Проектирование оснований и фундаментов гражданских зданий
Нижегородский
государственный архитектурно-строительный университет
Кафедра
оснований, фундаментов и инженерной геологии
курсовой
проект по основаниям и фундаментам
Проектирование
оснований и фундаментов гражданских зданий
Выполнил:
Грошев В. А.
Проверил: Кудряшова Н. Е.
Нижний
Новгород 2010
ВВЕДЕНИЕ
В соответствие с заданием необходимо запроектировать основание фундамента
под учебным корпусом в городе Орел, наружные стены здания выполнены из
силикатного кирпича, внутренние стены выполнены из силикатного кирпича
плотностью 1800 кг/м3. В здании имеется подвал h=2.9м
Кровля плоская состоит из четырех слоев рубероида на мастике, в роли
защитного слоя выступает гравий. Плиты перекрытия: панели многопустотные ж/б по
серии 1.141-1.
На участке строительства пробурено три скважины, каждая скважина прошла
два слоя грунта и заглублена в третий. Первый слой грунта испытан в полевых
условиях и проверен штампом, второй и третий слои грунта испытаны в
грунтоведческой лаборатории.
1. ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ИСПЫТАНИЙ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ГРУНТОВ
1.1 Инженерно геологический элемент 1(ИГЭ №1):
представлен супесью
Число пластичности: Ip = WL-Wp , % (1.1), где:
WL=20%
- влажность на границе текучести;
Wp=15%
- влажность на границе раскатывания;
Ip= 20
- 15 = 5%;
В соответствии с данными приведенными в таблице п.2.4 литературы 11,
стр.53, определяем тип грунта - супесь.
% < Ip= 5% < 7%;
Показатель текучести:
, д.е.
(1.2), где:
W=18% -
природная влажность грунта;
;
В
соответствии с данными приведенными в таблице п.2.5 литературы 11, стр.53,
определяем разновидность грунта - супесь пластичная.0<IL= 0,6% < 1%;
Плотность
сухого грунта:
, г/см3
(1.3), где:
r=1,80 г/см3 -
плотность грунта;
г/см3;
Коэффициент
пористости:
, у.е.
(1.4), где:
rs=2,68 г/см3 - плотность частиц грунта;
;
Расчетное
сопротивление для назначения предварительных размеров подошвы фундаментов в
соответствии с таблицей п. 3.1 литературы 11, стр. 56, принимаем R0=197
кПа;
Степень влажности:
, у.е.
(1.5), где:
-плотность
воды;
;
Модуль
деформации грунта определяем по результатам испытания грунта штампом:
, кПа
(1.6), где:
n - коэффициент
Пуассона, n=0,3 для супесей;
w=0,79
- безразмерный коэффициент, учитывающий форму штампа;
d=0,798м
- диаметр штампа;
DР - приращение давления на штампе между двумя взятом на определяющем
прямолинейном участке в кПа;
DР=Р2-P1, кПа (1.7), где:
1=50 кПа - давление от собственного веса грунта в уровне заложения
фундамента;
Р2 - давление соответствующее конечной точке прямолинейного участка
графика S=-(P) (Рис 1.1);
DS -
приращение осадки штампа между этими двумя точками;
DS= S2-S1, мм (1.8), где;
1 и S2 - осадки штампа соответствующие
началу и концу прямолинейного участка графика S=-(P);
Р2=80 кПа;
DР=30 кПа;
S1=2
мм;
S2=4
мм;
DS=2
мм;
кПа;
1.2 Инженерно геологический элемент 2(ИГЭ №2):
представлен суглинком
Число пластичности: Ip = WL-Wp , % (1.9), где:
=22% - влажность на границе текучести;
Wp=14%
- влажность на границе раскатывания;
Ip= 22
- 14 = 8%;
В соответствии с данными приведенными в таблице п.2.4 литературы 11,
стр.53, определяем тип грунта - суглинок .
% < Ip= 8% < 17%;
Показатель текучести:
, у.е.
(1.10), где::
=25%
- природная влажность грунта;
;
В
соответствии с данными приведенными в таблице п.2.5 литературы 11, стр.53, определяем
разновидность грунта - суглинки текучие.= 1,375% >1%;
Плотность
сухого грунта:
, г/см3
(1.11), где:
r=1,55 г/см3 -
плотность грунта;
г/см3;
Коэффициент пористости:
, у.е.
(1.12), где::
rs=2,63 г/см3 - плотность частиц грунта;
;
Расчетное
сопротивление для назначения предварительных размеров подошвы фундаментов в
соответствии с таблицей п. 3.1 литературы 11, стр. 56, принимаем R0=150кПа;
Степень
влажности:
, у.е.
(1.13), где:
-плотность
воды;
;
Модуль
деформации грунта определяем по результатам компрессионного испытания грунта,
строим график компрессионного испытания e=-(P)
(Рис.1.2):
По
графику определяем характеристики сжимаемости:
,
кПа-1(1.14), где:
1
и Р2 - давления соответственно равные 100 и 200 кПа;
е1
и e2 - коэффициенты пористости соответствующие принятым
давлениям P1 и Р2;
кПа-1;
Компрессионный
модуль деформации:
, кПа
(1.15), где:
b - безразмерный
коэффициент, для суглинков принимаемый равным 0,62;
кПа;
Приведенный
модуль деформации:
, кПа
(1.16), где:
-
корректировочный коэффициент определяется по табл. 2.2 литературы 11, стр. 12
принимаем равным 1,0;
кПа;
1.3 Инженерно геологический элемент 3(ИГЭ №3):
представлен песконосным типом грунта
определяется по гранулометрическому составу по таблице п. 2.1 литературы
11, стр. 52, - песок пылеватый, так как масса частиц крупнее d= 0,1мм -72,7%:
Коэффициент пористости определяется по формуле:
, у.е.
