49786

Разработка оснований и фундаментов промышленного цеха и административно-бытового корпуса

Курсовая

Архитектура, проектирование и строительство

Определение размеров подошвы фундамента Расчет осадки основания фундамента Расчет элементов фундамента по прочности Конструирование фундамента

Русский

2014-01-08

1.73 MB

41 чел.

Министерство образования и науки РФ

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждении

Профессионального высшего образования

Ростовский Государственный Строительный Университет

Кафедра инженерной геологии, оснований и фундаментов

Пояснительная записка к курсовому проекту:

«Разработка оснований и фундаментов промышленного цеха и административно-бытового корпуса»

                                                                       Выполнил: ст. гр. П-456

Потапова Ю.И.

Проверил: преподаватель

Семененко А.И.

Ростов-на-Дону

2011 год

СОДЕРЖАНИЕ

1. Задание на проектирование

2. Анализ местных условий строительства

3. Анализ технологического назначения и конструктивного решения  здания

4. Проектирование малозаглублённых железобетонных фундаментов стаканного типа под колонны крайнего ряда

4.1. Выбор глубины заложения

4.2. Определение размеров подошвы фундамента

4.3. Расчет осадки основания фундамента

4.4. Расчет элементов фундамента по прочности

4.4.1. Конструирование фундамента

4.4.2. Расчет на продавливание колонной дна стакана фундамента

4.4.3. Определение сечений арматуры плитной части фундамента

5. Проектирование свайных фундаментов

5.1. Выбор вида сваи и определение её размеров

5.2. Определение несущей способности сваи

5.3. Размещение сваи под ростверком и проверка нагрузок

5.4. Расчет осадки свайного фундамента

6. Проектирование ленточных фундаментов

6.1. Проектирование ленточного фундамента в бесподвальной части здания

6.1.1. Сбор нагрузок

6.1.2. Выбор глубины заложения

6.1.3. Определение размеров подошвы фундамента

6.1.4. Расчет осадки основания ленточного фундамента

6.2. Проектирование ленточных фундаментов в подвальной части в стадии завершенного строительства здания

6.2.1. Сбор нагрузок

6.2.2. Выбор глубины заложения

6.2.3. Определение размеров подошвы фундамента

6.2.4. Расчет осадки основания фундаментов

6.3. Проектирование ленточных фундаментов в подвальной части в стадии незавершенного строительства

6.3.1. Сбор нагрузок

6.3.2. Проверка устойчивости фундамента на сдвиг

6.3.3. Проверка устойчивости фундамента на опрокидывание

6.3.4. Рекомендации по результату проверки

7. Сравнение вариантов фундамента

Список использованной литературы

1. Задание на проектирование


Разработать проект «Основания и фундаменты промышленного здания и АБК».

Исходные данные:

1. Место строительства: г. Липецк, температура Мt = 32,80.

2. Характеристика здания: длина здания 108 м, стены кирпичные толщиной 51 см, АБК 3-х этажное.

3. Грунтовые условия представлены в инженерно-геологической карточке №27.

4. нагрузки на фундаменты промышленного цеха производственного здания по таблице для схемы №4, бытовых помещений по чертежам.

Пользуясь этими данными выполнить следующее:

1. Выбрать глубину заложения фундамента и тип основания.

2. Определить расчетное сопротивление грунта рабочего слоя и подстилающего слоя.

3. Запроектировать характерные фундаменты сооружений.

4. Определить конечную осадку фундамента.

5. Произвести вариантное сравнение решений фундамента:

а) отдельностоящий фундамент стаканного типа под сборную железобетонную колонну крайнего левого ряда:

- мелкого заложения;

- свайный;

б) фундамент ленточный для здания АБК в бесподвальной и подвальной части.


2. АНАЛИЗ МЕСТНЫХ УСЛОВИЙ СТРОИТЕЛЬСТВА

 Место строительства – г. Липецк относится к 3 снеговому району, ко 2 району по давлению ветра, при средней скорости ветра в зимний период V = 5 м/с. В соответствии с нормами сумма абсолютных значений среднемесячных отрицательных температур за зиму для Липецка Мt = 32,80.

В результате проведенных инженерно-геологических изысканий установлен геолого-литологический разрез грунтовой толщи:

слой №1 (от 0 до 0,4 м) – почвенно-растительный;

слой №2 (от 0,4  до 8 м) – суглинок темно-бурый, делювиальный, верхнечетвертичного возраста;

слой №3 (от 8 м до разведанной глубины) – глина красновато-бурая, делювиальная, среднечетвертичного возраста.

    Подземные воды до разведанной глубины не встречены. Их подъем не прогнозируется.

Статистический анализ физических показателей грунтов позволил выделить в толще инженерно-геологические элементы (ИГЭ). Поскольку слой №1, который заведомо должен быть прорезан фундаментами, находится выше глубины промерзания и не оказывает существенного влияния на результаты расчетов, то его объединяют со слоем №2 в один инженерно-геологический элемент ИГЭ-1, распространяющийся от поверхности до глубины 8 м. Ниже находится глина красновато-бурая ИГЭ-2, глубину распространения которого принимаем от 8 м до разведанной глубины. Обобщенные физико-механические характеристики грунтов представлены в табл. 1.

Таблица 1

Физико-механические характеристики грунтов

Номер слоя

ρII

ρs

W

WP

WL

e

CI

φI

CII

φII

т/м3

т/м3

кПа

град

кПа

град

ИГЭ-1

1,80

2,69

0,17

0,20

0,34

0,753

24

22

22

21

ИГЭ-2

1,92

2,73

0,20

0,23

0,48

0,713

66

19

70

21

 Производим классификацию грунтов по ГОСТ 25100-82*

 

ИГЭ-1 – Суглинок темно-бурый

Число пластичности:  IP = (WL - WP)*100% =(0,34-0,2)*100%=14%

Грунт является суглинком.

Показатель текучести:

Т.к. JL=-0,21<0, то суглинок твердый.

WL и WP – влажность грунта на границах текучести и раскатывания (верхней и нижние границах пластичности), выраженные в процентах.

Модуль деформации Е=16910 кПа (по табл. 3 приложение 1 СНиП 2.02.01-83*)

в запас надежности принято для e=0,753.

Для супеси, имеющей JL =0 и e=0,753,получаем расчетное сопротивление

Ro =241,2кПа (по табл. 3 приложение 3 СНиП 2.02.01-83*)  

ИГЭ-2 – глина красновато-бурая

Число пластичности:  IP = (WL - WP)*100% =(0,48-0,23)*100%=25%

Грунт является глиной.

Показатель текучести:

Т.к. JL=-0,12<0, то глина твердая.

WL и WP – влажность грунта на границах текучести и раскатывания (верхней и нижние границах пластичности), выраженные в процентах.

Модуль деформации Е=22110 кПа (по табл. 3 приложение 1 СНиП 2.02.01-83*)

в запас надежности принято для e=0,713.

Для супеси, имеющей JL =0 и e=0,713,получаем расчетное сопротивление

Ro =387кП (по табл. 3 приложение 3 СНиП 2.02.01-83*)  

Поскольку грунты не обладают специфическими свойствами, в районе строительства не ожидается проявления опасных инженерно-геологических процессов, грунты обоих ИГЭ имеют значение Rо > 150 кПа и Е > 5000 кПа, то на данном этапе проектирования можно сделать вывод о том, что оба слоя могут служить в качестве естественного основания.

Верхний почвенно-растительный слой в пределах застройки срезается  в пределах застройки и используется в дальнейшем для озеленения территории.

3. АНАЛИЗ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО НАЗНАЧЕНИЯ И КОНСТРУКТИВНОГО

РЕШЕНИЯ ЗДАНИЯ

 

    Необходимо запроектировать фундаменты для одноэтажного двухпролётного цеха, относящегося ко II классу ответственности. Коэффициент надежности по назначению, согласно СНиП 2.01.07-85 для II класса γn = 0,95. В цехе в каждом пролете расположены по два технологических мостовых крана, грузоподъёмностью

по  10 т при круглосуточной работе. Режим работы кранов 7К. Предельный относительный эксцентриситет приложения равнодействующей в подошве фундамента

εu = 1/6. Технологическое оборудование и заглубление помещения не оказывают влияния на фундаменты.

