундамента целесообразно принять минимальную, однако достаточную из условий промерзания и конструктивных требований.

С учетом всех трех факторов, принимаем глубину заложения от поверхности планировки (DL) с отметкой 65,40 м d = 2,05 м, Нф = 1,5 м. Абсолютная отметка подошвы фундамента (FL) составляет 63,35 м, что обеспечивает выполнение требования о минимальном заглублении в несущий слой. В самой низкой точке рельефа (см. рис.3. скв.1) заглубление в несущий слой 2 от отметки природного рельефа (NL) составляет: 64,90 - 0,3 – 63,35 = 1,25 м > 0,5 м.

4.2 Определение площади подошвы фундамента

Площадь Атр подошвы фундамента определяем по формуле:

Атр = Ncol II / (R2усл - gmt×d) = 1310,19 / (146,29 - 20×2,05) = 12,44 м2

Ncol II = max Ncol II× gf = 1310, 19×1 = 1310,19 кН

(gf - коэффициент надежности по нагрузке, принимаемый 1)

gmt = 20 кН / м3 - средний удельный вес материала (бетона) фундамента и грунта на его уступах.

d – глубина заложения фундамента от уровня планировки, м.

4.3 Выбор фундамента и определение нагрузки на грунт

Принимаем фундамент ФВ 12-1 с размерами подошвы l = 4,2 м, b = 3,0 м, тогда

А = l × b = 12,6 м2, Нф = 1,5 м, объём бетона Vfun = 7,8 м3

Вычисляем расчетные значения веса фундамента и грунта на его уступах:

Gfun II - расчетное значение веса фундамента

Gg II - расчетное значение грунта на его уступах

Vg – объем грунта на уступах

Gfun II = Vfun ×gb × gf = 7,8 × 25×1 = 195 кН

Vg = l×b×d - Vfun = 4,2 × 3 × 2,05 –7,8 = 18,03 м3

Gg II = Vg × kpз × gII × gf = 18,03 × 0,95 × 17,05 × 1 = 292 кН

Все нагрузки, действующие на фундамент, приводим к центру тяжести подошвы:

Ntot II = Ncol II + Gg II + Gfun II =1310,19 + 292 + 195 = 1797 кН

Mtot II = Mcol II + Qtot II · Нф =826,87 + 81,91 × 1,5 = 950 кНм

Qtot II = Qcol II = 81,91 кН

4.4 Расчетное сопротивление грунта

Уточняем расчетное сопротивление R для принятых размеров фундамента (l = 4,2 м, b = 3 м, d = 2,05 м)

 =

=(1,1·1) ·(0,12·1·4,2·8,21+1,47· [0,8·17,05+(2,05-0,8) ·8,21] +3,82·29) = 140 кПа

4.5 Давление на грунт под подошвой фундамента

Определяем среднее PII mt, максимальное PII max и минимальное PII min давления на грунт под подошвой фундамента:

P II max = Ntot II /A + Mtot II / W = 179712,6 + 950×6/3×4,2² = 251 кПа

P II min = Ntot II /A - Mtot II / W = 1797/12,6 - 950×6/3×4,2² = 35 кПа

P II max = 251 кПа < 1,2×R = 1,2 × 140 = 168 кПа

Условие ограничения давлений не выполнены, увеличиваем размеры подошвы фундамента.

Принимаем фундамент ФВ 13-1 с размерами подошвы l = 4,2 м, b = 3,6 м, тогда

А = l × b = 15,2 м2, Нф = 1,5 м, объём бетона Vfun = 9,3 м3

Gfun II = Vfun ×gb × gf = 9,3 × 25×1 = 232,5 кН

Vg = l×b×d - Vfun = 4,2 × 3,6 × 2,05 –9,3 = 21,6 м3

Gg II = Vg × kpз × gII × gf = 21,6 × 0,95 × 17,05 × 1 = 350 кН

Все нагрузки, действующие на фундамент, приводим к центру тяжести подошвы:

Ntot II = Ncol II + Gg II + Gfun II =1310,19 + 350 + 232,5 = 1893 кН

Mtot II = Mcol II + Qtot II · Нф =826,87 + 81,91 × 1,5 = 950 кНм

Qtot II = Qcol II = 81,91 кН

Давление на грунт под подошвой фундамента

P II max = Ntot II /A + Mtot II / W = 1893/15,2 + 950×6/3,6×4,2² = 215 кПа

P II min = Ntot II /A - Mtot II / W = 1893/15,2 - 950×6/3,6×4,2² = 35 кПа

P II max = 215 кПа < 1,2×R = 1,2 × 140 = 168 кПа

Условие ограничения давлений не выполнены, увеличиваем размеры подошвы фундамента.

