628

2.3. Определение нормативной и расчетной глубины промерзания

В курсовом проекте нормативную глубину промерзания dfn следует определять по формуле [2]

dfn d0 Mt , (2.3)

где d0 —величина,м, принимаемаяравной:длясуглинкови глин

— 0,23; супесей, песков мелких и пылеватых — 0,28; песков гравелистых, крупных и средней крупности — 0,30; крупнообломочных грунтов — 0,34. Для слоистых толщ грунтов d0 определяетсяметодомпоследовательных приближенийкаксредневзвешенное по глубине слоя сезонного промерзания; Мt — безразмерный коэффициент, численно равный сумме абсолютных значений среднемесячных отрицательных температур за зиму в данном районе [4], Мt принимается по табл. 1.3.

Расчетную глубину промерзания df , м, определяют по формуле

где kh —коэффициент,учитывающийвлияниетеплового режима здания, принимаемый в зависимости от конструкции пола и температурывнутрипомещенияпо табл.1 СНиП2.02.01-83* [2]. В курсовом проекте можно принять kh = 0,6.

2 1

2.4. Предварительное определение размеров подошвы фундаментов

При выбранной глубине заложения подошвы фундамента ее площадь А предварительно определяется исходя из расчетов по II группе предельных состояний по формуле

где FVII— расчетная нагрузка на фундамент, кН (см. табл. 1.1); R0 — расчетное сопротивление грунта, на который непосредственно опирается фундамент (см. табл. 1.8 и 1.9), кПа; — среднее значение удельного веса фундамента и грунта на его обрезах, принимаемое равным 20 кН/м3; d — глубина заложения подошвы фундамента, м; — коэффициент, учитывающий влияние момента действия внешних сил (если он значится в задании), принимаемый равным = 1,1...1,2; для ленточных фундаментов в отсутствии момента = 1.

Для ленточного фундамента расчет ведется на один погонный метр стены, поэтому ширина подошвы фундамента равна ее площади, т. е. b = A. Размеры подошвы фундамента следует округлять, чтобы они были кратными 100 мм.

2.5. Предварительное конструирование фундаментов и уточнение нагрузок

Попредварительному определениюплощадиподошвы фундамента конструируют тело фундамента. В курсовом проекте следует отдавать предпочтение сборным фундаментам. Типовые сборные элементы фундаментов можно подобрать по таблицам, приведенным в прил. Б.

Прежде, чем приступить к расчетам основания и фундамента, рекомендуется «привести» нагрузки к центру тяжести подошвы фундамента. После предварительного подбора типовых элементов фундаментов или конструирования монолитных фундаментов определяют их вес и вес грунта на их уступах. Вертикальная сила, действующаявуровнеподошвыфундамента, определяется выражением

2 2

Здесь расчетные значения веса фундамента GF и веса грунта Gg, расположенного на уступах фундамента, взвешивающей

Объемы фундамента VF, грунта Vg и воды VW на его уступах устанавливаютсявсоответствии свыполненнымчертежом конструкции фундамента. Удельный вес бетона принимается равным

kon = 24,0 кН/м3, а железобетона — kon = 25,0 кН/м3. Взвешивающая сила давления в водонасыщенных грунтах на

где HW — расстояние от уровня грунтовых вод до подошвы фундамента.

Момент действия внешних сил вуровне подошвы фундамента

Горизонтальная сила FhII в уровне подошвы фундамента остается без изменений.

2.6. Проверка давлений под подошвой фундамента

Проверка давлений под подошвой фундамента производится по формулам

а) при центральном загружении

б) при внецентренном загружении

где p и pmax — среднее по подошве и максимальное под краем фундамента давление, кПа; NII и МII — расчетная вертикальная сила, кН, и момент, кН∙м; R — расчетное сопротивление грунта несущего слоя для принятых размеров подошвы фундаментаиглубиныеезаложенияот проектнойотметкиповерхности грунта, кПа, определяется по формуле (2.12).

Прирациональномпроектированиифундаментаразницамежду давлениями под подошвой фундамента р и расчетным

2 3

сопротивлением грунта R не должна превышать 10–15 %. В случаебольшей разницынеобходимоподобрать другиеэлементы конструкцийфундаментовспоследующимрасчетомнапряжений под подошвой фундаментов.

2.7. Определение расчетного сопротивления грунта

Расчетное сопротивление грунта основания определяется по формуле (7) из [2], приведенной ниже:

где с1 и с2 — коэффициенты условий работы основания и условий работы здания, принимаемые по табл. 2.1 в зависимости от вида грунта, расположенного под подошвой фундамента, а также от конструктивной схемы здания; k — коэффициент, принимаемый при выполнении курсовой работы равным 1; М , Мq, Мс —коэффициенты,зависящиеот углавнутреннеготрения грунта, залегающего под подошвой фундамента, и принимаемые потабл.2.2;kz —коэффициент(вкурсовойработеkz допускается принимать во всех случаях равным 1); II — средневзвешенное значение удельного веса грунта, залегающего ниже подошвы фундамента, причем во внимание принимаются отдельные слои грунта в пределах толщины ниже подошвы фундамента, равной половине ширины подошвы фундамента; II — средневзвешенное значение удельноговесагрунта,залегающего вышеподошвы фундамента, в курсовом проекте можно принять II = 20 кН/м3; d1 — глубина заложения фундамента; db — глубина подвала (расстояние от уровня планировки до пола подвала), м. Для здания с подвалом шириной В < 20 м и глубиной более 2 м принимается db = 2 м, при ширине подвала В > 20 м принимается db = 0; сII — расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента, кПа.