Среднесуточная температура воздуха в помещении, примыкающем к наружным фундаментам цеха, в зимней период равна 100 С. Нагрузки на полы цеха вблизи колонн крайнего ряда отсутствуют.

Проектируемое одноэтажное производственное здание имеет полный железобетонный каркас. Предельная осадка для такого здания Su = 8 см, предельный крен не нормируется. В надземной части здания не предусмотрены специальные конструктивные мероприятия по приспособлению к восприятию усилий от деформации основания, поэтому конструктивная схема здания – гибкая. Полы в цехе – бетонные по грунту.

Проектируется фундамент под типовую сборную двухветвевую колонну крайнего ряда с размерами bc x ℓc = 500 x 1000 мм, отметка пяты колонны – -1.050 , шаг колонны 6 м.

4. ПРОЕКТИРОВАНИЕ МАЛОЗАГЛУБЛЁННЫХ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ФУНДАМЕНТОВ СТАКАННОГО ТИПА ПОД КОЛОННЫ КРАЙНЕГО РЯДА

4.1. Сбор нагрузок

Нагрузки на фундамент определяем в уровне его обреза в невыгодных сочетаниях для расчета по первой и второй группам предельных состояний. Нагрузки, определенные в результате статического расчета приведены в задании.

  МII,1 =  Мсв + Мсн + МD, max + Мт + Мв

 МII,2 = Мсв + Мсн + МD, min + Мт + Мв

 NII,1 = Nсв + Nсн + ND, max 

  NII,2 = Nсв + Nсн + ND, min 

 QII,1 = Qсв + Qсн + QD, max + Qт + Qв

          QII,2 = Qсв + Qсн + QD, min + Qт + Qв

 

GII = H1*b0*n*γ1*kn = 12,43*0,51*6*0,85*18 = 582 кН,

     

               где n = 6 м – шаг колонн;

γ1 = 18 кН/м3 – удельный вес кирпичной кладки;

Кn = 0,85 – коэффициент проёмности.

 

        МII,1 = 115+2+101-25 +161= 354 кН*м

        МII,2 = 115+2+27+25+161 = 330 кН*м

        NII,1 =  460+36+282 = 778кН

        NII,2 =  460+36+78= 574 кН

        QII,1 =  15+2+5-3+31 = 50кН

        QII,2 = 15+2+1+3+31 = 52 кН

 

         МI,3 = 1,1Мсв + 1,4Мсн + 1,1МD, max + 1,1Мт + 1,4Мв.

         МI,4 = 1,1Мсв + 1,4Мсн + 1,1МD, min + 1,1Мт + 1,4Мв.

         NI,3  = 1,1Nсв + 1,4Nсн + 1,1ND, max 

 NI,4  = 1,1Nсв + 1,4Nсн + 1,1ND, min

 QI,3  = 1,1Qсв + 1,4Qсн + 1,1QD, max + 1,1Qт + 1,4Qв.

 QI,4  = 1,1Qсв + 1,4Qсн + 1,1QD, min + 1,1Qт + 1,4Qв

 

         МI,3 = 115*1,1+2*1,4+101*1,1-25*1,1+161*1,4 = 438 кН*м

МI,4 = 115*1,1+2*1,4+27*1,1+25*1,1+161*1,4 = 412 кН*м

NI,3 = 460*1,1+36*1,4+282*1,1 = 867 кН

NI,4 = 460*1,1+36*1,4+78*1,1 = 642 кН

QI,3 = 15*1,1+2*1,4+5*1,1-3*1,1+31*1,4 = 65кН

QI,4 = 15*1,1+2*1,4+1*1,1+3*1,1+31*1,4 = 67кН

G1 = H1*b0*n1*knf  = 12,43*0,51*6*1,1*0,85*18 = 640 кН

Таблица 2

Нагрузки на обрезе фундамента

Группа предельного состояния, в которой используются нагрузки

Номер сочетания

Значение нагрузок.

М, кН/м

N, кН

Q, кН

I

(первая)

3

438

867

65

4

412

642

67

II

(вторая)

1

354

778

50

2

330

574

52

4.2. Выбор глубины заложения

Глубина заложения фундамента d из условия прорезки почвенно-растительного слоя должна быть больше 0,4 м (d > 0,4 м).

Нормальная глубина сезонного промерзания:

                                                                                                 

где  Мt - безразмерный коэффициент, численно равный сумме абсолютных значений среднемесячных отрицательных температур за зиму в данном районе, принимаемых по СНиП 2.01.01-82*. Для крупных городов значения Мt приведены в прил.2;

d0 - величина, принимаемая равной, м, для:

суглинков и глин                                              0,23;         

супесей, песков мелких и пылеватых             0,28;

песков гравелистых, крупных и

средней крупности                                            0,30;

крупнообломочных грунтов                            0,34.

 

Расчетная глубина сезонного промерзания при температуре в помещении 100С с полами по грунту:

где Kh – коэффициент, учитывающий температуру воздуха в помещении, примыкающем к наружным фундаментам, наличие подвала или техподполья, а также состав полов.

 При глубине залегания подземных вод     dw>0,92+2м 

для суглинка c JL = 0<0,25 глубина заложения должна быть не менее 0,5df.

    Таким образом, из условия промерзания    d ≥ 0,5*0,92 = 0,46 м.

     Из конструктивных требований к заделке колонны в стакан высота фундамента определяется по формуле:

где dc – глубина заделки колонны в фундамент;

     hв – расстояние от дна стакана до подошвы фундамента, принимаемое не менее 0,2 м;

     0,05 – расстояние между торцом колонны и дном стакана, назначаемое для возможности рихтовки колонны при монтаже, м.

    При совпадающих отметках планировки обреза фундамента имеем d = hf.

Из всех условий выбираем наибольший размер глубины заложения:

d = hf = 1,5м, при этом высота фундамента кратна 300 мм.

                                                   

Рис. 1. Схема проектируемого фундамента под крайнюю колонну цеха

Рис. 2. Схемы к формированию габаритов фундаментов

4.3. Определение размеров подошвы фундамента

В первом приближении площадь подошвы фундамента:

где NII – сумма всех вертикальных нагрузок в обрезе фундамента для расчетов по II группе предельных состояний, кН;

 

     

Ro – табличное значение расчетного сопротивления грунта, кПа;

- среднее значение удельного веса материала фундамента и грунта на его уступах; принимаемое в инженерных расчетах равным 20 кН/м3;

d - принятая глубина заложения фундамента.

Задаваясь b/l=0,75     A=b × l=b2 ×0,75=6,4 м2   

l =2,7м , b=1,8м

 

Задаваясь b/l=0,75     A=b × l=b2 ×0,75=5,5 м2,   

l =2,7м , b=2,1м

    Находим нагрузки в подошве фундамента и эксцентриситеты относительно точки О1 (см.рис.1):

Вес фундамента:

Для первого сочетания нагрузок:

                <0,167

Для второго сочетания нагрузок:  

                <0,167

Проверка среднего и максимального давления под подошвой фундамента

Расчетное сопротивление грунта основания

где  - коэффициенты условий работы по СНиП 2.02.01-83*;

     К - коэффициент, К= 1, если прочностные характеристики грунта (C и f) приняты по таблицам СНиП или региональных нормативов;

   Mg, Mq, Mc - коэффициенты, принимаемые по СНиП 2.02.01-83' в зависимости от угла внутреннего трения φll;

           Кz - коэффициент; при b < 10 м Кz=1;

            b - ширина подошвы фундамента, м;

           - осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента, кН/м3 

          - то же, залегающих выше подошвы;

          Сll - расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента, кПа.

