3.7 Приклад розрахунку

Потрібно розрахувати поперечні розміри підошви фундаменту під збір­ну колону промислової споруди в її підвальній частині.

Початкові дані: поперечні розміри колони 0,5х0,7 м, глибина підвалу 2,0 м, розрахункові навантаження для розрахунків за другою групою граничних станів (g_f = 1): N = 1600kH; M_x = 200kH×м; М_у = 0 (вертикальна сила прикладена на рівні обрізу фундаменту, згинальний момент - на рівні підошви).

Ґрунти основи та їх фізико-механічні характеристики показані на розрізі (рис. 3.6).

Користуючись формулою (3.16), визначаємо конструктивну висоту фундаменту

H_f = 70 + 200 + 50 + 700 = 1020 mm

та відповідно до конструктивних вимог приймаємо H_f = 1,05 м. Тоді глибина закладання фундаменту нижче підлоги підвалу d₁ = 1,05 + 0,15 =  1,2м, де 0,15 м - товщина підлоги підвалу.

Усереднене розрахункове значення питомої ваги ґрунту вище підошви фундаменту

 

Оскільки зворотне засипання котловану здійснюється ґрунтами шарів 2 та 3, потужність і питому вагу рослинного шару не враховуємо.

 

Рисунок 3.6 – Схема розташування фундаменту в грунті

 

Усереднене розрахункове значення питомої ваги ґрунту нижче підошви фундаменту на глибину 2м

 

Співвідношення сторін підошви фундаменту приймаємо таким самим як і співвідношення поперечних розмірів колони z = 1,4.

Коефіцієнти умов роботи відповідно до табл. 3.3 при відношенні L/H=4 складають g_c1 = 1,1; g_c2 = 1,0. Оскільки характеристики ґрунтів визначені дос­лідами, k = 1,0.

Для стовпчастих прямокутних фундаментів ІМ = l, для промислової спо­руди з мостовими кранами середньої вантажопідйомності ІL = 2. Мінімальна ширина фундаменту з умов забезпечення замуровування колони в стакан 1,2 м (див. §3.5).

Визначимо поперечні розміри підошви фундаменту методом послідовних наближень.

Умовний розрахунковий опір ґрунту основи R₀ = 250кПа (табл. 2.11).

Площа фундаменту в першому наближенні

 

Ширина та довжина фундаменту в першому наближенні:

 

З урахуванням кратності 300 мм приймаємо b₁ = 2,7 м, l₁ = 3.6 м. У цьому випадку середній тиск під підошвою фундаменту

 

Максимальний крайовий тиск у напрямку дії згинального моменту

 

Оскільки  М_у = 0, то   р_{max кут} = р_max,х = 263 кПа.

Мінімальний крайовий тиск

Розрахунковий опір ґрунту основи (формула (3.4))

Як видно, розрахунковий опір ґрунту основи набагато перевищує одержаний тиск підпідошвою, отже, розміри фундаменту слід зменшити.

 Приймаємо ширину підошви b₂ = 2,1 м, а довжину l₂ = 2,7 м. Одержимо:

 

 

 

Фундамент знову виявився неекономічним. Приймаємо в третьому наближенні b₃ = 1,8 м, а l₃ = 2,4 м. Одержимо:

R = l,l(0,72·l,8·19,6 + 369) = 463 кПа;

 

 

Отже, всі необхідні граничні нерівності виконуються, причому дуже близько до рівності, і тому приймаємо остаточно b = 1,8 м, l = 2,4 м.

Результати підрахунку на ЕОМ наведені нижче.

РОЗРАХУНОК ФУНДАМЕНТУ МІЛКОГО ЗАКЛАДАННЯ

ПРІЗВИЩЕ:

ГРУПА:

ВИХІДНІ ДАНІ:

1. Розрахункове значення питомого зчеплення ґрунту під підошвою

фундаменту с_II, кПа                                                                                  31

2. Розрахункове значення кута внутрішнього тертя

того ж ґрунту φ _II, град.                                                                           24

3. Вертикальна розрахункова сила, прикладена на рівні обрізу

 фундаменту, N, кн.                                                                               1600

4. Розрахункові згинальні моменти, прикладені на рівні підошви

 фундаменту, відносно

-     осі х,  М_х, кН м                                                               200

-     осі у, M_y, кН м                                                                   0

5. Усереднене розрахункове значення питомої ваги ґрунту

 вище підошви фундаменту, γ_ІІ′ , kH/м³                                                   18,9

6. Теж саме, нижче підошви фундаменту, γ_II , кН/м³                              19,6

7. Приведена глибина закладання фундаменту

 від підлоги підвалу d₁, м                                                                          1,2

8. Глибина підвалу від відмітки планування d_в, м                                   2,0

9. Коефіцієнт k                                                                                         1

10. Коефіцієнт умов роботи γ_c1                                                                1,1

11. Коефіцієнт умов роботи γ_c2                                                                1

12. Співвідношення сторін підошви фундаменту Z = ℓ/b                        1,33

13. Показник типу фундаменту, ІМ                                                          1

14. Показник ступеня відповідальності споруди IL                                2

15. Початкова мінімальна ширина b стовпчастого або стрічкового

 фундаменту, діаметр круглого або зовнішній діаметр кільцевого

фундаменту, м                                                                                          0,9

15. Початковий внутрішній діаметр d_вн кільцевого фундаменту, м         1

 

РЕЗУЛЬТАТИ РОЗРАХУНКУ:

Розрахунковий опір грунту основи, R, кПа                                  462,9

Середнє значення тиску під підошвою фундаменту, р, кПа                   435,31

Максимальні крайові тиски під підошвою фундаменту:

-     р_max,x, кПа                                                             551,63

-     р_max,у, кПа                                                             435,31

Максимальний кутовий тиск під підошвою фундаменту, р_max,кут, кПа    551,63

Мінімальні крайові тиски під підошвою фундаменту:

-     р_mіn,x, кПа                                                              318,98

-     р_mіn,у, кПа                                                             435,31

Ширина підошви фундаменту                                                        1,80

Довжина підошви фундаменту                                                       2,39