(1.17), где:
rs=2,65 г/см3 - плотность частиц грунта;
W=18% -
природная влажность грунта;
r=1,8 г/см3 -
плотность грунта;
;
Вид песка по плотности сложения определяется по таблице п. 2.3 литературы
11, стр.52, - песок средней плотности сложения, так как:
0,60e0 = 0,7370,80;
Степень влажности:
, у.е.
(1.18), где:
-плотность
воды;
;
Разновидность грунта определяем по степени влажности, по таблице п.2.2
литературы 11, стр. 52.песок влажный , так как0,5< Sr=0,64<0,8
Расчетное сопротивление для назначения предварительных размеров подошвы
фундаментов в соответствии с таблицей п. 3.1 литературы 11, стр. 56, принимаем R0=150 кПа;
Модуль деформации грунта определяем по результатам компрессионного
испытания грунта, строим график компрессионного испытания e=-(P) (Рис.1.3):
По графику определяем характеристики сжимаемости:
,
кПа-1(1.19), где:
1
и Р2 - давления соответственно равные 100 и 200 кПа;
е1
и e2 - коэффициенты пористости соответствующие принятым
давлениям P1 и Р2;
кПа-1;
Компрессионный
модуль деформации:
, кПа
(1.20), где:
b - безразмерный
коэффициент, для песков принимаемый равным 0,76;
кПа;
Приведенный
модуль деформации:
, кПа
(1.21), где:
-
корректировочный коэффициент определяется по табл. 2.2 литературы 11, стр. 12
принимаем равным 1,0;
кПа;
2. ОЦЕНКА ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ УЧАСТКА ЗАСТРОЙКИ
.1 Определение расчетной глубины
промерзания
В соответствии с рекомендациями 2.27 и 2.28 литературы 2, расчетная
глубина промерзания определяется:
, м
(2.1), где:
-
коэффициент, учитывающий влияние теплового режима здания на промерзание грунта
у наружной стены, зависит от конструкции пола и температуры помещения,
определяется по таблице 2.4 литературы 11, стр.19. Температуру подвала
принимаем равной -5°С;
=0,7;
-
нормативная глубина промерзания;
=, м (2.2), где:
-
среднее значение суммы отрицательных абсолютных среднемесячных температур за зиму
в районе строительства, определяется по таблице 1 литературы 10, для г.Орел
принимается равной -31,0°С;
-
величина, принимаемая равной для суглинков- 0,28 м;
м;
2.2 Инженерно-геологический разрез участка отводимого
под застройку
Рис 2.1 Инженерно-геологический разрез.
Мг = 1:500
Мв = 1:100
2.3 Краткая оценка инженерно-геологических условий
Участок
строительства расположен в городе Орел. Рельеф участка ровный, спокойный, с
небольшим уклоном на юго-востоке. Геологический разрез представлен следующими
ИГЭ:
ИГЭ
1 представлен супесью пластичной, толщиной слоя от 0,4 до 0,6 м, обладает
следующими характеристиками.
е=0,86
Sr=0,56 д.е.
R0=198 кПа
Ip=5%
IL=-0.6
д.е.
Вывод: ИГЭ 1 может быть использован в качестве естественного основания.
ИГЭ 2 представлен суглинком текучим, толщиной слоя от 0,4 до 0,6 м,
обладает следующими характеристиками.
е=1,12
R0=150
кПа
Sr=0.58
у.е.
Ip=8%
IL=1,4
у.е.
Вывод: ИГЭ 2 не рекомендуется использовать в качестве естественного
основания.
ИГЭ 3 представлен песком пылеватым, толщиной слоя от 0,4 до 0,6 м,
обладает следующими характеристиками.
е=0,74
Sr=0,64
д.е.
R0=150
кПа
Вывод: ИГЭ 3 может быть использован в качестве естественного основания.
2.4 Выбор глубины заложения
фундамента
При назначении глубины заложения фундамента учитываются следующие
факторы:
1. Расчетная глубина промерзания здания
df=1,09
м.
2. Конструктивные особенности здания - наличие технического подвала.
3. Инженерно-геологические условия участка застройки - слабые
грунты залегают на отметке55,45 на глубину 0,5 м
. Гидротехнические условия участка застройки - грунтовые воды и
скважины не вскрыты.
3.НАГРУЗКИ ДЕЙСТВУЮЩИЕ В РАСЧЕТНЫХ СЕЧЕНИЯХ
3.1 Расчёт оснований производится по двум
группам предельных состояний:
z по первой группе предельных состояний. Определяется несущая способность
свайных фундаментов, а так же проверяется прочность конструкции фундамента.
Расчёт производится по расчётным усилиям, определяемым с коэффициентом
надёжности по нагрузке больше 1.
z по второй группе предельных состояний.
Расчёт производится по расчётным усилиям, определяемым с коэффициентом
надёжности по нагрузке gf=1
.2 Выбор расчетных сечений и
площадей
Расчёт фундамента производится в шести сечениях (см. рис 3.1), для
которых вычисляется расчётное усилие на фундамент.
Рис 3.1 Схема расположения сечений и грузовых площадей
Определение
грузовых площадей.
Сечение
1-1:
Агр
1= м2
Агр
2= м2
Сечение
2-2
Агр
1= м2
Агр
2= м2
Сечение
3-3. Стена самонесущая
Агр
=0 м2 Расчетный участок стены шириной 1 м2
Сечение
4-4
Агр
1= м2
Сечение
5-5
Агр
1= м2
Агр
2= м2
Сечение
6-6
Агр
1= м2
Агр
2= м2
3.3 Расчётные нагрузки, действующие на 1 м2 грузовой
площади
Таблица
3.1 Постоянные нагрузки на 1 м2.