    Давление в подошве фундамента определяем по формулам:

среднее   :

максимальное краевое давление   :  

Для первого сочетания:

Для второго сочетания:

 

Проверка:

Окончательно принимаем размеры фундамента    l x b = 2,7 x 1,8 м

4.4. Расчет осадки основания фундамента

Подобранные ранее размеры подошвы фундамента должны быть достаточными, чтобы удовлетворялось условие расчета основания по деформациям:

предельное значение совместной деформации основания и сооружения, которое принимается согласно СНиП 2.02.01-83*

совместная деформация основания и сооружения.

Сначала разбиваем основание ниже подошвы фундамента на элементарные слои . Находим вертикальное напряжение от собственного веса грунта на уровне подошвы фундамента:

осредненное расчетное значение удельного веса грунтов залегающих выше подошвы фундамента, кН/м3

глубина заложения фундамента.

Находим значение  на различных глубинах.

соответственно удельный вес , кН/м3 и толщина слоя грунта, м

Дополнительные напряжения в грунте на уровне подошвы фундамента определяются по формуле : , в которой коэффициент  при z=0

коэффициент, принимаемый по СНиПу в зависимости от формы подошвы фундамента, соотношение сторон   и относительной глубины расположения слоя

среднее давление под подошвой фундамента, кПа

дополнительное вертикальное давление на грунт основания под подошвой фундамента.

        

Рис. 3 Схема к расчету осадки основания фундамента по методу послойного суммирования

 Аналогичным образом вычисляем значения  для других глубин, что представлено в таблице 3.

К расчету осадки основания фундамента

                                                                                                      Таблица 3

0

0

1

27

5,4

283

263

0,72

16910

72

0,8

0,857

39,96

7,99

243

200

144

1,6

0,555

52,92

10,58

157

128

216

2,4

0,3495

65,88

13,18

99

82

288

3,2

0,2305

78,84

15,77

65

55

360

4

0,1605

91,8

18,36

45

39

432

4,8

0,1175

104,76

20,95

33

29

504

5.6

0,089

117,72

23,54

25

22,5

576

6,4

0,0695

130,68

26,14

20

Находим нижнюю границу сжимаемой толщи и вычисляем осадку:

среднее значение дополнительного вертикального нормального напряжение в i-м слое грунта, равно полусумме напряжений на верхней  и нижней  границах слоя, кПа

и - соответственно толщина, м, и модуль деформации, кПа, i-го слоя грунта.

n- число слоев, на которое разбито основание в пределах сжимаемой толщи.

Получим величину осадки:

Условие  выполняется, подобранные размеры подошвы фундамента оставляем без изменения.

4.5.  Расчет элементов фундамента по прочности

4.5.1. Конструирование фундамента

Толщина стенки стакана в плоскости действия момента (вдоль оси ОХ)  

dg ≥ 0,2 * 1,0 = 0,2 м; из плоскости момента, не менее 150 мм. Тогда размеры подколонника с учетом размеров колонны, толщины стенок стакана и принятых зазоров в плане  и buc должны составлять (рис. 2):

≥  + 2*dg + 0,15 = 1,0 + 2*0,2+0,15 = 1,55 м;

bucbo + 2*dg + 0,15 = 0,5 + 2*0,2+0,15=0,95м

С учетом модуля 300 мм = 1,8 м, buc = 1,2 м

Предположим, что плитная часть фундамента состоит из одной ступени высотой h1= 0,3 м. Рабочая высота нижней ступени при защитном слое 35 мм и диаметре арматуры 10 мм:

h0l = hl –  = 0,3 - (0,035 + 0,005) = 0,260 м

где  - расстояние от равнодействующей усилий в арматуре до подошвы фундамента, т.е. сумма толщины защитного слоя бетона и половины диаметра рабочей арматуры. При наличии бетонной подготовки под подошвой фундамента толщина защитного слоя принимается равной 35 мм.

Принимаем класс бетона В 12.5.

Находим максимальное давление в плоскости действия момента

(вдоль стороны ).

Для третьего сочетания:

Для четвертого сочетания:

При pl max= mах(372; 315) = 372 кПа , К=2,1          

Тогда = Kl * h01 = 2,1*0,260 = 0,546 м. Фактический вынос нижней ступени вдоль стороны  составляет Cl=м.

Следовательно, вдоль стороны   одной ступени высотой hl = 0,3 м достаточно.

Находим максимальное давление из плоскости действия момента:

 

Рис. 4 Схематические разрезы запроектированного фундамента

При pl max= mах(328; 282) = 328 кПа значение Kl = 2,3.

Тогда Сlb = 2,3* 0,260 = 0,598 м. Фактический вынос нижней ступени вдоль стороны b будет (b - buc)0,5 = (1,8 - 1,2) 0,5 = 0,3 <0,598 м. Следовательно, вдоль стороны b достаточно одной ступени высотой hl = 0,3 м.

4.5.2. Расчет на продавливание колонной дна стакана

Так как условие (huc – dg)=1,2-0,95=0,95 < 0,5(luc - lc)=0,5(2,7-1,0)=0,85, то производим расчет на продавливание фундамента колонной от дна стакана.

 

Рис.4. Схема к расчету фундамента на продавливание дна стакана колонной

h0g=0,55-0,04=0,51 м

А0=0,5·1,8(2,7-1,1-2·0,551)-0,25(1,8-0,6-2·0,51)2=0,48м2

bm=0,6+0,51=1,11м

867<1,8·2,7·660·1,11·0,51/0,48=3783 кН

Условие NIc  соблюдается, следовательно прочность дна стакана на продавливание обеспечена.

4.5.3. Определение сечений арматуры плитной части фундамента

Определяем количество рабочей арматуры вдоль длины подошвы в плоскости действия момента сразу на всю ширину подошвы. Вычисляем эксцентриситет:

 Сечение 1-1:

вылет консоли С1 = 0,45 м, рабочая высота h01= 0,26 м

момент от реактивного давления грунта:

Площадь арматуры класса A-400 при Rs = 365000 кПа

Сечение 2-2:

С2 = 0,8м; h02 = 1,46м

Из двух значений Аslj выбираем наибольшее Аsl = 8 см2.        

назначаем шаг рабочих стержней 200 мм. На ширину подошвы b = 1,8 м укладывается 1,8/0,2 = 9 стержней. Расчетный диаметр одного стержня

Принимаем диаметр dl = 12 мм. 

Определяем количество рабочей арматуры вдоль ширины подошвы из плоскости действия момента; сразу на всю длину подошвы. При вычислениях используем третье сочетание нагрузок, поскольку в данных расчетах это сочетание более невыгодно pl3 = 328 кПа > pl4 = 282 кПа.

Рис.5. Расчетные схемы для определения арматуры внецентренно нагруженного фундамента

Сечение 1'-1':

вылет консоли Сl = 0,3 м, рабочая высота h01 = h01 -  = 0,26- 0,012=0,248 м;

Сечение 2'-2':

вылет консоли С2 = 0,6 м, рабочая высота   = 1,448 м;

Из двух значений Asb выбираем наибольшее Asb=5 см2. При шаге 200мм на всю длину подошвы  = 2,7 м укладывается 2,7/0,2 = 13,5 стержней. Принимаем 14 стержней. Расчетный диаметр одного стержня

Принимаем диаметр db = 10 мм.

Марку сетки подошвы фундамента записываем следующим образом:

где 2С - обозначение сетки с рабочей арматурой в двух направлениях:

- диаметр продольных и поперечных стержней с указанием класса арматурной стали;

175х265 - ширина и длина сетки, см;

- выпуски продольных и поперечных стержней, мм.

Рис. 6 Схема размещения арматуры в подошве запроектированного фундамента


5. ПРОЕКТИРОВАНИЕ СВАЙНЫХ ФУНДАМЕНТОВ

5.1. Выбор вида сваи и определение её размеров

В качестве исходных данных для проектирования свайных фундаментов примем исходные данные, использованные для расчета фундамента стаканного типа на естественном основании.

