Жилое 6-ти этажное здание

160.dwg

Жилое 6-ти этажное здание
Курсовой проект по дисциплине
Основания и фундаменты
План 1-8 этажей (двух секций)
Фрагмент главного фасада
Свайный фундамент в сечении 4-4
Строительная площадка № 6
Геологический разрез
Бетоная подготовка 100мм
Условное обозначение
-суглинок красно-бурый
-суглинок краснобурый тугопластичный.(е=0.73
-песок средней крупности. ср.крупности водонасыщен .(е=0.45
-Глина темносерая пластичная(е=0.876
Спецификация к плану фундаментов
геологический разрез"

Чудн.doc

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ РФ
ЮЖНО-РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ
Факультет Энергомашиностроительный
РАСЧЕТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
по дисциплине: Основания и фундаменты
К защите Защита принята с оценкой
КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПРОЕКТИРУЕМОГО ЗДАНИЯ 3
СБОР НАГРУЗОК ДЕЙСТВУЮЩИХ НА ФУНДАМЕНТ 4
1 Определение нагрузки на ленточный фундамент в сечении 3-3 6
2 Определение нагрузки на ленточный фундамент в сечении 2-2 ..8
3 Определение нагрузки на ленточный фундамент в сечении 4-4 10
ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ ПЛОЩАДКИ СТРОИТЕЛЬСТВА .. 13
1 Определение наименования грунтов 13
2 Определение прочностных и деформационных характеристик грунтов .19
ПРОЕКТИРОВАНИЕ ФУНДАМЕНТА .. .22
1 Выбор глубины заложения фундамента .. 22
2 Проектирование фундамента в сечении 3-3 23
3 Проектирование фундамента в сечении 2-2 .. ..26
2 Проектирование фундамента в сечении 4-4 .. .29
ПРОЕКТИРОВАНИЕ СВАЙНОГО ФУНДАМЕНТА 32
РАСЧЕТ ОСАДКИ ФУНДАМЕНТА СЕЧЕНИЯ 4-4 39
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ . 42
КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПРОЕКТИРУЕМОГО ЗДАНИЯ
Жилой 6-этажный 4-секционный дом
Жилой 6-и этажный дом запроектирован с продольными стенами из кирпича. Наружные стены 1-го этажа выполняются из глиняного кирпича толщиной 64 см и имеют объемный вес кладки 18 кНм3 (1800кгсм3). То же 2-6-го этажей – 51 см и объемный вес кладки 14 кНм3 (1400кгсм3). Внутренние стены предусмотрены из силикатного кирпича толщиной 51 см для 1-го этажа и 38 см для 2-6-го этажей с объемным весом кладки 18 кНм3 (1800 кгсм3). Чердачное и междуэтажные перекрытия выполняются из многопустотных железобетонных плит толщиной 22см.Вес плит 3кНм2 (300 кгсм2). Нормативное значение нагрузки на перекрытия 15 кПа (150 кгсм2) на лестницы 3 кПа (300 кгсм2). Кровля скатная из листов металлочерепицы по деревянным стропилам с организованным водостоком. Балконы из сборных железобетонных плит весом 92 кН (9200 кгс) запроектированы начиная со 2-го этажа. Между осями 1-4>> расположен подвал.
Сбор нагрузок действующих на фундамент
Таблица1. Нагрузки на 1 м2 покрытия
Коэффициент надежности по нагрузке
- листы металлочерепицы - t=6 мм g=19 кНм3
- обрешетка – брусья 50х50
- стропила – брусья 100х150
Временная (снеговая):
- кратковременная (в том числе длительная)
Таблица2-Нагрузки на 1 м2 перекрытия 6 этажа
- от стяжки – ц.п. раствора марки М150 при t=20 мм; g=18 кНм3
- от утеплителя – пенобетонных плит при t=120 мм; g=4 кНм3
- от пароизоляции – одного слоя пергамина на битумной мастике
- от сборных ж. б. плит с круглыми пустотам
Таблица3-Нагрузки на 1 м2 перекрытия 1 – 5 этажей
- от покрытия пола – линолеума на клеящей мастике
- от стяжки – ц.-п. раствора марки М150 при t=20 мм; g=18 кНм3
- от сборных ж. Б. Плит с круглыми пустотами
- от временных перегородок (длительная)
Таблица4-Нагрузки на 1 м2 перекрытия подвала
- от стяжки – ц.-п. Раствора марки М150 при t=40 мм; g=18 кНм3
- от теплоизоляции – керамзитобетон при t=50 мм; g=10 кНм3
1 Определение нагрузки на ленточный фундамент в сечении 3-3
Нагрузку на 1м стены (сечение 1-1) от покрытия междуэтажных перекрытий и перекрытия подвала собираем с площади
A=(60-02-0382)2=281м2.