Номер по пункту
|
Характеристика нагрузки
|
Нормативная нагрузка кН/м
|
Коэффициент надёжности γf
|
Расчётная нагрузка кН/м
|
|
Крыша
|
|
|
|
1
|
Панели ж/б многопустотные
по серии 1.141-1
|
3,2
|
1,1
|
3,52
|
2
|
Утеплитель- керамзит
|
1,0
|
1,2
|
1,2
|
3
|
Цементный раствор марки 100
|
0,6
|
1,3
|
0,78
|
4
|
4 слоя рубероида на
мастике, защитный слой - гравий
|
0,4
|
1,2
|
0,48
|
Итого:
|
5,2
|
|
5,98
|
|
Междуэтажное перекрытие
|
|
|
|
1
|
Панели ж/б многопустотные
по серии 1.141-1
|
3,2
|
1,1
|
3,52
|
2
|
Паркет линолеум по бетонной
подготовке
|
0,9
|
1,2
|
1,08
|
Итого:
|
4,1
|
|
4,6
|
|
Лестничные конструкции
|
|
|
|
1
|
Марши ж/б сер. 1.251-4;
площадки ж/б сер. 1.152-4,
|
3,8
|
1,1
|
4,18
|
Итого:
|
3,6
|
|
4,18
|
|
Перегородки
|
|
|
|
1
|
Перегородки - гипсобетонные
панели по ГОСТ 9574 - 80
|
0,3
|
1,2
|
0.36
|
Итого:
|
0,3
|
|
0.36
|
Итого:
|
13,2
|
|
15,12
|
3.4 Расчётные нагрузки от собственного веса
кирпичных стен
Сечение 1-1
а) для расчёта оснований по второй группе предельных состояний
¨нормативная нагрузка
Р=gкк∙dст∙hст∙l, кН/м
gкк=18кг/м3 - удельный вес кирпичной кладки
dст=0,38 м - толщина стены
hст -
высота стены
l=1 м
- ширина грузовой площади
ст=hэт∙(n-1)+3.0+0,3
ст=3,3∙(9-1)+3,0+0,3=27,9 м
Р=18∙0,38∙27,9∙1=203,15 кН/м
¨ расчётная нагрузка
РII=P∙gf gf=1
РII=203,15 ∙1=203,15 кН/м
б) для расчёта по первой группе предельных состояний
РI=P∙gf gf=1,1
РI=203,15 ∙1,1=223,46 кН/м
Сечение 2-2
1. Расчётный вес кирпичной кладки
а) для расчёта по второй группе предельных состояний
¨нормативная нагрузка
Р=gкк∙Vкк= gкк∙(Vст-Vкк), кН/м
gкк - объём кирпичной кладки
Vст -
объём стен
Vкк -
объём окон
Vст =l∙dст ∙hст+l∙dп ∙hn
l=
пр-
ширина простенка
dп - толщина парапета
hn- высота
парапета
l= м
dст =0,64 м
ст=hэт∙(n-1)+3.0+0,3
hст=3,3∙(9-1)+3,0+0,3=29,7
м
hп=1,0 м
dп =0,42 м
Vст =(0,64×29,7×1+1×0,51)×2,97=57,97 м3
ок=
ок=2,11
м- высота окна
nок=9-
количество окон по всей высоте
Vок= м3
Vкк=57,97-21,99=37,98
кг
Р=18×35,98=647,5 кН/м
¨ расчётная
нагрузка
РII=P∙gf gf=1
РII=647,5
∙1=647,5 кН/м
б)
для расчёта по первой группе предельных состояний
РI=P∙gf gf=1,1
РI=647,5
∙1,1=712,2 кН/м
2. Расчётный вес оконных заполнений
а) для расчёта оснований по второй группе предельных состояний
¨нормативная нагрузка
Р=0,7∙Аок∙nок
,7- вес 1 м2 двойного остекления
Аок- площадь окна
nок-
количество окон
м2
Р=0,7∙3,82×9=24,1 кН/м
¨ расчётная
нагрузка
РII=P∙gf gf=1
РII=24,1
∙1=24,1 кН/м
б)
для расчёта по первой группе предельных состояний
РI=P∙gf gf=1,1
РI=24,1
∙1,1=26,47 кН/м
Сечение
3-3
а)
для расчёта по второй группе предельных состояний
¨нормативная
нагрузка
Р=gкк∙Vкк , кН/м
кк-
объём кирпичной кладки
кк=l∙dст∙hст+l∙dп∙hn
dп - толщина парапета
hn - высота
парапета
l=1 м
hст=hэт∙(n-1)+3.0+0,3
hст=3,3∙(9-1)+3,0+0,3=29,7
м
hп=1,0м
dп=0,51 м
Р=18∙0,64∙29,7×1+18∙0,51∙1=351,32 кН/м
¨ расчётная
нагрузка
РII=P∙gf gf=1
РII=351,32
∙1=351,32 кН/м
б)
для расчёта по первой группе предельных состояний
РI=P∙gf gf=1,1
РI=
351,32 ∙1,1=386,46 кН/м
Сечение
4-4
а)
для расчёта оснований по второй группе предельных состояний
¨нормативная
нагрузка
Р=gкк∙dст∙hст∙l, кН/м
gкк=18кг/м3 -
удельный вес кирпичной кладки
dст=0,38 м - толщина
стены
hст - высота
стены
l=1 м - ширина
грузовой площади
ст=hэт∙(n-1)+3.0+0,3
hст=3,3∙(9-1)+3,0+0,3=27,9
м
Р=18∙0,38∙27,9∙1=203,15
кН/м
¨ расчётная
нагрузка
РII=P∙gf gf=1
РII=203,15
∙1=203,15 кН/м
б)
для расчёта по первой группе предельных состояний
РI=P∙gf gf=1,1
РI=203,15
∙1,1=223,46 кН/м
Сечение
5-5
а)
для расчёта оснований по второй группе предельных состояний
¨нормативная
нагрузка
Р=gкк∙dст∙hст∙l, кН/м
gкк=18кг/м3 -
удельный вес кирпичной кладки
dст=0,38 м - толщина
стены
hст - высота
стены
l=1 м - ширина
грузовой площади
ст=hэт∙(n-1)+3.0+0,3
ст=3,3∙(9-1)+3,0+0,3=27,9
м
Р=18∙0,38∙27,9∙1=203,15
кН/м
¨ расчётная
нагрузка
РII=P∙gf gf=1
РII=203,15
∙1=203,15 кН/м
б)
для расчёта по первой группе предельных состояний
РI=P∙gf gf=1,1
РI=203,15
∙1,1=223,46 кН/м
Сечение
6-6
.