В рассматриваемых местных условиях для проектируемого здания можно использовать практически все виды свай. В качестве варианта запроектируем фундаменты из забивных железобетонных цельных свай квадратного сечения с ненапрягаемой арматурой. Размеры поперечного сечения сваи принимаем 30 x 30 см.

Высоту ростверка назначаем 1,5 м. Тогда при отметке планировки -0,150 отметка подошвы будет -1,650, а толщина дна стакана 0,5м, что больше минимальной, равной 0,25. Так как на ростверк действуют горизонтальные силы и моменты, предусматриваем жесткое сопряжение ростверка со сваями путем их заделки в ростверк на 500 мм. Из них 400 мм составляют выпуски арматуры,  а 100 мм - заделка. Тогда условная отметка головы сваи будет -1,150.

Отметка нижнего конца сваи будет -9,150.

Длину сваи определяем как разность между отметками головы и нижнего конца:

м;

Так как свая опирается на сжимаемые грунты, то она относится к висячим.

Марку сваи назначаю: С80-30.

5.2. Определение несущей способности сваи

Рис. 7 Схема к определению длины и несущей способности сваи

Несущей способностью сваи Fd называется расчетная несущая способность грунта основания  одиночной сваи. Это максимальное усилие, которое может воспринять свая без разрушения грунта, контактирующего с ее поверхностью.

В расчетном методе несущая способность висячей сваи является суммой сил расчетных сопротивлений грунтов основания под нижним концом сваи и на ее боковой поверхности:

;

-  коэффициент условий работы сваи в грунте, принимаемый ;

R - расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи, R = 9967 кПа;

А - площадь опирания сваи на грунт, 0,3 x 0,3 = 0,09 м2;

U- наружный периметр поперечного сечения сваи, U= 4 x 0,3 = 1,2 м;

fi - расчетное сопротивление i -го слоя грунта основания по боковой поверхности сваи, кПа;

hi толщина i-го слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью сваи, м;

и  - коэффициенты условий работы грунта соответственно под нижним концом и на боковой поверхности сваи, учитывающие влияние способа погружения сваи на расчетное сопротивление грунта.

Для определения fi грунт на боковой поверхности сваи разделяем на однородные слои толщиной не более 2м. Находим среднюю глубину расположения слоя грунта (расстояние от середины слоя до уровня природного рельефа zi). В зависимости от показателя текучести суглинка () определяем значения расчетных сопротивлений грунта на боковой поверхности:

h1 = 2,0 м;  z1 = 2,5 м;            суглинок IL=0          f1 = 45 кПа;

h2 = 2,0 м;  z2 = 4,5 м;            суглинок IL=0          f2 = 54,5 кПа;

h3 = 2, 0 м;  z3 = 6,5 м;            суглинок IL=0          f3 = 59 кПа;

h4 = 0,5 м;  z4 = 7,75 м;          суглинок IL=0          f4 = 61,5кПа;

h5 = 1,0 м;  z5 = 8,5 м;            глина IL=0               f5 = 62,75 кПа;

кН;

5.3. Размещение сваи под ростверком и проверка нагрузок

Определяем нагрузку, допускаемую на сваю:

кН;

- коэффициент надежности, учитывающий точность метода определения несущей способности одиночной сваи. При определении Fd расчетом принимается равным 1,4.

Количество свай вычисляем по формуле:

;

- максимальная для всех сочетаний сумма расчетных вертикальных нагрузок в обрезе фундамента, кН;

 - расчетный вес ростверка. На начальном этапе проектирования может быть приближенно принят .

;

кН;

кН;

;

Принимаем  4 сваи и располагаем их в два ряда. Расстояние между сваями назначаем равным вдоль стороны l - 6bр=6*0,3=1,8м, вдоль стороны b - 4bр=4*0,3=1,2м.

Определим нагрузку в подошве ростверка в обоих сочетаниях для расчета по первой группе предельных состояний. Вертикальная нагрузка NdI складывается из веса стены, ростверка и вертикальной силы от колонны, а момент МYI – из момента от веса стены, момента от колонны и момента от горизонтальной силы QI, приложенной в обрезе ростверка.

Рис. 8 Эскиз-схема куста свай

Уточненный вес ростверка:

кН;

- коэффициент надежности по нагрузке, равный 1,1;

- коэффициент надежности по назначению, 0,95 для зданий II класса ответственности.

- соответственно длина, ширина подошвы и высота ростверка, м.

- среднее значение удельного веса материала фундамента и грунта на его уступах, принимаемое в инженерных расчетах равным 20 кН/м3.

Нагрузка в подошве ростверка:

;

,  – соответственно расчетная сжимающая сила, кН, и расчетный изгибающий момент по абсолютному значению, кН, относительно оси ОY плана свай в плоскости подошвы ростверка.

Нагрузки для третьего сочетания:

;

кН;

кН;

кН;

кН;

кН;                                     

кН;

Нагрузки для четвёртого сочетания:

;

кН;

кН;

кН;

кН;

кН;                                     

кН;

;

Недогруз составляет 135%, что не удовлетворяет условию: .

В обоих сочетаниях минимальные фактические нагрузки на сваю 369 и 320 кН больше нуля. Следовательно, выдергивающие нагрузки отсутствуют.

Таким образом, выбранное количество свай удовлетворяет расчетам по несущей способности грунта основания.

5.4. Расчет осадки основания фундамента методом послойного суммирования

Строим условный фундамент:

Осредненное значение угла внутреннего трения:

- расчетное значение угла внутреннего трения для отдельных пройденных сваями слоев грунта, толщиной Hi;

H – глубина погружения свай в грунт.

Размеры подошвы условного фундамента складываются из расстояния между осями крайних свай, стороны сечения сваи и 2, где - расстояние от внешней грани сваи до границы условного фундамента м

Ширина подошвы условного фундамента: м;

Длина подошвы условного фундамента: м;

Глубина заложения условного фундамента: d = 9 м.

Вес условного фундамента: кН;

Суммарная вертикальная нагрузка в подошве условного фундамента:

кН;

Среднее давление в подошве фундамента:

кПа;

Расчетное сопротивление грунта в подошве условного фундамента определяем по формуле:

;

 кН/м2;

Условие  выполняется  ().

Подобранные ранее размеры подошвы фундамента должны быть достаточными, чтобы удовлетворялось условие расчета основания  по деформациям

S - совместная деформация основания и сооружения, определяемая расчетом;

Su - предельное значение совместной деформации основания и сооружения, которое принимается согласно СНиП 2.02.01-83*.

Сначала разбиваем основание ниже подошвы фундамента на элементарные слои м

Вертикальное напряжение от собственного веса грунта на уровне подошвы фундамента (z = 0) определяют по формуле:

γII/- осредненное  расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих выше подошвы фундамента, кН/м;

d - глубина заложения фундамента от уровня планировки при срезке грунта, м.

;

кН/м2;

Вертикальные напряжения от собственного веса грунта  σzg на границе слоев, расположенных на глубине z от подошвы фундамента, находят по следующей формуле:

;

γIIi, - удельный вес, кH/м3;

hi - толщина i-го слоя грунта, м.

Осадку основания с использованием расчетной схемы линейно-деформируемого полупространства определяют от действия вертикальных дополнительных напряжений в грунте:

;

α - коэффициент, принимаемый по СНиП 2.02.01-83* в зависимости от формы подошвы фундамента, соотношения сторон м,  и относительной глубины расположения слоя ;

Р - среднее давление под подошвой фундамента, кПа.

Промежуточные вычисления произведены в табличной форме (табл.4.).

