Проектирование оснований и фундаментов гражданских зданий

 

Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет

Кафедра оснований, фундаментов и инженерной геологии

курсовой проект по основаниям и фундаментам

Проектирование оснований и фундаментов гражданских зданий

Выполнил:

Грошев В. А.

Проверил: Кудряшова Н. Е.

Нижний Новгород 2010

ВВЕДЕНИЕ

В соответствие с заданием необходимо запроектировать основание фундамента под учебным корпусом в городе Орел, наружные стены здания выполнены из силикатного кирпича, внутренние стены выполнены из силикатного кирпича плотностью 1800 кг/м3. В здании имеется подвал h=2.9м

Кровля плоская состоит из четырех слоев рубероида на мастике, в роли защитного слоя выступает гравий. Плиты перекрытия: панели многопустотные ж/б по серии 1.141-1.

На участке строительства пробурено три скважины, каждая скважина прошла два слоя грунта и заглублена в третий. Первый слой грунта испытан в полевых условиях и проверен штампом, второй и третий слои грунта испытаны в грунтоведческой лаборатории.

1. ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ИСПЫТАНИЙ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ГРУНТОВ

1.1 Инженерно геологический элемент 1(ИГЭ №1): представлен супесью

Число пластичности: Ip = WL-Wp , % (1.1), где:

WL=20% - влажность на границе текучести;

Wp=15% - влажность на границе раскатывания;

Ip= 20 - 15 = 5%;

В соответствии с данными приведенными в таблице п.2.4 литературы 11, стр.53, определяем тип грунта - супесь.

% < Ip= 5% < 7%;

Показатель текучести:

, д.е. (1.2), где:

W=18% - природная влажность грунта;

;

В соответствии с данными приведенными в таблице п.2.5 литературы 11, стр.53, определяем разновидность грунта - супесь пластичная.0<IL= 0,6% < 1%;

Плотность сухого грунта:

, г/см3 (1.3), где:

r=1,80 г/см3 - плотность грунта;

г/см3;

Коэффициент пористости:

, у.е. (1.4), где:

rs=2,68 г/см3 - плотность частиц грунта;

;

Расчетное сопротивление для назначения предварительных размеров подошвы фундаментов в соответствии с таблицей п. 3.1 литературы 11, стр. 56, принимаем R0=197 кПа;

Степень влажности:

, у.е. (1.5), где:

-плотность воды;

;

Модуль деформации грунта определяем по результатам испытания грунта штампом:

, кПа (1.6), где:

n - коэффициент Пуассона, n=0,3 для супесей;

w=0,79 - безразмерный коэффициент, учитывающий форму штампа;

d=0,798м - диаметр штампа;

DР - приращение давления на штампе между двумя взятом на определяющем прямолинейном участке в кПа;

DР=Р2-P1, кПа (1.7), где:

1=50 кПа - давление от собственного веса грунта в уровне заложения фундамента;

Р2 - давление соответствующее конечной точке прямолинейного участка графика S=-(P) (Рис 1.1);

DS - приращение осадки штампа между этими двумя точками;

DS= S2-S1, мм (1.8), где;

1 и S2 - осадки штампа соответствующие началу и концу прямолинейного участка графика S=-(P);

Р2=80 кПа;

DР=30 кПа;

S1=2 мм;

S2=4 мм;

DS=2 мм;

кПа;

1.2 Инженерно геологический элемент 2(ИГЭ №2): представлен суглинком

Число пластичности: Ip = WL-Wp , % (1.9), где:

=22% - влажность на границе текучести;

Wp=14% - влажность на границе раскатывания;

Ip= 22 - 14 = 8%;

В соответствии с данными приведенными в таблице п.2.4 литературы 11, стр.53, определяем тип грунта - суглинок .

% < Ip= 8% < 17%;

Показатель текучести:

, у.е. (1.10), где::

=25% - природная влажность грунта;

;

В соответствии с данными приведенными в таблице п.2.5 литературы 11, стр.53, определяем разновидность грунта - суглинки текучие.= 1,375% >1%;

Плотность сухого грунта:

, г/см3 (1.11), где:

r=1,55 г/см3 - плотность грунта;

г/см3;

Коэффициент пористости:

, у.е. (1.12), где::

rs=2,63 г/см3 - плотность частиц грунта;

;

Расчетное сопротивление для назначения предварительных размеров подошвы фундаментов в соответствии с таблицей п. 3.1 литературы 11, стр. 56, принимаем R0=150кПа;

Степень влажности:

, у.е. (1.13), где:

-плотность воды;

;

Модуль деформации грунта определяем по результатам компрессионного испытания грунта, строим график компрессионного испытания e=-(P) (Рис.1.2):

По графику определяем характеристики сжимаемости:

, кПа-1(1.14), где:

1 и Р2 - давления соответственно равные 100 и 200 кПа;

е1 и e2 - коэффициенты пористости соответствующие принятым давлениям P1 и Р2;

кПа-1;

Компрессионный модуль деформации:

, кПа (1.15), где:

b - безразмерный коэффициент, для суглинков принимаемый равным 0,62;

кПа;

Приведенный модуль деформации:

, кПа (1.16), где:

- корректировочный коэффициент определяется по табл. 2.2 литературы 11, стр. 12 принимаем равным 1,0;

кПа;

1.3 Инженерно геологический элемент 3(ИГЭ №3): представлен песконосным типом грунта

определяется по гранулометрическому составу по таблице п. 2.1 литературы 11, стр. 52, - песок пылеватый, так как масса частиц крупнее d= 0,1мм -72,7%:

Коэффициент пористости определяется по формуле:

, у.е. (1.17), где:

rs=2,65 г/см3 - плотность частиц грунта;

W=18% - природная влажность грунта;

r=1,8 г/см3 - плотность грунта;

;

Вид песка по плотности сложения определяется по таблице п. 2.3 литературы 11, стр.52, - песок средней плотности сложения, так как:

0,60e0 = 0,7370,80;

Степень влажности:

, у.е. (1.18), где:

-плотность воды;

;

Разновидность грунта определяем по степени влажности, по таблице п.2.2 литературы 11, стр. 52.песок влажный , так как0,5< Sr=0,64<0,8

Расчетное сопротивление для назначения предварительных размеров подошвы фундаментов в соответствии с таблицей п. 3.1 литературы 11, стр. 56, принимаем R0=150 кПа;

Модуль деформации грунта определяем по результатам компрессионного испытания грунта, строим график компрессионного испытания e=-(P) (Рис.1.3):

По графику определяем характеристики сжимаемости:

, кПа-1(1.19), где:

1 и Р2 - давления соответственно равные 100 и 200 кПа;

е1 и e2 - коэффициенты пористости соответствующие принятым давлениям P1 и Р2;

кПа-1;

Компрессионный модуль деформации:

, кПа (1.20), где:

b - безразмерный коэффициент, для песков принимаемый равным 0,76;

кПа;

Приведенный модуль деформации:

, кПа (1.21), где:

- корректировочный коэффициент определяется по табл. 2.2 литературы 11, стр. 12 принимаем равным 1,0;

кПа;

2. ОЦЕНКА ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ УЧАСТКА ЗАСТРОЙКИ

.1 Определение расчетной глубины промерзания

В соответствии с рекомендациями 2.27 и 2.28 литературы 2, расчетная глубина промерзания определяется:

, м (2.1), где:

- коэффициент, учитывающий влияние теплового режима здания на промерзание грунта у наружной стены, зависит от конструкции пола и температуры помещения, определяется по таблице 2.4 литературы 11, стр.19. Температуру подвала принимаем равной -5°С;

=0,7;

- нормативная глубина промерзания;

=, м (2.2), где:

- среднее значение суммы отрицательных абсолютных среднемесячных температур за зиму в районе строительства, определяется по таблице 1 литературы 10, для г.Орел принимается равной -31,0°С;

- величина, принимаемая равной для суглинков- 0,28 м;

м;

2.2 Инженерно-геологический разрез участка отводимого под застройку

Рис 2.1 Инженерно-геологический разрез.

Мг = 1:500

Мв = 1:100

2.3 Краткая оценка инженерно-геологических условий

Участок строительства расположен в городе Орел. Рельеф участка ровный, спокойный, с небольшим уклоном на юго-востоке. Геологический разрез представлен следующими ИГЭ:

ИГЭ 1 представлен супесью пластичной, толщиной слоя от 0,4 до 0,6 м, обладает следующими характеристиками.

е=0,86

Sr=0,56 д.е.

R0=198 кПа

Ip=5%

IL=-0.6 д.е.

Вывод: ИГЭ 1 может быть использован в качестве естественного основания.

ИГЭ 2 представлен суглинком текучим, толщиной слоя от 0,4 до 0,6 м, обладает следующими характеристиками.

е=1,12

R0=150 кПа

Sr=0.58 у.е.

Ip=8%

IL=1,4 у.е.

Вывод: ИГЭ 2 не рекомендуется использовать в качестве естественного основания.

ИГЭ 3 представлен песком пылеватым, толщиной слоя от 0,4 до 0,6 м, обладает следующими характеристиками.

е=0,74

Sr=0,64 д.е.

R0=150 кПа

Вывод: ИГЭ 3 может быть использован в качестве естественного основания.

2.4 Выбор глубины заложения фундамента

При назначении глубины заложения фундамента учитываются следующие факторы:

1.Расчетная глубина промерзания здания

df=1,09 м.

2.Конструктивные особенности здания - наличие технического подвала.

3.Инженерно-геологические условия участка застройки - слабые грунты залегают на отметке55,45 на глубину 0,5 м

.Гидротехнические условия участка застройки - грунтовые воды и скважины не вскрыты.

