Проект основания и фундаментов здания с учетом рельефа строительной площадки

22,05 ОиФ.dwg

19,05 оиф.doc

4. Основания и фундаменты
1 Привязка проектируемого здания к существующему рельефу
строительной площадки
Природный рельеф строительной площадки с размерами
ABxCО=61х906 м имеет незначительный перепад высот по абсолютным
отметкам в пределах длины здания который составил 15520-
375=145 м. Это свидетельствует о том что природный рельеф
площадки относительно «спокойный».
Существующие уклоны строительной площадки в восточном и южном
направлениях составляют соответственно:
- для ОС = 906м: (15520-15513)906 = 0.00077;
- для ОА = 61м: (15520-15375)61 = 0.023
Из условия обеспечения беспрепятственного стока атмосферных
осадков назначаем проектный уклон в обоих направлениях тогда iОА
Тогда величины красных отметок для углов строительной
То же для углов здания:
Рис.1. К определению вертикальной привязки проектируемого
Абсолютная отметка чистого пола 1-го этажа составит:
2 Оценка инженерно-геологических и гидрогеологических
условий площадки строительства
Оценка инженерно-геологических и гидрогеологических условий
площадки строительства заключается в уточнении наименований
каждого инженерно-геологического элемента а также в определении
производных и классификационных характеристик грунтов и начального
расчетного сопротивления [pic].
2.1 Расчет характеристик грунтов
Расчет производится в порядке залегания ИГЭ грунта от
поверхности земли по второй скважине как наиболее близко
распложенной к расчетному сечению.
ИГЭ-1. Мощность слоя [pic]. Проба взята с глубины [pic].
ИГЭ-2. Мощность слоя [pic]. Проба взята с глубины [pic].
Определим наименование грунта по числу пластичности.
Так как Jp = 18 > 17 то грунт – глины.
Определим разновидность грунта по консистенции по показателю
Так как 025JL = 0444 0 5 то глины тугопластичные.
Определим значение коэффициента пористости:
Определим степень влажности:
По относительным деформациям просадочности грунта при [pic] в
зависимости от условия [pic] то глина непросадочная.
По относительным деформациям набухания грунта в зависимости от
условия [pic] то глина ненабухающая.
Вывод: ИГЭ-2 – грунт – глины тугопластичные непросадочные с
модулем деформации E0= 21 МПа и начальным расчетным сопротивлением
ИГЭ-3. Мощность слоя [pic]. Проба взята с глубины [pic].
Так как 7 Jp = 14 17 то грунт – суглинок.
Так как 0 JL = 0074025 то суглинок полутвердый.
зависимости от условия [pic] то суглинок непросадочный.
По относительным деформациям набухания грунта в зависимости
от условия [pic] то суглинок ненабухающий.
Вывод: ИГЭ-3 – грунт – суглинок полутвердыйнасыщен водой
непросадочный с модулем деформации E0 = 19 МПа и начальным
расчетным сопротивлением R0 = 240 кПа.
ИГЭ-4. Мощность слоя [pic]. Проба взята с глубины[pic].
Так как 1 Jp = 7 7 то грунт – супесь.
Так как 025 JL = 042905 то супесь тугопластичная.
условия [pic] то супесь ненабухающая.
Вывод: ИГЭ-4 – грунт – супесь тугопластичная непросадочная с
модулем деформации E0 = 16 МПа и начальным расчетным сопротивлением
ИГЭ-5. Мощность слоя [pic]. Проба взята с глубины [pic].
Так как Jp = 23 > 17 то грунт – глины.
Так как 0JL = 0174 025 то глины полутвердые.