Для бесподвальной части здания d1 принимается от уровня планировки до подошвы фундамента. При наличии подвала d1 определяется по формуле

где hs — толщина слоя грунта выше подошвы фундамента со стороны подвала, м; hcf — толщина конструкции пола подва-

2 4

ла, м, (в курсовом проекте можно назначать конструктивно равной 0,15–0,2 м); cf — расчетное значение удельного веса материала пола подвала (в курсовом проекте данную величину можно принять 20–22 кН/м3).

Приналичииподземныхвод sb принимаетсясучетомвзвешивающего действия воды и вычисляется по формуле

где s — удельный вес частиц грунта, кН/м3; W —удельный вес воды, принимаемый равным 10 кН/м3; е — коэффициент пористости грунта.

Примечания: 1. К сооружениям с жесткой конструктивной схемой относятся сооружения, конструкции которых специально приспособлены к восприятию усилий от деформаций основания.

2.Для зданий с гибкой конструктивной схемой значение коэффициента с2 принимается равным единице.

3.При промежуточных значениях L/H коэффициент с2 определяется по

интерполяции.

2 5

Таблица 2.2

Коэффициенты M , Mq, Mс

2.8. Определение осадки основания фундамента

Осадку основания фундамента устанавливают по среднему дополнительному давлению на грунт от вертикальных нагрузок. Данную осадку студент определяет на выбор для одного из трех рассматриваемых фундаментов методом послойного суммирования, придерживаясь следующего порядка расчета (рис. 2.2).

1. Определяют среднее давление, кПа, по подошве фундамента:

где NII — результирующая вертикальной нагрузки в уровне подошвы фундамента [см. формулу (2.6)].

2. Определяют природное напряжение в уровне подошвы фундамента от собственного веса грунта:

zg0 = IId1, (2.16)

где II — то же, что и в формуле (2.12); d1 – глубина заложения фундамента от природной поверхности грунта, м.

2 6

При наличии водоупора (суглинка или глины) на его границе и ниже к напряжениям добавляют давление воды, равное WhW, где W и hW имеют те же значения, что и в п.2.

По вычисленным значениям zg на рис. 2.2 слеваот вертикальной оси строят эпюру этих напряжений.

6. Определяют напряжения, дополнительные к природным, на тех же уровнях, что обозначены в п. 5:

zp = p0, (2.19)

где — коэффициент рассеивания напряжений, принимают по прил. В.

На рис. 2.2 справа от вертикальной оси по вычисленным значениям строят эпюру дополнительных напряжений до той глубины, где

Границу,гдевыполняетсяэтоусловие,принимаютзанижнюю границу расчетной зоны сжатия основания.

7. Определяют в каждом i-м слое среднее дополнительное напряжение:

где zpi и zpi — дополнительные напряжения по верхней и нижней границам i-го слоя.

8. Определяют осадки, м, для каждого выделенного слоя от давления по формуле

где 0,8 —безразмерный коэффициент; Ei —модуль деформации грунта в i-м слое, кПа.

9. Вычисляют полную осадку основания по формуле

где n — число слоев в пределах сжимаемой толщи основания. 10. Расчетная осадка S не должна превосходить предельно допустимую для данного сооружения осадку Su, которую прини-

мают по прил. Г.

Результаты расчета осадки рекомендуется сводить в таблицу следующей формы.

2 8

Таблица 2.3

Результаты расчета осадки основания фундамента

2.9. Определение крена фундамента под колонны

Расчет крена в курсовом проекте производится для внецентренно загруженных колонн.

Крен фундамента определяется по формуле

где kb — безразмерный коэффициент, значения которого принимаются по табл. 2.4; vm, Em — средние значения коэффициента Пуассона и модуля деформации грунтов в пределах глубины сжимаемой зоны основания; iu — предельное значение крена, определяется по прил. Г.

Средний коэффициент Пуассона vm определяется по формуле

i 1

где vi и соответственно коэффициент Пуассона и толщина i-го слоя грунта; Нс — толщинасжимаемой толщи из расчетаосадки.

При этом значения коэффициента Пуассона v для различных видов грунтов принимаются равными: для крупнообломочных грунтов v = 0,27, для песков и супесей v = 0,30, для суглинков v = 0,35 и для глин v = 0,42.

Среднее значение модуля деформации, входящего в формулу (2.24), определяется следующим образом:

n

Ai

где Ai — площадь эпюры вертикальных напряжений в пределах

2 9

i-го слоя грунта (принимается из расчета осадки). Площадь эпюры допускается определять по выражению Ai = cpzpihi; Ei — модуль деформации i-го слоя грунта; n — число слоев, отличающихся значениями модуля деформации Е.

Таблица 2.4

Значения коэффициента kb

2.10. Проверка прочности слабого подстилающего слоя основания

Если в пределах сжимаемой толщи основания, определенной в предыдущем пункте, залегает слой грунта, условное расчетное сопротивление которого меньше, чем R0 у несущего слоя грунта, находящегося непосредственно под подошвой фундамента, принятыеразмерыподошвыфундаментадолжныбытьдополнительно проверены по условию

где zp —дополнительноенапряжениенаглубинеzподподошвой фундамента (на уровне кровли слабого подстилающего слоя), кПа; zg —вертикальное напряжениеотсобственноговесагрунта на той же глубине z, кПа; Rz — расчетное сопротивление слабого грунта на глубине z, кПа, вычисленное по формуле (2.12), где ширинаподошвы фундаментаb заменяется наусловную ширину

где Az = NII/ zp; a = (l – b)/2.

ЗдесьNII —вертикальнаянагрузканаоснование отфундамента; l и b — соответственно длина и ширина фундамента.

Если проверка по подстилающему слою грунта относится к ленточному фундаменту, когда NII дается на 1 м, то условный фундамент можно считать той же длины, что и длина проектируемого фундамента, поэтому ширина условного фундамента bz определяется по формуле

Для квадратного фундамента

3 0