3.НАГРУЗКИ ДЕЙСТВУЮЩИЕ В РАСЧЕТНЫХ СЕЧЕНИЯХ

3.1 Расчёт оснований производится по двум группам предельных состояний:

z по первой группе предельных состояний. Определяется несущая способность свайных фундаментов, а так же проверяется прочность конструкции фундамента. Расчёт производится по расчётным усилиям, определяемым с коэффициентом надёжности по нагрузке больше 1.

z по второй группе предельных состояний.

Расчёт производится по расчётным усилиям, определяемым с коэффициентом надёжности по нагрузке gf=1

.2 Выбор расчетных сечений и площадей

Расчёт фундамента производится в шести сечениях (см. рис 3.1), для которых вычисляется расчётное усилие на фундамент.

Рис 3.1 Схема расположения сечений и грузовых площадей

Определение грузовых площадей.

Сечение 1-1:

Агр 1= м2

Агр 2= м2

Сечение 2-2

Агр 1= м2

Агр 2= м2

Сечение 3-3. Стена самонесущая

Агр =0 м2 Расчетный участок стены шириной 1 м2

Сечение 4-4

Агр 1= м2

Сечение 5-5

Агр 1= м2

Агр 2= м2

Сечение 6-6

Агр 1= м2

Агр 2= м2

3.3 Расчётные нагрузки, действующие на 1 м2 грузовой площади

Таблица 3.1 Постоянные нагрузки на 1 м2.

Номер по пунктуХарактеристика нагрузкиНормативная нагрузка кН/м Коэффициент надёжности ?f Расчётная нагрузка кН/м Крыша 1Панели ж/б многопустотные по серии 1.141-13,21,13,522Утеплитель- керамзит1,01,21,23Цементный раствор марки 1000,61,30,7844 слоя рубероида на мастике, защитный слой - гравий0,41,20,48Итого:5,2 5,98 Междуэтажное перекрытие 1Панели ж/б многопустотные по серии 1.141-13,21,13,522Паркет линолеум по бетонной подготовке 0,91,21,08Итого:4,14,6 Лестничные конструкции 1Марши ж/б сер. 1.251-4; площадки ж/б сер. 1.152-4, 3,81,14,18Итого:3,64,18Перегородки1Перегородки - гипсобетонные панели по ГОСТ 9574 - 800,31,20.36Итого:0,30.36Итого:13,2 15,12