Вывод: ИГЭ-5 – грунт – глины полутвердые непросадочные с
модулем деформации E0= 25 МПа и начальным расчетным сопротивлением
Результаты расчета сведены в таблицу 1:
№ ИГЭ Усл. Наименование [pic[pic[pic][pic][pic][pic[pic
обозн. грунта и его ] м] % ] ]
ИГЭ-1 [pic] Торф 20 - - - - - -
ИГЭ-2 [pic] Глина 05 18 04440724092221 290
ИГЭ-3 [pic] Суглинок 40 14 00740685081519 240
ИГЭ-4 [pic] Супесь текучая52 7 04290565082816 220
ИГЭ-5 [pic] Глина 78 23 01740675099325 290
2.2 Инженерно-геологические разрезы
2.3 Варианты возможных фундаментов
Строительная площадка сложена хорошими грунтами
обеспечивающими высокое расчетное сопротивление. В качестве
несущего слоя примем ИГЭ-3. При проектировании фундаментов были
рассмотрены следующие варианты – фундамента мелкого заложения под
колонны свайного фундамента ленточного монолитного под монолитные
стены подвала. Свайный фундамент не является экономичным вариантом
инженерно-геологические условия позволяют применить фундамент
3 Расчет и проектирование фундаментов мелкого заложения в
Выполняем расчет фундаментов по буквенной оси Е и цифровой 8
(ФМЗ-1) Е и 9 (ФМЗ-2).
Строительство ведется в г. Ульяновск. Подвал запроектирован.
Мощность [pic]=40м начальное расчетное сопротивление
[pic]=240кПа и модуль деформации [pic]=19МПа грунта ИГЭ-3 являются
достаточными чтобы использовать данный слой грунта в качестве
Назначаем класс бетона фундамента В20. Толщину защитного
слоя [pic]. Запроектирована железобетонная колонна с размерами
сторон bc x hc = 0.4 х 0.6 м.
Производим сбор нагрузок на 363м2 грузовой площади
фундамента в осях Е-8.
Вид нагрузки и расчет Норматив-ная Коэффи-циенРасчет-ная
нагрузка кНм2 т нагрузка
Защитный слой из гравия на 16001363= 11 639
битумной мастике -10мм =581
3 Слоя наплавляемого рулонного 30012363 12 157
битумно- полимерного материала =131
Техноэласт-ЭКП" - [pic]кНм2
Утеплитель - РУФ БАТТС 302363= 12 2614
-200мм[pic]кНм3 =2178
Цементнопесчаная стяжка [pic]мм 18003363= 11 2156
Сетка 10010055 3168363= 11 12649
-5мм [pic]кНм3 =11499
Керамзитовый гравий по уклону 12030363= 11 14375
0мм [pic]кНм3 =13068
Пароизоляция [pic]кНм2 0012363= 12 053
Монолитная жб плита [pic]мм 25020363= 11 19965
Конструкция пола: 1425(363*4= 12 24831
1Линолеум "Таркет" - =2мм ρ=18 000218= 12 0043
2Мастика клеящая "бустилат" 00019= 12 0011
- =1мм ρ=9 кНм3 =0009
3Стяжка из цементно-песчаного 00418=072 11 0792
раствора М150 – =004м ρ=18 кНм3
4Слой теплоизоляционный – 005512= 11 0726
керамзитобетон – =55мм ρ=12 кНм3 =066
От перегородок 0575(363*4= 12 10018
Монолитная жб плита [pic]мм 02(25(363*4= 11 7986
[pic]кНм3(4шт) =726
Монолитная жб второстепенная 2502505 11 16571
балка [pic]мм (1205*4=
h=500мм[pic]кНм3(4шт) =15064
Монолитная жб колонна 600х400мм 25040636*11 9504
Собственный вес монолитного жб 25423= 11 11633
фундамента 3000х2100мм h=600мм =10575
Итого 192171 205025
Снеговая 168363= 107 24363=
- длительная 12363=
- кратковременная 12363=
- длительная 13363=4719 13 6135
- кратковременная 07363=2541 13 3303
Всего 205529 223175
4 Определение высоты фундамента (ФМЗ-1)
Расчет и проектирование фундамента (ФМЗ-1) в сечении I-I
производим по расчетной нагрузке на обрез фундамента:
4.1 Определение высоты фундамента по конструктивным
Определение высоты фундамента по конструктивным требованиям
выполняем в следующей последовательности:
Назначаем предварительную высоту плитной части фундамента:
4.2 Определение расчетной высоты фундамента
Определение расчетной высоты фундамента выполняем в следующей
Уточняем требуемую рабочую высоту плитной части фундамента:
Определим требуемую расчетную высоту плитной части фундамента:
[pic]>03м – условие выполняется.
Округляем кратно 0.15: hpl = 0.6м.
