Главная » Книжные издания

1 ... 5 6 7 8 9 10 11 ... 48

няты. по справочным таблицам, приведенным в. гл. 1: (?!,=ф^ = 32°, c.j=c..=2 кПа, £=28 МПа.

Решение. Для вычисления расчетного сопротивления грунта основания по формуле (5.29) принимаем: по табл. 5. М для песка мелкого маловлажного и здания жесткой конструктивной схемы при 1/Я=1,5 у^ =1,3 н Vc2 = U3; по табл. 5.12 при'фJJ = 32° Л1=1,34; М д= =6,34 и М =8,55. Поскольку значения прочностных

характеристик грунта приняты по справочным таблицам, fe=l,l. При &=1,4 м<10 м k = \.

. Приведенная глубина заложения фундамента от пола подвала по формуле (5.30)

Й1 = 0,3+ 0,2.23/17 --= 0,57 м.

По формуле (5.29) определяем:

i?=ililili [1,34.1.1,4.18 + 6,34.0,57.17 + (6,34 - 1.1

- 1) 1,2.17 + 8,55-23 = 1,54.221 =340 кПа.

Предварительные размеры фундаментов назначаются по конструктивным соображениям или исходя из значений расчетного сопро-

ТАБЛИЦА 5.13. РАСЧЕТНЫЕ СОПРОТИВЛЕНИЯ КРУПНООБЛОМОЧНЫХ, ПЕСЧАНЫХ И ПЫЛЕВАТО-ГЛИНИСТЫХ ШЕПРОСАДОЧНЫХ) ГРУНТОВ

/?о. КПа

Крупнробломочные

Галечниковый (щебенистый) с за-

полнителем:

песчаным.........

пылевато-г.пинистым . ...

450/400

гравийный (дресвяный) с заполни-

песчаным..... , . .

иылевато-глинистым . ...

400/350

Значения Ra при показателе текучести /0,5 даны перед чертой, при 0,5</ <0,75 - за чертой.

Пески

Крупные......... . 600/500

Средней крупности....... 500/400

Мелкие:

маловлажные . ...... 400/300

влажные и насыщенные водой 300/200 Пылеватые:

: маловлажные . ...... 300/250

влажные . 200/150

насыщенные водой ..... 150/100

Значения Ra для плотных песков даны перед чертой, для песков средней плотности - за чертой.

Пылевато-глинистые

Супеси с коэффициентом пористости <г; 0,5 .

0,7 ...........

Суглинки с- коэффициентом пористости е:

0,5........ . . .

0,7 . , . . , . .....

1,0 . ..... .....

Глииы с коэффициентом пористости е:

0,6 0,8 1,0

300/300 250/200

300/2S0 250/180 200/100

600/400 500/300 300/200 250/100

Значения Rt) при /=0 даны перед чертой, при Ij==

= 1-за чертой. При промежуточных значениях е и /значения Ra определяются интерполяцией.

тивления грунтов основания i?o, приведенных в табл. 5.13. Значениями Rq допускается также пользоваться для окончательного назначения размеров фундаментов сооружений П1 класса, если основание сложено горизонтальными (ук-лон не более 0,1) выдержанными по толщине слоями грунта, сжимаемость которых не увеличивается с глубиной в пределах двойной ширины наибольшего фундамента ниже глубины его заложения. - .

Двойную интерполяцию при определении i?o по табл. 5.13 для пылевато-глинистых грун-тов с промежуточными значениями h и е рекомендуется выполнять по формуле [2]

е - e

X i?o(2, 0) + /l 02, 1)]

-[(i~/l)x ;

(5.32)

где ei и 62 - соседние значения коэффициента пористости в табл. 5.13, между которыми находится значение е для рассматриваемого грунта; 7?о (Ь 0) и Ro (1, 1)-значения Ra в табл. 5.13 при коэффициенте пористости еь соответствующие значеиням / =0 и

{ =1; кй{2, 0) и /?о(2, 1) - то же, при е..

Значения R в табл. 5.13 относятся к фундаментам, имеющим ширину Ь\- \ м и глубину заложения с/] = 2 м. При использовании значений Rz по табл. 5.13 для окончательного назначения размеров фундаментов расчетное сопро,-тивление грунта основания R определяется по формулам:

при с?<2 м

1 + 1

при й?>2 м

R = R

J А

+ k,y id-

(5.33)

di), (5.34)

где bud - соответственно ширина и глубина заложения проектируемого фундамента, м; v- УДельный вес грунта, расположенного выше подошвы фундамента, кН/м^; k\ - коэффициент принимаемый для крупнообломочных и песчаных грунтов (кроме пыле-ватых песков) fe, =0,125, а для пылеватых песков,.супесей, суглинков и глин fei = 0,05; - коэффициент, принимаемый для крупнообломочных и песчаных грунтов 2=2,5, для супесей и суглинков к2=2, а для

глин Й2=1,5.

Пример 5.6. Определить расчетное сопротивление глины с коэффициентом пористости е=0,85 и показателем текучести /=0,45 применительно к фундаменту шириной й=2 м, имеющему глубину заложения ri=2,5 м. Удельный вес грунта, расположенного выше подошвы, -=1,7 кН/м^

Решение. Пользуясь значениями i?o <см. табл. 5.13), по формуле (5.32) вычисляем:

i? (0,85; 0,45) =

1,1 -0,85 1,1 -0,80

[(1 - 0.,45) 300 +0,45-200]+

О 85 -0,80 U1 -От80

-и\--0,45)-m+ei,45. 210 + -Ж->



Далее по формуле (6.34) получаем: 2-1

R = 240

1 + 0,05

+ 1,5.17 (2,5-2)

= 240.1,05 + 13 = 265 кПа.

Расчетное сопротивление R основания, сложенного крупнообломочными грунтами, вы-числяется по формуле (5.29) на основе результатов непосредственных определений прочностных характеристик грунтов. При отсутствии таких испытаний расчетное сопротивление определяется по характеристикам заполнителя, если его содержание превышает 40%. При меньшем содержании заполнителя значение R для крупнообломочных грунтов допускается принимать по табл. 5.13. .