Определение основного сочетания нагрузок для расчета фундамента по прочности (п. 1.10 СниП 2.03.01-84*) – по первой группе предельных состояний (при gf>1)
Нагрузка от покрытия и междуэтажных перекрытий равна:
N1=(g1+g2+g3×(np-2)+g4+p1+p2+p3×(np-1))×A10=
=(035+452+384×(7-2)+496+096+055+142×(7-1))×281=1097 кН м2
где g1=117 кПа – постоянная нагрузка от покрытия;
g2=452 кПа – то же от перекрытия 6-го этажа;
g3=384 кПа – то же от одного перекрытия 1-5 этажей;
g4=496 кПа – то же от перекрытия подвала;
p1=p1cd×y21=12×08=096 кПа – кратковременная нагрузка от покрытия
p2=p2cd×y22=091×06=055 кПа – то же от перекрытия 6-го этажа;
p3=p3ld×y1+p3cd×y23×yn1=065×095+195×10×041=142 кПа – то же от одного перекрытия 1-5 этажей и подвала
здесь y1=095 – коэффициент сочетаний для длительной нагрузки;
y23=10 – то же для кратковременных нагрузок по степени влияния поскольку учитывается более двух кратковременных нагрузок (п. 1.12 СниП 2.01.07-85*);
yn1=04+(yA1-04)=04+(1-04)=041 – так как учитывается полезная кратковременная нагрузка для помещений указанных в поз. 2 табл. 3 СниП 2.01.07-85 от более чем одного перекрытия (п. 3.9 СниП 2.01.07-85);
yA1=1 – поскольку грузовая площадь A=281 м2A1=9 м2 (п. 3.8 СниП 2.01.07-85);
np=7 – число междуэтажных перекрытий (включая перекрытие над подвалом).
)стена толщиной 64 см от отметки минус 0315 до отметки 2685 за вычетом оконных проемов 122 x 158 м:
N2=18×064×(3-122×158×1253)×11=2836 кНм2
)стена толщиной 51 см от отметки минус 2685 до отметки 1881 за вычетом оконных проемов 122 x 158 м:
N3=14×051×(21495-122 ×1585253)×11=879 кНм2.
Основное сочетание нагрузок на 1 м фундамента равно:
NI=N1+N2 +N3 =1097+2836+8792259 кНм2
Определение основного сочетания нагрузок для расчета основания фундамента по деформациям (п. 2.6 СниП 2.02.01-83*) – по второй группе предельных состояний (при gf=1)
N1=(g1+g2+g3×(np-2)+g4+p1+p2+p3×(np-0))×A10=
=(107+397+342×(7-2)+428+040+076×(7-1))×281=90 кНм2
где g1=107 кПа – постоянная нагрузка от покрытия;
g2=397 кПа – то же от перекрытия 6-го этажа;
g3=342 кПа – то же от одного перекрытия 1-5 этажей;
g4=428 кПа – то же от перекрытия подвала;
p2=0 кПа – то же от перекрытия 6-го этажа;
p3=(p31ld+p3ld)×y1=(05+03)×095=076 кПа – то же от одного перекрытия 1-5 этажей и подвала
здесь y1=095 – коэффициент сочетаний для длительной нагрузки поскольку учитывается более одной временной нагрузки (п. 1.12 СниП 2.01.07-85*).
N2=18×064×(3-122×158×1253) =25 кНм2.
N3=14×051×(21495-122 ×1585253) =80 кНм2.
NII=N1+N2 +N3 =90+25+80 195 кНм2
2Определение нагрузки на ленточный фундамент в сечении 2-2
Нагрузку на 1м стены (сечение 2-2) от покрытия междуэтажных перекрытий и перекрытия подвала собираем с площади
A=(6-02-0382)×1=561 м2.
Определение основного сочетания нагрузок для расчета фундамента по прочности (п. 1.10 СНиП 2.03.01-84*) – по первой группе предельных состояний (при gf>1)
N1=(g1+g2+g3×(np-2)+g4+p1+p2+p3×(np-0))×A=
=(117+452+384×(7-2)+496+096+055+181×(7-1))×561=234 кН
где p1=p1cd×y22=12×08=096кПа-кратковременная от покрытия;
p2=p2cd×y21=091×06=055 кПа – то же от перекрытия 6-го этажа;
p3=p3ld×y1+p3cd×y23×yn1=065×095+195×10×061=181 кПа – то же от одного перекрытия 1-5 этажей и подвала
y21=06; y22=08; y23=10 – то же для кратковременных нагрузок по степени влияния поскольку учитывается более двух кратковременных нагрузок (п. 1.12 СНиП 2.01.07-85*);
yn1=04+(yA1-04)=04+(1-04)=064 – так как учитывается полезная кратковременная нагрузка для помещений указанных в поз. 1 табл. 3 СНиП 2.01.07-85 от более чем одного перекрытия (п. 3.9 СНиП 2.01.07-85);
yA1=1 - поскольку грузовая площадь A=28 м2 A1=9 м2 (п. 3.8 СНиП 2.01.07-85);
)стена толщиной 38 см от отметки 2760 до отметки 17640
N2=18×038×1488×11=112 кНм;
)стена толщиной 51 см от отметки минус 0270 до отметки 2760
N3=18×051×303×11=306 кНм;
NI=N1+N2 +N3=324+112+306377 кНм.
Определение основного сочетания нагрузок для расчета основания фундамента по деформациям (п. 2.6 СНиП 2.02.01-83*) – по второй группе предельных состояний (при gf=1)
N1=(g1+g2+g3×(np-1)+g4+p1+p2+p3×(np-0))×A=
=(107+397+342×(7-2)+428+04+0+076×(7-1))×561=172 кН
p2=0 – т.к. на перекрытии 8-го этажа не действует длительная нагрузка;
здесь y1=095 – коэффициент сочетаний для длительной нагрузки поскольку учитывается более одной временной нагрузки (п. 1.12 СНиП 2.01.07-85*).
N2=18×038×1488=1018 кНм;
N3=18×051×303=278 кНм;
NII=N1+N2 +N3=172+1018+278302 кНм.