Определим расчетную высоту фундамента:
Округляем кратно 0.3: Hf = 06м но так как минимальная
высота фундамента Hf =1.5м.
5 Определение глубины заложения фундамента (ФМЗ-1)
Определяем расчетную глубину промерзания несущего слоя
[pic] - коэффициент учитывающий температурный режим здания
[pic] - нормативная глубина промерзания грунта определяемая в
зависимости от климатического района строительства [pic]
Определяем зависит ли глубина заложения фундамента от
глубины промерзания грунтов: [pic] т.к. [pic] то для несущего
слоя - суглинок полутвердый непросадочный с модулем деформации
E0 = 19 МПа и начальным расчетным сопротивлением R0 = 240 кПа -
глубина заложения фундамента [pic] назначается не менее расчетной
глубины промерзания грунта [pic].
Глубина заложения фундамента по конструктивным требованиям:
[pic] - высота фундамента [pic]
[pic] - толщина слоя грунта от обреза фундамента до низа пола
[pic] - толщина конструкций пола подвала [pic]
[pic] - высота цоколя [pic]
Так как расчетная глубина промерзания грунта меньше чем
конструктивная глубина заложения фундамента то в качестве
расчетного значения глубины заложения фундамента принимаем большую
из них то есть [pic].
Абсолютная отметка подошвы фундамента составляет:
6 Определение размеров подошвы фундамента
Соотношение размеров сторон подошвы фундамента принимается
Определим предварительные размеры подошвы:
Рис 2. Схема определения глубины заложения фундамента по
конструктивным требованиям.
Округляем кратно 0.3: bf = 33 м lf = 39 м.
Определим соотношение длины здания к его высоте:
Уточняем расчетное сопротивление грунта основания:
[pic] и [pic] - коэффициенты условий работы [pic] -
коэффициент [pic] так как прочностные характеристики определены
непосредственными испытаниями
[pic] - коэффициенты зависящие от угла внутреннего трения
несущего слоя грунта [pic] - ширина подошвы фундамента [pic] -
расчетное значение удельного сцепления грунта залегающего
непосредственно под подошвой kz = 10 т.к. ширина подошвы
фундамента bf= 33 10 м; db - глубина подвала - расстояние от
уровня планировки до уровня пола подвала.
[pic] где [pic] - удельный вес грунта неразрушенной структуры
ИГЭ-1 [pic] - удельный вес грунта ИГЭ-i с учетом взвешивающего
действия воды [pic] - плотность твердых частиц грунта ИГЭ-i [pic]
- удельный вес воды [pic] - коэффициент пористости грунта ИГЭ-i
d1'- приведенная глубина заложения фундамента от пола подвала где
hs - толщина слоя грунта выше подошвы фундамента со стороны подвала
[pic] 5. Уточняем размеры подошвы фундамента:
Округляем кратно 0.3 и окончательно принимаем размеры
фундамента ФМЗ-1: bf = 30 м lf = 39 м.
Определяем среднее давление под подошвой центрально
нагруженного фундамента:
Все условия выполняются следовательно размеры подошвы
фундамента подобраны правильно.
Окончательные размеры подошвы фундамента: bf = 30 м lf =
7 Вычисление вероятной осадки фундамента (ФМЗ-1) Вычислим
ординаты эпюр природного давления zg и вспомогательной
где [p [pic] - удельный вес i-
ого слоя грунта (при наличии подземных вод определяется с учетом
взвешивающего действия воды).
Точка 0 – на поверхности земли:
Точка 1 – на границе 2-ого и 3-ого слоев:
Точка 2 – на уровне подошвы фундамента: [pic] [pic]
Точка 3 – на границе 3-ого и 4-ого слоев:
Точка 4 – на границе 4-ого и 5-ого слоев:
Точка 5 – на границе 5-ого слоя:
Определим дополнительное вертикальное давление на основание от
здания или сооружения по подошве фундамента:
Разобьем толщу грунта под подошвой фундамента на элементарные
Определяем дополнительные вертикальные нормальные [pic]
напряжения на глубине [pic] от подошвы фундамента:
По полученным данным строим эпюру дополнительных вертикальных
напряжений [pic] от подошвы фундамента.
Для удобства расчета осадки в се вычисления ведем в табличной
форме следующего вида.