При искусственном уплотнении грунтов основания или устройстве грунтовых подушек расчетное сопротивление определяется исходя из задаваемых в проекте расчетных значений физико-механических характеристик уплотненных грунтов. Последние устанавливаются либо на основе исследований, либо с помошью справочных таблиц (см. гл. 1) исходя из необходимой плотности грунтов. При вычислении R влажность пылевато-глинистых грунтов рекомендуется принимать равной 1,2 Wp.

Расчетное сопротивление рыхлых песков определяется по формуле (5.29) при Yci = = ус2=- =1- Значение R следует уточнять по результатам не менее трех испытаний штампа с размерами и формой, возможно более близкими к проектируемому фундаменту, но площадью не менее 0,5 м^. При этом значение R принимается не более давления, при котором ол<идаемая осадка фундамента равна предельной (см. далее п. 5.5,5).

При устройстве прерывистых фундаментов расчетное сопротивление основания R опреде- ляется как для исходного ленточного фундамента по формуле (5.29) с повышением значения R коэффициентом kd, принимаемым по табл. 5.14.

При необходимости увеличения нагрузок на основание существующих сооружений при йх реконструкции (замене оборудования, надстройке и т. п.) расчетное сопротивление основания Должно приниматься в соответствии с данными о состоянии и физико:механических свойствах грунтов основания с учетом типа и состояния фундаментов и надфундаментных конструкций сооружения, продоллсительности его эксплуатации и ожидаемых дополнительных осадок при увеличении нагрузок на фундаменты. Следует также учитывать состояние и конструктивные особенности примыкающих сооружений, которые, оказавшись в пределах осадочной воронки , могут получить повреждения.

ТАБЛИЦА 5.14.. ЗНАЧЕНИЯ . КОЭФФИЦИЕНТА ДЛЯ ПЕСКОВ (КРОМЕ РЫХЛЫХ)! И ПЫЛЕВАТО-ГЛИНИСТЫХ ГРУНТО?

Коэффициент пористости ё и показа- тель текучести I

Значения при фундаментных плитах

прямоугольных

с угловыми вырезами

е 0,5 и / < 0

е == 0,6 и = 0,25

1,15

1,15

е > 0,7 и / > 0,5

1,15

Примечания: !. При промежуточных значениях е и гсоэффициент принимается по интерполяции. -

2. Для плит с угловыми вырезами коэффициент /г^ учитывает повышение R на 15 %.

Если В пределах сл<имаемой толщи основания на глубине z от подошвы фундамента расположен слой грунта меньшей прочности, чем прочность лежащих выЩе слоев (рис. 5.24), необходима проверка соблюдения условия

(Угр + < Rz,

(5.35)

где о и а -вертикальные нормальные напряжения в грунте на глубине z от подошвы фундамента соответственно дополнительное от нагрузки на фундамент и от собственного веса грунта, кПа (см. п. 5.2); расчетное сопротивление грунта пони-

женной прочности на глубине г, кПа, вычисленное по ормуле (5.29) для условного фундамента шириной , м, определяемой по выражению

& = 1/2 + - а; (5.36)

Аг = М/Огр; а - (/-&)/2,

здесь N - суммарная вертикальная нагрузка на основание от фундамента, кН; I п b - соответственна длина и ширина фундамента, м.

Формула (5.36) для ленточного фундамента принимает вид

bz = n/Gzp, (5.37)



Рис. 5.24. Схема для проверки расчетного сопротивления по характеристикам грунта подстилающего

1 - грунт верхних слоев основания; 2 - подстилающий слой грунта меньшей прочности



где п - вертикальная нагрузка на 1 м длины фундамента, кН,/м,

а для квадратного фундамента -

&2=/л^/(у2р. (5.38)

При действии на фундамент внецентренной нагрузки следует ограничивать краевые давления под подошвой, которые вычисляют по фор-мулам внецентренного сжатия. Краевые давления при действии момента в направлении главных осей подошвы фундамента не должны превышать l,2R, а давление в угловой точке- l,5R. Краевые давления рекомендуется определять с учетом бокового отпора грунта, расположенного выше подошвы фундамента, а также жесткости конструкции, опирающейся на рассматриваемый фундамент.

Действующие нормы допускают увеличение до 20 % расчетного сопротивления грунта основания, вычисленного по формулам (5.29), (5.33) и (5.34), если определенные расчетом деформации основания при давлении p==R не превышают 40 % предельных значений (см. далее п. 5.5.5). При этом расчетные деформации, соответствующие давлению px = l,2R, должны быть не более 50 % предельных. В этом случае, кроме того, требуется проверка основания по несущей способности (см. далее п. 5.6).

3.5.3. Определение основных размеров фундаментоа

Основные размеры фундаментов мелкого заложения (глубина и размеры подошвы) в большинстве случаев определяются исходя из расчета оснований по деформациям, который включает:

подсчет нагрузок на фундамент;

оценку инженерно-геологических и гидрогеологических условий площадки строительства; определение нормативных и расчетных значений характериспгк грунтов;

выбор глубины заложения фундамента;

назначение предварительных размеров подошвы по конструктивным соображениям или исходя из условия, чтобы среднее давление на основание равнялось расчетному сопротивлению грунта, приведенному в табл. 5.13;

вычисление расчетного сопротивления грунта основания R по формуле (5.29), изменение в случае необходимости размеров фундамента с тем, чтобы обеспечивалось условие p<R; в случае внецентренной нагрузки на фундамент, кроме того, проверку краевых давлений;

при наличии слабого подстилающего слоя проверку соблюдения условия (5.35);

вычисление осадок основания и проверку соблюдения неравенства (5.28); при необходимости корректировку размеров фундаментов.

В случаях, оговоренных в п. 5.1, выполняется расчет основания по несущей способности. После этого производятся расчет и конструирование самого фундамента.

А. ЦЕНТРАЛЬНО НАГРУЖЕННЫЕ ФУНДАМЕНТЫ

Определение размеров п®дошвы фундамента ио заданному значению расчетного сопротивления грунта основания. Обычно вертикальная нагрузка на фундамент No задается на уровне его обреза, который чаще всего практически совпадает с отметкой планировки. Тогда суммарное давление на основание на уровне подошвы фундамента будет:

(5.39)

где у -- среднее значение удельного веса фундамента и грунта на его обрезах, принимаемое обычно равным 20 кН/м^; d s А - глубина заложения и площадь подошвы фундамента.