3 Определение нагрузки на фундамент под колонну в 4-4
Нагрузку на 1м стены (сечение 4-4) от покрытия междуэтажных перекрытий и перекрытия подвала собираем с площади
A=(12-0310Z2)2Z1=569 м2.
=(035+452+384×(7-2)+496+096+055+142×(7-1))×569=212 кНм2
где p1=p1cd×y21=12×08=096 кПа – кратковременная нагрузка от покрытия;
здесь y1=095 – коэффициент сочетаний для длительной нагрузки.
стена толщиной 51 см от отметки минус 0315 до отметки 2685: N2=18×051×3×11=30 кНм2.
стена толщиной 38 см от отметки минус 2685 до отметки 1881: N3=14×038×21495×11 =126 кНм2.
NI=N1+N2 +N3 =212+30+126368 кНм2
=(107+397+342×(7-2)+428+040+076×(7-1))×569=168 кНм2
p3=(p31ld+p3ld)×y1=(05+03)×095=076 кПа – то же от одного перекрытия 1-7 этажей и подвала
стена толщиной 51 см от отметки минус 0315 до отметки 2685: N2=18×0051×3=27 кНм2.
стена толщиной 38 см от отметки минус 2685 до отметки 1881: N3=14×038×21495=115 кНм2.
NII=N1+N2 +N3 =168+27+115310 кНм2
Инженерно-геологические условия площадки строительства
1 Определения наименования грунтов
Дано: Влажность грунта W = 12%;
Граница текучести WL =0%;
Граница пластичности WP =0%;
Плотность частиц грунта ρs = 265 гсм3;
Плотность грунта ρ = 17 гсм3;
а) Определение числа пластичности
По ГОСТ 25100-95 (табл. Б.11) грунт является песок мелкий
б) Определение показателя текучести
в) Определение коэффициента пористости
Строительная площадка №6 скважина №1 образец грунта №1 глубина отбора 20 м – песок мелкий средней плотности влажный желтый
Дано: Влажность грунта W = 25%;
Граница текучести WL = 30%;
Граница пластичности WP = 20%;
Плотность частиц грунта ρs = 27 гсм3;
Плотность грунта ρ = 184 гсм3.
По ГОСТ 25100-95 (табл. Б.11) грунт является суглинком поскольку 7% IP = 10%17%.
По ГОСТ 25100-95 (табл. Б.14) наименование суглинка по показателю консистенции – мягкопластичный поскольку 05 IL = 069075
Строительная площадка №6 скважина №1 образец грунта №2 глубина отбора 40 м – суглинок мягкопластичный краснобурый.
Удельный вес с учетом взвешивающего действия воды
Дано: Влажность грунта W = 27%;
Граница текучести WL = 316%;
Граница пластичности WP = 196%;
Плотность частиц грунта ρs = 271 гсм3;
Плотность грунта ρ = 298 гсм3;
По ГОСТ 25100-95 (табл. Б.11) данный грунт является суглинок
По ГОСТ 25100-95 (табл. Б.14) наименование суглинка по показателю консистенции – тугопластичный
Строительная площадка №6 скважина №2 образец грунта №3 глубина отбора 600 м – суглинок тугопластичный краснобурый.
Граница текучести WL = 0%;
Граница пластичности WP = 0%;
Плотность частиц грунта ρs = 266 гсм3;
Плотность грунта ρ = 2 гсм3;
По ГОСТ 25100-95 (табл. Б.11) данный грунт является песком.
б) Определение показателя средней плотности
Строительная площадка №6 скважина №2 образец грунта №4 глубина отбора 900 м – песок. средней плотности насыщен водой
Дано: Влажность грунта W = 320%;
Граница текучести WL = 47%;
Граница пластичности WP = 266%;
Плотность частиц грунта ρs = 273 гсм3;
Плотность грунта ρ = 192 гсм3.
По ГОСТ 25100-95 (табл. Б.11) грунт является глиной.
По ГОСТ 25100-95 (табл. Б.14) наименование глины по показателю консистенции – тугопластичный
Строительная площадка №6 скважина №3 образец грунта №5 глубина отбора 12 м – глина тугопластичная
2 Определение прочностных характеристик
При определении прочностных характеристик сn и φn по СНиП 2.02.01-83* (прил.5) используем формулы интерполяции:
При определении модуля деформации E используем формулу:
где α – коэффициент сжимаемости МПа-1;
– коэффициент зависящий от относительной поперечной деформации грунта и равный:
) Для песка имеющего e=074; α=01 МПа-1 получаем:
) Для суглинка имеющего e=105; α=01 МПа-1 получаем:
) Для суглинка имеющего e=073; IL=061. α=0096 МПа-1 получаем:
) Для песка имеющего e=045; α=005 МПа-1 получаем:
) Для глины имеющей e=0876; α=0085 МПа-1 получаем:
Таблица 5- сводная таблица физико-механических свойств грунта
Характеристика грунта
) Наименование грунта
) Удельный вес (γ) кНм
) Удельный вес твердых частиц (γs) кНм3
) Влажность на границе раскатывания (Wр)
) Влажность на границе текучести (WL)
) Число пластичности (Ip)
) Показатель консистенции (IL)
) Коэффициент пористости (e)
) Степень влажности (Sr)
) Условное расчетное сопротивление (R0) кПа
) Угол внутреннего трения (φII) град
) Удельное сцепление (сII) кПа
) Модуль деформации (E) МПа
ПРОЕКТИРОВАНИЕ ФУНДАМЕНТА
1 выбор глубины заложения фундамента
Определим глубину заложения фундамента учитывая климатические условия на строительной площадке. Для этого по карте глубин промерзания (приложение 1 -[1]) находим что нормативная глубина промерзания суглинков для г. Волгодонска составляет 90 см. Поскольку с поверхности и до подошвы фундамента залегает грунт обратной засыпки - суглинок то в соответствии с п. 2.127 - [2] нормативную глубину промерзания определяем по формуле:
dfn=dfnг×d0п023=90×023023=90 см
где dfnг - нормативная глубина промерзания грунтов для г. Волгодонска;
d0п – величина принимаемая согласно п. 2.27 – [3] для суглинка
По табл. 1[3] найдем значение коэффициента влияния теплового режима здания kh=05. (т.к 15 градусов).
