ОиФ 12-этажного жилого здания 14,4 х 27,0 м

7000968.docx

Расчетно-конструктивная часть3
Оценка климатических инженерно-геологических и гидрогеологических условий строительной площадки3
1 Определение наименования грунтов3
2 Определение физико-механических характеристик грунтов4
3 Оценка инженерно-геологических условий строительной площадки5
4 Определение нормативной глубины сезонного промерзания грунтов6
Расчёт и конструирование фундаментов мелкого заложения на естественном основании6
1 Глубина заложения фундаментов6
2 Определение габаритных размеров фундаментов по расчетным сечениям7
3 Расчёт осадок фундаментов15
4 Конструирование фундаментов мелкого заложения19
Расчет свайного фундамента20
1 Выбор типа способа погружения размеров свай и типа ростверка20
2 Определение несущей способности сваи20
3 Определение количества свай и их размещение в свайном фундаменте22
4 Проверка несущей способности свай в свайном фундаменте (I предельное состояние) и условных напряжений по подошве ростверка26
5 Расчет условного свайного фундамента по расчетному сопротивлению грунта основания (II предельное состояние)24
6 Конструирование свайного фундамента26
7 Расчет осадок свайного фундамента26
8 Подбор оборудования для погружения сваи28
Рекомендации по производству работ и устройству гидроизоляции28
Список используемой литературы31
Цель данного курсового проекта – проектирование и расчет фундаментов для жилого 12-этажного здания с несущими конструкциями – поперечными крупноблочными стеными.
Жилое здание. Размеры в плане 144х27 м. Высота этажа – 30 м. Несущие конструкции - поперечные крупноблочные стены. Продольные наружные стены самонесущие из крупных блоков. Толщина внутренних и наружных стен 40 см. Перекрытия – сборный железобетонный многопустотный настил. Крыша чердачная полупроходная из сборного железобетонного настила.
За плоскость обреза фундамента принята спланированная поверхность земли в подвале – пол подвала.
Здание в осях 1-4 имеет подвал. Отметка пола подавала – 21 м. Отметка пола первого этажа 000 м на 11 м выше отметки спланированной поверхности земли. Место строительства – г. Владивосток. Заданы отметка природного рельефа NL – 715 м отметка планировки DL – 725 м и отметка уровня грунтовых вод WL – 685 м.
Также известны инженерно-геологические условия физические характеристики грунтов и их гранулометрический состав.
В ходе разработки курсовой работы необходимо рассчитать два типа фундаментов: мелкого заложения и свайный.
Расчетно-конструктивная часть
Оценка климатических инженерно-геологических и гидрогеологических условий строительной площадки
1 Определение наименования грунтов
Определение наименования грунтов производится по ГОСТ 25100-95.
-ый слой – насыпь не классифицируется.
-ой слой – глинистый:
По числу пластичности
По показателю текучести
-ый слой – глинистый:
-ий слой – песчаный:
По гранулометрическому составу – средней крупности т.к. при d > 025 мм имеет 59% частиц.
По коэффициенту пористости
– средней плотности.
По коэффициенту водонасыщения
2 Определение физико-механических характеристик грунтов
К физико-механическим характеристикам грунта относятся угол внутреннего трения удельное сцепление и модуль деформаций Е.
Определение физико-механических характеристик грунтов производится в соответствии с СП 22.13330.2011.
Коэффициент пористости ;
Удельное сцепление кПа;
Угол внутреннего трения ;
Модуль деформаций МПа.
Коэффициент пористости
Таблица 1 – Физико-механические характеристики грунтов
Физические характеристики
Механические характеристики
Суглинок тугопластичный
Песок сред кр-ти сред. плотности водонасыщенный
3 Оценка инженерно-геологических условий строительной площадки
Грунтовые условия строительной площадки представлены слоистым напластованием грунтов. Сложение слоев согласное выдержанное. Уклон поверхности меньше 2%. Сложение грунтов благоприятное.
С поверхности залегает слой №1 – насыпь мощностью 10 м. Насыпь должна быть пройдена фундаментами и в качестве несущего слоя не используется.
