Проектирование оснований и фундаментов

Лист ОиФ Смородина.dwg

Хозяйственно-питьевой водопровод
Ограждение крановых путей
Инвентарное ограждение с козырьком
Коллектор теплотрассы
Трубопровод горячего водоснабжения
Обратный трубопровод отопления
Подающий трубопровод отопления
Электросеть освещения 220 В
Силовая электросеть 380 В
Существующая электросеть 1кВ
Временная канализация
Временный водопровод
Знак запрещения движения
Знак ограничения скорости
Фирменный щит строительства
Защитный козырек над входом
Беседка для отдыха рабочих
Условные обозначения
Прожектора на столбах
Указатели движения людей и машин
Врем. автодорога со щебен. покрытием
Электрораспределительный шкаф
Открытая площадка складирования
Схема расположения сетки
Риски разбивочных осей
План цеха и бытовых помещений
лнточного R=305 КПа; фактическое давление Р=358 КПа;
ИГЭ-1-суглинок ИГЭ-2- суглинок ИГЭ-3 глина
Оптимальным является фундамент мелкого заложения
Расход бетона - фундамент мелкого заложения 4
после монтажа плит перекрытия над подвалом.
засыпку пазух необходимо производить
Во избежания опрокидывания стены подвала в период
Максимальная фактическая нагрузка на сваю N =464 кН
грунта составляет Р=381 кН
Нагрузка допускаемая на сваю по несущей способности
стаканного типа R=270 КПа; фактическое давление Р=217 КПа;
Расчетное сопротивление под подошвой фундамента
не просадочные грунты строительной площадки представлены:
По результатам инженерно-геологических изысканий
тиками: =16.6 КНм W= 0
заложения принят суглинок со следующими характерис-
В качестве опорного слоя для фундаментов мелкого
что соответствует обсолютной
За относительную отметку 0.000 принят уровень
фундаментов мелкого заложения и на забивных сваях.
В настоящем курсовом проекте разработаны 2 типа
Фундамент мелкого заложения
Основания и фундаменты
- свайный фундамент 3
Спецификация к схеме расположеия фундаментов
Геолого-литологический разрез.
Спецификация сетки С1
Спецификация фундамента
фундаментов ФЛ 10.24
Плиты ж.-б. ленточных
и фундаментов промышленного
Разработка оснований
Спецификация фундамента Ф1
элементов фундамента
Специфика к схеме расположения
Подготовка из бетона класса В15
Схема расположения элементов фундаментов
Геолого-литологический разрез
Фундамент столбчатый
Фундамент свайный ФС1 Ф1
Фундаментная балка 4ФБ48-4
Фундаментная балка 4ФБ48-3
Фундаментная балка 4ФБ48-2
Схема расположения элементов фундаментов
фундамент мелкого заложения
Схема расположения сетки С1 по подошве фундамента Ф1
Бетонные столбики из бетона класса В15
Цементно-песчаный раствор
0 принят уровень чистого пола промышленного цеха
что соответствует абсолютной отметке -0.150 м. 2. По результатам инженерно-геологических изысканий (профиль №37) грунты строительной площадки представлены: слой ИГЭ-1 - супесь нелессовидная
слой ИГЭ -2 - суглинок. В качестве опорного слоя для сваи принят суглинок с характеристиками: р=1
Е=18 МПа. 3. На схеме расположения элементов фундамента последние в осях 7-17 условно не показаны
в осях 18-21 - ростверки свайных фундаментов. 4.Расчетное сопротивление грунта под подошвой фундамента мелкого заложения составляет: R=361 кПа (1
R=433 кПа). 5. Нагрузка
допускаемая на сваю по несущей способности грунта определена расчетом по СНиП 2.02.03.-85 и составляет: Р=-1008 кН. Максимальная фактическая нагрузка на сваю: N=687 кН. 6.Засыпку пазух котлована произвести после монтажа плит перекрытий.