                                 К расчету осадки основания фундамента

Таблица 4

Z              см

ζ

η

α

σzg        кПа

0.2σzg        кПа

σzp        кПа

σzpi, кПа

h              см

E              кПа

0

0

1,2

1,000

173

34,6

135

132,7

60

22110

60

0,4

1,2

0,966

184,5

36,9

130,4

120,8

120

0,8

1,2

0,824

196

39,2

111,2

99,1

180

1,2

1,2

0,644

207,5

41,5

86,9

76,6

240

1,6

1,2

0,491

219

43,8

66,3

58,5

300

2

1,2

0,375

230,5

46,1

50,6

45

360

2,4

1,2

0,291

242

48,4

39,3

Находим нижнюю границу сжимаемой толщи и вычисляем осадку:

σzpi - среднее значение дополнительного вертикального нормального напряжения  в i-м слое грунта, равное полу-сумме напряжений на верхней  zi-1 и нижней zi границах слоя, кПа;

hi и Ei-соответственно толщина и модуль деформации i-го слоя грунта;

n- число слоев, на которое разбито основание в пределах сжимаемой толщи.

Величина осадки:

см;

Расчетное значение осадки основания свайного фундамента меньше предельного:

S=1,2см < Su=8 см

Условие расчета основания по деформациям выполняется.


6. Проектирование ленточных фундаментов

6.1. Проектирование ленточного фундамента в бесподвальной части здания

6.1.1. Сбор нагрузки

Требуется запроектировать сборный сплошной ленточный фундамент под

наружную продольную стену административно-бытового корпуса в Липецке. Здание трехэтажное, стены кирпичные толщиной b1 = 0,51 м, удельный вес кладки  = 1,8 кН/м2. Расстояние между продольными стенами в осях = 6 м, в свету = 6 м.    

    Междуэтажные перекрытия выполнены из сборных железобетонных плит с полами из линолеума, вес 1 м2 перекрытия 2,8 кН (q1 = 2,8 кПа). Покрытие - сборные ребристые железобетонные плиты, пароизоляция, утеплитель, трехслойный гидроизоляционный ковер, гравий, втопленный в битумную мастику. Вес 1 м2 покрытия 3,5кН. Кровля – плоская. Высота стены от уровня планировки до карниза  Н =10,2 м, коэффициент проемности m = 0,85. Относительная отметка поверхности земли в рассчитываемом сечении – 0,5м, отметка верха фундаментных блоков – 0,15м. В здании непредусмотрены конструктивные мероприятия по восприятию нагрузок от деформаций основания, поэтому конструктивная схема здания гибкая.

Определяем нагрузки для расчетов по деформациям ( = 1) в уровне

низа плиты перекрытия над подвалом.

Грузовая площадь:

где  - длина расчетного участка стены (расстояние между осями смежных проемов или 1 м), м;

      - расстояние в свету между стенами, м.

Вес стены:

где Н -высота стены от отметки планировки до карниза, м;

     b0 - толщина стены, м;

    sb - удельный вес материала кладки, кН/м3 ;

     k - коэффициент проемности, равный отношению площади проемов на расчетном участке стены  к площади всей стены на том же участке и изменяющийся от 0,5 (для стен со значительным количеством проемов) до 1 (для стен без проемов);

      - коэффициент надежности по нагрузке

Нагрузки, кроме веса стены, определяются по формуле:

где gi, - нагрузка на 1 м2 грузовой площади, кН/м2;

      n - количество загруженных элементов.

         Вес 2 междуэтажных перекрытий:

N(2) = 2*3*2,8*1*1 = 16,8 кН/м

Нагрузка от покрытия :

                                             N(3) = 3,5*3*1*1 = 10,5 кН/м

Нагрузка от перегородок междуэтажных перекрытий:

N(4) = 0,5*2*3*1*1 = 3  кН/м

Нагрузка на 2 перекрытия при ее пониженном значении:

N(5) = 0,7*2*3*1*1 = 4,2  кН/м

Расчетная нагрузка от веса снега на покрытие:

,

где S0 – нормативное значение веса снегового покрова на 1 м2 горизонтальной поверхности земли, принимаемое в зависимости от снегового района;

μ – коэффициент перехода от веса снегового покрова земли к снеговой нагрузке на покрытия, при наклоне кровли под углом α < 250 значение μ = 1;

К – коэффициент, учитывающий возможность уноса снега действием ветра за три наиболее холодных месяца, при скорости V > 2м/с,

К = 1,2-0,1V,

V – средняя скорость ветра за три наиболее холодных месяца в данном географическом районе;

К1 – коэффициент перехода от нормативного значения снеговой нагрузки к пониженному значению.

Расчетная нагрузка от веса снега на покрытие:

N(6) =3*0,35 = 1,05  кН/м

   Умножая временные нагрузки, принимаемые как длительные, на коэффициент сочетаний = 0,95, получим суммарную вертикальную нагрузку на один пог. м в уровне планировки:

NII=N(1)+N(2)+N(3)+*(N(4)+N(5)+N(6))=115,6кН/м

6.1.2. Выбор глубины заложения

Из конструктивных соображений отметку подошвы фундамента назначаем

– 1,500м.

Тогда:

- при высоте фундаментной блока 0,3м и высоте каждого из двух рядов фундаментных блоков по 0,6м пол подвала укладывается в уровне верхнего блока;

- глубина заложения фундамента d=1,15м значительно превышает расчётную глубину сезонного промерзания грунта;

- основание фундамента суглинок (ИГЭ-1) с расчётным сопротивлением

R0 =241 кПа.

6.1.3. Определение размеров подошвы фундамента

Определим предварительное значение ширины подошвы ленточного

фундамента b0:

b=NII/(R0mtd)=0,5м

Подбираем марку железобетонной фундаментной плиты ФЛ 6.24,

шириной b = 0,6 м, l = 2,38 м.

вычислим уточненное расчетное сопротивление грунта:

где  - коэффициенты условий работы по СНиП 2.02.01-83*;

     К - коэффициент, К= 1, если прочностные характеристики грунта (C и f) приняты по таблицам СНиП или региональных нормативов;

   Mg, Mq, Mc - коэффициенты, в зависимости от угла внутреннего трения fII;

           Кz - коэффициент; при b < 10 м Кz=1;

            b - ширина подошвы фундамента, м;

           - осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента, кН/м3 

          - то же, залегающих выше подошвы;

          Сll- расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента, кПа.

         уточним ширину подошвы фундамента с учетом вычисленного значения R:

  Принимаем ФЛ 6.24, шириной b = 0,6м, высотой hp = 0,3м, длиной lp = 2,38м и весом 9,3 кН.

Определяем вертикальные нагрузки в уровне подошвы фундамента. Стену подвала назначаем из фундаментных стеновых блоков сплошных из тяжелого бетона шириной b’ = 0,5 м  марки  ФБС 24.5.6 – Т.

  шириной b = 0,5м,

  высотой hp = 0,58 м,

  длиной = 2,38 м.

Вес фундаментных блоков:

         Вес фундаментной плиты:

G2=Gp/lp=9,3/2,38=3,9 кН/м

где Gp, lp – соответственно вес и длина фундаментной плиты.

         Вес грунта на левом уступе фундаментной плиты:

G3=(b-b`)/2 * (d-hp11``= 0,75кН/м

где γ11``=0,95 γ11`=0,95*18,66=17,73кН/м

         Усилия от временной нагрузки на внешней стороне фундамента:

G4=((b-b`)/2)*q=(0,6-0,5)/2 *10=0,5кН/м

         Нагрузка от конструкций пола и грунта выше уступа фундамента:

3=(b-b`)/2 *( d-hp )*γ11``= (0,6-0,5)/2*(1,15-0,3)*17,73= 0,75кН/м

где γ11``=0.95 γ11`=0.95*18,66=17,73кН/м

Полезная нагрузка на пол подвала:

4=((b-b`)/2)*q=(0,6-0,5)/2 *(0,7+0,5)=0,06кН/м

       Сумма вертикальных нагрузок в уровне подошвы фундамента:

ΣN=NII+ G1+G2+G3+G4+ 3+4 =115,6+10,2+3,9+0,75+0,5+0,75+0,06=132 кН/м

      

Выбираем расчетную схему. Для этого проверяем соотношение b’/b:

b`/b=0,5/0,6=0,8>0,7

Следовательно, расчетная схема может приниматься в виде вертикальной балки, верхний и нижний конец которой шарнирно оперт.