Под слоем насыпи залегает слой №2 – супесь пластичная мощностью 15 м. По модулю деформации Е = 10 МПа грунт – средне деформируемый. [1]
Под слоем супеси пластичной залегает слой №3 – суглинок тугопластичный мощностью 51 м. По своему классификационному названию этот грунт принадлежит к надежным основаниям по модулю деформации Е = 22 МПа грунт – средне деформируемый [1].
Под слоем суглинка тугопластичного залегает слой №4 – песок средней плотности средней крупности водонасыщенный мощностью 98 м. По своему классификационному названию этот грунт принадлежит к надежным основаниям по модулю деформации Е = 30 МПа грунт – средне деформируемый[1].
Все выше перечисленные слои грунта могут служить естественным основанием.
Грунтовые воды приурочены к слою №3 – суглинку тугопластичному.
В качестве несущего слоя для фундаментов мелкого заложения должен быть рассмотрен слой супеси пластичной.
В качестве несущего слоя для свайных фундаментов должен быть рассмотрен слой песка средней крупности средней плотности водонасыщенного.
4 Определение нормативной глубины сезонного промерзания грунтов
Нормативная глубина сезонного промерзания грунтов (среднее за срок более 10 лет значение максимальных глубин промерзания грунтов на открытой площадке) определяется по формуле (5.3) СП [1]:
где – величина принимаемая равной для суглинков 028 м;
– безразмерный коэффициент численно равный сумме абсолютных значений среднемесячных отрицательных температур за зиму в данном районе принимаемых по СП [6] а при отсутствии в нем данных для конкретного пункта или района строительства — по результатам наблюдений гидрометеорологической станции находящейся в аналогичных условиях с районом строительства.
Расчёт и конструирование фундаментов мелкого заложения на естественном основании
1 Глубина заложения фундаментов
При назначении глубины заложения фундамента учитывается глубина промерзания для наружных стен и фундамента конструкция подземной части здания а также наличие подвала.
Расчетную глубину сезонного промерзания грунта df определяют по формуле (5.4) СП [1]:
где kh – коэффициент учитывающий влияние теплового режима зданий (kh = 07 при t = 5°С для зданий с подвалом и техническим подпольем kh = 08 при t = 15°С для зданий без подвала с полами по утеплённому цокольному перекрытию);
dfn – нормативная глубина промерзания равная 135 м.
Глубина заложения фундаментов в зависимости от глубины расположения уровня подземных вод dw = 3 м при (т.к. слой грунта супеси пластичной ) не менее м.
2 Определение габаритных размеров фундаментов по расчетным сечениям
Ось 1 – Внешняя стена с подвалом
Расчётная нагрузка по II группе предельных состояний:
Рисунок 1 – Расчетная схема фундамента оси 1
Грунт на который опирается подошва фундамента – супесь пластичная.
Расчёт ведётся по II группе предельных состояний.
)Уравнение давления Р по подошве фундамента определяется по формуле (3):
где – нагрузка по подошве фундамента;
среднее значение удельного веса грунта и бетона;
d – глубина заложения фундамента;
Расчётное сопротивление грунта основания определяется по формуле (5.7) СП [1]:
где коэффициент условия работы грунтов учитывающие особенности работы разных типов грунтов в основании фундаментов определяется по СП [1];
коэффициент принимаемый равным 1 если физико-механические характеристики грунтов определены непосредственными лабораториями испытаниями коэффициент равен 11 если физико-механические характеристики грунтов определены по таблицам СП [1];
коэффициенты зависящие от угла внутреннего трения грунта (залегающего в пределах одного метра под подошвой фундамента СП [1];
т.к. ширина фундамента м.
– удельный вес грунта расположенного ниже подошвы фундамента в пределах глубины 15 м;
удельный вес грунта расположенный выше подошвы фундамента;
для бесподвальной части глубина заложения если есть подвал:
где толщина слоя грунта выше подошвы фундамента со стороны подвала (135 м);
толщина конструкции пола подвала (015м);
расчётное значение удельного веса конструкции подвала (22 кНм2);
глубина подвала – расстояние от уровня планировки до пола подвала;
расчётное значение удельного сцепления грунта залегающего непосредственно под подошвой фундамента;
Далее в программе Microsoft Excel с помощью функции «Подбор параметра» определяем нужную нам величину b которая равна 216 м.