Курсяк ОиФ Смородина.doc

Анализ местных условий строительства3
Анализ технологического назначения и конструктивного решения здания4
Проектирование столбчатых фундаментов под крайнюю колонну цеха5
2. Выбор глубины заложения6
3. Определение размеров подошвы фундамента6
4. Расчет осадки основания10
5. Конструирование фундамента12
Проектирование свайных фундаментов под крайнюю колонну цеха16
1. Выбор вида сваи и определение ее размеров16
2. Определение несущей способности сваи16
3. Размещение свай и проверка нагрузок17
4. Построение условного фундамента19
Сравнение вариантов фундаментов19
Проектирование ленточных фундаментов19
Анализ местных условий строительства
Место строительства - Минск относится к II снеговому району по снеговой нагрузке ко I району по давлению ветра при средней скорости ветра в зимний период v = 5 мс. В соответствии с нормами сумма абсолютных значений среднемесячных отрицательных температур за зиму для Минска Мt = 200.
В результате проведенных инженерно-геологических изысканий установлен геолого-литологический разрез грунтовой толщи:
слой №1 (от 0 до 04 06 м) - почвенно-растительный;
слой №2 (от 04 06 до 60 80 м) - супесь желто-бурая;
слой №3 (от 60 80 м и до разведанной глубины 190 м) - суглинок желто-бурый.
Подземные воды до глубины 19 м 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 объединяем со слоем №2 в один инженерно-геологический элемент ИГЭ-1 распространяющийся от поверхности до глубины 60 - 80 м. Ниже находится суглинок темно-серый ИГЭ-2 глубину распространения которого принимаем от 60 м до разведанной глубины. Обобщенные физико-механические характеристики грунтов представлены в табл.1.
Произведем классификацию грунтов
Физико-механические характеристики грунтов
ИГЭ-1. Число пластичности Jp=WL-Wp где WL и Wp – влажности грунта на границах текучести и раскатывания (верхней и нижней границах пластичности) выраженные в процентах.
Jp = (022-017)100% = 5%.
Так как 1 Jр = 5 7 то грунт является супесью. Показатель текучести JL=(W-Wp)(WL -Wp)
JL = (007-017)(022-017)= -2. При JL=-2 0 супесь имеет твердую консистенцию.
Дополнительно по СНиП 2.02.01-83* [1] определяем значение модуля деформации Е = 16000 кПа (в запас надежности принято для е =065).
При определении расчетного сопротивления R0 СНиП 2.02.01-83*[1] используем формулу двойной интерполяции:
где е1 и е2 – соседние значения коэффициента пористости в СНиПе [1] между которыми находится значение e для рассматриваемого грунта (см.прил.13) [4];
R0(10) и R0(11) - значения R0 при коэффициенте пористости e1 соответствующие .значениям JL =0 и JL =1
R0(20) и R0(21) -то же при е2 .
Для супеси имеющей JL=-2 и е = 061 получаем
При определении R0 для пылевато-глинистых грунтов рекомендуется следующее: - если вычисленное значение JL отрицательное то принимать J1=0;
- если значение коэффициента пористости е совпадает с приведенными в СНиПе [1] то
ИГЭ-2. Число пластичности Jp=WL-Wp где WL и Wp – влажности грунта на границах текучести и раскатывания (верхней и нижней границах пластичности) выраженные в процентах.
Jp = (028-018)100% = 10%.
Так как 7 Jр = 10 17 то грунт является суглинком. Показатель текучести JL=(W-Wp)(WL -Wp)
JL = (017-018)(028-018)= -01. При JL=-01 0 суглинок имеет твердую консистенцию.
Дополнительно по СНиП 2.02.01-83* [1] определяем значение модуля деформации Е = 14000 кПа (в запас надежности принято для е =075).
При определении расчетного сопротивления R0 СНиП 2.02.01-83* используем формулу двойной интерполяции:
Для суглинка имеющего JL=-01 и е = 073 получаем
Поскольку грунты не обладают специфическими свойствами в районе строительства не ожидается проявления опасных инженерно-геологических процессов грунты обоих ИГЭ имеют значения R0> 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 на глубину 05 м и используется в дальнейшем для озеленения территории проектируемого промышленного предприятия.
Анализ технологического назначения и конструктивного решения здания
Необходимо запроектировать фундаменты для одноэтажного двухпролетного цеха относящегося ко II классу ответственности. Коэффициент надежности по назначению согласно СНиП 2.01.07-85 для II класса γb =0.95 [14]. В цехе осуществляется сборка сельскохозяйственных машин и в каждом пролете расположены по два технологических мостовых крана грузоподъемностью по 30 т при круглосуточной работе. Режим работы кранов 7К [14]. Предельный относительный эксцентриситет приложения равнодействующей в подошве фундамента -16. Технологическое оборудование и заглубленные помещения не оказывают влияния на фундаменты.