№ НаименовМощность слоя [pic] м [pic] м
Защитный слой из гравия на 16001185= 11 326
битумной мастике -10мм =296
3 Слоя наплавляемого рулонного 30012185 12 08
битумно- полимерного материала =067
Утеплитель - РУФ БАТТС 302185= 12 1332
-200мм[pic]кНм3 =111
Цементнопесчаная стяжка [pic]мм 18003185= 11 1099
Сетка 10010055 3168185= 11 6446
-5мм [pic]кНм3 =586
Керамзитовый гравий по уклону 12030185= 11 7326
Пароизоляция [pic]кНм2 0012185= 12 027
Монолитная жб плита [pic]мм 25020185= 11 10175
Конструкция пола: 1425(185*4= 12 12655
От перегородок 0575(185*4= 12 5105
Монолитная жб плита [pic]мм 02(25(185*4= 11 407
[pic]кНм3(4шт) =370
Монолитная жб второстепенная 2502505 11 12375
балка [pic]мм (90*4=
h=500мм[pic]кНм3(4шт) =1125
Монолитная жб колонна 400х400мм 25040436*11 6336
Итого 103649 115615
Снеговая 168185= 107 24185=
- длительная 12185=
- кратковременная 12185=
- длительная 13185=2405 13 3127
- кратковременная 07185=1295 13 1684
Всего 110457 124866
12 Определение высоты фундамента (ФМЗ-2)
Расчет и проектирование фундамента (ФМЗ-2) в сечении I -I
12.1 Определение высоты фундамента по конструктивным
12.2Определение расчетной высоты фундамента
Определение расчетной высоты фундамента выполняем в
следующей последовательности:
Округляем кратно 0.3: принимаем Hf = 15м. (минимальная
высота фундамента Hf =1.5м.)
13 Определение глубины заложения фундамента (ФМЗ-2)
14 Определение размеров подошвы фундамента
Соотношение размеров сторон подошвы фундамента
принимается в пределах [pic]
Округляем кратно 0.3: bf = 30 м lf = 39 м.
где [pic] - удельный вес грунта неразрушенной структуры ИГЭ-
[pic] - удельный вес грунта ИГЭ-i с четом взвешивающего
действия воды [pic] - плотность твердых частиц грунта ИГЭ-i
[pic] - удельный вес воды [pic] - коэффициент пористости грунта
фундамента ФМЗ-2: bf = 21 м lf = 24 м.
Окончательные размеры подошвы фундамента: bf = 21 м lf =
15 Вычисление вероятной осадки фундамента (ФМЗ-2) Вычислим
где [p [pic] - удельный вес
i-ого слоя грунта (при наличии подземных вод определяется с
учетом взвешивающего действия воды).
форме следующего вида: Таблица 6.
№ ИГЭНаименование грунта и его состояниеМощность слоя [pic][pic] м[pic] м[pic][pic][pic] кПа[pic] кПа[pic] кПа
ИГЭ-3Суглинок тугопластичный245
000.00000122055190000.6060.570.951209.74215.150.6121.140.654144.24176.990.6181.710.486107.19125.710.6242.280.32271.0289.100052452.32750.29464.8467.93ИГЭ-4Супесь текучая непросадочная52055302.850.20946.0955.471600006363.420.15734.6340.3606423.990.10823.8229.2206484.560.08919.6321.7206545.130.06815.0017.31
Определим величину общей осадки по формулам:
Сравниваем полученное расчетное значение вероятной осадки S со значением предельных деформаций основания Su принимаемое в зависимости от конструктивной системы здания или сооружения [pic]. Условие выполняется.
Сравним величины осадок ФМЗ-1 и ФМЗ-2:
[pic] [pic]. Условие выполняется.
16 Расчет тела фундамента
16.1 Конструирование фундамента
Назначаем количество и высоту ступеней фундамента:
фундамент с двумя ступенями. [pic]
Назначаем размеры консолей ступени плитной части:
в направлении действия момента:
в направлении перпендикулярном действия момента:
Рис.10. К расчету осадки фундамента ФМЗ-2 в сечении I - I.
16.2. Расчет прочности нижней ступени на продавливание.