Подбираем фундаментную плиту ФЛ24.12 и фундаментные блоки ФБС12.4.6 [2]. Ширина фундаментной плиты 24 м высота 05 м; ширина фундаментных блоков 04 м высота 058 м; высота фундамента – 05 м. Вес фундамента и грунта на уступах составляет 688 кН [2].
Окончательно принимаем фундаментную плиту ФЛ24.12 и фундаментные блоки ФБС12.4.6. Ширина фундаментной плиты 24 м высота 05 м; ширина фундаментных блоков 04 м высота 058 м; высота фундамента – 05 м.
Ось 2 – Внутренняя стена с подвалом
Рисунок 2 – Расчетная схема фундамента оси 2
)Уравнение давления Р по подошве фундамента при b = 3м по формуле (3):
Расчётное сопротивление грунта основания определяется по формуле (4):
Далее в программе Microsoft Excel с помощью функции «Подбор параметра» определяем нужную нам величину b которая равна 293 м.
Подбираем фундаментную плиту ФЛ32.12 и фундаментные блоки ФБС12.4.6 [2]. Ширина фундаментной плиты 32 м высота 05 м; ширина фундаментных блоков 04 м высота 058 м; высота фундамента – 05 м. Вес фундамента и грунта на уступах составляет 919 кН [2].
Окончательно принимаем фундаментную плиту ФЛ32.12 и фундаментные блоки ФБС12.4.6. Ширина фундаментной плиты 24 м высота 05 м; ширина фундаментных блоков 04 м высота 058 м; высота фундамента – 05 м.
Ось 5 – Внутренняя стена без подвала
Рисунок 3 – Расчетная схема фундамента оси 5
Далее в программе Microsoft Excel с помощью функции «Подбор параметра» определяем нужную нам величину b которая равна 318 м.
Окончательно принимаем фундаментную плиту ФЛ32.12 и фундаментные блоки ФБС12.4.6. Ширина фундаментной плиты 32 м высота 05 м; ширина фундаментных блоков 04 м высота 058 м; высота фундамента – 05 м.
Ось 6 – Внешняя стена без подвала
Рисунок 4 – Расчетная схема фундамента оси 6
Далее в программе Microsoft Excel с помощью функции «Подбор параметра» определяем нужную нам величину b которая равна 224 м.
3 Расчёт осадок фундаментов
Расчёт ведётся по II предельному состоянию (по деформациям) сравнением двух характеристик - рабочей и предельной СП [1]:
где S - совместная деформация основания и сооружения определяемая расчётом;
- предельное значение совместной деформации основания и сооружения.
Метод послойного суммирования предполагает что осадка находится от вертикальных напряжений действующих по оси проходящей через центр тяжести подошвы СП [1].
где - безразмерный коэффициент принимаемый равным 08;
– вертикальное напряжение от веса фундамента в рассматриваемом
– высота (мощность)
– модуль общей деформации этого же i-того слоя.
Внутренняя стена с подвалом (ось 2)
Эпюра напряжения от собственного веса грунта:
Эпюра напряжений от веса фундамента:
Толщу основания делим на элементарные слои:
Вертикальные напряжения от фундамента:
Таблица 2 – Подсчет эпюры вертикальных напряжений от веса фундамента
Сжимаемую толщу основания определим графически – в точке пересечения графиков f() и f() [1].
Таблица 3 – Расчет осадки фундамента
Внутренняя стена без подвала (ось 5)
Эпюры напряжения от собственного веса грунта и будут равны предыдущим из расчета оси Б.
Таблица 4 – Подсчет эпюры вертикальных напряжений от веса фундамента
Таблица 5 - Расчет осадки фундамента
4 Конструирование фундаментов мелкого заложения
В данном курсовом проекте в качестве фундаментов мелкого заложения для промышленного здания выбраны сборные ленточные железобетонные марками: ФЛ24.12 (ось 1 и ось 6) и ФЛ30.12 (ось 2 и ось 5).