3.4 Расчётные нагрузки от собственного веса кирпичных стен

Сечение 1-1

а) для расчёта оснований по второй группе предельных состояний

¨нормативная нагрузка

Р=gкк?dст?hст?l, кН/м

gкк=18кг/м3 - удельный вес кирпичной кладки

dст=0,38 м - толщина стены

hст - высота стены

l=1 м - ширина грузовой площади

ст=hэт?(n-1)+3.0+0,3

ст=3,3?(9-1)+3,0+0,3=27,9 м

Р=18?0,38?27,9?1=203,15 кН/м

¨ расчётная нагрузка

РII=P?gf gf=1

РII=203,15 ?1=203,15 кН/м

б) для расчёта по первой группе предельных состояний

РI=P?gf gf=1,1

РI=203,15 ?1,1=223,46 кН/м

Сечение 2-2

1.Расчётный вес кирпичной кладки

а) для расчёта по второй группе предельных состояний

¨нормативная нагрузка

Р=gкк?Vкк= gкк?(Vст-Vкк), кН/м

gкк - объём кирпичной кладки

Vст - объём стен

Vкк - объём окон

Vст =l?dст ?hст+l?dп ?hn

l=

пр- ширина простенка

dп - толщина парапета

hn- высота парапета

l= м

dст =0,64 м

ст=hэт?(n-1)+3.0+0,3

hст=3,3?(9-1)+3,0+0,3=29,7 м

hп=1,0 м

dп =0,42 м

Vст =(0,64×29,7×1+1×0,51)×2,97=57,97 м3

ок=

ок=2,11 м- высота окна

nок=9- количество окон по всей высоте

Vок= м3

Vкк=57,97-21,99=37,98 кг

Р=18×35,98=647,5 кН/м

¨ расчётная нагрузка

РII=P?gf gf=1

РII=647,5 ?1=647,5 кН/м

б) для расчёта по первой группе предельных состояний

РI=P?gf gf=1,1

РI=647,5 ?1,1=712,2 кН/м

2.Расчётный вес оконных заполнений

а) для расчёта оснований по второй группе предельных состояний

¨нормативная нагрузка

Р=0,7?Аок?nок

,7- вес 1 м2 двойного остекления

Аок- площадь окна

nок- количество окон

м2

Р=0,7?3,82×9=24,1 кН/м

¨ расчётная нагрузка

РII=P?gf gf=1

РII=24,1 ?1=24,1 кН/м

б) для расчёта по первой группе предельных состояний

РI=P?gf gf=1,1

РI=24,1 ?1,1=26,47 кН/м

Сечение 3-3

а) для расчёта по второй группе предельных состояний

¨нормативная нагрузка

Р=gкк?Vкк , кН/м

кк- объём кирпичной кладки

кк=l?dст?hст+l?dп?hn

dп - толщина парапета

hn - высота парапета

l=1 м

dст=0,64м

hст=hэт?(n-1)+3.0+0,3

hст=3,3?(9-1)+3,0+0,3=29,7 м

hп=1,0м

dп=0,51 м

Р=18?0,64?29,7×1+18?0,51?1=351,32 кН/м

¨ расчётная нагрузка

РII=P?gf gf=1

РII=351,32 ?1=351,32 кН/м

б) для расчёта по первой группе предельных состояний

РI=P?gf gf=1,1

РI= 351,32 ?1,1=386,46 кН/м

Сечение 4-4

а) для расчёта оснований по второй группе предельных состояний

¨нормативная нагрузка

Р=gкк?dст?hст?l, кН/м

gкк=18кг/м3 - удельный вес кирпичной кладки

dст=0,38 м - толщина стены

hст - высота стены

l=1 м - ширина грузовой площади

ст=hэт?(n-1)+3.0+0,3

hст=3,3?(9-1)+3,0+0,3=27,9 м

Р=18?0,38?27,9?1=203,15 кН/м

¨ расчётная нагрузка

РII=P?gf gf=1

РII=203,15 ?1=203,15 кН/м

б) для расчёта по первой группе предельных состояний

РI=P?gf gf=1,1

РI=203,15 ?1,1=223,46 кН/м

Сечение 5-5

а) для расчёта оснований по второй группе предельных состояний

¨нормативная нагрузка

Р=gкк?dст?hст?l, кН/м

gкк=18кг/м3 - удельный вес кирпичной кладки

dст=0,38 м - толщина стены

hст - высота стены

l=1 м - ширина грузовой площади

ст=hэт?(n-1)+3.0+0,3

ст=3,3?(9-1)+3,0+0,3=27,9 м

Р=18?0,38?27,9?1=203,15 кН/м

¨ расчётная нагрузка

РII=P?gf gf=1

РII=203,15 ?1=203,15 кН/м

б) для расчёта по первой группе предельных состояний

РI=P?gf gf=1,1

РI=203,15 ?1,1=223,46 кН/м

Сечение 6-6

. Расчётный вес кирпичной кладки

а) для расчёта по второй группе предельных состояний

¨нормативная нагрузка

Р=gкк?Vкк= gкк?(Vст-Vкк), кН/м

gкк - объём кирпичной кладки

Vст - объём стен

Vкк - объём окон

ст =l?dст ?hст+l?dп ?hn=

пр- ширина простенка

dп - толщина парапета

hn- высота парапета

l= м

dст =0,64 м

hст=hэт?(n-1)+3.0+0,3

ст=3,3?(9-1)+3,0+0,3=29,7 м

hп=1,0 м

dп =0,42 м

Vст =(0,64×29,7×1+1×0,51)×2,97=57,97 м3

ок=

ок=2,11 м- высота окна

nок=9- количество окон по всей высоте

Vок= м3

Vкк=57,97-21,99=37,98 кг

Р=18×35,98=647,5 кН/м

¨ расчётная нагрузка

РII=P?gf gf=1

РII=647,5 ?1=647,5 кН/м

б) для расчёта по первой группе предельных состояний

РI=P?gf gf=1,1

РI=647,5 ?1,1=712,2 кН/м

2.Расчётный вес оконных заполнений

а) для расчёта оснований по второй группе предельных состояний

¨нормативная нагрузка

Р=0,7?Аок?nок

,7- вес 1 м2 двойного остекления

Аок- площадь окна

nок- количество окон

м2

Р=0,7?3,82×9=24,1 кН/м

¨ расчётная нагрузка

РII=P?gf gf=1

РII=24,1 ?1=24,1 кН/м

б) для расчёта по первой группе предельных состояний

РI=P?gf gf=1,1

РI=24,1 ?1,1=26,47 кН/м

3.5 Временная нагрузка

. Снеговая нагрузка.

а) для расчёта оснований по второй группе предельных состояний

¨полное нормативное значение нагрузки

=S0?m;

S0- нормативное значение веса снегового покрова на 1 м2 горизонтальной поверхности земли, определяется по таблице 4, литературы 5:

S0=1,0 кПа;

m- коэффициент перехода от веса снеговой нагрузки на земле снеговой нагрузки на покрытии, определяется по п. 5.3-5.6 приложения 3, литературы 5:

m=1,0;

¨пониженное значение нормативной нагрузки

=S?k;

-понижающий коэффициент, определяется по п.1.7, литературы 5:

k=0,3;

Sn=1, 0×0,3=0,3 кПа;

¨расчётное значение длительной снеговой нагрузки

=Sn?gf?y;

y1-коэффициент сочетаний в основных сочетаниях для длительных нагрузок

y1=0,95;

gf - коэффициент надежности по нагрузке

gf =1;

SII=0,3?1×0.95=0,285 кПа;

б) для расчёта фундаментов по первой группе предельных состояний

¨расчётное значение кратковременной снеговой нагрузки

=Sn?gf?y2;

y2-коэффициент сочетаний в основных сочетаниях для кратковременных нагрузок;

y2=1,0;

gf =1,4;

SI= 1?1,4?0.9=1,26 кПа;

. Нагрузка на междуэтажные перекрытия.