Расчётный вес кирпичной кладки
а)
для расчёта по второй группе предельных состояний
¨нормативная
нагрузка
Р=gкк∙Vкк= gкк∙(Vст-Vкк),
кН/м
gкк - объём кирпичной
кладки
Vст - объём стен
Vкк - объём окон
ст =l∙dст ∙hст+l∙dп ∙hn=
пр-
ширина простенка
dп - толщина парапета
hn- высота
парапета
l= м
dст =0,64 м
hст=hэт∙(n-1)+3.0+0,3
ст=3,3∙(9-1)+3,0+0,3=29,7
м
hп=1,0 м
dп =0,42 м
Vст =(0,64×29,7×1+1×0,51)×2,97=57,97 м3
ок=
ок=2,11
м- высота окна
nок=9-
количество окон по всей высоте
Vок= м3
Vкк=57,97-21,99=37,98
кг
Р=18×35,98=647,5 кН/м
¨ расчётная
нагрузка
РII=P∙gf gf=1
РII=647,5
∙1=647,5 кН/м
б)
для расчёта по первой группе предельных состояний
РI=P∙gf gf=1,1
РI=647,5
∙1,1=712,2 кН/м
2. Расчётный вес оконных заполнений
а) для расчёта оснований по второй группе предельных состояний
¨нормативная нагрузка
Р=0,7∙Аок∙nок
,7- вес 1 м2 двойного остекления
Аок- площадь окна
nок-
количество окон
м2
Р=0,7∙3,82×9=24,1 кН/м
¨ расчётная
нагрузка
РII=P∙gf gf=1
РII=24,1
∙1=24,1 кН/м
б)
для расчёта по первой группе предельных состояний
РI=P∙gf gf=1,1
РI=24,1
∙1,1=26,47 кН/м
3.5 Временная нагрузка
.
Снеговая нагрузка.
а)
для расчёта оснований по второй группе предельных состояний
¨полное
нормативное значение нагрузки
=S0∙m;
S0- нормативное
значение веса снегового покрова на 1 м2 горизонтальной поверхности земли,
определяется по таблице 4, литературы 5:
S0=1,0 кПа;
m- коэффициент перехода от веса снеговой нагрузки на земле снеговой
нагрузки на покрытии, определяется по п. 5.3-5.6 приложения 3, литературы 5:
m=1,0;
¨пониженное
значение нормативной нагрузки
=S∙k;
-понижающий
коэффициент, определяется по п.1.7, литературы 5:
k=0,3;
Sn=1, 0×0,3=0,3 кПа;
¨расчётное
значение длительной снеговой нагрузки
=Sn∙gf∙y;
y1-коэффициент сочетаний в основных сочетаниях для длительных нагрузок
y1=0,95;
gf - коэффициент
надежности по нагрузке
gf =1;
SII=0,3∙1×0.95=0,285 кПа;
б)
для расчёта фундаментов по первой группе предельных состояний
¨расчётное
значение кратковременной снеговой нагрузки
=Sn∙gf∙y2;
y2-коэффициент сочетаний в основных сочетаниях для кратковременных
нагрузок;
y2=1,0;
gf =1,4;
SI= 1∙1,4∙0.9=1,26
кПа;
.
Нагрузка на междуэтажные перекрытия.
а)
для расчёта по второй группе предельных состояний
¨пониженное
значение нормируемой нагрузки определяется по таблице 3 приложения 1 7,
литературы 5:
Р=0,7
кПа;
¨ Расчётное
значение длительной нагрузки
фундамент подошва глубина сечение
РII=Р∙gf∙y1;
gf=1;
y1=0,95;
РII=0,7∙1∙0,95=0,665
кПа;
б)
для расчёта по первой группе предельных состояний
¨полное значение
нормативной нагрузки
Р=2,0
кПа;
¨ расчётное
значение кратковременной нагрузки;
=P∙gf∙y2 yN1
gf - определяется
по п 3.7, литературы 5:
gf =1,2;
yN1- коэффициент
сочетаний, определяется по формуле 3, литературы 5:
yN1=;
yА1- коэффициент сочетаний принимаемый для ленточных фундаментов;
yА1=1;
n- общее число
перекрытий;
yn1=;
PI=2,0∙1,2∙
0,6=1,296 кПа;
.
Нагрузка на лестничные конструкции.