Ширина фундаментной плиты 24 м высота 05 м; ширина фундаментных блоков 04 м высота 058 м; высота фундамента – 05 м.
Привязка фундаментов к разбивочным осям определяется привязкой колонны.
Гидроизоляция: вертикальная – обмазочная из мастики «ТехноНИКОЛЬ №21» по стенам подвала; горизонтальная - в уровне пола подвала и на стыке наружной стены с цоколем из рулонного материала «Техноэласт».
Конструкции фундаментов мелкого заложения показаны в графической части1.
Расчет свайного фундамента
1 Выбор типа способа погружения размеров свай и типа ростверка
Свайный фундамент состоит из свай и ростверка. Сваи передают нагрузку от сооружения на прочные грунты а ростверки предназначены для распределения нагрузки между сваями от несущих конструкций сооружения. В работе применяются ростверки заглублённые в грунт.
По характеру работы принимаются висячие сваи. Такие сваи воспринимают нагрузку за счет сопротивления грунта по боковой поверхности и острию сваи так как они погружены в сжимаемые грунты и имеют перемещения.
По характеру устройства - забивные сваи.
Сваи железобетонные квадратного сечения диаметром 30 см.
В качестве несущего слоя принимаем песок средней крупности средней плотности водонасыщенный.
2 Определение несущей способности сваи
Несущая способность висячей сваи Fd определяется по формуле (7.8) СП [2]:
где c — коэффициент условий работы сваи в грунте равный 1;
cR — коэффициент работы грунта под нижним концом сваи;
cf — коэффициент работы грунта на боковых поверхностях сваи;
R — расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи;
A — площадь поперечного сечения сваи;
u — наружный периметр поперечного сечения сваи;
hi ≤ 2 м— толщина i-го слоя грунта соприкасающегося с боковой поверхностью сваи.
Значения указанных величин принимаются в соответствии с СП [3].
Несущая способность сваи под стену по оси «2»:
Рисунок 4 – Расчетная схема сваи
Таблица 6 – Расчет несущей способности сваи
Расчетная нагрузка Nc находится по формуле:
где k = 14 — коэффициент условий работы сваи (зависит от способа расчета несущей способности сваи).
3 Определение количества свай и их размещение в свайном фундаменте
Количество свай в кусте определяется по формуле:
где заданная нагрузка на фундамент взятая по I предельному состоянию;
— принятая расчетная нагрузка на сваю;
осредненная грузовая площадь вокруг сваи с которой передается нагрузка от собственного веса ростверка надростверковой конструкции и грунтовой пригрузке на ростверке;;
среднее значение удельного веса грунта и бетона.
Определяем расстояние а между сваями:
Принимаем ростверк с однорядным расположением свай при расстоянии 09 м между их осями равном 3d.
Расстояние от внешней грани вертикально нагруженной сваи до края ростверка принимается равным 02d + 5 см при однорядном размещении свай но не менее 10 см. Исходя их этого получаем ширину ростверка:
bp = 03 + 2·(02·30 + 5) = 052 м.
Высота ростверка hp = 05 м.
Рисунок 6 - Принятые размеры ростверка
4 Проверка несущей способности свай в свайном фундаменте (I предельное состояние) и условных напряжений по подошве ростверка
Расчет предусматривает проверку выполнения условия I предельного состояния:
где F - расчетная нагрузка передаваемая на сваи то есть фактическая нагрузка;
Fd – расчетная несущая способность грунта основания одиночной сваи (несущая способность сваи по грунту);
= Pсв – расчетная нагрузка допускаемая на сваю;
γk - коэффициент надежности равный 14.
Вес ростверка QP = 052·1·05·24 = 624 кН;
Вес надростверковой конструкции Qнк (одного пог. м стены подвала) из 2 блоков ФБС12.4.6: Qнк = 64·2 = 128 кН;
Общий вес Q ростверка и надростверковой конструкции:
Q = QP + Qнк = 624 + 128 = 1904 кН;
При вычислении Qнк приняты удельные веса: бет = 22 кНм3.