Принимаем фундамент ФВ 14-1 с размерами подошвы l = 4,8 м, b = 3,6 м, тогда

А = l × b = 17,28 м2, Нф = 1,5 м, объём бетона Vfun = 10,2 м3

Gfun II = Vfun ×gb × gf = 10,2 × 25×1 = 255 кН

Vg = l×b×d - Vfun = 4,8 × 3,6 × 2,05 –10,2 = 25,2 м3

Gg II = Vg × kpз × gII × gf = 25,2 × 0,95 × 17,05 × 1 = 408 кН

Все нагрузки, действующие на фундамент, приводим к центру тяжести подошвы:

Ntot II = Ncol II + Gg II + Gfun II =1310,19 + 408 + 255 = 1973 кН

Mtot II = Mcol II + Qtot II · Нф =826,87 + 81,91 × 1,5 = 950 кНм

Qtot II = Qcol II = 81,91 кН

Давление на грунт под подошвой фундамента

P II max = Ntot II /A + Mtot II / W = 1973/17,28 + 950×6/3,6×4,8² = 182 кПа

P II min = Ntot II /A - Mtot II / W = 1973/17,28 - 950×6/3,6×4,8² = 45 кПа

P II max = 182 кПа < 1,2×R = 1,2 × 140 = 168 кПа

Условие ограничения давлений не выполнены, увеличиваем размеры подошвы фундамента.

Принимаем фундамент ФВ 15-1с размерами подошвы l = 4,8 м, b = 4,2 м, тогда

А = l × b = 20,16 м2, Нф = 1,5 м, объём бетона Vfun = 11,7 м3

Gfun II = Vfun ×gb × gf = 11,7 × 25×1 = 293 кН

Vg = l×b×d - Vfun = 4,8 × 4,2 × 2,05 –11,7 = 29,6 м3

Gg II = Vg × kpз × gII × gf = 29,6 × 0,95 × 17,05 × 1 = 480 кН

Все нагрузки, действующие на фундамент, приводим к центру тяжести подошвы:

Ntot II = Ncol II + Gg II + Gfun II =1310,19 + 480 + 293 = 2083 кН

Mtot II = Mcol II + Qtot II · Нф =826,87 + 81,91 × 1,5 = 950 кНм

Qtot II = Qcol II = 81,91 кН

Давление на грунт под подошвой фундамента

P II max = Ntot II /A + Mtot II / W = 2083/20,16 + 950×6/4,2×4,8² = 162 кПа

P II min = Ntot II /A - Mtot II / W = 2083/20,16 - 950×6/3,6×4,8² = 44 кПа

P II max = 162 кПа < 1,2×R = 1,2 × 140 = 168 кПа

P II min = 44 кПа > 0

P II mt = Ntot II /A = 2083/20,16 = 94,4

P II mt = 94,4 < R = 140

Все условия ограничения давлений выполнены.

Эпюра контактных давлений по подошве фундамента приведена на рисунке 5.

4.6 Расчет осадки фундамента методом послойного суммирования

Для расчета осадки фундамента методом послойного суммирования составляем расчетную схему, совмещенную с геологической колонкой по оси фундамента А-5 (Рис.6).

Напряжение от собственного веса грунта на уровне подошвы фундамента при планировке срезкой в соответствии с п.1 прил.2 СНиП 2.02.01-83

szg,0 = [gII×dw + gsb II ×(d - dw)] = [17,05×0,8 + 8,21 × (2,05 – 0,80)] = 24 кПа

Дополнительное вертикальное давление на основание от внешней нагрузки на уровне подошвы фундамента:

szp 0 = P0 = PII mt - szg,0 = 94,4 – 24 = 70,4 кПа

Соотношение сторон подошвы фундамента

η = l/b = 4,8/4,2 = 1,1

Значения коэффициента a устанавливаем по табл.1 прил.2 СНиП 2.02.01-83

Для удобства пользования указанной таблицей из условия ξ=2hi/b=1,68/4,2=0,4 принимаем толщину элемента слоя грунта hi = 0,2 × b = 0,2 × 4,2 = 0,84 м