а)
для расчёта оснований по второй группе предельных состояний
¨пониженное
значение нормативной нагрузки
Р=1
кПа;
¨расчётное
значение длительной нагрузки
РII=Р∙gf∙y1; кПа
gf=1; y1=0,95;
РII=1∙1∙0,95=0,95
кПа;
б)
для расчёта фундаментов по первой группе предельных состояний
¨полное значение
нормативной нагрузки
Р=3
кПа;
¨расчётное
значение кратковременной нагрузки
=P∙gf∙y2∙yn1; кПа
gf=1,2; y2=0,9; yn1=0,6
PI=3∙1,2∙0,9∙0,68=1,944
кПа;
3.6 Расчётные нагрузки, действующие в расчётных
сечениях
Таблица 3.2. Расчетные нагрузки в расчетных сечениях.
№№ пп
|
Вид нагрузки
|
Сечение 1-1
|
Сечение2-2
|
Сечение 3-3
|
Сечение 4-4
|
Сечение 5-5
|
Сечение 6-6
|
|
|
n0II кН/м2
|
n0II кН/м2
|
n0II кН/м2
|
n0II кН/м2
|
n0II кН/м2
|
n0II кН/м2
|
n0II кН/м2
|
n0II кН/м2
|
n0II кН/м2
|
n0II кН/м2
|
n0II кН/м2
|
n0II кН/м2
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
8
|
9
|
10
|
11
|
12
|
13
|
14
|
|
Постоянная
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1
|
Кирпичная кладка
|
2019,15
|
223,5
|
647,5
|
712,2
|
351,3
|
385, 5
|
203,2
|
223,5
|
203,2
|
223,5
|
647,5
|
712,2
|
2
|
Оконное заполнение
|
¾
|
¾
|
24,1
|
26,5
|
¾
|
¾
|
¾
|
¾
|
¾
|
¾
|
24,1
|
26,5
|
3
|
Крыша
|
27,3
|
31,4
|
50,9
|
58,6
|
¾
|
¾
|
¾
|
¾
|
25,3
|
29,1
|
25,6
|
29,4
|
4
|
Междуэтажное перекрытие
|
184,1
|
206,6
|
347,3
|
398,6
|
¾
|
¾
|
¾
|
¾
|
167,5
|
187, 9
|
178,2
|
200
|
5
|
Лестничная конструкция
|
¾
|
¾
|
¾
|
¾
|
¾
|
¾
|
48,2
|
53
|
¾
|
¾
|
¾
|
¾
|
6
|
Перегородки
|
13,4
|
16,2
|
2,8
|
3,4
|
¾
|
¾
|
¾
|
¾
|
12,3
|
14,7
|
13
|
15,6
|
|
ИТОГО:
|
428
|
477,7
|
1072,6
|
1186,9
|
351,3
|
386, 5
|
251,4
|
276,5
|
408,3
|
455,2
|
888,4
|
983,7
|
|
Временные
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1
|
Снег
|
1,49
|
6,6
|
2,79
|
12,3
|
¾
|
¾
|
¾
|
¾
|
1,4
|
6,1
|
1,4
|
6,2
|
2
|
Нагрузка на междуэтажные
перекрытия
|
29,8
|
58,2
|
56,3
|
109,8
|
¾
|
¾
|
¾
|
¾
|
27,2
|
52,9
|
28,9
|
56,1
|
3
|
Нагрузка на лестницу
|
¾
|
¾
|
¾
|
¾
|
¾
|
¾
|
8,6
|
24,7
|
¾
|
¾
|
¾
|
¾
|
|
ИТОГО:
|
31,3
|
64,8
|
59,1
|
122
|
¾
|
¾
|
8,6
|
24,7
|
28,6
|
59.1
|
30,3
|
62,3
|
|
ВСЕГО:
|
542,5
|
1131,7
|
1308,9
|
351,3
|
386,5
|
260
|
301,2
|
436,9
|
514,3
|
918,7
|
1046
|
Табл.3.3
Нагрузка на 1 м погонный
1-1
|
2-2
|
3-3
|
4-4
|
5-5
|
6-6
|
По 2 кН/м
|
По 1 кН/м
|
По 2 кН/м
|
По 1 кН/м
|
По 2 кН/м
|
По 1 кН/м
|
По 2 кН/м
|
По 1 кН/м
|
По 2 кН/м
|
По 1 кН/м
|
По 2 кН/м
|
По 1 кН/м
|
459,3
|
542,5
|
381
|
440,7
|
351,3
|
386,5
|
260
|
301,2
|
436,9
|
514,3
|
309,3
|
252
|
4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ШИРИНЫ ПОДОШВЫ ЛЕНТОЧНОГО ФУНДАМЕНТА
Рис.
4.1 Ширина подошвы фундамента
b=, м
(4.1), где:
nOII - расчетная нагрузка, кН/м,
действующая на обрезе фундамента (подошва);
gmt - среднее
значение удельного веса материала фундамента и грунта на его уступах;
gmt - 20 кН/м3- глубина заложения фундамента;
R - расчетное сопротивление грунта основанию;
R= , кПа
(4.2), где:
gС1,gС2 - коэффициенты условия
работы, в соответствии с таблицей п. 3.3 литературы 11, стр. 57, принимаем:
gС1=1.2
gС2=1.2
К - коэффициент, учитывающий
способ определения характеристик прочности грунта СII и jII
К = 1, так как СII и jII определяем по результатам испытания грунтов.