Расчетная допускаемая нагрузка на сваю Pсв =
F = 6266 кН Pсв = 6271 кН
Условие выполняется.
Следовательно размещение свай в плане и ширина ростверка согласно рис. 6 принимается для дальнейших расчетов.
5 Расчет условного свайного фундамента по расчетному сопротивлению грунта основания (II предельное состояние)
Основание условного свайного фундамента должно удовлетворять требованиям II группы предельных состояний. Среднее давление по подошве Русл не должно превышать расчетного сопротивления грунта а осадки - допустимых значений.
Определяем давление на грунт под подошвой условного фундамента и сопоставляем его с расчётным сопротивлением:
где Русл - давление по подошве условного фундамента;
Rусл - расчетное сопротивление грунта основания по подошве условного фундамента.
Площадь подошвы условного ленточного фундамента определяется на уровне низа свай исходя из условных размеров bусл:
длина сваи от низа ростверка;
угол распределения напряжений в основании под свайным фундаментом;
среднее (по высоте слоев) значение угла внутреннего трения грунтов основания пронизанных сваей;
высота i-того слоя грунта.
Аусл = bусл·1 пог.м = 204 м2
Объемы условного фундамента всех входящих в него конструктивных элементов и грунта:
- условного фундамента: Vусл = Аусл · hусл = 204·94 = 1918 м3;
- ростверка: Vp = 052·05·1 = 026 м3;
- грунта: Vгр.усл. = Vусл – Vр = 1918 - 026 = 1892 м3.
Нагрузки от собственного веса всех составных частей условного фундамента и от сооружения:
- ростверка и всей надростверковой конструкции: Q = 1904 кН
- свай (113 сваи с рабочей длиной lсв = 79 м из которых 18 м – в водонасыщенном грунте):
Qсв = [032 (79-18)·24 + 032 ·18(24 - 10)]·113 = 1745 кН;
- грунта в объеме условного фундамента: Qгр = Vгр.усл. · γIIср.усл..
Среднее давление р под подошвой условного фундамента
6 Конструирование свайного фундамента
Свайный фундамент образован висячими жб сваями призматического сечения с ненапрягаемой арматурой скрепленной поверху ростверком и работающими с ним как единая конструкция. Сваи фундамента заходят в слой песка средней плотности средней крупности водонасыщенного на 18 м.
Марку сваи для фундамента с подвалом принимаем С80.30. Располагаются сваи по всем осям здания и забиваются под стены из расчета с шагом 09 м.
Ростверк выполняют из монолитного железобетона высотой 15 м. Гидроизоляцию ростверка принимаем обмазочную из мастики «ТехноНИКОЛЬ №21». При жестком соединении верхняя часть головы сваи разбивается и обнаженная арматура замоноличивается в железобетонный ростверк заделки сваи составляют 01 м. Выпуски арматуры заделываются в ростверк. Соединение сваи с ростверком принято шарнирное.
Конструкции свайных фундаментов показаны в графической части лист 1.
7 Расчет осадок свайного фундамента
Эпюры напряжения от собственного веса грунта и будут равны предыдущим из расчета фундаментов мелкого заложения.
Таблица 7 - Подсчет эпюры вертикальных напряжений от веса фундамента
Таблица 8 - Расчет осадки фундамента
8 Подбор оборудования для погружения сваи
Глубина погружения сваи Sa от одного удара молотом называется отказом и определяется по формуле (12):
М = 1 коэффициент зависящий от способа погружения сваи;
Свая для наружной стены с подвалом:
Свая жб с поперечным сечением 030 х 030 м имеет несущую способность Fd = 8779 кН. Вес сваи с наголовником: Грунты плотные. Вес молота должен быть равен: G = 15*183 = 2745 кН. Выбираем для погружения сваи молот СП-75А имеющий следующие характеристики: энергию удара Ed = 29 кДж полный вес молота = 27 кН.
Рекомендации по производству работ и устройству гидроизоляции
Общая оценка пригодности территории для строительства дается на основании инженерно-геологических изысканий которые должны строго соответствовать результатам геологических гидрогеологических лабораторных и других исследований.