Среднесуточная температура воздуха в помещении примыкающем к наружным фундаментам цеха в зимний период равна 10° 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 = 500 х 1000 мм отметка пяты колонны - 1050 шаг колонн 6 м.
Проектирование столбчатых фундаментов под крайнюю колонну цеха
Нагрузки на фундамент определяем в уровне его обреза в невыгодных сочетаниях для расчетов по первой и второй группам предельных состояний.
Нагрузки могут быть определены в результате статического расчета рамы. В настоящем примере в качестве исходных данных представлены нагрузки от собственного веса: снеговые крановые и ветровые полученные при расчете рамы. Причем кратковременные нагрузки принимают различные значения и направления. Необходимо используя соответствующие коэффициенты сочетаний и надежности по нагрузке составить невыгодные сочетания нагрузок.
МI3 =-115*11-0-55*11*09*095+90*11*09*095+144*14*09=88 кН*м.
МI4 =-115*11-0—179*11*09*095-90*11*09*095-173*14*09=-597кН*м.
NI3 = 328*11+27*14*09+545*11*09*095=907кН.
NI4 = 328*11+27*14*09+160*11*09*095=545кН.
QI3 = -9*11-3*11*09*095+9*11*09*095+29*14*09=32кН.
QI4 = -9*11-10*11*09*095-9*11*09*095-37*14*09=-74кН.
МII1 = -115*1-0-55*1*09*095+90*1*09*095+144*1*09= 44кН*м.
МII2 = -115*1-0-179*1*09*095-90*1*09*095-173*1*09=-501кН*м.
NII1 = 328*1+27*0*095+545*1*09*095=794кН.
NII2 = 328*1+27*0*095+160*09*095=465кН.
QII1 = -9*1-3*09*095+9*09*095+29*09=22кН.
QII2 = -9*1-10*09*095-9*09*095-37*09=-58кН.
Результаты определения нагрузок в различных сочетаниях даны в табл. 2.
Нагрузки в обрезе фундамента
Группа предельного состояния в кот. используются нагрузки
Значение нагрузок (знак + соответствует
следующим направлениям)
На фундамент передается нагрузка и от кирпичной стоны толщиной и высотой H1 =138 м. Значение нагрузки oт веса стены
где n=6м шаг колонн; =18 кНм3 -удельный вес кирпичной кладки; Кn = 085 - коэффициент проемности; = 095 - коэффициент надежности по назначению
G1 = 138* 051 *6*18* 085*095=614 кН.
2. Выбор глубины заложения
Глубина заложения фундамента d из условий прорезки почвенно-растительного слоя должна быть больше 06 м (d > 06 м).
Нормативная глубина сезонного промерзания грунтов по формуле:
где Мt - безразмерный коэффициент численно равный сумме абсолютных значений среднемесячных отрицательных температур за зиму в данном районе принимаемых по СНиПу 2.01.01-82*. Для крупных городов значения Мt приведены в прил.2[4];
d0 - величина принимаемая равной м для:
суглинков и глин 023;
супесей песков мелких и пылеватых 028;
песков гравелистых крупных и
средней крупности 030;
крупнообломочных грунтов 034.
Расчетная глубина сезонного промерзания при температуре в помещении 10С c полами по грунту по формуле
где Кb - коэффициент учитывающий температуру воздуха в помещении примыкающем к наружным фундаментам наличие подвала или техподполья а также состав полов и принимаемый по СНиПу 2.02.01-83* [4]. В прил.4 представлены значения коэффициента Кb[4] .
df= 07* 125 = 088 м.
При глубине залегания подземных вод dw > 088 + 2 м для суглинка с JL =023 025 по прил.5[4] глубина заложения должна быть не менее0.5df . Таким образом из условия промерзания d 05* 089 = 045 м.
Из конструктивных требований к заделке колонны в стакан высота фундамента по формуле (2.6)
hf(10[1-08(1-09)] + 02 + 005 = 117 м.
Принимаем согласно табл. 2.1[4] для промзданий hf 15 м.
При совпадающих отметках планировки обреза фундамента имеем d=hf Из всех условий выбираем наибольший размер глубины заложения:
При этом высота фундамента кратна 300 мм.
3. Определение размеров подошвы фундамента
В первом приближении площадь подошвы фундамента по формуле
Задаваясь соотношением сторон m= 075 получим
В соответствии с модулем 300 мм полагаем l= 24 м b = 18 м.
Находим нагрузки в подошве фундамента и эксцентриситеты относительно точки
O1 (см.рис.1) согласно формулам с учетом веса фундамента
Рис.1. Схема проектируемого фундамента под крайнюю колонну цеха
e1 -эксцентриситет вертикальной нагрузки приложенной к подошве фундамента;
MII i -сумма всех моментов относительно выбранных координатных осей в подошве фундамента.
Для первого сочетания усилия определяются так:
где Gf - ориентировочный вес фундамента грунта на его уступах и подготовки под полы определяются по формуле
где γn - коэффициент надежности по назначению;
Gf= 24*18 (15 + 015) 20* 095 = 135 кН.
Для первого сочетания нагрузок:
NII 1=794+614+135=1543 кН;
MII 1=45+22*15+614(051+10)*05=542 кНм;
Для второго сочетания нагрузок:
NII 2=465+614+135=1214 кН;
MII 2= -501-59*15+614(051+10)*05= -126 кНм;
e2=-1261214= -0104 м;
В обоих сочетаниях 16 017 поэтому размеры подошвы фундамента не изменяем и смещение центра тяжести подошвы фундамента относительно оси колонны О1 не производим.
Расчетное сопротивление по формуле вычисляем при коэффициентах и . согласно прил.6[4] для супеси с JL = -2 и здания с гибкой конструктивной схемой. Коэффициент К =1 так как прочностные характеристики определены инженерно-геологическими изысканиями: при 28° согласно прил.7[4] Мγ= 098Мb =493 Мс =740. Одновременно принимаем db=0 и d1 = d для бесподвальных сооружений.
Тогда =348 кНм3 или 348кПа.
Давление в подошве фундамента определяем по формулам для первого сочетания
Давления под подошвой определяются по формулам:
максимальное и минимальное краевые давления
для второго сочетания
Проверяем условия (2.22)
Условие не выполняется.
Полагаем l= 27 м b = 21 м
Gf= 27*21 (15 + 015) 20* 095 = 178 кН.
NII 1=794+614+178=1586 кН;
NII 2=465+614+178=1257 кН;
e2=-1261257= -0100 м;
Тогда =355 кНм3 или 355кПа.
Полагаем l= 30 м b = 24 м
Gf= 30*24 (15 + 015) 20* 095 = 226 кН.
NII 1=794+614+226=1634 кН;
NII 2=465+614+226=1305 кН;
e2=-1261305= -0097 м;
Расчетное сопротивление вычисляем при коэффициентах и . согласно прил.6[4] для супеси с JL = -2 и здания с гибкой конструктивной схемой. Коэффициент К =1 так как прочностные характеристики определены инженерно-геологическими изысканиями: при 28° согласно прил.7[4] Мγ= 098Мb =493 Мс =740. Одновременно принимаем db=0 и d1 = d для бесподвальных сооружений.
Тогда =361 кНм3 или 361кПа.
Условие выполняется.
Недонапряжение в наиболее невыгодном случае составляет
Таким образом для расчета осадки принимаем
р= mах(227; 181) = 227 кПа.
4. Расчет осадки основания
Расчет осадки основания фундамента ведем по формуле
n - число слоев на которое разбито основание в пределах сжимаемой толщи.
Находим нижнюю границу сжимаемой толщи
Сначала разбиваем основание ниже подошвы фундамента на элементарные слои h =-04b = 04*24 = 096 м. Таких слоев принимаем в пределах ИГЭ-1 в количестве Шести частично захватываем подстилающий ИГЭ-2
Находим вертикальное напряжение от собственного веса грунта на уровне подошвы фундамента = 175-15 = 26 кПа. Аналогично находим значения на различных глубинах. Строим эпюру напряжений .
Вертикальное напряжение от собственного веса грунта на уровне подошвы фундамента (z= 0) определяют по формулам
где γ'II - осредненное расчетное значение удельного веса грунтов залегающих
выше подошвы фундамента кНм3;
du - глубина заложения фундамента от уровня природного рельефа при
планировке подсыпкой грунта м;
d - глубина заложения фундамента от уровня планировки при срезке грунта м.
Вертикальные напряжения от собственного веса грунта zg на границе
слоёв расположенных на глубине z от подошвы фундамента находят по следующей формуле:
где γII i hi - соответственно удельный вес кНм3 и толщина i-го слой грунта м.
Например на уровне подошвы слоя
h1 =96 см. =26 + 175*096 = 43 кПа.
Дополнительные напряжения в грунте на уровне подошвы фундамента определяем
где α- коэффициент принимаемый по СНиПу [1] в зависимости от формы подошвы фундамента соотношения сторон относительной глубины расположения слой с . В прил. 9 [4] представлена таблица значений коэффициента α;
р -среднее давление под подошвой фундамента кПа
р0 - дополнительное вертикальное давление на грунт основания под подошвой фундамента.
в Которой коэффициент = 1000 при z = 0:
p0= = 1000 (227-26) = 201 кПа.
Для глубины z1= 96 cм находим 2* 96240 = 08. Зная = З024 = 125 и = 08 определяем по табл.1 прил.2 СНиП 2.02.01-83* [1] значение = 0830. Дополнительное напряжение в грунте на глубине z1= 96 см составляет = 0830*201 = 167 кПа. Аналогичным образом вычислены значения для других глубин что представлено в табл.3:
К расчету осадки основания фундамента
Поскольку b10м и Е>5 МПа то выделяем нижнюю границу сжимаемой толщи на глубине где соблюдается условие по формуле
гдеzp - дополнительное вертикальное напряжение на глубине z = Нc по вертикали проходящей через центр подошвы фундамента;
zg - вертикальное напряжение от собственного веса грунта.
В рассматриваемом примере это соответствует глубине z = H0 =576 см на которой 02= 02х 128 = 256 =18 кПа.
Рис. 2 Схема к расчету осадки основания фундамента по методу послойного суммирования.
Используя данные табл. 3 вычисляем осадку основания фундамента
Согласно прил.8[4] для производственных одноэтажных зданий с полным железобетонным каркасом максимальная предельная осадка Su =8 см. Расчетная осадка S = 24 Su =8 см.
Условие расчета основания фундамента по второй группе предельных состояний соблюдается.
5. Конструирование фундамента
Производим расчет фундамента по прочности. Толщина стенки стакана в плоскости действия момента (вдоль оси ОХ) по формуле
*10 =02 м; из плоскости момента не менее 150 мм. Тогда по формулам
размеры подколонника
С учетом модуля 300 мм luc = 18 м buc = 12 м.
Предположим что плитная часть фундамента состоит из одной ступени высотой h1 = 03 м. Рабочая высота нижней ступени при защитном слое 35 мм и диаметре арматуры 20 мм по формуле
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 [4].
Определяем допускаемый вынос нижней ступени С по формуле
где К - коэффициент принимаемый по табл. 2.2 [4] в зависимости от конфигурации фундамента класса бетона по прочности на сжатие и наибольшего краевого давления под подошвой р1max. Сначала можно принять бетон класса В 12.5.
При одной ступени b1 в табл.2.2 [4] соответствует buc рассматриваемого примера поэтому
b-b1=b-buc=24-12=12>2h01 = 2*0255 = 051 м
(четвертый случай табл.2.2) [4].
Принимаем класс бетона В 15.
Находим максимальное давление в плоскости действия момента (вдоль стороны l ) с использованием формул
при расчете в перпендикулярной плоскости а также для центрально нагруженного фундамента
Здесь n - число сочетаний нагрузок для расчетов по первой группе предельных
Для третьего сочетания
Для четвертого сочетания
При р1ma 224) = 400 кПа по табл.2.2[4] для четвертого случая и В15 значение K1=22. Тогда C1b=К1 *h01=22*0255 =0561 м. Фактический вынос нижней ступени вдоль стороны составляет (l-luc) 05 = (3 - 18)*05=06 >0561 м.
Следовательно вдоль стороны i 2 ступени высотой h=300мм
Находим максимальное давление из плоскости действия момента
При р1 ma 167) =219 кПа по табл.2.2 [4] для четвертого случая В15 значение К = 30. Тогда С1 b= 3*0255 = 0765 м. Фактический вынос нижней ступени вдоль стороны b будет (b-buс) 05 = (24 - 12) 05 = 06 0765 м. Следовательно вдоль стороны b достаточно одной ступени высотой h1=300 мм.