Мg, Мg, Мс - коэффициенты, в соответствии с
таблицей п. 3.2 литературы 11, стр. 57, принимаем:
Мg=0,84
Мg=4,37
Мс=6,90
Кz - коэффициент, принимаем равным 1,
при ширине подошвы фундамента <10 м;
b -
ширина подошвы фундамента;
gII -
удельный вес грунта под подошвой фундамента, в соответствии с заданием
принимаем :
gII =
17,8 кН/м3
gII¢ - осредненное значение удельного веса грунта, лежащего выше подошвы фундамента;
gII¢ ==17 кН/м3- приведенная глубина заложения фундамента со стороны
подвала;
d1 = , м (4.4), где:
hs - толщина слоя грунта выше подошвы фундамента со
стороны подвала;
hf - толщина бетонного пола;
gcf -
удельный вес конструкции пола подвала, принимаем:
gcf = 22
кН/м3;
d1 = м;
db - глубина подвала - расстояние от поверхности грунта
снаружи здания до пола подвала;
db =1,2 м;
СII - удельное сцепление грунта, в
соответствии с таблицей п. 2.7 литературы 11, стр. 53, принимаем:
СII =0;
Решая совместно уравнения 4.1 и 4.2, получим квадратное уравнение для
вычисления ширины подошвы фундамента:
;
где
,
=207,5
=21,5
принимаем
b=2,0 м
5.
КОНСТРУИРОВАНИЕ ЛЕНТОЧНОГО ФУНДАМЕНТА И СБОРНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ
Сборные
фундаментные плиты
Определив
размеры подошвы фундамента по ГОСТ 135.80-85 подбираем стандартные фундаментные
плиты ближайшего большего размера (табл.4.1 (5))
ФЛ
20.24
Сборные
фундаментные блоки
В
зависимости от толщины стен выбираем марку стеновых блоков
ФБС
24.4.6-Т
Предварительное
конструирование фундамента представлено на рис.5.1
1. Определяем количество стеновых блоков
3,4-0,3-0,3=2,8 м
. Определяем количество стеновых блоков
,8:0,6=4,67
принимаем 4 фундаментных блока высотой 0,6 м
Рис.
5.1 Конструкция фундамента по сечению 1-1
6.ПРОВЕРКА
НАПРЯЖЕНИЙ ПОД ПОДОШВОЙ ФУНДАМЕНТА
Основное
условие P≤R
где
P- среднее давление под подошвой фундамента принятых
размеров
,
где
n0II - расчетная нагрузка на обрезе фундамента в данном
сечении (кН/м)
nf - вес одного
метра погонного фундамента
ng - вес грунта
на уступах 1 м погонного фундамента
b - ширина
подошвы фундамента
, (кН/м)
где
nпл - вес 1 м погонного плиты
nфб - вес 1 м
погонного фундаментного блока
nкк - вес 1 м
погонного кирпичной кладки
где
n - количество фундаментных блоков
nд “=nгр+nб=b·l·h·gII+b·l·h·gII
nд==6,2 кН/м
P=252 кН/м > R=239,9
кН/м
Ширина
подошвы фундамента недостаточна, условие не выполняется
Принимаем
в =2,4м
d1 = м;
nд==7,79 кН/м
P=212,3кН/м <
R=270,2 кН/м
Условие
выполняется
Принимаем
b=2,4м
ФЛ
24.24 (m=4,75) ; ФБС 24.4.6-Т
7.ОПРЕДЕЛЕНИЕ
ОСАДКИ ГРУНТОВОГО ОСНОВАНИЯ
Рассматриваем наиболее загруженное сечение 5-5. Схема к расчету
напряжений в грунте и осадки грунта основания в сечении 5-5 представлена на
рис.7.1
. Толщу грунта под подошвой фундамента на глубину не менее 4b= 4 ·2,4=9,6 м разбиваем на
элементарные слои толщиной
.
Определяем расстояние от подошвы фундамента до верхней границы каждого слоя zi
(м)
3. Определяем напряжение от собственного веса грунта на границе каждого
элементарного слоя
. Определяем напряжение от оси собственного веса грунта, действующего на
уровне подошвы фундамента.
.
Определяем напряжение от собственного веса грунта на границе основных слоев
.
Строим эпюры напряжений от собственного веса грунта слева от оси фундамента
.
Определяем дополнительные сжимающие напряжения на верхней границе каждого
элементарного слоя
где
p0 - дополнительное давление на уровне подошвы
фундамента
где
p - среднее фактическое давление под подошвой
фундамента
aI - коэффициент но табл.1 прил.2 СHиП
«Основания и фундаменты»
где
h - характеризует форму и размеры подошвы фундамента
x - относительная
глубина
.
Строим эпюры дополнительных напряжений sгрzpi
.
Определяем нижнюю границу сжимаемой толщи грунтового основания. Для этого
строим эпюру 0,2×szg
.
Определяем среднее напряжение в элементарных слоях от нагрузки сооружения
.
