Подземная часть 12-этажного жилого здания

ПЗ.doc

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«ВЛАДИМИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Кафедра строительного производства
РАСЧЕТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
К КУРСОВОМУ ПРОЕКТУ ПО ДИСЦИПЛИНЕ
«ОСНОВАНИЯ И ФУНДАМЕНТЫ»
Тема: Подземная часть 12-этажного жилого здания
10 годФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
Исходные данные для проектирования
Подземная часть 12-этажного жилого здания
Геологический разрез
Схема 6. Вариант - четный
I. Пояснительная записка
Оценка характера нагрузок и конструктивных особенностей здания4
Оценка инженерно-геологических условий строительной
площадки и размещение проектируемого сооружения4
1Инженерно-геологические условия площадки4
2Определение недостающих показателей физико-механических
3Размещение сооружения на местности и определение расчетного
сопротивления грунта основания для фундамента шириной b=1м7
4Выводы и заключение8
Выбор вариантов фундаментов9
1Ленточный фундамент с опиранием на ИГЭ-19
2Ленточный фундамент с опиранием на песчаную подушку11
3Свайный фундамент из ж.б. свай-стоек13
II. Графическая часть23
План расположения выработок. Разрез 1-1. Варианты фундаментов. Схема забивки свай. Схема расположения ростверка. Узлы – лист 1
Оценка характера нагрузок и конструктивных
Задачей курсового проекта является разработка наиболее экономичного варианта оснований и фундаментов жилого 12-этажного дома. Расчетные усилия на обрезах фундаментов от расчетных нагрузок в двух наиболее невыгодных сочетаниях полученные в результате статического расчета приведены в табл.1.
Номер схемы сооружение
Оценка инженерно-геологических условий строительной площадки и размещение проектируемого сооружения
1 Инженерно-геологические условия площадки.
Площадка строительства жилого 12 – этажного дома расположена в
г. Вологде свободна от застройки и имеет незначительный уклон в юго-западном направлении.
План размещения скважин представлен на чертеже 1. Расчетные физико-механические характеристики вскрытых инженерно-геологических элементов представлены в таблице 2.
Грунтовые воды были встречены на глубине от 1м до 2м.
За нулевую отметку принят уровень чистого пола 1-го этажа 0.000=126.900. Планировочная отметка соответствует абс. отм. 126.00 м.
Расчетные характеристики физико-механических свойств грунтов
Угол внутреннего трения
Плотность твердых частиц
Коэффициент фильтрации
Сопротивление одноосному сжатию Rc=16 МПа
2 Определение недостающих показателей
физико-механических свойств ИГЭ.
а) плотность сухого грунта:
б) коэффициент пористости:
в) степень влажности:
г) коэффициент относительной сжимаемости:
д) удельный вес грунта:
γ = ρ·g =178·981 = 1746 кНм3;
е) удельный вес твердых частиц:
γs = ρs·g =269·981 = 2639 кНм3;
ж) удельный вес сухого грунта:
γd = ρd·g =126·981 = 1236 кНм3;
з) удельный вес грунта с учетом взвешивающего действия воды:
Характеристики консистенции супеси:
и) число пластичности:
Ip = WL – Wp = 045 – 031 = 014;
к) показатель консистенции (текучести):
Аналогичным образом определим необходимые характеристики остальных ИГЭ.
г) = 0018х10-3 м2кН;
д) γ = 201·981 = 1972 кНм3;
е) γs = 264·981 = 2590 кНм3;
ж) γd = 173·981 = 1697 кНм3;
г) = 0029·10-3 м2кН;
д) γ = 184·981 = 1805 кНм3;
е) γs = 269·981 = 2639 кНм3;
ж) γd = 134·981 = 1315 кНм3;
и) Ip = 052 – 027 = 025;
3 Размещение сооружения на местности и определение расчетного сопротивления грунта основания для фундамента шириной b=1м.