Если принять P-R, получим следующую формулу для определения необходимой площади подошвы фундамента:

A = No/iR-vd). (5.40)

Задавшись соотношением сторон подошвы фундамента - llb, получим:

= Ao/h(R-fd)L (5.41)

Зная размеры фундамента, вычисляют его объем и вес Nf, а также вес грунта на его обрезах Ng и проверяют давление по подошве:

piN-rNf-y Ne)l{bl)<.R. (5.42)

Определение размеров подошвы фундамента при неизвестном значении расчетного сопротивления грунта основания. Как видно из формулы (5.29), расчетное сопротивление грунта основания зависит от неизвестных при проектировании размеров фундамента (глубины его заложения d и размеров в плане bycl), поэтому обычно эти размеры определяются методом последовательных приближений. В качестве первого приближения принимают размеры фундамента по конструктивным соображениям или из условия (5.41), т. е. принимая RR,.

Однако необходимые размеры подошвы фундамента можно определить за один прием. Из формулы (5.41)

7]&2( 7rf)-yVo-0, а с учетом формулы (5.29) при й<}0 м {кот-

(5,43)



Уравнение {Ъ.Щ пркюдится квиду: дл:я ленточного фундамента

6-2--О]> = До = 0; для прямоугольного фундамента

а^цт + агт-NoO,

где

(5.44) (5.45)

Ц = 11Ь.

Решение квадратного уравнения (5.44) производится обычным способом, а уравнения (5.45) - методом последовательного прибли-л<ения или по стандартной программе.

После вычисления значения b с учетом мо- дульности и унификации конструкций принимают размеры фундамента и проверяют давление по его подошве по формуле (5.42).

Пример ЪЛ. Определить ширину ленточного фундамента здания жесткой конструктивной схемы без подвала (й^=0). Отношение ЫН= 1,5. Глубина заложения фундамента d=2 м. Нагрузка на фугтдамент на уровне планировки /го=9РО кН/м. Грунт-глина с характеристиками, полученными при непосредственных испытаниях: ф11=18°, cjj=40 кПа, -у jj=:Vjj= =48 кН/ш\ I =0,45.

Решение. По табл. 5.!0 имеем: у =\,2 и-72= = М; по табл. 5.11 при Ф„=!8° Ж-=0,43; М^=2,7Ъ\

Д^=5,31. Поскольку характеристики грунта приняты

по. испытаниям, k=\.

Для Определения ширины фундамента Ъ предварительно вычисляем:

1,2-1,1

До =

йи свойствами,тем-у-лелсащегЬ выше грунта, размеры фундамента необходимо назначать такими, чтобы обеспечивалось условие (5.35). Это условие сводится к определению суммарного вертикального напряжения от внешней нагрузки и от собственного веса лежащих выше слоев т^ута {az=azp-\-Ozg) и сравнению этого напряжения с расчетным сопротивлением слабого подстилающего грунта R применительно к условному фундаменту, подошва которого располо.жена на кровле слабого грунта.

Пример 5.9. Определить размеры столбчатого фундамента при следуюш;их инженерно-геологиче- ских.-условиях., (см. рис, 5.24). На площадке от поверхности до глубины 3,8 м залегают пески крупные средней плотности маловлажные, подстилаемые суглинками. Характеристики грунтов по данным испытаний: для песка ф . =38°, Cjj=0, yj --= = 18 кН/м^

£ = 40 МПа; для суглинков фJJ =19°, Cjj=ll кПа, Vjj =17 кН/мЗ, £=17 МПа. Здание - с гибкой конструктивной схемой без подвала {d=Q). Вертикальная нагрузка на фундамент на уровне поверх.чости грунта Na=4,7 МН. Глубина заложения фундамента. d= =2 м. Предварительные размеры подошвы фундамента приняты исходя из 7? = 300 кПа (табл. 5.13) равными 3X3 м-

Решение. По формуле (5.29) с учетом табл. 5.П и 5.12 получаем:

; о,43-18.= 10,22;

Я1=1,2-1,1 (2,73-2-18-f 5,31-40)- 20-2 = 370,1.

, Подставляя эти значения в формулу (5.44), получаем 10,226-4370,16-900 = 0, от,<:уда

-- 370,1 -Ь / 370,1=+4-10,22-900 2-10,22 Принимаем 6=2,4 м.

Пример 5.8. Определить размеры столбч-атого фундамента здания гибкой конструктивной схемы (72 = 1). Соотношение сторонфундамента т(=;/6=1,5,

нагрузка на него составляет; No=i МН = 4О00 кН. Грунтовые условия, и глубина заложения те же, что и в предыдущем примере. Решение. Вычисляем:

OoTi - 1,2-1-0,43-18-1,5= 13,93;

Я; п = [1,2-1 (2,73-2-18-f 5,31- 40) - 20-2] 1,5 =-499,22.

Затем, подставляя в уравнение (5.45) полученные величины (13,9363 + 499,2262-4000 = 0) и решая его по стандартной программе, находим 6=2,46 .м, тогда г=],56=3,7 м.

Принимаем фундамент с размерами подошвы 2;5ХЗД м.

С^еделение размеров подошвы фундамента при наличии слабого подстмающего слоя. При наличии в пределах сжймаемой тоя-щи основания (на глубине'2 от.подошвы фун-дамеша) слоя грунта с худшиш? - стеюетяъь

1,4-1 1

(2,11-3.18-f 9,44.2.17) = 1,4.435 = 609 кПа.

Для определения дополнительного вертикального напряжения от внешней нагрузки на кровле слабого грунта предварительно находим:

среднее давление под гходошвой

р = NJh + vd = 4,7.1ОЗ/32 -f 20-2 = 520 -f 40 = 560 кПа; дополнительное давление иа уровне подошвы = р = 560- 18-2 = 524 кПа.

По табл. 5.4 при =22/6=2-1,8/3=1,2 коэффициент ос=0,Ш6. Тогда дополнительное вертикальное напряжение на кровле слабого слоя от нагрузки на фундамент будет:

сг = а = 524-0,606 = 317 МПа. Ширина условного фундамента составит:

Ь= VWyp = /(4700 -f 20-2-3=)/317 = 4 м.

Для условного фундамента на глубине z=l,8 м при Vcj=Vc3==l расчетное сопротивление суглинков по формуле (5.29) будет:

Р =0,47-4-17-f 2,88-3,8.18-f 5,48-11 = 30 -f 196 + + 60 = 286 кПа.

Вертикальное нормальное напряжение от собственного веса грунта на глубине z = 3,8 м

0g. = 18-3,8 = 62 кПа.

Проверяем условие (S.35):

315+ 2 = 377 > Я. в= 286 кПа,

т. е. условие (5.35) не удовлетворяется и требуется увеличить размеры фундамента. Расчет показал, что в данном случае необходимо принять 6 = 3,9 м.

Проектирование фундаментоа из сборных плит. Для устройства фундаментов применяются пшты, прямоугольные в плане, и с угловыми вырезами (см. гл. 4). Фундаменты из этих плит проектируются ленточными или прерывистыми, последние с превышением или без превышения расчетного сопротивления основа-



При ленточных фундаментах, когда ширина плит совпадает с расчетной шириной, допускается замена прямоугольных плит плитами с угловыми вырезами. При прерывистых фундаментах расчетное сопротивление грунтов осно-.BaHHHii? определяется как для ленточных фундаментов с повышением значения R коэффициентом kd, принмаемым по табл. 5.14.

Прерывистые фундаменты из плит прямоугольной формы и с угловыми вырезами рекомендуется применять:

в грунтовых условиях И типа по просадоч-ности;

при залегании под подошвой фундамента рыхлых песков; ,

при сейсмичности района 7 баллов или более; в этом случае нужно применять плиты с угловыми вырезами, укладывая их в виде непрерывной ленты;

при залегании ниже подошвы фундамента пылевато-глинистых грунтов с показателем текучести /l>0,5.

Прерывистые фундаменты с превышением расчетного сопротивления основания не рекомендуется устраивать:

в грунтовых условиях I типа по просадоч-ности при отсутствии поверхностного уплотнения грунта в пределах деформируемой зоны;

при неравномерном напластовании грунтов или при значительном изменении сжимаемости грунта в пределах здания или сооружения;

при сейсмичности 6 баллов.

При совпадении расчетной ширины фундамента с шириной- плит последние укладываются в виде непрерывной ленты. Это требование относится как к плитам прямоугольной формы, так и к плитам с угловыми вырезами. В этом случае расчетное сопротивление грунта основания R, вычисленное по формуле (5.29), может быть повышено в 1,2 раза, если расчетные деформации основания (при давлении, равном R) не. превосходят 40 % их предельного значения. При этом повышенное давление не должно вызывать деформации основания более 50 % предельных и, кроме того, не превышать значение давления из условия расчета оснований по несущей способности.

При несовпадении расчетной ширины с шириной плиты проектируются прерывистые фундаменты. Для прерывистых фундаментов, проектируемых с превышением расчетного сопротивления основания, коэффициент kd не должен превышать величин, приведенных в табл. 5.14, а для прямоугольной формы, кроме того, коэффициент А' не доллчен быть больше

значений, приведенных в табл, 5.15.

Т А Б л и ДА 5.15., ЗНАЧЕНИЕ ДЛЯ ПРЕРЫВИСТОГО ФУНДАМЕНТА

Расчетная шири-

Ширина прерыви-

на ленточного

стого фундамен-

фундамента, м

та, м

1,09 ,

. 1,3

1,07

1,11

1,18

1.17

Г, 09

1,18

1,13

1,1 ,

1,17 ~

1,13

1,12

1,.15

1,13

В случае применения плит с угловыми вырезами в ленточных фундаментах и в прерывистых без превышения расчетного сопротивления основания допускается, чтобы фактическое давление на грунт превышало расчетное сопротивление основ-жия на 15 %, т. е. kd-= ==1,15.

.Осадка ленточных и прерывистых, фундаментов рассчитывается как для сплошноГо ленточного фундамента на среднее давление, отнесенное к общей площади фундамента, включая промежутки между плитами и угловые вырезы.

пример 5.10. Рассчитать фундамент под стену производственного здания без подвала.

1. Исходные данные: длина стены по оси Л равна 40 м; толщина фундаментной стены 30 см; глубина заложения фундамента 2 м; площадка сложена глинистым грунтом, имеющим характеристики: /

= 0,3, е=0,8, V 11 = 18 кH/м^ Cjj.=35 кПа, ?о=317 кПа, фJJ=16°; нагрузка на уровне верха фундамента Л^= =856 кН/м.

Решение. Предварительный размер подошвы фундамента Ь = Л /?о=856/317 = 2,7 м. Расчетное сопротивление грунта основания определяем по формуле (5.29):

. (0,36-Ь2,7-18 + 2,43.2-18 + 4.99-35) =

= 349 кПа.

Ширина фундамента /349=2,78 (здесь N = \H кН/м

вес фундамента и грунта на его обрезах). Расчетная ширина фундамента практически совпадает с шириной блока, равной 2,8 м, поэтому применяем ленточный фундамент из плит с вырезами марки ФК 28-35В*. Число плит n = Lb g/g=40-2,78/(2,8 1,18)=25 шт. В этом случае

расход бетона составляет 31,75 м^, а металла-1,041 т.

При применении типовых плит по серии 1.112-5 принимаем марку ФЛ 28.12-3. В этом случае расход бетона составляет 34,22 м^, а металла - 1,347 т'(т. е. больше соответственно в 1,08 н 1,29 раза).

2. Исходные данные: длина стены того же здания, что и в п. 1, по оси Б равна 40 м; нагрузка на уровне верха фундамента iV=410- кН/м, расчетное сопротивление грунта основания - R= =222 кПа,- расчетная ширина фундамента =(410-1--f 90)/222=2,25 м (здесь iVi = 90 кН/м), среднее'давление р = 222 кПа.

Решение. Принимаем прерывистый фундамент из плит прямоугольной формы шириной 2,4 м. Коэффициент превышения расчетного сопротивления з этом

случае-/г из (м. табл. 5.15), а коэффициент fe= = 1,3 (см. табл.- 5.14). Число плит прямоугольной формы определяем по наименьшему из этих коэф-



фициентов. Площадь ленточного фундамента Л = =2,25-40 = 90 м^. Суммарная площадь прямоугольных плит в прерывистом фундаменте 7)=90/1,13=80 м=. Число плит в прерывистом фундаменте

/г=Л^/Л^. (5.46)

Отсюда /г=80/2,83=28 шт. (площадь плиты Л,= -2,4-1,18=2,83 м=).

Расстояние между плитами

1= {L-nl)/{n~-\),

(5.47)

где / - длина плиты.

Тогда г= (40-28-1,18)/(28-1) =0,25 м.

Среднее давление по подошве плит р^ = 500-40/

/(28 - 2,83) =253 кПа. Фактический коэффициент превышения расчетного сопротивления fe =253/222 = 1,139.

По этому давлению подбираем марку плиты по прочности. Принимаем марку ФЛ 24.12-2. Расход бетона составляет 31,86 м^, а металла - 0,72 т.

Заменяем плиты прямоугольные плитами с угловыми вырезами марки ФК 24.12. Площадь плит с вырезами составляет 2,496 м^.

ент превышения расчетного сопротивления основания Фактическое среднее давление по подошве прерывистого фундамента из плит с вырезами р^ = 500-40/

/(28 2,496) =286 кПа. Фактический коэффициент превышения расчетного сопротивления fey:=286/222 =

==1,29</г^=1,3 (если fe у: <&, уменьшаем расстояние

между плитами до расстояния, при котором выполняется условие kfk).

Для прерывистого фундамента применяем плиты с угловыми вырезами марки ФК 24.12-25В, рассчитанные на среднее давление по подошве р=250 кПа (несущая способность указанных плнт отвечает среднему давлению, отнесенному к площади плиты, вычисленной по внешним размерам с учетом площади вырезов). Расход бетона в этом случае составляет 29,7 м^, а металла - 0,63 т. Таким образом, прн устройстве прерывистых фундаментов на сплош-ных плит расход бетона больше в 1,07, а металла - в 1,14 раза.

3. И с X о д н ы е д а н н ы е: те же, что и в п. 2, но в осЕЮвании грунты залегают неравномерно, с перепадом толщины слоя в пределах здания в 2 раза.

Решение. Применяем прерывистые фундаменты без превышения расчетного сопротивления основания. Расчетная ширина фундамента b (.=2,25 м. Плиты сплошные, прямоугольной формы, шириной &=2,4м. Расстояние между плитами определяем по формуле

(5.48)

Тогда

b = (Vc-i)-

1 = (2,4/2,25 - 1) 1,18 = 0,08 м

Число плит в прерывистом фундаменте находим по формуле

= (L + с)1(1 + с) (5.49)

и получаем:

rt= (40 + 0,08)7(1,18 -f 0,08) = 32 шт.

Площадь прерывистого фундамента Л^ = 32-2,4Х XI, 18=90,6 м^. Среднее давление по поцошве плит р=500-40/90,6=221 кПа. Принимаем прямоугольные плиты марки ФЛ 24.12-2. Расход бетона па фундамент составляет 36,4 м^ а металла - 0,83 т.

Вместо сплошных плит нужно применить плиты е вырезами марки ФК 24.12-25В*. В этом случае расход бетона составит 34 м^ а металла - 0,73 т, что меньше, чем при сплошных плитах, соответственно на 7-и 12 %.

При Проектировании фундаментов необхо-димо учитывать следующее:

промежутки мелсду плитами прерывистого фунда.мента должны быть заполнены песком или местным грунтом с трамбованием;

краевые давления при внецентренной нагрузке не долл<ны превышать 1,2 среднего давления по подошве;

при расчете осадок прерывистый фундамент из любых плит следует рассматривать

как непрерывный ленточный фундамент шириной, равной ширине прерывистого фундамента;

давление по подошве плит, пересчитанное на нагрузки, принимаемые для расчетов пО прочности, не должно превышать давления, на которое запроектирована конструкция плит,

Б. ВНЕЦЕНТРЕННО НАГРУЖЕННЫЕ ФУНДАМЕНТЫ

/ Размеры внецентренно нагруженных фундаментов определяются исходя из условий:

p<.R; (5.50)

Ртах<-1Ж (5-51)

тах

< l,5i?,

(5.52)

где р - среднее давление под подошвой фундамента от нагрузок для расчета оснований по деформациям; Р„. - максимальное краевое давление под подош-

вой фундамента; р* - то же, в угловой точке при

tJldX

действии моментов сил в двух направлениях; R - расчетное сопротивление грунта основания.

Максимальное и минимальное давления под краем фундамента мелкого заложения прн действии момента сил относительно одной из главных осей инерции площади подошвы определяется по формуле

(5.53)

Ртах min

= N/A±MyfI,

где N - суммарная вертикальная нагрузка на основание, включая вес фундамента и грунта на его обрезах, кН; А - площадь подошвы фундамента, м^; А1-момент сил относительно центра подошвы фундамента, кН-м; (/ - расстояние от главной оси инерции, перпендикулярной плоскости действия момента сил, до наиболее удаленных точек подошвы фунда-

мента, м; 1

момент инерции площади подошвы

Ртах min

фундамента относительно той же оси, м'.

Для прямоугольных фундаментов формула (5.53) приводится к виду

= N/A ± MJW {N/A)(l ± 6ejl},

(5.54)

где 117-момент сопротивления подошвы, м^; е^~ = MrjN - эксцентриситет равнодействующей вертикальной нагрузки относительно центра подошвы фундамента, м; I - размер подошвы фундамента в направлении действия момента, м.

При действии моментов сил относительно обеих главных осей инерции давления в угловых точках подошвы фундамента определяется по формуле

Ртах = NIA ± у/1 min

или для прямоугольной подошвы

min

(5.55)

(5.56)

где М д., My, 1, Iу., е^, ву , х, у - моменты сил,

моменты инерции подошвы эксцентриситеты н координаты рассматриваемой точки относительно соответствующих осей; / и b - размеры подошвы фундамента.



Условия (5.50)-(5.52) обычно проверяются для двух сочетаний нагрузок, соответствую- щих максимальным значениям нормальной силы или момента.

Относительный эксцентриситет вертикаль-ной нагрузки на фундамент e=ell рекомендуется ограничивать следующими значениями:

еи=1/10 - для фундаментов под колонны производственных зданий с мостовыми кранами грузоподъемностью 75 т и выше и открытых крановых эстакад с кранами грузоподъемностью более 15 т, для высоких сооружений (трубы, здания башенного типа и т. п.), а также во всех случаях, когда расчетное сопротивление грунтов основания i?<150 кПа;

Su=l/6 - для остальных производствен-цых зданий с мостовыми кранами и открытых крановых эстакад;

Su=l/4 -для бескрановых зданий, а также производственных зданий с подвесным крановым оборудованием.

Форма эпюры контактных давлений под подошвой фундамента зависит от относительного эксцентриситета (рис, 5.25): при е<1/6 -


Рис. 5.25. Эпюры давлений под подошвой фундамента при действии центральной и внещеитрейной нагрузки

трапециевидная (если 8=1/10, соотношение краевых давлений pmin!pma.-c~0,25), при е= = 1/6 - треугольная с й-улевой ординатой у менее загруженной грани подошвы, при 8>

>1/6 - треугольная с нулевой ординатой в пределах подошвы, т. е. при этом происходит, частичный отрыв подошвы.

В последнем случае максимальное краевое давление определяется по формуле

Ртах==--ТГГ-, (5.57)

36/о

где Ъ - ширина подошвы фундамента; 1а = Ш-е - длина зоны отрыва подошвы (при 8=/4 h=lH).

Следует отметить, что при отрыве подошвы крен фундамента нелинейно зависит от момента.

Распределение давлений по подошве фундаментов, имеюш,их относительное заглубление X - d/l>l, рекомендуется находить с учетом бокового отпора грунта, расположенного выше подошвы фундамента. При этом допускается применять расчетную схему основания, характеризуемую коэффициентом постели (коэффициентом жесткости). В этом случае краевые давления под подошвой вычисляются по формуле

Ртах = ~Г^й~ Ci, (5.58)

mill

где i -крен заглубленного фундамента; с. ~ коэффициент неравномерного сжатия.

Пример 5.11. Определить размеры фундамента для здания гибкой конструктивной схемы без подвала, если вертикальная нагрузка на верхний обрез фундамента /V=10 МН, момент Л4=8 МН-м, глубина заложения d=2 м. Грунт - песок средней крупности со следующими характеристиками, полученными по испытаниям: е=0,52; фJJ=37°; .=4 кПа; у=\%.2

кН/м'. Предельное значение относительного эксцентриситета 8 =6/1=116.

Решение. По табл. 5.13 /?о=500 кПа. Предварительные размеры подошвы фундамента определим исходя из требуемой площади;

10 000

R ~ yd 500 - 20-2

= 21,7 м=.

Принимаем &-=4,2-5,4 м (Л = 22,68 м').

Расчетное сопротивление грунта по формуле (5,29) /?=752 кПа. Максимальное давление под подошвой

. + ;, + Л= Е^Е+2о.2 +

8000-6 4,2.5.4=

= 440 -f 40 + 390

22,68 г 870 кПа < l,2i?

= 900 кПа. Эксцентриситет вертикальной нагрузки М 8000

N + уаА 10 ООО -f 20-2-22,68

= 0,733 м„

т. е. 8 = еЦ -

: 0,733/5,4 = 0,135 < 8ц =0,167.

Таким образом, принятые размеры фундамента удовлетворяют условиям, ограничивающим краевое давление и относительный эксцентриситет нагрузки.

6.5.4, Расчет деформаций основания

А. ОСАДКИ ФУНДАМЕНТОВ

Определение осадки методом послойного суммирования. В методе послойного с\мми-рования приняты следующие допущения:



осадка основания вызывается дополнительным давлением ро, равным полному давлению под подошвой фундамента р за вычетом-йертикального нормального напрялсения от собственного веса грунта на уровне подошвы фундамента: Ро = р-Ог.о (при планировке срезкой принимается Oz8.o=Yd, при отсутствии планировки и планировке подсыпкой Gzgx=Ydn, где у' - удельный вес грунта, рас-пожмкенного выше подошвы; d к dn - глубина заложения фундамента от уровня илани-р®вки я природного рельефа);

распределение по глубине дополнительных вертикальных нормальных напряжений Огр от внешнего давления ро принимается по теории лннейно-деформируемой-среды как в однородном основании (см. п. 5.2);

прн подсчете осадок основание делится на элемейгтарные слои, слсатие которых определяется от дополнительного вертикального нормального напряжения Ozp, действующего по оси фундамента в середине рассматриваемого слоя;

сжимаемая толща основания ограничивается глубиной z=Hc, где выполняется условие

a,p=0,2a,g. (5.59)

Если найденная по условию (5.59) нижняя граница сжимаемой толщи находится в слое грунта с модулем деформации £<5 МПа или такой слой залегает непосредственно ниже глубины г=Яс, нижняя граница сжимаемой толщи определяется исходя из условия - Огр =

Осадка основания s методом послойного суммрования определяется по формуле

/ =1

1 О^гр.г hi

(5.60)

nmfi 3 - безразмерный коэффициент, равный 0,8; zp. г ~~ значение дополнительного верти-

кального нормального напряжения в i-u слое грунта, равнее полусумме указанных напряжений на верхней и нижней 2 границах слоя по вертикали,

п^яедящей через центр подошвы фундамента; h .я

~> соответственно толщина и модуль деформации

i-m слоя грунта; п - число слоев, на которое разбита сжимаемая толща основания.

При ЭТОМ распределение вертикальных нормальных напряжений по глубине основания иршймается в соответствии со схемой, приведенной на рис. 5.26.

Дополнительные вертикальные нормаль-иые напряжения по вертикали, проходящей через центр рассматриваемого фундамента, на глубине Z от его подошвы определяются: Огр - от дополнительного давления ро под подошвой рассчитываемого фундамента [см. формулу (5.12)]; Огр.д -от дополнительного давления ро/ под подошвой /-го влияющего

OmMemKif............

пшиировксг

ТЪт; 777.777 7 Отметка падерхшсШ ............пр{/ро&ного ршед?а


сжимаемой/7юлш(/

Рис. 5.26. Схема распределения ветрикальных напряжений в основании при расчете осадок методом но-слойного суммирования

фундамента методом угловых точек по формуле (5.18).

Суммарное дополнительное напряжение по оси рассчитываемого фундамента с учетом влияния нагрузок от соседних фундаментов определяется по формуле (5.19).

Пример 5.)2. Рассчитать осадку фундамента Ф-1 здания с гибкой конструктивной схемой с учетом влияния нагрузки на фундамент Ф-2 по условиям примера 5.2 (см. рис, 5.11) прн следующих данных. С поверхности до глубины /i-l-/ii = 6 м залегает песок пылеватый со следующими характеристиками, принятыми по-справочным таблицам (см. гл. 1): =26,6 кН/мЗ; 7=17,8 кН/м'; = 0,14; е=0,67; =4 кПа; Фц =30°; £=18 000 кПа. Ниже залегает песок мелкий с характеристиками: 73=26,6 кН/м^; 7=19,9 кН/м'; да=0,21; е = 0,62; Cjj=2 кПа; ф^=32°; £=28 000 кПа. Уровень подземных вод находится на глубине 6,8 м от поверхности. Суммарная нагрузка на основание от каждого фундамента (с учетом его веса) N= =5,4 МН.

Решение. По формуле (5.21) удельный вес песка мелкого с учетом взвешивающего действия воды

7sj, = (26,6 - 10)/(1 + 0,62) = 10,2 кНК-

По табл. 5.П находим: 7=1,2 и У^Л. По табл. 5.12 при ф^=30° находим: iVf.j,=l,15; 7Wq=5,59; Л1-=7,95. Поскольку характеристики грунта приняты по таблицам, k = \,\.

По формуле (5.29) получаем:

(1,15.4.17,84-5,59-2.17,8 + 7,95.4) =

= 341 кПа. Среднее давление под подошвой

р = 5400/45 = 338 кПа < i? = 341 кПа; дополнительное давление на основание

р ==р -ст =338- 17,8.2 = 300 кПа.

Дополнительные вертикальные нормальные напряжения в основании фундаментов Ф-1 и Ф-2 подсчитаны в примере 5.2, приведены в табл. 5.6 и показаны на рис. 5.11. Дополняем табл. 5.6 подсчетом напряжений от собственного веса грунтов ag для

определения нижней границы сжимаемой толпой (табл. 5.16).

Из табл. 5.16 видно, что нижняя граница сжимаемой тол-щи под фундаментом Ф-1 находится на глу--бине 2[=8.0 м (прн учете нагрузки только ка этот фундамент) и на глубине 22=6,8 м (нри учете влияния фундамента Ф-2)- .



ТАБЛИЦА 5.16. К ПРИМЕРУ 5.12

г. м

Е

. - 0

. 183

18 ООО

OQ ПАП

31

27

примечание. Значения напряжений и модуля даны в кПа.

Определяем осадку фундамента Ф-1 по формуле fS.60):

без учета влияния Ф-2

= ЗАЛ

1 ;

гр,г

: 0,8.0,8

i=\ j=l

300 + 2 288 + 2-240 + 2-182 -f 2-135 + 101 2-18 000

101 + 2-77 + 2-60 + 2-48 + 2-39 + 32 \ 2-28 000 J

==0.033 м = 3,3 см: е учетом влияния Ф-2

о о o,/300 + 2-288 + 2-240+2-183 + 2-137+i04 ,

S =; 0,8-0,8---- --(-

V 2-18 000

104 + 2-81 + 2-65 + 2-54 +2-45 + 2-39 + 34 \ 2-28 090. = 0,035 м = 3,5 см.

Определение осадки основания с использованием схемы линейно-деформируемого слоя. Средняя осадка фундамента на слое конечной толщины (рис. 5.27) определяется ио формуле [4] .

pbkc

(5.61)

где р - среднее давление под подошвой фундамента; b - ширина прямоугольного илн диаметр круглого фундамента; k k .j - коэффициенты, принимаемые

по табл. 5.17 и 5.18; л - число слоев, различающи.х-ся по сжимаемости в пределах расчетной толщины слоя Н; k и к - коэффициенты, определяемые

по табл. 5.19 в зависимости от формы фундамента, соотношения сторон прямоугольного фундамента н относительной глубины, на которой расположены подошвы и кровля (-Г0 слоя

=22j./b и S. j=22 . /Ь); Е.

i-FO слоя грунта.-

соответственно S - -модуль деформации

Формула (5.61) служит для определения средней осадки основания, загруженного равномерно распределенной по ограниченной площади нагрузкой. Эту формулу допускается применять для определения осадки жестких фундаментов.

дяанирооки

Отметка- лоаошт.- I...


Рис. 5.27. К расчету осадок с использованием расчетной схемы линейно-деформируемого слоя-

ТАБЛИЦА 5.17. ЗНАЧЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА

Относительная толщина

слоя е'=2Я/&

с

0<е'0,5

о,5<е'1

1<S2 2<s3

3<s5 S>5

ТАБЛИЦА 5.18. ЗНАЧЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА

Ширина фундамента, м

при

среднем Е, МПа

значении

<10 .

>10.v

й > 10

1

10 < & < 15

1,35

Ь> 15

Расчетная толщина линейно-деформируемого слоя Н (см. рис. 5.27) принимается до кровли малосжимаемого грунта (см. п. 5.1), а при ширине (диаметре) фундамента Ь-:Ы-ьл: и среднем значении модуля деформации грун-, тов основания Е:10 МПа вычисляется по фор--муле ....

H==iH, + mkp, (5.62)

где Но ш ip~ принимаются cooTBeTCTBf нно равными для оснований, сложенных пылевато-глинистыми грунтами 9 м и 0,15, а сложенных песчаными гр Унта-ми 6 м и 0,1; -фундамент пр.янимаемый k :s=.,QS. при среднем давлении под подошвой фундамента р=100 кПа; к р=1,2 прн р=500 кПа; при npoMesiytot- ных значениях - по интерполяции.

Если основание сложено и пылевато-глини-. стыми, и песчаными грунтами, значение Н. определяется по формуле

Н= H,-\-kphci/S, (5.63)

где Яд - толщина слоя, вычисленная по формуле' (5.62) в предположении, что основание' сложено-, то-лЬ(1> ко песчаными грунтами; . -суммарная толщина



ТАБЛИЦА 5.19. ЗНАЧЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА k

k для фундаментов

Z = 22/&

прямоугольных с соотношением

сторон r\=ljb

ленточных

круглых

(П > 10)

0,000

0,000

0,000

0,000

0,000

0,000

0,000

0,000

0,090

0,100

0,100

0,100

0,100

0,100

0,100

0.104

0,179

0,200

0,200

0.200

0,200

0,200

0,200

0.208

0,266

0,299

0,300

0,300

0,300

0,300

0,300

0.311

0,348

0,380

0.394

0,397

0,397

0,397

0,397

0,412

0,411

0,446

0,472

0,482

0,486

0,486

0,486

0,511

0,461

0,499

0,538

0,556

0,565

0,567

0,567

0,605

0,501

0,542

0,592

0,618

0,635

0,640

0,640

0,687

0,532

0.577

0,637

0,671

0,696

0,707

0,709

0.763

0,558

0.606

0,676

0,717

0,750

0,768

0,772

0.831

0,579

0.630

0,708

0.756

0,796

0,820

0,830

0.892

0,596

0.650

0,735

0.789

0,837

0,867

0,883

0,949

0.611

0.668

0.759

0,819

0,873

0.908

0,932

1,001

0,624

0,683

0,780

0.834

0,904

0,948

0.977

1,050

0.635

0.697

0.798

0,867

0,933

0,981

1,018

1,095

0,645

0.708

0.814

0,887

0,958

1,011

1,056

1,138

0,653

0.719

0.828

0.904

0,980

1.031

1.090

1.178

0,661

0,728

0.841

0,920

1,000

1,065

1,122

1,215

0,668

0.736

0.852

0,935

1,019

1,088

1.152

. 1,251

0,674

0,744

0.863

0,948

1,036

1,109

1,180

1,285

0,679

0,751

0.872

0,960

1,051

1,128

1.205

1,316

0.684

0,757

0,881

0,970

1,065

1,146

1.229

1,347

0,689

0,762

0.888

0,980

1,078

1,162

1,251

1,376

0,693

0.768

0,896

0,989

1,089

1,178

1,272

1,404

0,697

0,772

0,902

0,998

1,100

1.192

1,291

1.431

10,0

0.700

0,777

0.908

1,005

1,110

1,205

1,309

1.456

11.0

0.705

0.786

0,922

1,022

1,132

1,233

1,349

1.506

12.0

0,710

0,794

0.933

1,037

1,151

1.257

1,384

1,550

Оримечанне. При промежуточных значениях g и коэффициент k определяется по интерполяцвй.

0,125 - 0

слоев пылевато-глинистых грунтов в пределах от подошвы фундамента до глубины И , равной значению Н, вычисленному по формуле (5.62) в предположении, что основание сложено только пылевато-гли-нистыми грунтами.

Значение Я, найденное по формулам (5.62) и (5.63), доллсно быть увеличено на толщину слоя грунта с модулем деформации £<10 МПа, если этот слой располол<ен нилсе Н и толщина его не превышает 0,2Я. При большей толщине слоя такого грунта, а таклсе если лежащие выше слои имеют модуль деформации £< <10 МПа, расчет деформаций основания выполняется по расчетной схеме линейно-деформируемого полупространства.

Пример 5.13. Определить среддгою осадку фундаментной плиты размером 20X100 м при среднем давлении по подошве р=0,3 МПа, если плита опирается на слой песка толщиной 5 м с модулем деформации £=30 МПа, который подстилается моренным суглинком, имеющим £=40 МПа.

Решение. Расчетную толщину слоя определяем по формуле (5.62) для двух случаев: основание сложено то.11ько песчаными и только пылевато-глинистыми грунтами (прн р=0,3 МПа коэффициент ftp = l):

= 6 + 0,1-20 = 8 м;

e..j = 9 + 0,15.20=12 м;

hl =12 5 = 7 м.

Тогда по формуле (5.63)

Я = 8 + 7/3 = 10,3 м 10 м.

При £=2- 10/20=1 по табл. 5.17 >10 МПа н &>15 м по табл. 5.18 коэф = 1,5.

Определяем коэффициенты k . по табл. 5.19, учитывая, что 11=100/20=5:

при 1 =2-5/20 = 0,5. . -fei =0,125

при 2 =2.10/20= 1,0. . =0,250

Тогда по формуле (5.61)

0,3.20.1,4

= --

0,25 - 0,125 40

>0.04 м.

4 см.

Осадки центра, середин сторон и угловых точек прямоугольной площади размером byj. при действии на нее равномерного давления р определяются по формуле [2]:

- (5.64)

= 1,4; при £> ицчент =

km Е

где £ - модуль деформации грунта основания, принимаемый средним 3 пределах сжимаемой толщи; fe=Ao - коэффициент, принимаемый по табл. 5.20 для центра прямоугольника; A=i - то же, для середины большей стороны; k=k2 - то же, для середины меньшей стороны; k=ki - ro же, для угловой точки.

Осадки поверхности основания при действии на него равномерного давления р по круг, лой площадке радиусом г на расстоянии R от центра этой площадки таклсе можно определить по формуле (5.64), в которой коэффициент k = kr принимается по табл. 5.21- [2]. Указанным способом допускается определять осадки поверхности основания за пределами лсесткого круглого фундамента.

Влияние на осадку рассчитываемого фундамента других фундаментов, нагрузок на полы и т. п. молсет быть оценено по формуле (5.64) с использованием схемы фиктивных фундаментов аналогично определению напряжений в основании методом угловых точек либо с помощью ЭВМ по стандартной программе. Дополнительную осадку рассчитываемого фун-дамента от влияния других фундаментов допускается принимать равной дополнительной осадке его центра.



1 ... 5 6 7 8 9 10 11 ... 48