Определяем величину осадки основания, как сумму осадок элементарных слоев
где
n - количество полных элементарных слоев, входящих в
сжимаемую толщу
Si - осадка
элементарного слоя
где
b - безразмерный коэффициент; b=0,8
hi - высота
элементарного слоя
Еi -
модуль деформации элементарного слоя
sсрzpi -
напряжение в середине каждого слоя от сооружения
Основное
условие проверки на деформацию
где
SU - предельно допустимая деформация, определяемая по
приложению 4 СНиП «Основания и фундаменты»
SU =0,1 м
Все
результаты сводим в таблицу 7.1
№ элем. слоя
|
zi, м
|
szg кПа
|
x=2z/b
|
ai
|
sгрzp
кПа
|
0,2szp кПа
|
sсрzp
кПа
|
Ei кПа
|
Si м
|
0-1
|
0
|
41
|
0
|
1,000
|
171
|
8,2
|
|
|
|
1-2
|
0,96
|
58
|
0,8
|
0,881
|
150,6
|
11,6
|
160,8
|
10843
|
0,0011
|
2-3
|
1,92
|
75,2
|
1,6
|
0,642
|
109,7
|
15
|
130,2
|
10843
|
0,0092
|
3-4
|
2,88
|
92,2
|
2,4
|
0,477
|
81,6
|
18,4
|
95,7
|
10843
|
0,0067
|
4-5
|
3,84
|
109,4
|
3,2
|
0,374
|
63,9
|
21,9
|
72,7
|
10843
|
0,0052
|
5-6
|
4,8
|
126,4
|
4,0
|
0,306
|
51,3
|
25,3
|
58,1
|
10843
|
0,0041
|
6-7
|
5,76
|
143,5
|
4,8
|
0,258
|
44,1
|
28,7
|
48,2
|
10843
|
0,0034
|
7-8
|
6,72
|
160,6
|
5,6
|
0,233
|
38,1
|
32,1
|
41,1
|
10843
|
0,0029
|
8-9
|
7,68
|
177,7
|
6,4
|
0,196
|
33,5
|
35,5
|
|
|
|
S S=0,0425 м
=0,0425 м < SU=0,1 м
Вывод: осадка допустима
8. КОНСТРУИРОВАНИЕ СВАЙНОГО ФУНДАМЕНТА ДЛЯ НАИБОЛЕЕ ЗАГРУЖЕННОГО СЕЧЕНИЯ
Определение расчетной нагрузки, допускаемой на сваю
Требуется для инженерно-геологических условий строительной площадки
определить расчетную нагрузку, допускаемую на призматическую ж/б сваю сечением
Длина сваи подбирается из условия погружения нижнего конца сваи на 1-2
метра в нижезалегающий более прочный грунт. В соответствии с этим составляется
расчетная схема к определению несущей способности сваи (рис. 11.1).
Несущая способность забивной висячей сваи Fd определяется как сумма сил расчетных сопротивлений грунтов
основания под нижним концом сваи и на ее боковой поверхности по формуле
где
gс - коэффициент условий работы сваи в грунте,
принимаемый gс=1
R - расчетное
сопротивление грунта под нижним концом сваи, кПа
А
- площадь опирания на грунт сваи, м2
U - наружный
периметр поперечного сечения сваи, м
fi - расчетное
сопротивление i-го слоя грунта основания на боковой поверхности сваи,
кПа
hi - толщина i-го
слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью, м
gcf , gcf - коэффициенты условия работы грунта соответственно
под нижним концом и на боковой поверхности сваи, учитывающие влияние способа
погружения сваи на расчетные сопротивления грунта.
Рис.
11.1 Расчетная схема к определению несущей способности сваи
Значение R согласно СНиП
(4)определяется по табл. для глубины H. Величина fi определяется по
таблице для глубин заложения середин слоев грунта, соприкасающихся с боковой
поверхностью сваи ;пласты грунтов расчленяются на однородные слои толщиной не
более 2 м.
В соответствии с расчетной схемой несущая способность сваи определиться:
Fd =1×(1×1575×0,09+1,2×(1×26×2+1×30×2+1×32,3×2+2×33,5+1×2×35))=518 кН
Значение расчетной нагрузки, допускаемой на сваю, определиться по
формуле:
где
γк - коэффициент надежности, равный 1,4 при определении
несущей способности сваи
Примечание:
При
определении расчетной нагрузки , допускаемой на сваю , в просадочных грунтах
необходимо руководствоваться положениями СНиП (4,разд.9)
9.ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ
СРАВНЕНИЕ ВАРИАНТОВ ФУНДАМЕНТОВ
ЗДАНИЯ
В
соответствии с Руководством по выбору проектных решений фундаментов для анализа
их технико-экономических показателей выбрана сопоставимая единица измерения-
п.м.
ленточного фундамента.
Наиболее
экономичный вариант выбирается по результатам оценки экономического эффекта,
определяемого по формуле:
где
К1 - стоимость строительно-монтажных работ по варианту с наибольшими затратами
К2
- то же, по варианту с минимальными затратами
ЕН
- нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений, равен 0,15
t1, t2 -
продолжительность выполнения работ по сравниваемым вариантам, в годах.
Здание
строится в г. Белгород. С учетом инженерно-геологических условий площадки
строительства при рассмотрении возможных вариантов фундаментов выявлены
следующие рациональные:
вариант
- ленточный сборный фундамент
вариант
- свайный фундамент.
Результаты
расчета технико-экономических показателей для сравнения сведены в табл.10.1
Сметная
стоимость строительно-монтажных работ определиться по формуле:
где
Vi - объем i-той работы по соответствующему
варианту
Ci - показатель
единичной стоимости iтой работы в ценах 1984 года
Hp -
коэффициент, учитывающий накладные расходы, равный 1,2
КНП
- коэффициент, учитывающий плановые накопления, равный 1,08
КИИ
- коэффициент, учитывающий изменения цен по индексу 1984 года, принят равным
11,75
(Vi·· Ci) -
прямые затраты по сравниваемым вариантам фундаментов в ценах 1984 года
Трудоемкость
выполнения работ определяют по формуле:
где
Зш - затраты труда на единицу работ
Продолжительность
производства работ определиться по формуле:
где
Н - численность рабочих в день
-
плановое число рабочих дней в году
Табл.