При размещении жилого 12 –этажного дома на заданном участке были выполнены 2 условия: 1-е – в пятно застройки должны попасть не менее 2-х скважин; 2-е – грунтовые условия площадки под всем зданием должны быть равномерными. Схему размещения здания и геологический разрез по линии 2-3 показаны на чертеже 1.
Определение расчётного сопротивления R грунтов основания производится по второй группе предельных состояний по деформациям для условного фундамента шириной b=1м и переменной глубине заглубления d но не более 3 м т.к. при котлованах большей глубины возможно проявление значительных осадок разуплотнения. Расчёт производится без учёта подвала по формуле
где k = 1; kz = 1; γс1 γс2 по табл. 3 [1]; Mγ Mq Mc по табл. 4 [1]; d1= d;
ИГЭ-1 – суглинок (по табл. 3 [1] при IL = 071 γс1 = 1 γс2 = 1):
а) на глубине d = 1м:
б) на глубине d = 3 м:
ИГЭ-3 – глина (по табл. 3 [1] при IL = 040 γс1 = 12 γс2 = 11):
а) на глубине d = 7м
4 Выводы и заключение.
На основании инженерно-геологических условий площадки строительства значений физико-механических характеристик приведённых в табл.2 и произведённых расчётов недостающих показателей проведена классификация грунтов:
ИГЭ-0 Насыпной грунт – характеристики не нормируются .
ИГЭ-1 – Суглинок серый:
мягкопластичный (IL=0.71) [5 табл. 13];
среднесжимаемый (E=5МПа mv=114·10-5кПа-1);
сильнопучинистый (0.788·10-2 Ip=0.14)
[5 табл. 39]; R = 124.7кПа.
ИГЭ-2 – Песок средней крупности:
влажный (Sr = 08) [5 табл.7];
плотного сложения (e=053) [5 табл.10];
слабосжимаемый (E=42МПа mv=18·10-5кПа-1).
ИГЭ-3 – Глина серая пылеватая:
тугопластичная (IL=0.40) [5 табл. 13];
среднесжимаемая (E=15МПа mv=29·10-5кПа-1);
среднепучинистая (0.604·10-2 Ip=0.25)
[5 табл. 39]; R = 149.5кПа.
ИГЭ-4 – Песчаник сцементированный:
средней прочности (Rc = 16МПа) [5 табл.1].
Таким образом все грунты строительной площадки можно использовать в качестве естественного основания (Е>5МПа R>100 кПа).
Проектируемое здание размещаем между скв.2 и скв.3 где слои грунта залегают равномерно без линз и прогибов.
Выбор вариантов фундаментов.
1. Ленточный фундамент с опиранием на ИГЭ-1
Глубина заложения в ряде случаев зависит от глубины промерзания:
а) учёт геологических условий;
б) учёт наличия уровня грунтовых вод.
В соответствии с [1] порядок расчёта глубины заложения следующий:
- определяем нормативную глубину сезонного промерзания по формуле (2)[1]:
где Мt – безразмерный коэффициент численно равный сумме абсолютных
значений средне месячных температур за зиму в данном районе
do – величина принимаемая равной для глины – 023 м.
df=Кn·dfn=08·154=1232 м
Для дальнейших расчётов из конструктивных соображений принимаем глубину заложения фундамента 21 м.
Расчеты будем вести для самой загруженной части фундамента по оси «Б» (q=118тсм).
Определение ширины подошвы фундамента.
Ширина подошвы фундамента определяется методом приближений по формуле (7) [1] при неизменных значениях:
dn = 21 м – глубина заложения;
db = 11 м – глубина подвала;
hs = 09 м – толщина грунта выше подошвы фундамента;
hcf = 01 м –толщина конструкции пола подвала;
на глубине 21 м γII = = 1791 кНм3;
γс1 = 1 γс2 = 1 k = 1; kz = 1;
Mγ = 0.36 Mq = 2.43 Mc = 4.99;
приближение – принимаем b=1 м тогда:
Определим среднее давление на подошву фундамента
p = qb = 118 тсм2 = 1180 кПа > R.
приближение – принимаем b2= pR·b1 = 8 м тогда:
p = qb = 1188 = 1475 тсм2 =1475 кПа R для наиболее экономичной конструкции необходимо чтобы p=R.
приближение – принимаем b3= pR·b2 = 62 м принимаем b=66 тогда:
p = qb = 11866 = 1788 тсм2 =1788 кПа R условие экономичности конструкции выполняется.
Окончательно принимаем b = 66м.
Определение осадки фундамента.
Расчет осадки фундамента будем вести методом послойного суммирования по формуле (1) приложения 2 [1]:
Вертикальное напряжение от собственного веса грунта на глубине z от подошвы фундамента определим по формуле (6) приложения 2 [1]:
Полученные значения напряжений представлены в приложении 1.
Дополнительные вертикальные напряжения определяются по формуле (2) приложения 2 [1]:
где pср = 1788 кПа – среднее давление на основание;
zp0==16·09=144 кПа – вертикальное напряжение от собственного
веса грунта на уровне подошвы фундамента;
p0 = (1788 – 144)=1644 кПа – дополнительное вертикальное давление на
Распределение вертикальных напряжений по глубине представлено в виде таблицы (см. приложение 2). Нижняя граница сжимаемой толщи принималась до кровли практически несжимаемого грунта:
Таким образом осадка составила:
Учитывая что давление на грунт по подошве всех фундаментов выровнено шириной фундаментных плит значительной разницы осадок не ожидается следовательно условие S=95мм=100мм приложение 4 [1] выполняется.
2. Ленточный фундамент с опиранием на песчаную подушку
Глубину заложения фундамента принимаем по п.п. 3.1 d = 21 м. Предварительно принимаем толщину фундаментной песчаной подушки hп = 1.5 м. В качестве материала подушки принимаем песок средней крупности средней плотности (е=0.55) с прочностными и деформационными характеристиками определенными по табл. 1 приложения 1 [1]: cII = 2кПа jII = 38º E = 40 МПа; объемный вес принимаем γII = 18.0 кНм3.
hs = 09м – толщина грунта выше подошвы фундамента;
hcf = 01м –толщина конструкции пола подвала;
на глубине 2 м:γII = = 1797 кНм3;
Mγ = 2.11 Mq = 9.44 Mc = 10.80;
Определим среднее давление на подошву фундамента p = qb = 118тсм2 = 1180 кПа > R.
приближение – принимаем b2= pR·b1 = 28 м тогда:
Определим среднее давление на подошву фундамента p = qb = 11828 = 4214тсм2 =4214 кПа R принимаем ширину фундамента b =28 м.
Осадку фундамента от средней нагрузки р=4214 кПа определим с применением схемы в виде линейно деформируемого слоя по формуле (7) прил. 2 [1]:
Толщина линейно деформируемого слоя H принимается до кровли грунта ИГЭ-4 с модулем деформации E > 100МПа (п.8 прил. 2. [1]) и составляет:
-по таблице 2 прил. 2 [1]: kс=1 при 10;
-по таблице 3 прил. 2 [1]: km=15;
-по таблице 4 прил. 2 [1] при > 10:
= 2·1528 = 107k1=0.625E1=40 МПа;
= 2·2928 = 207k2=1.456E2=2 МПа;
= 2·11928 = 850k3=1.456E3=15 МПа;
Расчет представлен в приложении 3.
Таким образом средняя осадка S=95 мм =100 мм – допустимой по приложению 4 [1].
Учитывая что давление на грунт по подошве всех фундаментов выровнено шириной фундаментных плит значительной разницы осадок не ожидается.
Необходимо проверить прочность относительно слабого слоя – суглинка залегающего под подушкой на глубине z=hп=15 м от подошвы фундамента. По таблице 1 прил. 2 [1] при > 10 и 1 = 2zb = 2·1528 = 107 находим коэффициент α=0796. Тогда уплотняющее напряжение на кровле суглинка определяем по формуле (2) приложения 2 [1]:
где pср = 4214 кПа – среднее давление на основание;
zp0==16·09=144 кПа – вертикальное напряжение от
собственного веса грунта на уровне подошвы фундамента;
p0 = (4214 –144)=407 кПа – дополнительное вертикальное давление на
Расчетное давление на суглинок по формуле 7 [1] при:
Кроме этого определим природное давление на кровле подстилающего суглинка = 16·09+18·15 = 414 кПа.
Проверим условие (9) [1]:
39+414=3653 376718 условие выполняется с недогрузкой 3%
Ширина песчаной подушки понизу bн=b+2hп·tgα=28+2·15·tg30°=453 м
Ширина песчаной подушки поверху bв=bп+2·hп·tgα=453+2·15·tg30°=626 м
3. Свайный фундамент из железобетонных свай-стоек
Так как в заданном геологическом разрезе присутствует слой грунта с сопротивлением одноосному сжатию Rc=16 МПа то целесообразно использовать в качестве свайного фундамента вариант со сваями-стойками которые передают нагрузку нижним концом на практически несжимаемые грунты. Силы трения грунта на боковой поверхности свай-стоек в расчетах их несущей способности по грунту основания на сжимающую нагрузку не учитываются.
Для передачи нагрузок от здания с блочными стенами подвала на сваи-стойки необходимо использование монолитного ростверка. Ростверк принимаем толщиной 600 мм из бетона марки В20 с бетонной подготовкой толщиной 100мм. Исходя из отметки кровли практически несжимаемого грунта и глубины подвала будем использовать сваи длиной 13 м железобетонные квадратного сечения забивные.
Расчет несущей способности одиночной сваи- стойки
Свайные фундаменты и сваи по несущей способности грунтов основания должны рассчитываться по формуле [1(1)] [6]
где N – расчетная нагрузка тc передаваемая на сваю (продольное усилие возникающее в ней от расчетных нагрузок действующих на фундамент при наиболее невыгодном их сочетании);
Fd – расчетная несущая способность грунта основания одиночной сваи тc называемая в дальнейшем для краткости «несущей способностью сваи»;
kн – коэффициент надежности принимаемый равным – kн = 14 т.к. несущая способность сваи определена расчетом.
Несущую способность Fd тс сваи-стойки забивной квадратной опирающихся на практически несжимаемый грунт следует определять по формуле [4(4)] [6]
где m – коэффициент условий работы сваи в грунте принимаемый m = 1;
R – расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи-стойки тсм2 принимаемое для всех видов забивных свай опирающихся нижними концами на скальные и крупнообломочные (валунные галечниковые щебенистые гравийные и дресвяные) грунты с песчаным заполнителем и в случае опирания на глинистые грунты твердой консистенции (кроме покровных со степенью влажности G 085 a также лессов лессовидных и набухающих) R = 2000 тсм2.
Т.о. несущая способность сваи-стойки равна:
Fd = 1·2000·009 = 180 тс
Расчетная нагрузка передаваемая на сваю равна:
Определим максимальный шаг свай n (м) для линейно распределенных нагрузок:
для G = 34 тсмn = 12834 = 37 м
для G = 63 тсмn = 12863 = 20 м
для G = 83 тсмn = 12883 = 22 м
для G = 91 тсмn = 12891 = 15 м
для G = 95 тсмn = 12895 = 14 м
для G = 118 тсмn = 128118 = 11 м
Выбор типа молота для забивки свай
Необходимую минимальную энергию удара молота следует определять по формуле (1) приложения 5 [3]:
Eh = 0045N = 0045·128 = 576 кДж
где N - расчетная нагрузка передаваемая на сваю кН.
Выбираем дизель-молот C-330 c энергией удара Ed = 18 кДж
Принятый тип молота с расчетной энергией удара Ed ³ Eh кДж должен удовлетворять условию (2) приложения 5 [3]:
где К = 05- коэффициент применимости молота
m1 - масса молота т;
m2 - масса сваи с наголовником т;
m3 - масса подбабка т.
Значение необходимой энергии удара молота Eh кДж обеспечивающей погружение свай до проектной отметки без дополнительных мероприятий следует определять по формуле (3) приложения 5 [3]:
B - число ударов молота в единицу времени ударов в 1 мин;
t - время затраченное на погружение сваи (без учета времени подъемно-транспортных операций);
Bt - число ударов молота необходимое для погружения сваи принимаемое обычно равным не более 500 ударов;
n - параметр принимаемый равным n = 45 - при паровоздушных механических и штанговых дизель-молотах и n = 55 - при трубчатых дизель-молотах;
m4 - масса ударной части молота т.
Расчет осадки фундамента из свай-стоек не выполняется т.к. грунт под нижним концом сваи и бетон сваи считаются не сжимаемыми. Следовательно и контрольный отказ при забивке свай должен быть равен нулю.
СНиП 2.02.01-83* «Основания зданий и сооружений»
СНиП 2.01.07-85* «Нагрузки и воздействия»
СНиП 3.02.01-87 «Земляные сооружения основания и фундаменты»
Пособие по проектированию бетонных и железобетонных конструкций из тяжелого бетона без предварительного напряжения арматуры (к СП 52-101-2003)
Пособие по проектированию оснований зданий и сооружений (к СНиП 2.02.01-83).
Руководство по проектированию свайных фундаментов НИИОСП им. Н. М. Герсеванова Госстроя СССР. – М.: Стройиздат 1980
СНиП 23.01-99* «Строительная климатология»
м - ширина фундамента
кПа - дополн. вертик давление на основание
дополнительные вертикальные напряжения
II. Графическая часть

Чертеж.dwg

План расположения выработок. Разрез 1-1. Варианты фундаментов. Схема забивки свай. Схема ростверка. Узлы.
ВлГУ. 270102. 06. 00 ОФ
План расположения выработок
загнуть вдоль нижней арматуры ростверка
Условные обозначения:
- Сваи для проведения динамических испытаний
Схема сопряжения свай с монолитным ростверком
ИГЭ-1 Суглинок серый =16°
ИГЭ-4 Песчанник сцементированный Rc=16МПа
кирп. кладка толщиной-120 мм
Стяжка бетон В10 - 45мм
Гидроизоляция (см. прим.7) - 5мм
Бетонная подготовка бетон В10 - 100мм
Песок крупный или средней крупности -600мм
Вар.1 - Ленточный сборный ж.б. фундамент с опиранием на ИГЭ1
Вар.2 - Ленточный сборный ж.б. фундамент с опиранием на песчаную подушку
Вар.3 - Свайный фундамент из забивных ж.б. свай
Варианты фундаментов
В проекте приняты забивные железобетонные сваи в зависимости от глубины залегания несущего слоя длиной 13 м сечением 300х300 мм с несущей способностью Fd=180 тс. После срубки голов до проектных отметок сваи необходимо заделать в бетон ростверка на 50 мм с заведением оголенных концов продольной арматуры свай длиной не менее 450 мм. 2. Забивку свай запрещается вести до получения результатов динамических испытаний. 3. Монолитный ростверк высотой 600 мм выполнить из бетона класса по прочности - В20; по морозостойкости - по водонепроницаемости - W6. Подготовка выполняется из бетона В7.5 толщиной 100 мм. 4. Арматурные стержни объединять стыковым швом С23-Рэ по ГОСТ 14098-91 с минимальной длиной шва Lшв=115мм. Стыковку каркасов выполнять в разбежку со смещением стыков не менее 850мм. 5. Стыковку каркасов в узлах выполнить в верхней и нижней зонах пояса накладками из гнутой арматуры 14-А400С L=350 с применением ручной дуговой сварки см. п.5. 6. По наружному контуру фундамента выполнить гидроизоляцию: вертикальную на поверхностях наружных стен подвала - наплавляемым рулонным материалом "Унифлекс" (компания "ТехноНИКОЛЬ") с защитной стенкой из керамического кирпича; горизонтальную на отм.-2.050 - наплавляемым рулонным материалом "Унифлекс".
Серия 1.011.1-10 в. 1