Расчетную глубину промерзания найдем по формуле :
df=kh×dfn=05×90=45 см=05 м.
Определим глубину расположения уровня подземной воды (отм. минус 58) от спланированной поверхности земли (отм минус 3850)
dw=(-1050-(-29))=395 м и величину df+2=25.
По табл. 2[3] выясняем что для грунта опорного слоя фундамента - суглинка при dw=395м df+2=25 м глубина заложения фундамента назначается от глубины промерзания грунта df должны залегать до глубины не менее нормативной глубины промерзания dfn.
2проектирование фундамента в сечении 3-3
Запроектировать ленточный фундамент под наружную несущую кирпичную стену толщиной 640 мм жилого дома возводимого в г.Волгодонске если на уровне низа плиты перекрытия эксплуатируемого подвала (отм. минус 0315) действует расчетная нагрузка NOII=195 кНм. Грунтовые условия строительной площадки: 1-ый слой – песок (e=074; gII=17 кНм3; jII=2840; cII=399 кПа; Е=139 МПа); 2-ой слой – суглинок мягкопластичный (e=105; gII=164кНм3; jII= 12; cII=12 кПа; Е=1025 МПа); 3-ий слой – суглинок тугопластичный (e=073; IL=061; gII=198 кНм3; gS=271 кНм3; jII= 1720; cII=21 кПа; Е=961 МПа); 4-ый слой – песок средней плотности (e=073; gII=198 кНм3;gS=271кНм3; jII=400; cII=3 кПа; Е=232 МПа). Физико-механические характеристики грунтов получены по результатам лабораторных испытаний. Грунт обратной засыпки пазух котлована и подстилающего слоя пола подвала – песок .Здание представляет конструкцию с наружными несущими продольными стенами длиной L=3820 м и высотой Н=1881 м. Расчетная среднесуточная температура в помещении подвала равна 50 С. Ширина подвала 12 м. Пол подвала бетонный (gcf=24 кНм3) толщиной hcf=10 см.
Определим глубину заложения фундамента учитывая климатические условия на строительной площадке. Для этого по карте глубин промерзания (приложение 1 СНиП 2.01.01-82 «Строительная климатология и геофизика» -[1]) находим что нормативная глубина промерзания глинистых и суглинистых грунтов для г. Волгодонска составляет 90 см. Поскольку с поверхности и до подошвы фундамента залегает грунт обратной засыпки - суглинок то в соответствии с п. 2.127 «Пособия по проектированию оснований зданий и сооружений (к СНиП 2.02.01-83)» - [2] нормативную глубину промерзания определяем по формуле
dfn=dfnг×d0п023=90×028023=90 см
где dfnг - нормативная глубина промерзания глинистых и суглинистых грунтов для г. Волгодонска;
d0п – величина принимаемая согласно п. 2.27 СНиП 2.02.01-83 «Основания зданий и сооружений» - [3] для суглинков равной 023 м.
По табл. 1[3] найдем значение коэффициента влияния теплового режима здания kh=1. Расчетную глубину промерзания найдем по формуле 3[3]
df=kh×dfn=1×90=00 см=09 м.
Определим глубину расположения уровня подземной воды от спланированной поверхности земли dw=497 м и величину df+2=09+2=29 м. По табл. 2[3] выясняем что для грунта опорного слоя фундамента - песка пылеватого при dw=497 м > df+2=29 м глубина заложения фундамента назначается независимо от глубины промерзания грунта.
Определим ориентировочную ширину ленточного фундамента по формуле
b=N0II(R0-gm×d)=195(200-17×256)= 12м.
По ГОСТ 13580-85 выбираем сборную ж. б. фундаментную плиту ленточного фундамента шириной 12 м высотой 03 м и линейным весом 75 кНм
Конструкцию подземной части стены назначаем из двух бетонных блоков по ГОСТ 13579-78 шириной 06 м высотой 058 м и линейным весом 81 кНм.
Тогда глубина заложения подошвы фундамента от спланированной поверхности земли будет равна
d=(-1050-(-177))=072 м.
Вычисляем расчетную (при gf=1) нагрузку от веса фундамента
NfII=75+81×2=237кНм.
Определяем расчетную нагрузку от веса грунта обратной засыпки и веса конструкции пола подвала расположенного выше верхнего обреза фундамента (отм. минус 1940)
NgII=(12-06)2×(17× (-1050-(-177)) =36кНм.
Полная нагрузка на уровне подошвы фундамента равна
NII=N0II+NfII+NgII=195+237+36=2223кНм.
Найдем среднее давление под подошвой фундамента по формуле
p=NIIA=222312=18525кПа.