а) для расчёта по второй группе предельных состояний

¨пониженное значение нормируемой нагрузки определяется по таблице 3 приложения 1 7, литературы 5:

Р=0,7 кПа;

¨ Расчётное значение длительной нагрузки

фундамент подошва глубина сечение

РII=Р?gf?y1;

gf=1;

y1=0,95;

РII=0,7?1?0,95=0,665 кПа;

б) для расчёта по первой группе предельных состояний

¨полное значение нормативной нагрузки

Р=2,0 кПа;

¨ расчётное значение кратковременной нагрузки;

=P?gf?y2 yN1

gf - определяется по п 3.7, литературы 5:

gf =1,2;

yN1- коэффициент сочетаний, определяется по формуле 3, литературы 5:

yN1=;

yА1- коэффициент сочетаний принимаемый для ленточных фундаментов;

yА1=1;

n- общее число перекрытий;

yn1=;

PI=2,0?1,2? 0,6=1,296 кПа;

. Нагрузка на лестничные конструкции.

а) для расчёта оснований по второй группе предельных состояний

¨пониженное значение нормативной нагрузки

Р=1 кПа;

¨расчётное значение длительной нагрузки

РII=Р?gf?y1; кПа

gf=1; y1=0,95;

РII=1?1?0,95=0,95 кПа;

б) для расчёта фундаментов по первой группе предельных состояний

¨полное значение нормативной нагрузки

Р=3 кПа;

¨расчётное значение кратковременной нагрузки

=P?gf?y2?yn1; кПа

gf=1,2; y2=0,9; yn1=0,6

PI=3?1,2?0,9?0,68=1,944 кПа;

3.6 Расчётные нагрузки, действующие в расчётных сечениях

Таблица 3.2. Расчетные нагрузки в расчетных сечениях.

№№ ппВид нагрузкиСечение 1-1Сечение2-2Сечение 3-3Сечение 4-4Сечение 5-5Сечение 6-6n0II кН/м2n0II кН/м2n0II кН/м2n0II кН/м2n0II кН/м2n0II кН/м2n0II кН/м2n0II кН/м2n0II кН/м2n0II кН/м2n0II кН/м2n0II кН/м21234567891011121314Постоянная1Кирпичная кладка2019,15223,5647,5712,2351,3385, 5203,2223,5203,2223,5647,5712,22Оконное заполнение ¾¾24,126,5¾¾¾¾¾¾24,126,53Крыша27,331,450,958,6¾¾¾¾25,329,125,629,44Междуэтажное перекрытие184,1206,6347,3398,6¾¾¾¾167,5187, 9178,22005Лестничная конструкция¾¾¾¾¾¾48,253¾¾¾¾6Перегородки13,416,22,83,4¾¾¾¾12,314,71315,6ИТОГО:428477,71072,61186,9351,3386, 5251,4276,5408,3455,2888,4983,7Временные1Снег1,496,62,7912,3¾¾¾¾1,46,11,46,22Нагрузка на междуэтажные перекрытия29,858,256,3109,8¾¾¾¾27,252,928,956,13Нагрузка на лестницу¾¾¾¾¾¾8,624,7¾¾¾¾ИТОГО:31,364,859,1122¾¾8,624,728,659.130,362,3ВСЕГО:459,3542,51131,71308,9351,3386,5260301,2436,9514,3918,71046

Табл.3.3 Нагрузка на 1 м погонный

1-12-23-34-45-56-6По 2 кН/мПо 1 кН/мПо 2 кН/мПо 1 кН/мПо 2 кН/мПо 1 кН/мПо 2 кН/мПо 1 кН/мПо 2 кН/мПо 1 кН/мПо 2 кН/мПо 1 кН/м459,3542,5381440,7351,3386,5260301,2436,9514,3309,3252

4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ШИРИНЫ ПОДОШВЫ ЛЕНТОЧНОГО ФУНДАМЕНТА

Рис. 4.1 Ширина подошвы фундамента

b=, м (4.1), где:

nOII - расчетная нагрузка, кН/м, действующая на обрезе фундамента (подошва);

gmt - среднее значение удельного веса материала фундамента и грунта на его уступах;

gmt - 20 кН/м3- глубина заложения фундамента;

R - расчетное сопротивление грунта основанию;

R= , кПа (4.2), где:

gС1,gС2 - коэффициенты условия работы, в соответствии с таблицей п. 3.3 литературы 11, стр. 57, принимаем:

gС1=1.2

gС2=1.2

К - коэффициент, учитывающий способ определения характеристик прочности грунта СII и jII

К = 1, так как СII и jII определяем по результатам испытания грунтов.