10.1 Прямые затраты по сравниваемым вариантам фундаментов
№ п/п
|
Виды работ
|
Един. изм.
|
Нормативы на ед. измерения
|
Вариант 1 Сборный ф-т
|
Вариант 2 Свайный ф-нт
|
|
|
|
Стоим. (руб)
|
Трудоем. (ч/час)
|
Объем работ
|
Стоим. (руб)
|
Трудоем. (ч/час)
|
Объем работ
|
Стоим. (руб)
|
Трудоем. (ч/час)
|
1
|
2
|
3
|
4
|
6
|
7
|
8
|
9
|
10
|
11
|
1.
|
Разработка грунта 1 группы
эксковатором
|
мЗ
|
0-131
|
0,006
|
90,9
|
11-9
|
0,54
|
87,12
|
11-4
|
0,53
|
2.
|
Монтаж ж/б фундаментных
плит
|
мЗ
|
51-40
|
0,331
|
1,2
|
61,68
|
6,4
|
¾
|
¾
|
¾
|
3.
|
Погружение свай в грунт
|
мЗ
|
92-89
|
1,013
|
¾
|
¾
|
¾
|
0,9
|
83,6
|
1,01
|
4.
|
Устройство монолитных ж/б
ростверков
|
мЗ
|
37-08
|
1,426
|
¾
|
¾
|
¾
|
0,25
|
9,27
|
0,36
|
5.
|
Горизонтальная
гидроизоляция
|
М2
|
0-77
|
0,32
|
0,4
|
0,308
|
0,128
|
0,4
|
0,308
|
0,128
|
6.
|
Монтаж ж/б плит перекрытия
|
мЗ
|
72-60
|
1,547
|
1,425
|
103,46
|
2,2
|
1,425
|
103,46
|
2,2
|
7.
|
Боковая обмазочная
гидроизоляция
|
мЗ
|
0-90
|
0,31
|
0,4
|
0,36
|
0,124
|
0,2
|
0,18
|
0,062
|
8.
|
Засыпка пазух
|
М2
|
0-015
|
¾
|
0,108
|
0,0016
|
¾
|
0,1
|
0,0015
|
¾
|
9.
|
Бетонный пол толщиной 80 мм
|
мЗ
|
34-73
|
2,28
|
0,38
|
13,9
|
0,87
|
0,38
|
13,19
|
0,87
|
|
Итого:
|
|
|
|
|
190,9
|
4,26
|
|
221,4
|
5,17
|
Табл. 10.2 Технико-экономические показатели сравниваемых вариантов
фундаментов
№ п/п
|
Наименование показателя
|
Ед. изм.
|
Величина показателя
|
|
|
|
Вариант 1
|
Вариант 2
|
1.
|
Объем работ
|
п.м.
|
1
|
1
|
2.
|
Сметная стоимость
строительно-монтажных работ
|
руб.
|
190,9×1,2×1,08×11,75=2908,5
|
221×1,2×1,08×11,75=3371,4
|
3.
|
Трудоемкость выполнения
работ
|
ч/дн
|
4,26×1,25×1,07/8=0,71
|
5,17×1,25×1,07/8=0,86
|
4.
|
Продолжительность
выполнения работ
|
год
|
0,71/(6×230)=0,0005
|
0,86/(6×230)=0,0006
|
Наиболее экономичный вариант фундамента определиться:
Э=(3371,4-2908,5)+0,15×3371,4×(0,00086-0,71)=538,82 руб.
Вывод:
Экономический эффект достигается от внедрения первого варианта фундаментов
- сборного фундамента, который и принимается к разработке, проектированию и
выполнению.
10. РАСЧЕТ И КОНСТРУИРОВАНИЕ ПРИНЯТОГО ВАРИАНТА ФУНДАМЕНТОВ ДЛЯ ОТАЛЬНЫХ
5-ТИ РАСЧЕТНЫХ СЕЧЕНИЙ
Сечение 2-2:
принимаем
b=1,9 м; ФЛ 20.24 ; ФБС 24.6.6-Т
Проверяем выполнение условия прочности:
nд “=nгр+nб=b·l·h·gII+b·l·h·gII
nд’’=0,7·1·0,12·17,8+0,7·1·0,08·22=2,7кН/м
nд’ =
0,7·1·17,8·2,2=27,4 кН/м
nд=30
кН/м
P=230кН/м < R=239,9
кН/м
Ширина
подошвы фундамента достаточна
Сечение 3-3
принимаем
b=2,0 м; ФЛ 20.24 ; ФБС 24.6.6-Т
Проверяем выполнение условия прочности:
nд==2,15 кН/м
P=215,5 кН/м
< R=239,9 кН/м
Ширина
подошвы фундамента достаточна
Сечение 4-4
принимаем
b=1,4 м; ФЛ 14.24 ; ФБС 24.4.6-Т
Проверяем выполнение условия прочности:
nд== =3,89 кН/м
P=210,4 кН/м
< R=227,6 кН/м
Ширина
подошвы фундамента достаточна
Сечение 5-5
принимаем
b=2,0 м; ФЛ 20.24 ; ФБС 24.4.6-Т
Проверяем выполнение условия прочности:
nд==6,2 кН/м
P=241 кН/м < R=239,
9 кН/м
Ширина
подошвы фундамента достаточна
Сечение 6-6:
принимаем
b=2,0 м; ФЛ 20.24 ; ФБС 24.6.6-Т
Проверяем выполнение условия прочности:
nд==30,1 кН/м
P=194, 5 кН/м
< R=239,9 кН/м
Ширина
подошвы фундамента достаточна
Список использованной литературы
1 Канаков
Г.В., Прохоров В.Ю. Проектирование снований и фундаментов гражданских зданий.
Учебное пособие.- Н. Новгород: Изд. МИПК ННГАСУ. 1999.-71с.
ГОСТ
25100-95. Грунты. Классификация/ Госстрой России.-М.: ГУП ЦПП, 1997.-38
СНиП
2.02.01-83*. Основания зданий и сооружений/ Минстрой России. -М.: ГП ЦПП.
1995.-48с.
СНиП
2.01.01-82. Строительная климатология и геофизика / Госстрой СССР.- М.:
Стройиздат,1983.-136с.
СНиП
2.01.07-85*. Нагрузки и воздействия / Минстрой России.- М.: ГП ЦПП. 1996.-44с.