;

кПа

Недогруз составляет 13 %.

В связи с большим недогрузом изменяем ширину подошвы фундамента с 0,6 м до 0,5 м. Тогда необходимость в устройстве фундаментной ленты отпадает, стена подвала будет выполнять функции фундамента.

В таком случае относительная отметка глубины заложения фундамента будет -1,8. глубина заложения равна 1,45м. Условие недопущения выпора соблюдается

Вес стены подвала:

         Вес фундаментного блока:

G2=Gp/lp=16,3/2,38=6,8 кН/м

где Gp, lp – соответственно вес и длина фундаментного блока.

Вес грунта на левом уступе фундаментной плиты:

Усилия от временной нагрузки на внешней стороне фундамента:

Вес грунта на правом уступе фундаментной плиты:

Усилия от временной нагрузки на внутренней стороне фундамента:

Определяем сумму вертикальных нагрузок в уровне подошвы фундамента:

Выбираем расчетную схему. Для этого проверяем соотношение :

Следовательно, расчетная схема может приниматься в виде вертикальной балки, верхний и нижний конец которой шарнирно оперт.

;

Перегруз составляет 4,9%. Следовательно такой размер подошвы фундамента является приемлемым.

6.1.4. Расчет осадки основания фундамента

Подобранные ранее размеры подошвы фундамента должны быть достаточными, чтобы удовлетворялось условие расчета основания по деформациям:

предельное значение совместной деформации основания и сооружения, которое принимается согласно СНиП 2.02.01-83*

совместная деформация основания и сооружения.

Сначала разбиваем основание ниже подошвы фундамента на элементарные слои . Находим вертикальное напряжение от собственного веса грунта на уровне подошвы фундамента:

осредненное расчетное значение удельного веса грунтов залегающих выше подошвы фундамента, кН/м3

глубина заложения фундамента.

Находим значение  на различных глубинах.

соответственно удельный вес , кН/ и толщина слоя грунта, м

Дополнительные напряжения в грунте на уровне подошвы фундамента определяются по формуле : , в которой коэффициент  при z=0

коэффициент, принимаемый по СНиПу в зависимости от формы подошвы фундамента, соотношение сторон   и относительной глубины расположения слоя

среднее давление под подошвой фундамента, кПа

дополнительное вертикальное давление на грунт основания под подошвой фундамента.

              

 Аналогичным образом вычисляем значения  для других глубин, что представлено в таблице 5.

К расчету осадки основания фундамента

                                                                                                      Таблица 5

0

0

1

26,1

5,22

239,1

224,9

0,2

16910

20

0,8

0,881

29,7

5,94

210,6

182,1

40

1,6

0,642

33,3

6,66

153,5

133,8

60

2,4

0,477

36,9

7,38

114,1

101,8

80

3,2

0,374

40,5

8,1

89,4

81,3

100

4

0,306

44,1

8,82

73,2

67,5

120

4,8

0,258

47,7

9,54

61,7

57,5

140

5.6

0,223

51,3

10,26

53,3

50,1

160

6,4

0,196

54,9

10,98

46,9

44,4

180

7,2

0,175

58,5

11,7

41,8

39,8

200

8

0,158

62,1

12,42

37,8

36

220

8,8

0,143

65,7

13,14

34,2

32,9

240

9,6

0,132

69,3

13,86

31,6

30,4

260

10,4

0,122

72,9

14,58

29,2

28,1

280

11,2

0,113

76,5

15,3

27

26,2

300

12

0,106

80,1

16,02

25,3

Находим нижнюю границу сжимаемой толщи и вычисляем осадку:

среднее значение дополнительного вертикального нормального напряжение в i-м слое грунта, равно полусумме напряжений на верхней  и нижней  границах слоя, кПа

и - соответственно толщина, м, и модуль деформации, кПа, i-го слоя грунта.

n- число слоев, на которое разбито основание в пределах сжимаемой толщи.

Условие  выполняется, подобранные размеры подошвы фундамента оставляем без изменения.

6.2. Проектирование ленточного фундамента в подвальной части здания в стадии завершенного строительства

6.2.1. Сбор нагрузки

Требуется запроектировать сборный сплошной ленточный фундамент под

наружную продольную стену административно-бытового корпуса в Липецке. Здание трехэтажное, стены кирпичные толщиной b1 = 0,51 м, удельный вес кладки  = 1,8 кН/м2. Расстояние между продольными стенами в осях = 6 м, в свету = 6 м.    

    Междуэтажные перекрытия выполнены из сборных железобетонных плит с полами из линолеума, вес 1 м2 перекрытия 2,8 кН (q1 = 2,8 кПа). Покрытие - сборные ребристые железобетонные плиты, пароизоляция, утеплитель, трехслойный гидроизоляционный ковер, гравий, втопленный в битумную мастику. Вес 1 м2 покрытия 3,5кН  . Кровля – плоская . Высота стены от уровня планировки до карниза

Н =10,2 м, коэффициент проемности m = 0,85. Длина заделки плиты перекрытия над подвалом с = 0,12 м. Относительная отметка поверхности земли в рассчитываемом сечении – 0,5м, отметка низа перекрытия над подвалом – 0,15м, отметка пола подвала – 2,85м. Пол в подвале бетонный толщиной hcf = 0,15 м, его удельный вес = 24 кН/м3. В здании непредусмотрены конструктивные мероприятия по восприятию нагрузок от деформаций основания, поэтому конструктивная схема здания гибкая.

Определяем нагрузки для расчетов по деформациям ( = 1) в уровне

низа плиты перекрытия над подвалом.

Грузовая площадь:

где  - длина расчетного участка стены (расстояние между осями смежных проемов или 1 м), м;

      - расстояние в свету между стенами, м.

Вес стены:

где Н -высота стены от отметки планировки до карниза, м;

     b0 - толщина стены, м;

    sb - удельный вес материала кладки, кН/м3 ;

     k - коэффициент проемности, равный отношению площади проемов на расчетном участке стены  к площади всей стены на том же участке и изменяющийся от 0,5 (для стен со значительным количеством проемов) до 1 (для стен без проемов);

      - коэффициент надежности по нагрузке

Нагрузки, кроме веса стены, определяются по формуле:

где gi, - нагрузка на 1 м2 грузовой площади, кН/м2;

      n - количество загруженных элементов.

         Вес 3 междуэтажных перекрытий:

N(2) = 3*3*2,8*1*1 = 25 кН/м

Нагрузка от покрытия :

                                             N(3) = 3,5*3*1*1 = 10,5 кН/м

Нагрузка от перегородок междуэтажных перекрытий:

N(4) = 0,5*3*3*1*1 = 4,5  кН/м

Нагрузка на 3 перекрытия при ее пониженном значении:

N(5) = 0,7*3*3*1*1 = 6,3  кН/м

Расчетная нагрузка от веса снега на покрытие:

,

где S0 – нормативное значение веса снегового покрова на 1 м2 горизонтальной поверхности земли, принимаемое в зависимости от снегового района;

μ – коэффициент перехода от веса снегового покрова земли к снеговой нагрузке на покрытия, при наклоне кровли под углом α < 250 значение μ = 1;

К – коэффициент, учитывающий возможность уноса снега действием ветра за три наиболее холодных месяца, при скорости V > 2м/с,

К = 1,2-0,1V,

V – средняя скорость ветра за три наиболее холодных месяца в данном географическом районе;

К1 – коэффициент перехода от нормативного значения снеговой нагрузки к пониженному значению.

Расчетная нагрузка от веса снега на покрытие:

N(6) =3*0,35 = 1,05  кН/м

   Умножая временные нагрузки, принимаемые как длительные, на коэффициент сочетаний = 0,95, получим суммарную вертикальную нагрузку на один пог. м в уровне планировки:

NII=N(1)+N(2)+N(3)+*(N(4)+N(5)+N(6))=127кН/м

Отдельно определяем вертикальную нагрузку от перекрытия над подвалом:

N1= А*3 + *(А*0,5 + А*0,7)

N1= 3*3 + 0,95*(3*0,5+3*0,7) = 12,4кН/м

Момент в уровне планировки на пог. м:

M1 = N1*e1 = 12,4*0,21 = 2,6 кНм

где N1 - вертикальная нагрузка от перекрытия над подвалом, включая собственный вес перекрытия, нагрузку от перегородок и нагрузку на перекрытие, кН;

     e1 - эксцентриситет приложения нагрузки N1, м.

Эксцентриситет приложения этой нагрузки составляет

где с - длина заделки плиты в стену, принимаемая не менее 0,12 м.

6.2.2. Выбор глубины заложения

Из конструктивных соображений (обеспечение проектной высоты подвала) отметку подошвы фундамента назначаем - 3.45. Тогда:

- при высоте фундаментной плиты 0,3 м и высоте каждого из пяти рядов стеновых блоков по 0,6 м перекрытие над подвалом укладывается на верхний блок;

- условие недопущения выпора грунта из-под подошвы фундамента соблюдается, так как

hs + hsf = 0,6м > 0,5м;

- глубина заложения фундамента d, равная 2,95 м, значительно превышает расчетную глубину сезонного промерзания грунта (см.раздел 2), следовательно условие недопущения сил морозного пучения грунтов под подошвой фундамента соблюдается;

- основанием фундамента будет служить суглинок темно-бурый (ИГЭ-1), с расчетным сопротивлением грунта R0 = 241кПа (см. раздел 2).

6.2.3. Определение размеров подошвы фундамента

Определим предварительное значение ширины подошвы ленточного

фундамента b0:

b=NII/(R0mtd)=0,7

Подбираем марку железобетонной фундаментной плиты ФЛ 8.24,

шириной b = 0,8 м, l = 2,38 м.

вычислим уточненное расчетное сопротивление грунта:

где  - коэффициенты условий работы по СНиП 2.02.01-83*;

     К - коэффициент, К= 1, если прочностные характеристики грунта (C и f) приняты по таблицам СНиП или региональных нормативов;

   Mg, Mq, Mc - коэффициенты, в зависимости от угла внутреннего трения fll;

           Кz - коэффициент; при b < 10 м Кz=1;

            b - ширина подошвы фундамента, м;

           - осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента, кН/м3 

          - то же, залегающих выше подошвы;

          Сll - расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента, кПа.

В этой формуле приведенная глубина заложения фундамента от пола подвала :

,

         где hs =0,3 м – толщина слоя грунта выше подошвы фундамента со стороны

         пола подвала,

         hcf = 0,3 м – толщина конструкций пола подвала

         γcf = 24 кН/м³ – расчетное значение удельного веса конструкций пола подвала

         Расстояние от уровня планировки до пола подвала db = 2,85 - 0,5 = 2,35 м,

уточним ширину подошвы фундамента с учетом вычисленного значения R:

  Принимаем ФЛ 6.24, шириной b = 0,6м, высотой hp = 0,3м, длиной lp = 2,38м и весом 9,3 кН.

Определяем вертикальные нагрузки в уровне подошвы фундамента. Стену подвала назначаем из фундаментных стеновых блоков сплошных из тяжелого бетона шириной b’ = 0,5 м  марки  ФБС 24.5.6 – Т.

  шириной b = 0,5м,

  высотой hp = 0,58 м,

  длиной = 2,38 м.

Вес стены подвала:

         Вес фундаментной плиты:

G2=Gp/lp=9,3/2,38=3,9 кН/м

где Gp, lp – соответственно вес и длина фундаментной плиты.

        Вес грунта на левом уступе фундаментной плиты:

G3=(b-b`)/2 * (d-hp11``= 2,35кН/м

где γ11``=0.95 γ11`=0,95*18,66=17,73кН/м

        Усилия от временной нагрузки на внешней стороне фундамента:

G4=((b-b`)/2)*q=(0,6-0,5)/2 *10=0,5кН/м

        Нагрузка от конструкций пола и грунта выше уступа фундамента:

3=(b-b`)/2 * hs 11``= (0,6-0,5)/2*0,15*17,73= 0,3кН/м

где γ11``=0,95 γ11`=0,95*18,66=17,73кН/м

Полезная нагрузка на пол подвала:

4=((b-b`)/2)*q=(0,6-0,5)/2 *(0,15*24+0,5+0,7)=0,24кН/м

       Сумма вертикальных нагрузок в уровне подошвы фундамента:

ΣN=NII+ G1+G2+G3+G4+ 3+4 =127+31,8+3,9+2,35+0,5+0,3+0,24=166 кН/м

   

          Выбираем расчетную схему. Для этого проверяем соотношение b’/b:

b`/b=0,5/0,6=0,8>0,7

Следовательно, расчетная схема может приниматься в виде вертикальной балки, верхний и нижний конец которой шарнирно оперт.

;

кПа

Недогруз составляет 19%.

В связи с большим недогрузом изменяем ширину подошвы фундамента с 0,6 м до 0,5 м. Тогда необходимость в устройстве фундаментной ленты отпадает, стена подвала будет выполнять функции фундамента.

В таком случае относительная отметка глубины заложения фундамента будет -3,25. Условие недопущения выпора соблюдается

Вес стены подвала:

         Вес фундаментного блока:

G2=Gp/lp=16,3/2,38=6,8 кН/м

где Gp, lp – соответственно вес и длина фундаментного блока.

Вес грунта на левом уступе фундаментной плиты:

Усилия от временной нагрузки на внешней стороне фундамента:

Вес грунта на правом уступе фундаментной плиты:

Усилия от временной нагрузки на внутренней стороне фундамента:

Определяем сумму вертикальных нагрузок в уровне подошвы фундамента:

Выбираем расчетную схему. Для этого проверяем соотношение :

Следовательно, расчетная схема может приниматься в виде вертикальной балки, верхний и нижний конец которой шарнирно оперт.

;

Перегруз составляет 14%. Следовательно такой размер подошвы фундамента является неприемлемым. Принимаем решение оставить фундаментную плиту ФЛ 6.24.

6.2.4. Расчет осадки основания фундамента

Подобранные ранее размеры подошвы фундамента должны быть достаточными, чтобы удовлетворялось условие расчета основания по деформациям:

предельное значение совместной деформации основания и сооружения, которое принимается согласно СНиП 2.02.01-83*

совместная деформация основания и сооружения.

Сначала разбиваем основание ниже подошвы фундамента на элементарные слои . Находим вертикальное напряжение от собственного веса грунта на уровне подошвы фундамента:

осредненное расчетное значение удельного веса грунтов залегающих выше подошвы фундамента, кН/м3

глубина заложения фундамента.

Находим значение  на различных глубинах.

соответственно удельный вес , кН/ и толщина слоя грунта, м

Дополнительные напряжения в грунте на уровне подошвы фундамента определяются по формуле : , в которой коэффициент  при z=0

коэффициент, принимаемый по СНиПу в зависимости от формы подошвы фундамента, соотношение сторон   и относительной глубины расположения слоя

среднее давление под подошвой фундамента, кПа

дополнительное вертикальное давление на грунт основания под подошвой фундамента.

              

 Аналогичным образом вычисляем значения  для других глубин, что представлено в таблице 6.