Определим расчетное сопротивление несущего слоя по формуле 7[3] при b1=08 м и b2=12 м:
R=gc1×gc2k×[Mg×kz×b×gII+Mq×d1×g’II+(Mq-1)×db×g’II+Mc×cII]=
=13×12411×[098×1×08×17+493×121×18+(493-1)×0×18+740×399]=203 кПа
gc2=124 – коэффициенты условий работы принятые по табл. 3[3]
k=11 поскольку прочностные характеристики грунта определены из табл.;
Mg=098; Mq=493; Mc=740 – коэффициенты принятые по табл. 4[3] при jII=2840;
kz=1 – поскольку b=08 м 10 м;
d1= d =121 м – глубина заложения подошвы фундамента от спланированной поверхности земли;
Основное условие р=185 кПа R=203 кПа выполняется и поскольку недонапряжение под подошвой фундамента составляет (203-185)×100%203»88% 10% дальнейшую корректировку фундамента выполнять не будем.
3подбор размеров подошвы фундамента для сечения 2-2
Запроектировать ленточный фундамент под наружную несущую кирпичную стену толщиной 640 мм жилого дома возводимого в г.Волгодонске если на уровне низа плиты перекрытия эксплуатируемого подвала (отм. минус 0315) действует расчетная нагрузка NOII=302 кНм. Грунтовые условия строительной площадки: 1-ый слой – песок (e=074; gII=17 кНм3; jII=2840; cII=399 кПа; Е=139 МПа); 2-ой слой – суглинок мягкопластичный (e=105; gII=164кНм3; jII= 12; cII=12 кПа; Е=1025 МПа); 3-ий слой – суглинок тугопластичный (e=073; IL=061; gII=198 кНм3; gS=271 кНм3; jII= 1720; cII=21 кПа; Е=961 МПа); 4-ый слой – песок средней плотности (e=073; gII=198 кНм3;gS=271кНм3;jII=400; cII=3 кПа; Е=232 МПа). Физико-механические характеристики грунтов получены по результатам лабораторных испытаний. Грунт обратной засыпки пазух котлована и подстилающего слоя пола подвала – песок .Здание представляет конструкцию с наружными несущими продольными стенами длиной L=3820 м и высотой Н=1881 м. Расчетная среднесуточная температура в помещении подвала равна 50 С. Ширина подвала 12 м. Пол подвала бетонный (gcf=24 кНм3) толщиной hcf=10 см.
Определим глубину заложения фундамента учитывая климатические условия на строительной площадке. Для этого по карте глубин промерзания (приложение 1 СНиП 2.01.01-82 «Строительная климатология и геофизика» -[1]) находим что нормативная глубина промерзания глинистых и суглинистых грунтов для г.Волгодонска составляет 90 см. Поскольку с поверхности и до подошвы фундамента залегает грунт обратной засыпки - суглинок то в соответствии с п. 2.127 «Пособия по проектированию оснований зданий и сооружений (к СНиП 2.02.01-83)» - [2] нормативную глубину промерзания определяем по формуле
d0п – величина принимаемая согласно п. 2.27 СНиП 2.02.01-83 «Основания зданий и сооружений» - [3] для песка равной 028 м.
По табл. 1[3] найдем значение коэффициента влияния теплового режима здания kh=07. Расчетную глубину промерзания найдем по формуле 3[3]
df=kh×dfn=07×90=63 см=06 м.
Определим глубину расположения уровня подземной воды от спланированной поверхности земли dw=42 м и величину df+2=06+2=26 м. По табл. 2[3] выясняем что для грунта опорного слоя фундамента - суглинка при dw=42 м >df+2=26 м глубина заложения фундамента назначается независимо от глубины промерзания грунта.
В соответствии с конструктивными требованиями подошву фундамента назначаем на 65 см > 50 см ниже верха пола подвала (отм. минус 2900) тогда глубина заложения подошвы фундамента от спланированной поверхности земли будет равна
d=(-105-(-2900-065))=2565 м.
Горизонтальную силу давления грунта обратной засыпки на стену подвала не учитываем так как она будет восприниматься конструкциями перекрытия и полом подвала.
Определим ориентировачную ширину ленточного фундамента
По табл. 5 для песка находим R0=200 кПа.
b=N0II(R0-gm×d)=302(200-17×256)=12 м.
По ГОСТ 13580-85 выбираем ближайшую по размерам типовую сборную ж. б. фундаментную плиту шириной 10 м высотой 03 м и линейным весом 64 кНм. Конструкцию подвальной части стены назначаем из пяти бетонных блоков по ГОСТ 13579-78 шириной 06 м высотой 058 м и линейным весом 81 кНм.
Вычисляем расчетную (при gf=1) нагрузку от веса фундамента и стены подвала
NfII=64+81×5=469 кНм.
Определяем расчетную нагрузку от веса грунта обратной засыпки и веса конструкции пола подвала расположенного выше верхнего обреза фундамента (отм. минус 3140)
NgII=(10-06)2×(17×(-105-(-33))+24×01+17×(-29-(-330)))=476кНм.
NII=N0II+ NgII +NfII =302+469 +476»3965 кНм.
Найдем среднее давление под подошвой ленточного фундамента по формуле
p=NIIb=3965 10=3965 кПа.