Мg, Мg, Мс - коэффициенты, в соответствии с таблицей п. 3.2 литературы 11, стр. 57, принимаем:

Мg=0,84

Мg=4,37

Мс=6,90

Кz - коэффициент, принимаем равным 1, при ширине подошвы фундамента <10 м;

b - ширина подошвы фундамента;

gII - удельный вес грунта под подошвой фундамента, в соответствии с заданием принимаем :

gII = 17,8 кН/м3

gII¢ - осредненное значение удельного веса грунта, лежащего выше подошвы фундамента;

gII¢ ==17 кН/м3- приведенная глубина заложения фундамента со стороны подвала;

d1 = , м (4.4), где:

hs - толщина слоя грунта выше подошвы фундамента со стороны подвала;

hf - толщина бетонного пола;

gcf - удельный вес конструкции пола подвала, принимаем:

gcf = 22 кН/м3;

d1 = м;

db - глубина подвала - расстояние от поверхности грунта снаружи здания до пола подвала;

db =1,2 м;

СII - удельное сцепление грунта, в соответствии с таблицей п. 2.7 литературы 11, стр. 53, принимаем:

СII =0;

Решая совместно уравнения 4.1 и 4.2, получим квадратное уравнение для вычисления ширины подошвы фундамента:

;

где

,

=207,5

=21,5

принимаем b=2,0 м

5. КОНСТРУИРОВАНИЕ ЛЕНТОЧНОГО ФУНДАМЕНТА И СБОРНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ

Сборные фундаментные плиты

Определив размеры подошвы фундамента по ГОСТ 135.80-85 подбираем стандартные фундаментные плиты ближайшего большего размера (табл.4.1 (5))

ФЛ 20.24

Сборные фундаментные блоки

В зависимости от толщины стен выбираем марку стеновых блоков

ФБС 24.4.6-Т

Предварительное конструирование фундамента представлено на рис.5.1

1.Определяем количество стеновых блоков

3,4-0,3-0,3=2,8 м

. Определяем количество стеновых блоков

,8:0,6=4,67

принимаем 4 фундаментных блока высотой 0,6 м

Рис. 5.1 Конструкция фундамента по сечению 1-1

6.ПРОВЕРКА НАПРЯЖЕНИЙ ПОД ПОДОШВОЙ ФУНДАМЕНТА

Основное условие P?R

где P- среднее давление под подошвой фундамента принятых размеров

,

где n0II - расчетная нагрузка на обрезе фундамента в данном сечении (кН/м)

nf - вес одного метра погонного фундамента

ng - вес грунта на уступах 1 м погонного фундамента

b - ширина подошвы фундамента

, (кН/м)

где nпл - вес 1 м погонного плиты

nфб - вес 1 м погонного фундаментного блока

nкк - вес 1 м погонного кирпичной кладки

где n - количество фундаментных блоков

nд =nгр+nб=b·l·h·gII+b·l·h·gII

nд==6,2 кН/м

P=252 кН/м > R=239,9 кН/м

Ширина подошвы фундамента недостаточна, условие не выполняется

Принимаем в =2,4м

d1 = м;

nд==7,79 кН/м

P=212,3кН/м < R=270,2 кН/м

Условие выполняется

Принимаем b=2,4м

ФЛ 24.24 (m=4,75) ; ФБС 24.4.6-Т

7.ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСАДКИ ГРУНТОВОГО ОСНОВАНИЯ

Рассматриваем наиболее загруженное сечение 5-5. Схема к расчету напряжений в грунте и осадки грунта основания в сечении 5-5 представлена на рис.7.1

. Толщу грунта под подошвой фундамента на глубину не менее 4b= 4 ·2,4=9,6 м разбиваем на элементарные слои толщиной

. Определяем расстояние от подошвы фундамента до верхней границы каждого слоя zi (м)

3. Определяем напряжение от собственного веса грунта на границе каждого элементарного слоя

. Определяем напряжение от оси собственного веса грунта, действующего на уровне подошвы фундамента.

. Определяем напряжение от собственного веса грунта на границе основных слоев

. Строим эпюры напряжений от собственного веса грунта слева от оси фундамента

. Определяем дополнительные сжимающие напряжения на верхней границе каждого элементарного слоя

где p0 - дополнительное давление на уровне подошвы фундамента

где p - среднее фактическое давление под подошвой фундамента

aI - коэффициент но табл.1 прил.2 СHиП «Основания и фундаменты»

где h - характеризует форму и размеры подошвы фундамента

x - относительная глубина

. Строим эпюры дополнительных напряжений sгрzpi

. Определяем нижнюю границу сжимаемой толщи грунтового основания. Для этого строим эпюру 0,2×szg

. Определяем среднее напряжение в элементарных слоях от нагрузки сооружения

. Определяем величину осадки основания, как сумму осадок элементарных слоев

где n - количество полных элементарных слоев, входящих в сжимаемую толщу

Si - осадка элементарного слоя

где b - безразмерный коэффициент; b=0,8

hi - высота элементарного слоя

Еi - модуль деформации элементарного слоя

sсрzpi - напряжение в середине каждого слоя от сооружения

Основное условие проверки на деформацию

где SU - предельно допустимая деформация, определяемая по приложению 4 СНиП «Основания и фундаменты»