Земляные работы должны выполняться комплексно-механизированным способом в соответствии со СП фундаментом по оси 1. Ширина по дну траншеи должна быть с учетом ширины конструкции фундаментов и необходимостью спуска людей с добавлением 06 м. Котлован и траншея должны быть защищены от попадания в них поверхностных вод. В процессе откопки выемок должно быть установлено тщательное наблюдение за состоянием специальных устройств для отвода поверхностных вод. Следует устранить возможность обвалов грунта в котлован и промерзание дна котлована после его отрывки.
Так как уровень грунтовых вод располагается ниже отметки пола подвала и не поднимается выше нее следовательно дополнительных мер водопонижения или водоотвода не требуется но по капиллярам влага может проникать в подвал поэтому пол и штукатурку стен выполняют в виде цементного слоя с железнением а с наружной стороны фундаменты покрывают гидроизоляционной мастикой. В этом случае осадки здания развивающиеся после устройства пола и покрытия штукатуркой стен в подвале могут повредить их. Однако вследствие небольшого проникания капиллярной влаги по трещинам это мало отражается на влажностном режиме подвала кроме того такие трещины легко можно заделать со стороны подвала.
Наружную поверхность фундаментов и стен подвала покрывают двумя слоями гидроизоляционного материала.
Заложение откосов производится в соотношении согласно фундаменту по оси 1:
В данном курсовом проекте были рассмотрены 2 варианта фундаментов.
По оси 1: фундаментная плита ФЛ24.12 и фундаментные блоки ФБС12.4.6. Ширина фундаментной плиты 24 м высота 05 м; ширина фундаментных блоков 04 м высота 058 м; высота фундамента – 05 м.
По оси 2: фундаментная плита ФЛ32.12 и фундаментные блоки ФБС12.4.6. Ширина фундаментной плиты 24 м высота 05 м; ширина фундаментных блоков 04 м высота 058 м; высота фундамента – 05 м.
По оси 5: фундаментная плита ФЛ32.12 и фундаментные блоки ФБС12.4.6. Ширина фундаментной плиты 24 м высота 05 м; ширина фундаментных блоков 04 м высота 058 м; высота фундамента – 05 м.
По оси 6: фундаментная плита ФЛ24.12 и фундаментные блоки ФБС12.4.6. Ширина фундаментной плиты 24 м высота 05 м; ширина фундаментных блоков 04 м высота 058 м; высота фундамента – 05 м.
Свайные: под внутренние стены с подвалом запроектирована марка сваи С.60.30 с ростверком 15 м и заглублены на отметку – 10.500 м от спланированной отметки земли. Шаг свай – 09 м.
В результате проведенной работы по расчету и подбору фундаментов химический корпус в г. Владивосток можно сделать вывод: оба варианта фундаментов являются осуществимыми. С точки зрения рациональности выгоден фундамент мелкого заложения.
Список используемой литературы
)СП 22.13330.2011 «Основания зданий и сооружений».
)Типовые железобетонные конструкции зданий и сооружений для промышленного строительства. под общ. ред. Г.И Бердичевского. - 2-е изд. перераб. и доп. – М. Стройиздат 1981. – 488 с.
)СП 24.13330.2011 «Свайные фундаменты».
)ГОСТ 25100-95. «Классификация грунтов».
)СП 45.13330.2012 «Земляные сооружения основания».
)СП 131.13330.2018 «Строительная климатология».
)СП 104-34-96 «Производство земляных работ».

Чертеж1.dwg

Геологический разрез здания А-А с посадкой здания М 1:400
Схемы приложения действующих нагрузок
План ленточного фундамента на естественном основании
Суглинок тугопластичный
Песок средней крупности средней плотности
Отвод для коммуникаций
- ФБС 12.4.6 2 - ФЛ 32.12 3 - ФЛ 24.12
Гидроизоляция ТЕХНОНИКОЛЬ
Пароизоляционная пленка
Подготовка из песка 100
гравийно-песчаная смесь 20