Дальнейшие вычисления сводим в таблицу 8

Определение осадки

Таблица 8

zi, м	ξ=2zi/b	zi + d, м	a	szp = a×P0, кПа	szg = szg,0 + + gsb, i × zi, кПа	0,2×szg, кПа	Е, кПа
0	0	2,05	1,000	70,40	24,00	4,80	8000
0,84	0,4	2,65	0,963	67,80	30,90	6,18	8000
1,68	0,8	3,25	0,812	57,16	37,80	7,56	8000
2,52	1,2	3,85	0,625	44,00	44,70	8,94	8000
3,36	1,6	4,45	0,469	33,02	52,60	10,52	6000
4, 20	2,0	5,05	0,355	25,00	59,70	11,94	6000
5,04	2,4	5,65	0,274	19,30	66,90	13,38	6000
5,88	2,8	6,25	0,215	15,14	73,15	14,63	16000
6,72	3,2	6,85	0,172	12,11	80,17	16,03	16000
7,56	3,6	7,45	0,141	9,92	87, 20	17,44	16000

Граница глины и суглинка условно смещена до глубины zi = 3,36 м от подошвы (фактическое положение на глубине z = 3,35 м), а граница суглинка и глины смещена до глубины zi = 5,04 м от подошвы (фактическое положение на глубине z = 5,05). На глубине Hc = 6,72 м от подошвы фундамента выполняется условие СНиП 2.02.01-83 (прил.2, п.6) ограничения глубины сжимаемой толщи основания (ГСТ)

szp= 12,11 кПа » 0,2×szg = 0,2×80,17 = 16,03

поэтому послойное суммирование деформаций основания производим в пределах от подошвы фундамента до ГСТ.

Осадку основания определяем по формуле:

Условие S = 2,6 см < Su = 12,0 см выполняется (значение Su = 12,0 см принято по таблице прил.4 СНиП 2.02.01-83).

Расчетная схема и эскиз фундамента на распределительной подушке приведена на Рис.6.

5. Расчет и проектирование варианта фундамента на искусственном основании, в виде песчаной распределительной подушки 5.1 Глубина заложения фундамента

Аналогично фундаменту на естественном основании назначаем глубину заложения фундамента d = 2,05 м. Принимаем для устройства подушки песок среднезернистый, плотный, имеющий проектные характеристики: E = 45 МПа; е = 0,50; g II = 20,2 кН / м3; gn,sb = 10,7 кН/м3.

5.2 Определение требуемой площади подошвы фундамента

Для определения площади Атр подошвы фундамента принимаем расчетное сопротивление R0 = 500 кПа, материала песчаной подушки, среднезернистого песка.

Тогда Атр=Ncol II / (R0 - gmt×d) = 1310,19 / (500 - 20×2,05) = 2,85 м2

5.3. Выбор фундамента и определение нагрузки на грунт

В соответствии с требуемой величиной площади подошвы Атр = 2,85 м2 и высотой фундамента Нф = d = 1,5 м, подбираем типовой фундамент серии 1.412-2/77.

Принимаем фундамент ФВ 12-1, размеры которого l = 4,2 м, b = 3,0 м, Нф = 1,5 м; объем бетона Vfun = 7,8 м3

Вычисляем расчетное значение веса фундамента и грунта на его уступах:

Gfun = Vfun×gb×gf = 7,8×25×1 = 195 кН

Vg = l×b×d – Vfun = 4,2×3×2,05 – 6,8 = 19,03 м3

Gg II = Vg× Kрз ×gII ×gf = 19,03×0,95×17,05×1 = 308 кН

Все нагрузки, действующие на фундамент, приводим к центру тяжести подошвы:

Ntot II = Ncol II + Gg II + Gfun II =1310,19 + 308 + 195 = 1813 кН

Mtot II = Mcol II + Qtot II · Нф = 826,87 + 81,91 × 1,5 = 950 м

Qtot II = Qcol II = 81,91 кН

5.4 Расчетное сопротивление грунта

Уточняем расчетное сопротивление R песка подушки для принятых размеров фундамента (l = 4,2 м; b = 3,0; d= 1,5 м):

R=R0(1+k1(b-b0) /b0) +k2×gII (d-d0) =500× [1 + 0,125 × (3 - 1) /1)] +0,25×17,05(2,05-2) =731,5 кПа

5.5 Давление на подушку под подошвой фундамента

Определяем среднее PII mt, максимальное PII max и минимальное PII min давления на распределительную песчаную подушку фундамента:

 = 144+108= 252кПа

 = 144-108 = 36 кПа

PII max = 252 кПа < 1,2×R = 1,2×731,5 = 877,8 кПа

PII min = 36 кПа > 0