Определяем количество арматуры в подошве фундамента
где Rs - расчетное сопротивление арматуры растяжению
Сначала определяем количество рабочей арматуры вдоль длины подошвы в плоскости действия момента сразу на всю ширину подошвы. Вычисляем эксцентрицитет по формуле
Следовательно для нахождения моментов от реактивного давления грунта используем формулу
При вычислении эксцентрицитета применено более невыгодное в данном случае третье сочетание нагрузок так как
p1max3 = 400>p1max4 =224кПа
Расчетные сечения j принимаем по граням подколонника и колонны
вылет консоли С= 06 м рабочая высота h01 = 0255 м; момент от реактивного давления грунта по формуле
=1582*062[1 +6*0413-4*041*0633]2*3 =162 кНм.
Площадь арматуры класса A-III при Rs = 365000 кПа
Назначаем шаг рабочих стержней 200 мм. На ширину подошвы b - 24 м укладывается 2402 = 12 стержней. Расчетный
диаметр одного стержня см. Принимаем диаметр =22 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.
р13 =219кПа> р14=169кПа.
вылет консоли С1 = 06 м рабочая высота
h01'= h01 - = 0255 - 0014 = 0241 м;
При шаге стержней 200 мм на всю длину подошвы l= 30 м укладывается 30 02 = 15 стержней. Расчетный диаметр одного стержня
Принимаем диаметр db = 12 мм.
Марку сетки подошвы фундамента записываем следующим образом:
где 2C обозначение сетки с рабочей арматурой в двух направлениях (при 1С - рабочая арматура в одном направлении):
-диаметр продольных и поперечных стержней с указанием класса арматурной стали;
- выпуски продольных и поперечных стержней мм (при выпусках стержней 25 мм эта дробь не проставляется). Схема армирования подошвы представлена на рис.3.
Рис.3. Схема размещения арматуры в подошве запроектированного фундамента
Проектирование свайных фундаментов под крайнюю колонну цеха
1. Выбор вида сваи и определение ее размеров
В качестве исходных данных для проектирования свайных фундаментов приняты исходные данные использованные в примере расчета фундамента стаканного типа на естественном основании.
Рис. 4.геолого-литологический разрез
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 х 30 см серия.
Высоту ростверка так же как и фундамента мелкого заложения из конструктивных соображения назначаем 15 м. Тогда при отметке планировки - 0150 отметка подошвы будет -1650 а толщина дна стакана 0.5 м что больше минимальной равной 0 25 м Так как на ростверк действуют горизонтальные силы и моменты предусматриваем жесткое сопряжение ростверка со сваями путем заделки свай в ростверк на 50 см. Из них 40 см составляют выпуски арматуры а 10 см непосредственная заделка Тогда условная отметка головы сваи будет -1150.
Отметку острия сваи назначаем в зависимости от грунтовых условий строительной площадки. В качестве несущего пласта выбираем песок пылеватый кровля которого находится на глубине 80 м (отметка - 8150). Сваи заглубляем в этот слой на 10 м тогда отметка нижнего конца сваи будет – 9150.
Длину сваи определяем как разность между отметками головы и нижнего конца: L= 9150-1150 = 80м. По ГОСТ 19804.1-79* (прил.18)[4] марка сваи С 80-30. Если вычисленная длина сваи не совпадет с размерами указанными в ГОСТе то увеличивают заглубление в несущий слой так чтобы длина сваи L получалась стандартной.
Так как свая опирается на сжимаемые грунты то она относится к висячим.
2. Определение несущей способности сваи
Несущая способность забивной висячей сваи определяется по формуле
- коэффициент условий работы сваи в грунте принимаемый для забивных свай равным 1
R - расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи кПа; для забивных свай-стоек R = 20000 кПа для забивных висячих свай - по прил.19[4];
А - площадь - опирания сваи на грунт м2;
u - наружный периметр поперечного сечения сваи м;
-расчетное сопротивление
hi- толщина i -го слоя грунта соприкасающегося с боковой поверхностью
коэффициенты условий работы грунта соответственно под нижним концом и на боковой поверхности сваи учитывающие влияние способа погружения сваи на расчетное сопротивление грунта; для некоторых способов погружения забивных свай значения представлены в прил.21[4].
При погружении забивной сваи сплошного сечения дизель-молотом без литерной скважины коэффициент условий работы забивной сваи в грунте грунта под нижним концом сваи грунта по боковой поверхности
Площадь опирания сваи на грунт А=03*03=009 м2
Периметр сечения Р=03*4=12 м
Расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи при заглублении сваи в супесь при глубине zо=9 м JL0
zо- от уровня природного рельефа до острия сваи
Для определения расчетных сопротивлений грунта по боковой поверхности fi грунты от подошвы ростверка до острия разбиваем на однородные слои толщиной hi≤2 м
Находим среднюю глубину расположения слоя zi. Для глинистых грунтов R зависит от УL. Значения вносим в таблицу:
h1 =20 м; z1 = 25 м;JL = -2; f1 = 45 кПа;
h2 = 20 м; z2 = 45 м;JL = -2; f2 = 54 кПа;
h3 =20 м; z3= 65 м; JL = -2; f3 = 59 кПа;
h4 =07 м; z4=775 м;JL = -2; f4 = 61 кПа.
h5 =18 м; z5= 85 м;JL = -2; f4 = 62 кПа.
Fd=1*10233*009+12*1(2*45+2*54+2*59+07*61+18*62)=1411 кН
3. Размещение свай и проверка нагрузок
Расчетная нагрузка Р допускаемая на сваю
где - коэффициент надежности учитывающий точность метода определения несущей способности одиночной сваи
Нагрузка в обрезе ростверка складывается из веса стены
GI 1=G1γf=614*11=675 кН
Количество свай вычисляем по формуле
где - максимальная для всех сочетаний сумма расчетных вертикальных нагрузок в обрезе ростверка кН;
GI r - расчетный вес ростверка на начальном этапе проектирования может быть приближенно принят 01
Конструктивно принимаем 4 сваи
- коэффициент надежности по назначению равный 095 для зданий класса ответственности;
- коэффициент надежности по нагрузке равный для постоянных нагрузок 11;
- среднее значение удельного веса материала фундамента и грунта на его уступах принимаемое в инженерных расчетах равным 20кНм3.
Определим нагрузку в подошве ростверка в обоих сочетаниях для расчета по первой группе предельных состояний. Вертикальная нагрузка Nd складывается из веса стены ростверка и вертикальной силы от колонны а момент MVI - из момента от веса стены момента от колонны и момента от горизонтальной силы QI приложенной в обрезе ростверка.
Уточненный вес ростверка по формуле
GI = 095*11 *18* 15* 15* 20 = 891 кН
Для фундаментов с вертикальными сваями фактическую нагрузку на сваю при действие момента в одном направлении допускается определять по следующей формуле
х - расстояние от оси OY до оси сваи для которой вычисляется фактическая нагрузка м;
xi -расстояние от оси OY до оси каждой сваи.
Нагрузки для 3-го сочетания
MYI3=88+32*15+675(051+10)05=646кНм
Нагрузки для 4-го сочетания
MYI4=-597-76*15+675(051+10)05=201кНм
Наибольшая из максимальных фактических нагрузок на сваю в обоих сочетаниях составляет 687 кН. Перегруз сваи по формуле
В обоих сочетаниях минимальные фактические нагрузки на сваю 149 и 243 кН больше нуля. Следовательно выдергивающие нагрузки отсутствуют.
Таким образом выбранное количество свай удовлетворяет расчетам по несущей способности грунта основания. Используя ранее найденные размеры и соблюдая конструктивные требования вычерчиваем схему запроектированного свайного куста
4. Построение условного фундамента
Осредненное расчетное значение угла внутреннего трения грунта
где . - расчетное значение угла внутреннего трения для отдельных пройденных сваями слоев грунта толщиной
Н - глубина погружения свай в грунт
В - собственный вес условного фундамента при определении его осадки включается вес свай и ростверка а также вес грунта в объеме условного фундамента.
х=(Н1+Н2)tgα=(65+1)*0123=09225
Размеры подошвы условного фундамента складываются из расстояния между осями крайних свай стороны сечения сваи и 2а1 где a1 - расстояние от внешней грани сваи до границы условного фундамента
В направлении оси у (ширина подошвы условного фундамента bу )
bу =09+ 03+ 2*09225= 30 м;
в направлении оси х (длина подошвы условного фундамента ly )
ly =15 + 2* 09225 = 33 м.
Сравнение вариантов фундаментов
Сравниваем столбчатый и свайный фундамент под крайнюю колонну по расходу железобетона.
Vсвайн.ф-та=bplphp=15*06*18+12*09*18+4*03*03*8=644м3
Vстолбчат. ф-та=3*21*03+24*21*03+18*12+09= 583 м3
Проектирование ленточных фундаментов
Требуется запроектировать сборный сплошной ленточный фундамент под бытовое помещение в безподвальной части в Минске. Здание трехэтажное стены кирпичные толщиной b1 = 051 м удельный вес кладки = 18 кНм3. Расстояние между продольными стенами в осях l= 60 м в свету l0 = 56 м. Вес одного кв. метра перекрытия 30 кН (q1= 30 кПа). Покрытие - сборные ребристые железобетонные плиты пароизоляция утеплитель трехслойный гидроизоляционный ковер гравий втопленный в битумную мастику (q2=5.0 кПа). Кровля - плоская (= 0°). Коэффициент проемности m = 085. Относительная отметка поверхности земли в рассчитываемом сечении - 045 отметка низа перекрытия - 030. Грунтовые условия строительной площадки определенные инженерно-геологическими изысканиями. Из конструктивных соображений принимаем следующую схему
Рис. 3.1 Схема к расчету нагрузок на ленточный фундамент
В этом случае глубина заложения d больше расчетной глубины сезонного промерзания грунта. Фундаменты под бытовое помещение и цеха примерно на одном уровне. Подошва фундамента опирается на грунты ИГЭ-1. Почвенно-растительный слой прорезан.
Определяем нагрузки на 1 м п. в уровне -0300
Вес стены по формуле
где Н - высота стены от отметки планировки до карниза м;
b0 - толщина стены м;
-удельный вес материала кладки кНм3;
- коэффициент проемности равный отношению площади проемов на расчетном участке стены l1 к площади всей стены на том же участке и изменяющийся от 05 (для стен со значительным количеством проемов до 1 (для стен без проемов).
N1=1*10*051*18* 085 = 78 кНм
Для определения остальных нагрузок выделяем грузовую площадь
l0 - расстояние в свету между стенами м
где n – количество перекрытий
n – количество загруженных перекрытий
q3=05 (для перегородок)
Нагрузка на перекрытия при ее пониженном значении для административно-бытовых зданий q4 = 07 кПа
N5= 28* 07 *3 = 59 кНм.
Нормативная нагрузка от снегового покрова принимается для Минска относящегося к II снеговому району S0 = 12 кПа (прил.З []).
Расчетная нагрузка от веса снега на покрытие
N6 = 28*12*05*1 = 168 кНм.
Суммарная нагрузка на 1 м. п.
NII=N1+N2+N3+(N4 +N5 +N6)
– коэффициент сочетаний (=095)
NII= 78+25+14+095*(42+59+17)=1282 кНм
В первом приближении ширина подошвы фундамента определяется по формуле
где NII - погонная суммарная вертикальная нагрузка в уровне поверхности планировки кНм;
d - глубина заложения фундамента м;
R0 - расчетное сопротивление грунта кПа;
- среднее значение удельного веса материала фундамента и грунта на его уступах принимаемое в инженерных расчетах равным 20 кНм3
Ro=273 кНм2 (по анализу местных условий строительства)
Используя прил.16[] подбираем марку железобетонной фундаментной плиты ФП 6.24 шириной b = 06 м
Проверяем выполнение условия Р≤R
Среднее давление в подошве фундамента
NII –учитывает вес выше - 0300 м
G – учитывает вес ниже - 0300 м
Расчетное сопротивление грунта
К =1 (прочностные характеристики грунта (С и φ) определены непосредственными испытаниями)
Mr Mq и Mс -коэффициенты принимаемые по СНиП 2.02.01-83*[4] в зависимости от угла внутреннего трения φII. (φII=28о)
b - ширина подошвы фундамента м;
γII=γ’II=р*g=175 кНм3
Недонапряжение в данном случае составляет
СНиП 2.02.01-83 Основания зданий и сооруженийГосстрой СССР. М.: ЦИТП Госстроя СССР 1985.
СНиП 2.02.03-85 Свайные фундаментыГосстрой СССР. – ЦИТП Госстроя СССР 1985.
СНиП 3.02.01-83 Основания и фундаментыГосстрой СССР. – М.: ЦИТП Госстроя СССР 1983.
Гильман Я.Д. Логутин В.В. Проектирование оснований и фундаментов (для студентов и проектировщиков) – Ростов нД: РГАС.
Далматов Б.И. Механика грунтов основания и фундаменты. – Л.: Стройиздат 1988.