SU =0,1 м

Все результаты сводим в таблицу 7.1

№ элем. слояzi, мszg кПаx=2z/baisгрzp кПа0,2szp кПаsсрzp кПаEi кПаSi м0-104101,0001718,2 1-20,96580,80,881150,611,6160,8108430,00112-31,9275,21,60,642109,715130,2108430,00923-42,8892,22,40,47781,618,495,7108430,00674-53,84109,43,20,37463,921,972,7108430,00525-64,8126,44,00,30651,325,358,1108430,00416-75,76143,54,80,25844,128,748,2108430,00347-86,72160,65,60,23338,132,141,1108430,00298-97,68177,76,40,19633,535,5

S S=0,0425 м =0,0425 м < SU=0,1 м

Вывод: осадка допустима

8. КОНСТРУИРОВАНИЕ СВАЙНОГО ФУНДАМЕНТА ДЛЯ НАИБОЛЕЕ ЗАГРУЖЕННОГО СЕЧЕНИЯ

Определение расчетной нагрузки, допускаемой на сваю

Требуется для инженерно-геологических условий строительной площадки определить расчетную нагрузку, допускаемую на призматическую ж/б сваю сечением

Длина сваи подбирается из условия погружения нижнего конца сваи на 1-2 метра в нижезалегающий более прочный грунт. В соответствии с этим составляется расчетная схема к определению несущей способности сваи (рис. 11.1).

Несущая способность забивной висячей сваи Fd определяется как сумма сил расчетных сопротивлений грунтов основания под нижним концом сваи и на ее боковой поверхности по формуле

где gс - коэффициент условий работы сваи в грунте, принимаемый gс=1

R - расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи, кПа

А - площадь опирания на грунт сваи, м2

U - наружный периметр поперечного сечения сваи, м

fi - расчетное сопротивление i-го слоя грунта основания на боковой поверхности сваи, кПа

hi - толщина i-го слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью, м

gcf , gcf - коэффициенты условия работы грунта соответственно под нижним концом и на боковой поверхности сваи, учитывающие влияние способа погружения сваи на расчетные сопротивления грунта.

Рис. 11.1 Расчетная схема к определению несущей способности сваи

Значение R согласно СНиП (4)определяется по табл. для глубины H. Величина fi определяется по таблице для глубин заложения середин слоев грунта, соприкасающихся с боковой поверхностью сваи ;пласты грунтов расчленяются на однородные слои толщиной не более 2 м.

В соответствии с расчетной схемой несущая способность сваи определиться:

Fd =1×(1×1575×0,09+1,2×(1×26×2+1×30×2+1×32,3×2+2×33,5+1×2×35))=518 кН

Значение расчетной нагрузки, допускаемой на сваю, определиться по формуле:

где ?к - коэффициент надежности, равный 1,4 при определении несущей способности сваи

Примечание:

При определении расчетной нагрузки , допускаемой на сваю , в просадочных грунтах необходимо руководствоваться положениями СНиП (4,разд.9)

9.ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ СРАВНЕНИЕ ВАРИАНТОВ ФУНДАМЕНТОВ

ЗДАНИЯ

В соответствии с Руководством по выбору проектных решений фундаментов для анализа их технико-экономических показателей выбрана сопоставимая единица измерения-

п.м. ленточного фундамента.

Наиболее экономичный вариант выбирается по результатам оценки экономического эффекта, определяемого по формуле:

где К1 - стоимость строительно-монтажных работ по варианту с наибольшими затратами

К2 - то же, по варианту с минимальными затратами

ЕН - нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений, равен 0,15

t1, t2 - продолжительность выполнения работ по сравниваемым вариантам, в годах.

Здание строится в г. Белгород. С учетом инженерно-геологических условий площадки строительства при рассмотрении возможных вариантов фундаментов выявлены следующие рациональные:

вариант - ленточный сборный фундамент

вариант - свайный фундамент.

Результаты расчета технико-экономических показателей для сравнения сведены в табл.10.1

Сметная стоимость строительно-монтажных работ определиться по формуле:

где Vi - объем i-той работы по соответствующему варианту

Ci - показатель единичной стоимости iтой работы в ценах 1984 года

Hp - коэффициент, учитывающий накладные расходы, равный 1,2

КНП - коэффициент, учитывающий плановые накопления, равный 1,08

КИИ - коэффициент, учитывающий изменения цен по индексу 1984 года, принят равным 11,75

(Vi·· Ci) - прямые затраты по сравниваемым вариантам фундаментов в ценах 1984 года

Трудоемкость выполнения работ определяют по формуле:

где Зш - затраты труда на единицу работ

Продолжительность производства работ определиться по формуле:

где Н - численность рабочих в день

- плановое число рабочих дней в году

Табл. 10.1 Прямые затраты по сравниваемым вариантам фундаментов

№ п/пВиды работЕдин. изм.Нормативы на ед. измеренияВариант 1 Сборный ф-тВариант 2 Свайный ф-нтСтоим. (руб)Трудоем. (ч/час)Объем работСтоим. (руб)Трудоем. (ч/час)Объем работСтоим. (руб)Трудоем. (ч/час)12345678910111.Разработка грунта 1 группы эксковатороммЗ0-1310,00690,911-90,5487,1211-40,532.Монтаж ж/б фундаментных плитмЗ51-400,3311,261,686,4¾¾¾3.Погружение свай в грунтмЗ92-891,013¾¾¾0,983,61,014.Устройство монолитных ж/б ростверковмЗ37-081,426¾¾¾0,259,270,365.Горизонтальная гидроизоляцияМ20-770,320,40,3080,1280,40,3080,1286.Монтаж ж/б плит перекрытиямЗ72-601,5471,425103,462,21,425103,462,27.Боковая обмазочная гидроизоляциямЗ0-900,310,40,360,1240,20,180,0628.Засыпка пазухМ20-015¾0,1080,0016¾0,10,0015¾9.Бетонный пол толщиной 80 мммЗ34-732,280,3813,90,870,3813,190,87Итого:190,94,26221,45,17Табл. 10.2 Технико-экономические показатели сравниваемых вариантов фундаментов

№ п/пНаименование показателяЕд. изм.Величина показателяВариант 1Вариант 21.Объем работп.м.112.Сметная стоимость строительно-монтажных работруб.190,9×1,2×1,08×11,75=2908,5221×1,2×1,08×11,75=3371,43.Трудоемкость выполнения работч/дн4,26×1,25×1,07/8=0,715,17×1,25×1,07/8=0,864.Продолжительность выполнения работгод0,71/(6×230)=0,00050,86/(6×230)=0,0006

Наиболее экономичный вариант фундамента определиться:

Э=(3371,4-2908,5)+0,15×3371,4×(0,00086-0,71)=538,82 руб.

Вывод:

Экономический эффект достигается от внедрения первого варианта фундаментов - сборного фундамента, который и принимается к разработке, проектированию и выполнению.

10. РАСЧЕТ И КОНСТРУИРОВАНИЕ ПРИНЯТОГО ВАРИАНТА ФУНДАМЕНТОВ ДЛЯ ОТАЛЬНЫХ 5-ТИ РАСЧЕТНЫХ СЕЧЕНИЙ

Сечение 2-2:

принимаем b=1,9 м; ФЛ 20.24 ; ФБС 24.6.6-Т

Проверяем выполнение условия прочности:

nд =nгр+nб=b·l·h·gII+b·l·h·gII

nд=0,7·1·0,12·17,8+0,7·1·0,08·22=2,7кН/м

nд = 0,7·1·17,8·2,2=27,4 кН/м

nд=30 кН/м

P=230кН/м < R=239,9 кН/м

Ширина подошвы фундамента достаточна

Сечение 3-3

принимаем b=2,0 м; ФЛ 20.24 ; ФБС 24.6.6-Т

Проверяем выполнение условия прочности:

nд==2,15 кН/м

P=215,5 кН/м < R=239,9 кН/м

Ширина подошвы фундамента достаточна

Сечение 4-4

принимаем b=1,4 м; ФЛ 14.24 ; ФБС 24.4.6-Т

Проверяем выполнение условия прочности:

nд== =3,89 кН/м

P=210,4 кН/м < R=227,6 кН/м

Ширина подошвы фундамента достаточна

Сечение 5-5

принимаем b=2,0 м; ФЛ 20.24 ; ФБС 24.4.6-Т

Проверяем выполнение условия прочности:

nд==6,2 кН/м

P=241 кН/м < R=239, 9 кН/м

Ширина подошвы фундамента достаточна

Сечение 6-6:

принимаем b=2,0 м; ФЛ 20.24 ; ФБС 24.6.6-Т

Проверяем выполнение условия прочности:

nд==30,1 кН/м

P=194, 5 кН/м < R=239,9 кН/м

Ширина подошвы фундамента достаточна

Список использованной литературы

1 Канаков Г.В., Прохоров В.Ю. Проектирование снований и фундаментов гражданских зданий. Учебное пособие.- Н. Новгород: Изд. МИПК ННГАСУ. 1999.-71с.

ГОСТ 25100-95. Грунты. Классификация/ Госстрой России.-М.: ГУП ЦПП, 1997.-38

СНиП 2.02.01-83*. Основания зданий и сооружений/ Минстрой России. -М.: ГП ЦПП. 1995.-48с.

СНиП 2.01.01-82. Строительная климатология и геофизика / Госстрой СССР.- М.: Стройиздат,1983.-136с.

СНиП 2.01.07-85*. Нагрузки и воздействия / Минстрой России.- М.: ГП ЦПП. 1996.-44с.

Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет Кафедра оснований, фундаментов и инженерной геологии

Больше работ по теме: