3 Розрахунок та проектування фундаментів мілкого закладання

3.4 Алгоритм і програма розрахунку фундаментів мілкого закладання

Програма передбачає розрахунок (підбір розмірів підошви) жорстких фундаментів мілкого закладання таких типів: стовпчастих прямокутних, стрічкових, круглих та кільцевих. Задаючись мінімальними з конструктивних міркувань розмірами фундаменту, одержуємо його оптимальні розміри за розрахунковим опором ґрунту основи.

3.4.1 Підготовка початкових даних для введення в ЕОМ

Для розрахунку необхідні такі початкові дані.

1. Розрахункове значення питомого зчеплення с_II, кПа, ґрунту під підошвою фундаменту.

2. Розрахункове значення кута внутрішнього тертя j _II, град., того ж ґрунту.

Якщо під підошвою фундаменту в межах глибини до 2 м залягають декілька шарів ґрунту, то c_II та j_II приймаються усередненими по шарах на глибину 2,0 м.

3. Вертикальна розрахункова сила, прикладена на рівні обрізу фундаменту, N, кН.

4. Розрахункові згинальні моменти, прикладені на рівні підошви фундаменту, М_х, M_y, кН м.

Вісь Х паралельна ширині підошви фундаменту, вісь Y - довжині підошви, точка пересікання осей збігається з центром ваги підошви фундаменту.

Стрічкові фундаменти, для яких навантаження визначається на 1 м погонної довжини, розраховуються як стовпчасті з розміром b х 1 м, де b - ширина підошви фундаменту. При цьому для стрічкових фундаментів завжди М_х = 0 (згинальний момент не може діяти уздовж стрічкового фундаменту).

5. Усереднене розрахункове значення питомої ваги ґрунту вище підошви фундаменту, g_ІІ′ , kH/м³.

6. Те ж саме, нижче підошви фундаменту, g_II , кН/м³ (усереднення можна здійснювати на глибину 2 м).

7. Приведена глибина закладання фундаменту від підлоги підвалу d₁, м. Якщо підвалу немає, глибина приймається від відмітки планування d₁ = d.

8. Глибина підвалу від відмітки планування d_b, м (при відсутності підвалу d_b = 0).

9. Коефіцієнт k [6, формула (7)].

10. Коефіцієнти умов роботи g_c1, g_c2 [6, формула (7)].

11. Співвідношення сторін підошви фундаменту Z = l/b, де l - довжина підошви фундаменту. Для прямокутних фундаментів Z = 1,0 ... 1,6 (в залежності від ексцентриситету прикладеного до фундаменту навантаження); для інших типів фундаментів вводять Z = 1.

12. Показник типу фундаменту, ІМ:

для стовпчастих прямокутних                  - 1;

для стрічкових                                           - 2;

для круглих                                                - 3;

для кільцевих                                             - 4.

13. Показник ступеня відповідальності споруди IL:

для споруд з мостовими кранами вантажопідйомністю 750 кН і вище, кранових естакад при кранах з вантажопідйомністю 150 кН і вище, труб, домен та інших споруд баштового типу             - 3;

для інших споруд з мостовими кранами   - 2;

для інших випадків                                    - 1.

14. Початкова мінімальна ширина b стовпчастого або стрічкового фундаменту, діаметр круглого або зовнішній діаметр кільцевого фундаменту, заданий з конструктивних міркувань, м.

15. Початковий внутрішній діаметр d_вн кільцевого фундаменту, заданий з конструктивних міркувань, м. Для інших типів фундаментів вводять d_вн - будь-яке число.

3.4.2 Алгоритм розрахунку

1. Введення та роздрукування початкових даних.

2. Обчислення геометричних характеристик для кожного з типів фундаментів (площі, моменту опору).

3. Перевірка наявності відриву підошви фундаменту від ґрунту в залежності від ексцентриситету зовнішнього навантаження.

4. Обчислення середнього, максимальних (крайових та кутового) і мінімальних тисків під підошвою фундаменту.

5. Обчислення розрахункового опору ґрунту основи.

6. Перевірка виконання усіх можливих граничних нерівностей типу
р £ R.

7. У випадку невиконання одного або декількох граничних нерівностей збільшується ширина підошви фундаменту на 0,02 м і повторюється увесь цикл розрахунків. У випадку виконання усіх необхідних граничних нерівностей - закінчення розрахунку.

8. При наявності відриву підошви фундаменту від ґрунту - обчислення максимального тиску під підошвою з урахуванням наявного відриву.

9. Перевірка величини відриву підошви фундаменту від ґрунту та обчислення в цьому випадку граничних нерівностей р £ 1.2R. Далі згідно з п.7.

10. Роздрукування одержаних розмірів фундаменту. Крім розмірів підошви фундаменту до друку виводяться: R - розрахунковий опір ґрунту основи, кПа; Р_сер - середній тиск під підошвою фундаменту, кПа; р_mах,у, р_mах,х - максимальні крайові тиски при дії згинальних моментів відносно осей Х та Y, кПа; р_{mах кут} - максимальний кутовий тиск, кПа; p_{min y}, p_{min x} - мінімальні крайові тиски під підошвою фундаменту, кПа.

Приклад розрахунку за описаною програмою наведений в п.3.7