Определим расчетное сопротивление несущего слоя по формуле 7[3]:
R1=gc1×gc2k×[Mg×kz×b1×gII+Mq×d1×g’II+(Mq-1)×db×g’II+Mc×cII]=
=13×12411×[098×1×08×117+493×077×19+(493-1)×18×19+740×399]=423 кПа
gc2=124 – коэффициент условий работы принятый по табл. 3[3]
k=11 поскольку прочностные характеристики грунта приняты по справочным таблицам;
Mg=098; Mq=493; Mc=740 – коэффициенты принятые по табл. 4[3] при φII=2840;
kz=1 – поскольку b1=08 м 10 м;
d1=hs+hcf×gcfg’II=064+01×2419»077 м – приведенная глубина заложения фундамента от пола подвала найденная по формуле 8[3] здесь
hs=(-29-(-33)-01)=04 м – толщина грунта подстилающего слоя пола подвала;
db=(-105-(-28))=175 м – расстояние от уровня планировки до верха пола подвала при ширине подвала B=144 м 20 м;
Основное условие р=3969кПа R=423 кПа выполняется. Недонапряжение под подошвой фундамента составляет всего(423-396)×100%423=68% 10%.
4 проектирование фундамента в сечении 4-4
Запроектировать ленточный фундамент под наружную несущую кирпичную стену толщиной 510 мм жилого дома возводимого в г.Волгодонске если на уровне низа плиты перекрытия эксплуатируемого подвала (отм. минус 0315) действует расчетная нагрузка NOII=310 кНм. Грунтовые условия строительной площадки: 1-ый слой – песок (e=074; gII=17 кНм3; jII=2840; cII=399 кПа; Е=139 МПа); 2-ой слой – суглинок мягкопластичный (e=105; gII=164кНм3; jII= 12; cII=12 кПа; Е=1025 МПа); 3-ий слой – суглинок тугопластичный (e=073; IL=061; gII=198 кНм3; gS=271 кНм3; jII= 1720; cII=21 кПа; Е=961 МПа); 4-ый слой – песок средней плотности (e=073; gII=198 кНм3;gS=271кНм3;jII=400; cII=3 кПа; Е=232 МПа). Физико-механические характеристики грунтов получены по результатам лабораторных испытаний. Грунт обратной засыпки пазух котлована и подстилающего слоя пола подвала – песок .Здание представляет конструкцию с наружными несущими продольными стенами длиной L=3820 м и высотой Н=1881 м. Расчетная среднесуточная температура в помещении подвала равна 50 С. Ширина подвала 12 м. Пол подвала бетонный (gcf=24 кНм3) толщиной hcf=10 см.
b=N0II(R0-gm×d)=310(200-17×241)= 14м.
Тогда глубина заложения подошвы фундамента от спланированной поверхности земли будет равна d=(-1050-(-251))=356 м.
NII=N0II+NfII+NgII=310+237+36=3373 кНм.
p=NIIA=337512=2812 кПа.
=13×12411×[098×1×08×17+493×121×18+(493-1)×0×18+740×399]=298 кПа
Основное условие р=2812 кПа R=298 кПа выполняется и поскольку недонапряжение под подошвой фундамента составляет (298-2812)×100%298»56% 10% дальнейшую корректировку фундамента выполнять не будем.
Проектирование свайного фундамента под сечение 4-4
Запроектировать свайный фундамент из забивных ж. б. свай квадратного сечения по ГОСТ 19804.2-79* с монолитным ростверком под внутренюю несущую стену жилого дома возводимого в г. Волгодонске
NOII=3262кНм2; NOI=3842 кНм2.
. Грунтовые условия строительной площадки: 1-ый слой – песок (e=074; gII=17 кНм3; jII=2840; cII=399 кПа; Е=139 МПа); 2-ой слой – суглинок мягкопластичный (e=105; gII=164кНм3; jII= 12; cII=12 кПа; Е=1025 МПа); 3-ий слой – суглинок тугопластичный (e=073; IL=061; gII=198 кНм3; gS=271 кНм3; jII= 1720; cII=21 кПа; Е=961 МПа); 4-ый слой – песок средней плотности (e=073; gII=198 кНм3;gS=271кНм3;jII=400; cII=3 кПа; Е=232 МПа).Физико-механические характеристики грунтов получены по результатам лабораторных испытаний.
Грунт обратной засыпки пазух котлована подстилающего слоя пола подвала и планировки подсыпкой – песок (g’II=180 кНм3).
Отметка спланированной поверхности земли минус 1050.
Расчетная среднесуточная температура в помещении подвала равна 50 С. Ширина подвала 12 м. Пол подвала бетонный (gcf=24 кНм3) толщиной hcf=10 см.
Забивку свай производить дизельным молотом.
Определим глубину заложения подошвы ростверка учитывая климатические условия на строительной площадке. Для этого по карте глубин промерзания (приложение 1 СНиП 2.01.01-82 «Строительная климатология и геофизика» -[1]) находим что нормативная глубина промерзания глинистых и суглинистых грунтов для г. Волгодонска составляет 90 см. Поскольку с поверхности и до подошвы ростверка залегает песок то в соответствии с п. 2.127 «Пособия по проектированию оснований зданий и сооружений (к СНиП 2.02.01-83)» - [2] нормативную глубину промерзания определяем по формуле
dfn=dfnг×d0п023=90×028023=109 см
df=kh×dfn=07×109=766 см=076 м.
Определим глубину расположения уровня подземной воды от спланированной поверхности земли dw=497 м и величину df+2=076+2=27 м. По табл. 2[3] выясняем что для грунта опорного слоя росверка - песка мелкого при dw=497 м >
>df+2=26 м глубина заложения ростверка назначается независимо от глубины промерзания грунта.