Расчет на продавливание нижней ступени следует вести по 1-ой схеме.
hol - рабочая высота нижней ступени фундамента hol = h1- as = 03 - 004 = 026 м. [pic]
Условие выполняется продавливания не произойдет высота нижней ступени достаточна.
Рисунок 11. К определению высоты фундамента конструирование фундамента и к расчету прочности плитной части на продавливание.
16.3 Расчет прочности фундамента по поперечной силе.
Расчет прочности фундамента по поперечной силе заключается в проверке прочности рабочей высоты нижней ступени h01 фундамента по наклонному сечению на восприятие поперечной силы Q одним бетоном исходя из условия
Правая часть неравенства принимается не менее [pic] и не более [pic]. Все условия выполняются. Прочность нижней ступени по поперечной силе обеспечена.
16.4 Определение площади сечения арматуры плитной части фундамента
Расчет выполняется в следующей последовательности:
В сечениях I-I II-II III-III определяем изгибающие моменты: В плоскости действия момента – в направлении большей стороны:
-для сечения III-III:
В плоскости перпендикулярном плоскости действия момента от реактивного давления грунта [pic]:
В тех же сечениях определяем требуемую площадь сечения рабочей арматуры Аsтр в плитной части фундамента:
В плоскости перпендикулярном плоскости действия момента
Из трех значений в соответствующем направлении выбираем большее:
в плоскости действия момента: [pic]
в плоскости перпендикулярном плоскости действия момента: [pic]
Принимаем шаг стержней [pic]
Принимаем диаметр одного стержня =10мм.(As=0.789см2) получаем 1610 (As=0.789см2).
В плоскости перпендикулярном плоскости действия момента: [pic]
Принимаем диаметр одного стержня =8мм (As=0.503см2) но т.к. минимально допустимый диаметр 10мм то принимаем 1410 (As=0.789см2)
Т.к. размеры ширины подошвы фундамента [pic] то подошва фундамента армируется одной сеткой с рабочей арматурой в двух направлениях сеткой С-1.
Рисунок 12. Схема армирования подошвы фундамента ФМЗ-2 Арматурная сетка С-1.
Основания и фундаменты
1 Привязка проектируемого здания к существующему рельефу строительной площадки
2 Оценка инженерно-геологических и гидрогеологических условий площадки строительства
3 Расчет и проектирование фундаментов мелкого заложения в сечении I -I
4.1 Определение высоты фундамента по конструктивным требованиям
7 Вычисление вероятной осадки фундамента (ФМЗ-1)
8 Расчет тела фундамента
8.1 Конструирование фундамента
8.2. Расчет прочности нижней ступени на продавливание.
8.3 Расчет прочности фундамента по поперечной силе.
8.4 Определение площади сечения арматуры плитной части фундамента
9 Расчет свайного фундамента (СФ-1)
9.1. Общие положения.
9.2. Определение несущей способности одиночной висячей сваи.
9.3 Конструирование ростверка.
9.4. Определение размеров условного фундамента.
9.5. Вычисление вероятной осадки свайного фундамента.
9.6. Расчет тела ростверка свайного фундамента.
9.6.1. Расчет прочности ростверка на продавливание угловой сваей.
9.6.2. Расчет прочности ростверка по поперечной силе.
9.6.3.Расчет прочности ростверка на изгиб.
10 Технико-экономические сравнения вариантов фундаментов.
11 Расчет и проектирование фундаментов мелкого заложения в сечении I -I
12.1 Определение высоты фундамента по конструктивным требованиям
15 Вычисление вероятной осадки фундамента (ФМЗ-2)
16.2 Расчет прочности нижней ступени на продавливание.
А.А.Воронов И.Т.Мирсаяпов. Методические указания для выполнения курсового проекта студентов специальности 290300 – «Промышленное и гражданское строительство». Казань Казанская государственная архитектурно-строительная академия 2001.-100с.;
СНиП 2.02.01-2000 Основания зданий и сооружений. Нормы проектирования. – М.: 2000.-41с.;
СНиП 2.02.03-2003 Свайные фундаменты. Нормы проектирования. – М.: ЦИТП Госстроя СССР 2003-42с.;
Административное здание УВД в г.Ульяновск
КазГАСУ кафедра ТОМС ВКР-2011