К расчету осадки основания фундамента

                                                                                                      Таблица 6

0

0

1

57

11,4

220

206,91

0,24

16,91

24

0,8

0,881

61,32

12,26

193,82

167,53

48

1,6

0,642

65,64

13,13

141,24

123,09

72

2,4

0,477

69,96

13,99

104,94

93,61

96

3,2

0,374

74,28

14,86

82,28

74,8

120

4

0,306

78,6

15,72

67,32

62,04

144

4,8

0,258

82,92

16,58

56,76

52,91

168

5.6

0,223

87,24

17,45

49,06

46,09

192

6,4

0,196

91,56

18,31

43,12

40,81

216

7,2

0,175

95,88

19,18

38,5

36,63

240

8

0,158

100,2

20,04

34,76

33,11

264

8,8

0,143

104,52

20,9

31,46

30,25

288

9,6

0,132

108,84

21,77

29,04

27,94

312

10,4

0,122

113,16

22,63

26,84

25,85

336

11,2

0,113

117,48

23,5

24,86

24,09

360

12

0,106

121,8

24,36

23,32

Находим нижнюю границу сжимаемой толщи и вычисляем осадку:

среднее значение дополнительного вертикального нормального напряжение в i-м слое грунта, равно полусумме напряжений на верхней  и нижней  границах слоя, кПа

и - соответственно толщина, м, и модуль деформации, кПа, i-го слоя грунта.

n- число слоев, на которое разбито основание в пределах сжимаемой толщи.

Условие  выполняется, подобранные размеры подошвы фундамента оставляем без изменения.

Находим относительную осадку ленточных фундаментов:

Условие выполняется.

Находим относительную осадку ленточного и отдельностоящего фундаментов:

Условие не выполняется. Принимаем решение возводить производственный цех и АБК как два отдельностоящих здания.

6.3. Проектирование ленточного фундамента в подвальной части здания в стадии не завершенного строительства

6.3.1. Сбор нагрузок

Выполним проверки в стадии незавершенного строительства. Предварительно вычислим необходимые параметры.

Определяем интенсивность активного бокового давления грунта в уровне поверхности планировки:

Интенсивность активного бокового давления грунта в уровне подошвы фундамента:

Равнодействующую активного бокового давления грунта на стену подвала определяем как площадь эпюры бокового давления:

6.3.2. Проверка устойчивости фундамента на сдвиг

Проверяем фундамент на сдвиг по подошве:

коэффициент надежности по нагрузке, принимаемый равным 1,2

равнодействующая активного бокового давления на стену подвала

коэффициент трения подошвы фундамента по грунту

вертикальная нагрузка, действующая в подошве фундамента

Условие  не выполняется, так как:

коэффициент условий работы, принимаемый для пылевато-глинистых грунтов в стабилизированном состоянии

коэффициент надежности по назначению сооружения, принимаемый равным 1,15 для зданий и сооружений II класса.

и сумма проекций на плоскость скольжения соответственно расчетных сдвигающих и удерживающих сил.

6.3.3. Проверка устойчивости фундамента на опрокидывание

Производим проверку на опрокидывание относительно грани фундамента. Для этого определяем расстояние от подошвы фундамента до центра тяжести эпюры боковых давлений

Сумма опрокидывающих моментов:

расстояние от подошвы фундамента до точки приложения равнодействующей бокового давления грунта

Определяется сумма удерживающих моментов:

Условие  не выполняется, так как

Поскольку условия  и   удовлетворяются, обратную засыпку пазух котлована грунтом следует производить после устройства пола подвала.

7. СРАВНЕНИЕ ВАРИАНТОВ ФУНДАМЕНТОВ

1. Сравнение вариантов фундаментов производим по расходу бетона в м3.

  1.  Фундаменты мелкого заложения стаканного типа:

  1.  Свайные фундаменты:

Из расчетов видно, что расход бетона в свайных фундаментах на много больше, чем в фундаментах мелкого заложения, и расход арматуры больше. Устройство свайных фундаментов требует привлечение специальной техники (копров) и требует больших затрат машин-смен и человеко-дней по сравнению с фундаментами мелкого заложения.  Поэтому вариант с фундаментом мелкого заложения стаканного типа наиболее экономичен.

2. Сравнение вариантов фундаментов производим по удельной несущей способности в кН/м3.

1. Фундаменты мелкого заложения стаканного типа:

N/V=1595/3,4=470 кН/м3

2. Свайные фундаменты:

N/V=993/6,1=163 кН/м3

Из расчетов видно, что удельная несущая способность фундаментов мелкого заложения стаканного типа намного больше, чем в свайных фундаментах. Поэтому вариант с фундаментом мелкого заложения стаканного типа наиболее выгодным.


СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ:

    

1. Далматов Б.И. Механика грунтов, основания и фундаменты –

       Л.:Стройиздат,1988.-416с.

2. Гильман Я. Д., Лагутин В. В. Проектирование оснований и фундаментов

       (для студентов и проектировщиков) – Ростов н/Д: РГАС, 1996.-113с

3. СНиП 2.02.01-83*. Основания зданий и сооружений. –

        М.:Минстрой России,1995.-51с.

4. СНиП 2.02.03-85. Свайные фундаменты. М.: – ЦИТП Госстроя СССР, 1986.-48с.

5. ГОСТ 25100-82*. Грунты. Классификация. – М.: Изд-во стандартов, 1982. – 9с.

6. СНиП 2.01.07-85. Нагрузки и воздействия. – М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1986. – 36с.

м

м

h

h

sf

s

5

.

0

6

.

0

>

=

+

=

>

0

.

6

0

.

5

s

sf

h

h

м

м


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

58815. Кровообіг і лімфообіг 844.5 KB
  Кровообіг – це безперервний рух крові по кровоносних судинах зумовлений роботою серця. Повідомлення учня Еволюція кровоносної системи і серця хребетних†таблиця €œЕволюція кровоносної системи€ Відмітити що вперше кровоносна система з’явилась у Кільчастих червів а серце – у Молюсків. Розглянути особливості будови кровоносної системи і серця у риб земноводних плазунів птахів ссавців. Учні відзначають що з будовою серця пов’язана температура тіла.
58816. Давня Індія та Китай 111 KB
  Варто нагадати вихованцям щоб вони фіксували протягом уроку нову інформацію що відповідає на запитання поставлені на початку уроку. Закріплення вивченого матеріалу Повертаємося до таблиці яку складали на початку уроку.
58817. Фізико – географічне положення України. Крайні точки і розміри території. Розташування території України стосовно годинних поясів 354 KB
  Мета: визначити особливості положення України стосовно годинних поясів; показати різницю між поясним і місцевим часом на території України; закріпити вміння орієнтуватися в поняттях поясний місцевий літній декретний час...
58818. Розробка циклу уроків з теми «Системні утиліти» 539 KB
  Комп’ютерні віруси. Під час роботи з інформацією на комп’ютері можуть виникати такі проблеми: збій роботи під час читання або записування файлів на дискету; виникнення помилок у файловій структурі при некоректній роботі з технікою та програмами; уповільнення роботи комп’ютера через невпорядкованість даних на жорсткому диску. ВАМ ПОТРІБНО: дати визначення операції; розібратися що відбувається на диску під час виконання операції; з’ясувати як запустити потрібну програму; визначити які недоліки в роботі комп’ютера усуває задана...
58820. Українське відродження (кінець ХVIII – перша половина ХІХ ст.) 153.5 KB
  У межах цієї теми учні знайомляться з багатовіковими державотворчими традиціями українського народу. Але у процесі проведення уроку за темою у вчителя виникають певні труднощі: фрагментарність знань які учні отримують через брак часу...
58821. Урок ґендерної грамотності 92 KB
  Мета уроку: ознайомити учнів: з поняттями: ґендер ґендерна рівність ґендерна рівноправність; з міжнародними правовими документами про рівноправність жінок і чоловіків; з становищем жінок в різних державах та ставленням до ролі жінки...
58822. London sightseeing tour 115 KB
  Bank of England, Buckingham Palace, Big Ben, British Museum, bury C: crown, church, Covent Garden, column, Changing the Guards F: financial, fashionable, fortress, famous H: Houses of Parliament, Horse Guards, Hyde Park, House of Lords, House of Commons
58823. Подвійні зорі. Фізичні змінні зорі 68.5 KB
  Мета уроку: дати загальні уявлення про подвійні та фізичні змінні зорі їхні фізичні характеристики та процеси що в них проходять; про метод цефеїд визначення відстаней до галактик; розвивати вміння робити висновки; виховувати в учнів інтерес до астрономії; формувати науковий світогляд.