Высоту монолитного ростверка назначаем равной 150 см Глубину заделки сваи в ростверк принимаем равной D=5 см.
Наиболее благоприятным грунтом для использования в качестве несущего слоя является 3-ый слой – суглинок тугопластичный. Требуемую длину сваи определяем по формуле
Lreq=D+Shgi+hminr=5+710+100=815 см
где Shg hminr=100 см – минимально допустимое согласно п. 7.10 СНиП 2.02.03-85 «Свайные фундаменты» - [4] заглубление забивной сваи в несущий слой – суглинок тугопластичный с IL=034>01.
Принимаем ж. б. сваю марки СНпр3-30 с размерами поперечного сечения 30х30 см и длиной 8 м. Тогда заглубление сваи в несущий слой составит 173 см. Так как несущий слой – суглинок тугопластичный то в соответствии с примечанием к п. 2.2 [4] свая по условиям взаимодействия с грунтом относится к висячей.
Поскольку очевидно что несущая способность висячей сваи по материалу сваи выше чем ее несущая способность по грунту то определяем только несущую способность сваи по грунту.
Несущую способность сваи по грунту определяем по формуле 8[4]
Fd=gc×(gcR×R×A+u×Sgcf×fi×hi)=1×(1×3950×009+12×3757)=785 кН
где gc=1 – коэффициент условий работы сваи в грунте принятый согласно п. 4.2 [4];
gcf=1 – коэффициенты условий работы грунта соответственно под нижним концом и на боковой поверхности сваи при забивке свай дизельным молотом принятые по табл. 3 [4]; R=3950 кПа – расчетное сопротивление под нижним концом сваи принятое по табл.1[4]; A=03×03=009 м2 – площадь поперечного сечения сваи; u=4×03=12 м – наружный периметр поперечного сечения сваи;
Sgcf×fi×hi=1×(23×1+2307×11+30×2+2708×16+30×2+109×04+30×2+30×2+265×15)=3757кПа - сумма произведений расчетных сопротивлений слоев грунта (толщиной не более 2 м) на боковой поверхности принятых по табл. 2 [7] на толщину этих слоев.
Силу расчетного сопротивления сваи по грунту находим по формуле 2[4] для коэффициента надежности gk=125 (см. п. 3.10 [4])
FR=Fdgk=5535125=628кН.
Поскольку неизвестно число свай и конструкция ростверка воспользуемся инженерным приемом. Учитывая что минимальное расстояние между сваями 3×d где d - размер стороны поперечного сечения сваи условное давление под подошвой ростверка находим из предположения что вся нагрузка воспринимаемая сваями передается на грунт.
Определяем условное давление под подошвой ростверка по формуле
рc=FR(3×d)2=628(3×03)2=232 кН.
Площадь подошвы ростверка определяем по формуле
Ac=NOIрc=3842232=16м2
где NOI=384 кН – полная расчетная нагрузка для расчетов по I группе предельных состояний на уровне верхнего обреза ростверка.
Приближенный вес ростверка с грунтом на его уступах определяем по формуле
NrcI=gf×Ac×gm×dr=11×16×18×=3168 кН
где gf=11 – коэффициент надежности по нагрузке для веса ростверка и грунта на его уступах;
gm=18 кНм3 –среднее значение удельного веса материала ростверка
Предварительное число свай в ростверке определяем по формуле
npr=hM×(NOI+NrcI)FR=11×(384+194)628 =12 шт.
где hM=11 – коэффициент учитывающий действие момента.
По конструктивным соображениям принимаем число свай 1.
Размеры монолитного ростверка назначаем по конструктивным соображениям. Высоту плитной части – 45 см. Назначаем расстояние от края подошвы ростверка до оси сваи – d=30 см. Тогда размеры подошвы ростверка в плане – 08х1 м.
Расчетные нагрузки от веса ростверка соответственно для расчетов по II и I группам предельных состояний
NrII=gb×Vr=25×036=9 кН;
NrI=gf×NrII=11×9=99 кН
где gb=25 кНм3 – удельный вес материала ростверка; Vr=08×1×045=036 м3 – объем ростверка;
gf=11 – коэффициент надежности по нагрузке для собственного веса ростверка.
То же от веса грунта на уступах ростверка
NgII= (06-05)2×(18×(-105-(-251))= 25кНм.
NgI=gf×NgII=11×25=275кН
где gf=11 – коэффициент надежности по нагрузке для собственного веса грунта на уступах ростверка.
Полная вертикальная расчетная нагрузка на уровне подошвы ростверка
NII=NOII+NrII+NgII=3262+9+25»338 кН;
NI=NOI+NrI+NgI=3842+99+275»3968 кН.
Максимальное расчетное усилие передаваемое на сваи
NIn =39681=396 кН FR=628 кН
т. е. условие (2)[4] выполнено.
Минимальное усилие передаваемое на сваи
NIn =39681=3968 кН FR=628 кН> 0.
Все сваи сжаты максимальное расчетное усилие передаваемое на сваи не превышает силы расчетного сопротивления сваи.
Произведем проверку среднего давления под подошвой условного фундамента АБВГ.
Определяем средневзвешенное значение угла внутреннего трения
jIIm=SjIIi×hiShi=(284×041+12×20+172×134)375=156.
Определяем ширину подошвы условного фундамента bc учитывая что расстояние между наружными гранями крайних рядов свай b0=0 м и a=jIIm4=1564=390
bc=b0 +2×Shi×tga=0+2×375×tg39=15 м.
Нагрузка от собственного веса свай при весе одной сваи 72 кН равна
Нагрузка от собственного веса грунта условного фундамента
NgcII=18×(12×1×045-036)+(12-06)2×(18×(-1050-(-251))+(12×1-1×032)×(193×041+192×2+218×134)=897 кН.
Нагрузка от собственного веса условного фундамента
NcII=NrII+NsII+NgcII=9+72+897»106 кН.
Отсюда осредненный удельный вес условного фундамента
g’cII=106603=175 кНм3.
Давление под подошвой условного фундамента определяем по формуле
рcII=(NOII+NcII)bc2=(3262+106)15=280 кПа.
Расчетное сопротивление грунта Rc расположенного ниже подошвы условного фундамента определяем по формуле 7[3]
=13×12411×[098×1×08×117+493×077×19+(493-1)×18×19+740×399]=2872 кПа
где gc1=13 и gc2=124 – коэффициент условий работы принятый по табл. 3[3]
Поскольку рcII=280 кПа Rc=2872 кПа то требование п. 2.41 [3] удовлетворено.
Так как здание и грунт ниже подошвы условного фундамента удовлетворяют требованиям п. 2.56.в[3] то расчет деформаций основания выполнять не требуется.
Расчет осадки фундамента сечение 4-4
Определить осадку фундамента с шириной подошвы b=12 м и глубиной заложения от спланированной поверхности земли (отм. минус 1050) dn=121 м. Среднее давление под подошвой фундамента р=280 кПа.
Грунтовые условия строительной площадки: 1-ый слой – суглинок тугопластичный (e=0721; gII=193 кНм3; jII=210; cII=245 кПа; Е=66 МПа); 2-ой слой – глина полутвердая (e=0927; gII=192 кНм3; jII= 160; cII=424 кПа; Е=55 МПа); 3-ий слой – суглинок тугопластичный (e=0415; IL=034; gII=218 кНм3; gS=267 кНм3; jII= 240; cII=408 кПа; Е=118 МПа); 4-ый слой – песок средней плотности насыщенный водой (e=0663; gII=200 кНм3; gS=266 кНм3;jII=310; cII=17 кПа; Е=19 МПа).
Грунт обратной засыпки пазух котлована и подстилающего слоя пола подвала – суглинок (g’II=180 кНм3). Здание представляет конструкцию с наружными несущими продольными стенами длиной L=3820 м и высотой Н=1881 м.
Поскольку ширина подошвы фундамента b=08 м 10 м и в основании залегают грунты с модулем деформации E 100 МПа то согласно п. 2.40 СНиП 2.02.01-83 «Основания зданий и сооружений» - [1] осадку основания будем определять используя расчетную схему основания в виде линейно-деформируемого полупространства с условным ограничением глубины сжимаемой толщи HС методом послойного суммирования в соответствии с обязательным приложением 2 [1].
Определяем давление от собственного веса грунта на уровне подошвы фундамента
szg0=g’II×dn=173×23=3979 кПа
где g’II=193 кНм3 – удельный вес грунта природного залегания (1-ый слой) расположенного выше подошвы фундамента.
Определяем дополнительное вертикальное давление на основание на уровне подошвы фундамента
р0=р-szg0=280-3973»24027 кПа.
Основание разбиваем на элементарные слои толщиной
Вертикальные напряжения от собственного веса грунта на уровне i-ой границы слоев расположенной на глубине zi от подошвы фундамента определяем по формуле (2) прил. 2 [1]
Дополнительные вертикальные напряжения на уровне i-ой границы слоев расположенной на глубине zi от подошвы фундамента определяем по формуле (6) прил. 2 [1]
Для нахождения коэффициента a используем табл. 1
прил. 2 [1] при значении параметра h=lb.
Последовательность определения природных szg и дополнительных szр вертикальных нормальных напряжений на границах выделенных слоев представлены в таблице 8.
песок мелкийgII=173кНм3
слой выше У П В суглинок мягкопластичныйgII=164 кНм3
слой ниже У П В суглинок мягкопластичныйgII=164кНм3
Среднее значение дополнительных вертикальных нормальных напряжений в каждом элементарном слое найдено среднеарифметическое напряжений на границе слов szрmi=(szрi-1+szрi)2. Эпюры природных и дополнительных напряжений показаны на рисунке.
По формуле (1) прил. 2 [1] определяем осадку основания фундамента
s=b×szрmi×hiEi=×(((236+218+183+145+113+91+73+56+45+39+31+27) × ×031390+(27+23+195)×0310250×10 2==12 см smaxu=8 см (см. п.1 табл. 1 прил. 4 [1]) т.е. условие (5)[1] выполнено.
СНиП 2.01.07-85 «Нагрузки и воздействия»;
ГОСТ 25100-95 «Грунты. Классификация»;
СНиП 2.02.01-83* «Основания зданий и сооружений»;
СНиП 2.01.01-82 «Строительная климатология и геофизика»;
СНиП 2.02.01-83 «Пособие по проектированию оснований зданий и сооружений»;
ГОСТ 13580-85 «Плиты железобетонные ленточных фундаментов»;
ГОСТ 13579-78 «Блоки бетонные для стен подвалов»;
СНиП 2.02.03-85 «Свайные фундаменты»;
ГОСТ 19804.4-78* «Сваи забивные железобетонные квадратного сечения»;
Под ред. Б.И. Далматова «Проектирование фундаментов зданий и подземных сооружен