Проектирование фундамента 4-хэтажного администратиного здания маслоперерабатывающего завода в пос. А...
Кубанский государственный аграрный
университет
Кафедра оснований и
фундаментов
Курсовой
проект
На тему:
“Проектирование фундамента 4-хэтажного
административного здания масло перерабатывающего завода в пос.
Ахтырский Абинского района”
Выполнила: Озерная В.Е
СТ-41
Проверил: Горелик М. З.
Краснодар 2000г.
Содержание
Введение................................................................................................................................................ 3
1. Инженерно–геологические условия для
строительства................................................ 4
2. Сбор нагрузок, действующих на основание в
расчетных сечениях............................. 6
3. Выбор рациональной конструкции фундамента............................................................ 10
3.1. Проектирование ф-та на естественном
основании.............................................................. 10
3.1.1 Выбор глубины заложения фундамента............................................................................... 10
3.1.2 Подбор размеров подошвы фундамента.............................................................................. 10
3.1.3 Проверка прочности подстилающего
слабого слоя.............................................................. 13
3.1.4 Определение конечных осадок основания............................................................................ 15
3.1.5 Проектирование котлована................................................................................................... 18
3.2. Расчет и конструирование свайных
фундаментов............................................................... 18
3.2.1 Выбор типа и размеров свай................................................................................................ 18
3.2.2 Расчет несущей способности одиночной
сваи...................................................................... 19
3.2.3 Определение к-ва свай, размещение их
в плане и конструирование ростверка.................... 20
3.2.4 Размещение свай
в кусте и конструирование ростверка...................................................... 21
3.2.5 Определение конечных осадок основания
свайного фундамента. Окончательный выбор свайного фундамента....................................................................................................................................... 22
3.2.6 Проектирование котлована................................................................................................... 26
3.3. Технико-экономическое сравнение
вариантов..................................................................... 26
4. Расчет стены подвала.............................................................................................................. 29
4.1. Расчет ленточного фундамента под стену
подвала.............................................................. 29
4.2. Проверка выбранного фундамента......................................................................................... 30
4.2.1 Проверка условий по подошве фундамента по
оси А-А............................................................ 30
4.2.2 Проверка условий по подошве фундамента
по оси 3-3......................................................... 32
4.2.3 Проверка условий по подошве
фундамента от совместного действия моментов................ 33
4.3. Определение конечных деформаций
основания.................................................................. 33
5. Расчет подпорной стены......................................................................................................... 35
5.1. Исходные данные.................................................................................................................... 35
5.2. Расчет вспомогательных данных........................................................................................... 35
5.3. Расчет устойчивости стенки................................................................................................... 37
6. Список испльзованной литературы.................................................................................... 38
Введение
1.
На основании технического задания на проведение
инженерно-строительных изысканий предприятием «Кубанькомплекссистема» были
выполнены топографические и инженерно-геологические работы на объекте: «Завод
по производству масел в пос. Ахтырский-2».
2.
Топографическая съемка была выполнена в октябре
1997 года
3.
Исследованная территория находится в Абинском
районе Краснодарского края, на западной окраине поселка Ахтырский-2 по ул.
Шоссейной. Площадка частично свободная от застройки, частично занята старыми,
находящимися в эксплуатации, и строящимися зданиями производственного назначения.
По южной границе площадки растут деревья.
4.
Геоморфологическое положение: вторая левая
надпойменная терраса реки Кубань.
1.
Инженерно–геологические условия строительства
1.1.
В геологическом строении исследуемой территории
принимают участие аллювиальные и делювиальные отложения, перекрытые с
поверхности почвами и насыпными грунтами.
1.2.
На основании полевых и лабораторных исследований по
типам, видам и разновидностям, согласно ГОСТ 25100-95, выделено 6
инженерно-геологических элементов (ИГЭ).
ИГЭ-1. Насыпные грунты не слежавшиеся,
представлены почвами со строительным и бытовым мусором, насыпями
щебенисто-насыпных дорог, навалами грунта (на площадке идут строительные
работы, отрыта траншея). Мощность насыпных грунтов не велика, их
физико-механические свойства не изучались.
ИГЭ-2. Почва темно-бурая суглинистая,
твердая и полутвердая, высокопористая, влажная, кислая, с корне- и червеходами,
сохранилась на незатронутой строительством части территории и под насыпными
грунтами. Содержание гумуса в почвах изменяется от 0,7-0,8% (под насыпными
грунтами) до 5,4% (на не затронутых строительством участках).
ИГЭ-3. Глина желтовато-коричневая,
коричневато-серая, полутвердая, влажная.
ИГЭ-4. Суглинок коричневато-желтый, твердый,
влажный и водонасыщенный, легкий, пылеватый с включением карбонатов. В подошве
слоя карбонатные включения составляют 10-20% по массе крена.
ИГЭ-5. Суглинок коричневато серый,
полутвердый, водонасыщенный, легкий.
ИГЭ-6. Песок желтовато-серый, гравелистый,
водонасыщенный, плотного сложения, с тонкими прослоями суглинка легкого,
мягкопластичного.
1.3.
Грунты, на изученной территории, набухающими
свойствами не обладают.
1.4.
Грунты ИГЭ-2,3 обладают сильной степенью
агрессивного воздействия на бетонные и железобетонные конструкции на
портландцементе по ГОСТ 10178-76 по содержанию сульфатов в перерасчете на SO42-.
Грунты
ИГЭ-4,5 обладают слабой степенью агрессивного воздействия для бетонов на
портландцементе, шлакопортландцементе по ГОСТ 10178-76 и сульфатостойких
цементах по ГОСТ 22266-76 по содержанию хлоридов в перерасчете на CI-.
1.5.
Литологические особенности грунтов обуславливают
формирование в периоды интенсивных осадков временного горизонта грунтовых вод
типа «верховодка» на глубине0,5-1,2м. Таким образом, сооружение и эксплуатация
подвалов без надежной гидроизоляции не рекомендуется. Во избежании режима
подземных вод и подтопления участка грунтовыми водами типа «верховодка» или
техногенными водами следует предусмотреть организацию поверхностного стока, а
также мероприятия по снижению утечек из водонесущих коммуникаций.
1.6.
Подземные воды обладают слабой степенью
агрессивного воздействия на арматуру ж/б конструкций при периодическом смачивании
по содержанию хлоридов в перерасчете на CI-. Подземные воды обладают средней степенью агрессивного воздействия на
металлические конструкции по суммарному содержанию сульфатов и хлоридов и
водородному показателю рН.
Инженерно–геологические условия
Сводная таблица физико-механических
характеристик грунтов
Табл.
2.1.
№№ п/п
|
Полное
наименование грунта
|
Мощность, м
|
Удельное сцепление
с, кПа
|
Угол внутреннего
трения j, град
|
Модуль общей деформации
E, МПа
|
Табличное значение
расчетного сопротивления грунта R0, кПа
|
1
|
Растительный слой
|
0,90
|
–
|
–
|
–
|
–
|
2
|
Почва суглинистая
твердая
|
0,80
|
47
|
10
|
5
|
200
|
3
|
Глина полутвердая
|
1,20
|
45
|
16
|
15
|
300
|
4
|
Суглинок твердый
|
3,50
|
36
|
21
|
18
|
200
|
5
|
Суглинок
полутвердый
|
4,50
|
37
|
21
|
20
|
250
|
|
Песок гравелистый
|
1,40
|
1
|
40
|
40
|
500
|
Здание
запроектировано с продольными несущими стенами из кирпича. Наружные стены
толщиной 51 см, внутренняя несущая стена толщиной 38 см, перегородки между
квартирами (соседними помещениями) – 250мм, Внутренние перегородки толщиной 12
см из кирпича. Окна двойного остекленения размером 150 см по длине и 180см по
высоте. Кровля – металлочерепица по обрешетке по стропилам с утеплителем –
минераловатные плиты. Перекрытия – сборные ж/б панели, в том числе и пола 1-го
этажа. Цоколь высотой 70 см с отделкой темным цветом из кирпича. Между осями
А; Б и 1;2 предусмотрен технический подвал ( для расчета стены подвала это
приняли условно) высотой (глубиной) 2м. Лестничный марш ж/б шириной 1,35м,
ступени размером 15х30 см. Высота этажа – 3м, высота мансардной части стены (до
крыши) – 2м.
Сбор нормативных постоянных нагрузок
на покрытие (кровля).
Табл. 2.2.
№
№
|
Вид нагрузки
|
Нормативная нагрузка, NII, кПа
|
Коэффициент
надежности по нагрузке gf
|
Расчетная
нагрузка, NI, кПа
|
1
|
Металлочерепица,
вес 1м2 горизонтальной проекции 80 кг/м2 =0,8 кПа
|
0,8
|
1,3
|
1,04
|
2
|
Сплошной
деревянный настил d=16 мм по стропилам
|
0,5
|
1,3
|
0,65
|
3
|
Минераловатные
плиты g=125 кг/м3; d=50мм; 1,25х0,05=0,0625
|
0,0625
|
1,2
|
0,075
|
4
|
Пароизоляция –
1 слой рубероида
|
0,04
|
1,2
|
0,048
|
5
|
Деревянная
обрешетка (настил) d=16мм, g=5 кН/м3; 5х0,016=0,08 кПа
|
0,08
|
1,2
|
0,096
|
6
|
Гипсокартон d=10мм; r=1200кН/м3;
12х0,01=0,12 кПа
|
0,12
|
1,1
|
0,132
|
|
Итого: покрытие
|
1,6
|
-
|
2,04
|
|
|
|
|
|
|
Сбор нормативных нагрузок на
перекрытие
Табл.2.3.
№
№
|
Вид нагрузки
|
Нормативная нагрузка, NII, кН
|
Коэффициент надежности по нагрузке gf
|
Расчетная нагрузка, NI, кН
|
1
|
Покрытие линолеум
ПВХ на тканевой основе d= 2,5мм
|
0,1
|
1,2
|
0,12
|
2
|
Прослойка из
быстротвердеющей мастики – 10 мм
|
3
|
Стяжка из легкого
бетона М75 r=1300 кг/м3; d=20мм; 13х0,02=0,26
|
0,26
|
1,3
|
0,338
|
4
|
Теплоизоляционный
слой ДВП d=25мм; r=200кг/м3; 2х0,025=0,05 кПа
|
0,05
|
1,3
|
0,0645
|
5
|
Ж/б плита
перекрытия приведенной толщины hпр=8см; 25х0,08=2кПа
|
2
|
1,1
|
2,2
|
|
Итого: перекрытие
|
2,41
|
-
|
2,723
|
|
|
|
|
|
|
Кладка
наружных стен из кирпича g=18кН/м3, внутренних - g=14кН/м3; перегородок
– тот же кирпич. Вес 1м2 горизонтальной проекции лестничного марша –
3,6 кПа, лестничной площадки – 3кПа. Временные нагрузки на перекрытия – 1,5
кПа, на лестничный марш – 3кПа. Коэф-т снижения временной нагрузки для здания
из 4-х этажей на перекрытия y=0,8. Намечаем для сбора нагрузок три сечения:
Сечение
1-1 под наружную стену под лестничный ф-т (без
подвала) на длине между оконными проемами – 2,34м;
Сечение
2-2 также под наружную стену (для здания с подвальным
помещением) на длине 2,34м. Между серединами оконных проемов и сечения 2-2 на
1м длины внутренней стены. (Все эти сечения показаны на плане 1-го этажа).
Сечение
3-3 под наружную стену под лестничный ф-т (без
подвала) на длине между оконными проемами – 2,34м;
А1=А3=2,24х2,34=5,24м2;
А2=2,24х2=4,48м.
Сбор нагрузок для сечения 1-1 А1=5,24м2
Табл.
2.4.
Вид нагрузки
|
Нормативная нагрузка, NII, кН
|
Коэффициент надежности по нагрузке gf
|
Расчетная нагрузка, NI, кН
|
1. Постоянная
|
|
|
|
Покрытие (кровля) NII = 1.6х5,24=8,38 кН
NI = 2,04х5,24=10,7 кН
|
8,38
|
-
|
10,7
|
Перекрытие на 4-х
этажах (включая и мансарду) NII
=4х2,41х5,24=50,52кН
NI =
4х2,723х5,24=57,1кН
|
50,52
|
-
|
57,1
|
Вес стены от пола
1-го этажа высотой 9,9м+2м мансарды g=18кН/м3
d=51см на длине 2,34м за вычетом веса оконных
проемов размером 1,05х1,8см + вес цоколя высотой 1м
18х[(9.9+2)2.24-1,05х1,8]0,51+18х0,51х2,34х1=
=259,75кН
|
259,75
|
1,1
|
285,7
|
Итого: постоянная
нагрузка
|
318,65
|
-
|
353,5
|
2. Временная
|
|
|
|
Снеговая нагрузка (1-й район) 0,5х5,24=2,62
|
2,62
|
1,4
|
3,67
|
Полезная на перекрытие на 4-х этажах при коэф-те
снижения yп = 0,8
4х0,8х1,5х5,24 = 25,16кН
|
25,16
|
1,2
|
30,19
|
Итого: временная
нагрузка
|
27,78
|
-
|
33,86
|
При учете двух и
более временных нагрузок они принимаются с коэф-м сочетаний и расчете на основное
сочетание: j1=0,95 – для длительных нагрузок и j2=0,9 – для кратковременных. При расчете на основное сочетание
нормативная нагрузка (по II группе) на 1мдлины стены для сеч. 1-1 составит:
NII = кН/м
Сбор нагрузок для сечения 2-2 А2=4,48м2
Табл.
2.5.
Вид нагрузки
|
Нормативная нагрузка, NII, кН
|
Коэффициент надежности по нагрузке gf
|
Расчетная нагрузка, NI, кН
|
1. Постоянная
|
|
|
|
Покрытие (кровля) NII = 1.6х4,48=7,27кН
NI = 2,04х4,48=9,14кН
|
7,17
|
-
|
9,14
|
Перекрытие на 4-х
этажах (включая и мансарду) NII
=4х2,41х4,48=43,19кН
NI =
4х2,723х4,48=48,79кН
|
43,19
|
-
|
48,79
|
Вес внутренней
стены g=14кН/м3; d=38см; высотой 9,9м
14х0,38х9,9=52,67
|
52,67
|
1,1
|
57,93
|
Итого: постоянная
нагрузка
|
103,03
|
-
|
115,87
|
2. Временная
|
|
|
|
Снеговая нагрузка 0,5х4,48=2,24кН/м
|
2,24
|
1,4
|
3,14
|
Полезная на перекрытие на 4-х этажах при коэф-те
снижения yп = 0,8
4х0,8х1,5х4,48=91,5кН/м
|
21,5
|
1,2
|
25,8
|
Итого: временная
нагрузка
|
23,74
|
-
|
28,94
|
Нормативная нагрузка на основное сочетание по сеч.2-2
NII= 103.03+2,24х0,9+21,5х0,95=125,46кН/м
Сбор нагрузок по сечению 3-3 А3=5,24м2
(с подвалом)
Табл.
2.6.
Вид нагрузки
|
Нормативная нагрузка, NII, кН
|
Коэффициент надежности по нагрузке gf
|
Расчетная нагрузка, NI, кН
|
1. Постоянная
|
|
|
|
Покрытие (кровля) NII = 1.6х5,24=8,38 кН
NI = 2,04х5,24=10,7 кН
|
8,38
|
-
|
10,7
|
Перекрытие на 4-х
этажах
NII =4х2,41х5,24=50,52кН
NI =
4х2,723х5,24=57,1кН
|
50,52
|
-
|
57,1
|
Вес стены от пола
1-го этажа высотой 10,5м+2м мансарды g=18кН/м3
d=51см на длине 2,34м за вычетом веса оконных
проемов размером 1,05х1,8см + вес цоколя высотой 1м
18х[(10,5+2)2.24-1.05x1.8]0.51+18х0,51х2,34=
=229,68кН
|
229,68
|
1,1
|
252,65
|
Вес стены с теплоизоляцией
высотой 1,7-9,9=2,8м в один кирпич g=
14кН/м3, толщиной d= 120 мм
на длине 2,34м
NII=14х2,8х0,12х2,34=11кН
|
11
|
1,1
|
12,1
|
Итого: постоянная
нагрузка
|
299,58
|
-
|
332,55
|
2. Временная
|
|
|
|
Снеговая нагрузка 0,5х5,24=2,62
|
2,62
|
1,4
|
3,67
|
Полезная на перекрытие на 4-х этажах при коэф-те
снижения yп = 0,8
4х0,8х1,5х5,24 = 25,16кН
|
25,16
|
1,2
|
30,19
|
23,74
|
-
|
28,94
|
Нормативная нагрузка на 1м
длины стены по сеч. 3-3
NII=кН/м
3. Выбор
рациональной конструкции фундамента
Глубину с учетом толщины почвы 0,8м примем
равной d1=1,2м.
Рис.3.1. К определению глубины заложения
фундаментов
В соответствии со СНиП 2.02.01–83 условием проведения расчетов по деформациям (второму предельному
состоянию) является ограничение среднего по подошве фундамента давления p величиной расчетного сопротивления R:
,
где p
– среднее давление под подошвой фундамента, кПа;
R – расчетное
сопротивление грунта основания, кПа.
Предварительная площадь фундамента:
,
где NII – сумма нагрузок для
расчетов по второй группе предельных состояний, кПа
R0
– табличное значение расчетного сопротивления грунта, в котором
располагается подошва фундамента, кПа;
g’ср – осредненное значение удельного веса тела
фундамента и грунтов, залегающих на обрезах его подошвы, g’ср = 20 кН/м3;
d1
– глубина заложения фундаментов безподвальных сооружений или
приведенная глубина заложения наружных и внутренних фундаментов от пола
подвала.
,
где hS – толщина слоя грунта выше подошвы фундамента со стороны подвала, м;
hcf – толщина конструкции
пола подвала, м;
gcf – расчетное сопротивление удельного веса конструкции пола подвала, кН/м3.
.
Для
ленточного ф-та b=А/=0,55м; принимаем b=0,6м с укладкой стеновых блоков на бетонную подготовку толщиной 10см.
Рис.3.2. Ленточный фундамент
Определяем расчетное сопротивление грунта
основания R для здания без подвала:
,
где gс1 и gс2 – коэффициенты условий работы, учитывающие особенности работы разных
грунтов в основании фундаментов, gс1 = 1,1и gс2 = 1,2;
k
– коэффициент, принимаемый k = 1,1,
т. к. прочностные характеристики грунта приняты по таблицам СНиП.
kz
– коэффициент, принимаемый k = 1 (b<10м);
b – ширина подошвы фундамента, м;
gII и g’II – усредненные расчетные значения удельного веса грунтов, залегающих соответственно
ниже подошвы фундамента и выше подошвы фундамента;
сII – расчетное значение
удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой
фундамента, кПа;
db – глубина подвала – расстояние от уровня планировки до пола подвала;
Mr,
Mq, Mc – безразмерные
коэффициенты;
Mr
= 0,32; Mq = 2,29; Mc = 4,85
d1
– глубина заложения фундаментов безподвальных сооружений или
приведенная глубина заложения наружных и внутренних фундаментов от пола
подвала.
gII=g/II=18,8
кН/м3 – ниже и выше подошвы один и тот же грунт;
b=0,6м;
d1=1,2м
Фактические напряжения под подошвой
фундамента (фундамент центрально нагружен):
,
где NII – нормативная вертикальная нагрузка на уровне обреза фундамента, кН;
GfII и GgII
– вес фундамента и грунта на его уступах;
A – площадь подошвы фундамента, м2.
GfII=24х0,6х1,2=17,3кН/м – 1м длины;
GgII=0
– вес грунта на обрезах;
<R=283.2кПа
Условие выполняется, недогруз
фундамента составляет 3,1%, следовательно, размер b=0,6м
принимаем окончательным.
3.1.3.
Проверка прочности подстилающего слабого слоя
Рис. 3.3. К проверке прочности подстилающего
слоя
Подстилающий слой – суглинок твердый, имеет Rо=200кПа<Rо=300кПа предыдущего слоя, следовательно, требуется проверка его
прочности. Проверка проводится из условия , чтобы полное давление на кровлю
слабого слоя не превышало расчетной на этой глубине:
sg(z+d)+szp £ Rz+d
, где
sg(z+d)
– природное давление на кровлю слабого слоя;
szp -
дополнительное давление на кровлю слабого слоя от нагрузки на фундамент;
sg(z+d)=18,8х2=37,6 кПа
szpо=18,8х1,2=22,6
кПа – природное давление под подошвой ф-та;
szp=aро
ро=р-szpо=274,5-22,6=251,9
кПа – дополнительное вертикальное давление на основание;
a - коэф-т
рассеивания определяется в зависимости от относительной глубины.
x==
a=;
szp=0,439х251,9=110,6 кПа
Находим ширину условного ф-та bусл из условия:
Аусл= bусл=, где
NII+GII
– нормативная нагрузка на подшву фундамента;
szp
– дополнительное напряжение на кровлю слабого слоя;
NII+GII=147,4+17,3=164,7 кН/м
bусл=м;
Расчетное
сопротивление на глубине z+d=2м.
, где
gс1=1,25
gс2=1
k=1,1
kz=1
gII=19.3
кН/м – ниже подошвы (для суглинка) условного ф-та;
gII/=18,8
кН/м – выше подошвы;
сII=30
кПа – для суглинков;
by=1.49 м;
d+z=2м;
при j=20о;
кПа,
т.к условие:
sg(z+d)+szp =37,6+110,6=148,2 кПа£ Rz+d=340,4 кПа,
то прочность этого слоя
обеспечена.
Расчет основания по деформациям производим
исходя из условия:
,
где S – совместная деформация основания и сооружения,
определяемая расчетом;
Su – предельное значение совместной
деформации основания и сооружения,
Для определения осадок используем метод
послойного суммирования осадок. Для этого, построим эпюры вертикальных
напряжений от собственного веса грунта (эпюру szg) и
дополнительных вертикальных напряжений (эпюра szp).
Вертикальные напряжения от собственного веса
грунта:
,
где g ‘– удельный вес грунта, расположенного выше
подошвы фундамента;
dn
– глубина заложения фундамента;
g i,
hi – соответственно удельный вес и толщина i–го слоя;
Удельный вес грунтов, залегающих ниже уровня
подземных вод, но выше водоупора:
Дополнительные вертикальные напряжения на
глубине z от подошвы фундамента:
,
где a – коэффициент, принимаемый по таблицам СНиП в зависимости от формы
подошвы фундамента, соотношения его сторон и относительной глубины, равной x = 2z/b;
p0
= p – szg0
– дополнительное вертикальное давление на основание;
p – среднее давление под подошвой фундамента;
szg0 – вертикальное напряжение от собственного веса грунта на уровне
подошвы фундамента.
Разбиваем грунт на слои толщиной hi=0.46=0.4х0,6=0,24м,
Ро=251,9 кПа – найдено в
предыдущем пункте расчета,
szg0=22,6 кПа,
Расчет осадок проводим по формуле:
,
где b – безразмерный
коэффициент, b = 0,8;
szp,i – среднее значение дополнительного вертикального напряжения в i – том слое;
hi,Ei
– соответственно толщина и модуль деформации i–того слоя грунта.
Расчет ведем до тех пор пока szp£0.2szg
Расчет осадки ленточного
фундамента
Табл. 3.1.
Z.м
|
x= 2Z/b
|
a
|
szp, кПа
|
szg, кПа
|
0,26zg, кПа
|
Е, МПа
|
Si (см)
|
0
|
0
|
1
|
251,9
|
22,6
|
4,5
|
15
|
-
|
0,24
|
0,8
|
0,881
|
222
|
27,0
|
5,4
|
15
|
0,38
|
0,48
|
1,6
|
0,642
|
161,7
|
31,6
|
6,3
|
15
|
0,31
|
0,72
|
2,4
|
0,477
|
120,2
|
36,1
|
7,2
|
15
|
0,225
|
0,96
|
3,2
|
0,374
|
94,2
|
10,6
|
8,1
|
18
|
0,143
|
1,2
|
4,0
|
0,306
|
77,1
|
45,3
|
9,0
|
18
|
0,114
|
1,44
|
4,8
|
0,258
|
65
|
50,10
|
10,0
|
18
|
0,095
|
1,68
|
5,6
|
0,233
|
58,7
|
54,6
|
10,9
|
18
|
0,082
|
1,92
|
6,4
|
0,196
|
49,4
|
59,2
|
11,8
|
18
|
0,072
|
2,16
|
7,2
|
0,175
|
44,1
|
63,9
|
12,8
|
18
|
0,062
|
2,4
|
8,0
|
0,158
|
39,8
|
68,5
|
13,7
|
18
|
0,056
|
2,64
|
8,8
|
0,143
|
36
|
73,1
|
14,6
|
18
|
0,05
|
2,88
|
9,6
|
0,132
|
33,2
|
77,7
|
15,5
|
18
|
0,046
|
3,12
|
10,4
|
0,122
|
30,7
|
82,4
|
16,5
|
18
|
0,043
|
3,36
|
11,2
|
0,113
|
28,4
|
87,0
|
17,4
|
18
|
0,04
|
3,6
|
12,0
|
0,106
|
26,7
|
91,6
|
18,3
|
18
|
0,036
|
|
åSi=
|
1.75см
|
Из табл. Следует, что граница нижней сжимающей толщи не достигается, но
даже в этом случае S=båSi=0,8х1,75=1,4см<Sп=10см – для зданий с кирпичными несущими
стенами.
Рис 3.4. Схема распределения
вертикальных напряжений в линейно–деформируемом полупространстве
Размеры котлована в плане определяются
расстояниями между наружными осями сооружения, расстояниями от этих осей до
крайних уступов фундаментов, размерами дополнительных конструкций, устраиваемых
около фундаментов с наружных сторон, и минимальной шириной зазора, позволяющего
возводить подземные части здания, между дополнительной конструкцией и стенкой
котлована (принимаем 1 м). Величину откоса стенок котлована принимаем 1:0,67.
В курсовом проекте необходимо
запроектировать свайный фундамент из забивных висячих, квадратного сечения
железобетонных свай. Размеры свай и глубину их забивки назначаем исходя из следующих
факторов:
–
геологических условий;
–
действующих нагрузок;
–
типа ростверка.
Глубину заложения ростверка назначаем,
исходя из конструктивной схемы здания. А также принимая во внимание те же
условия, которые мы учитывали, назначая глубину заложения фундамента на естественном
основании:
–
для безподвальной части здания – df
= 0,2 м;
Сопряжение сваи с ростверком назначаем
свободным. Длину сваи назначаем исходя из геологических условий (Рис. 6) – l
= 3,0 м.
Рис.
3.5.
Расчетная схема к определению несущей способности одиночной сваи
Несущую способность Fd (кН) висячей забивной сваи, работающей на
сжимающую нагрузку, определяем по формуле:
,
где gс = 1 – коэффициент условий работы сваи в грунте;
R – расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи, определяемое
из табл. 6.21 [1];
А – площадь опирания на грунт сваи,
принимаемая по площади поперечного сечения сваи брутто;
u – периметр поперечного сечения сваи, м;
fi – расчетное сопротивление i–того слоя
грунта основания на боковой поверхности сваи, определяемое по табл. 6.20
[1];
hi – толщина i–того слоя грунта,
соприкасающегося с боковой поверхностью, м;
gсК и gсf – коэффициент условий работы грунта соответственно под нижним концом и
на боковой поверхности сваи, учитывающие влияние способы погружения на
расчетные сопротивления грунта, принимаемые независимо друг от друга (табл.
6.22 [1]).
R=8300 кПа;
А=d2-0.22=0,04 м2;
u=4d=4х0,2=0,8м;
Разбиваем толщу на слои hi=2м и находим:
h1=2м
|
h2=2м
|
|
z1=1.5м
|
z2=3м
|
|
J 1<0
|
J 2<0
|
|
f1=38.5 кПа
|
f2=48 кПа
|
|
;
Допустимая нагрузка
на сваю N= кН
Рис.
3.6. Расположение свай в плане под стенами
Число свай в кусте определяем по формуле:
,
где gk – коэффициент надежности, назначаемый
в зависимости от способа определения несущей способности сваи;
NI – расчетная нагрузка, действующая по обрезу фундамента, кН;
GfI – ориентировочный вес
ростверка и грунта на его обрезах, кН;
Fd –
несущая способность одиночной сваи, кН;
Шаг свай :
а=
Шаг свай должен
находится в пределах:
d=3х0,2=0,6м<а<6d=1,2м,
Т.к. шаг свай
большой, т.е. а>6d, то необходимо либо уменьшить длину сваи, либо
выбрать сваи меньшего сечения, т.к. сваи очень мощные, но этого сделать нельзя,
т.к. нет свай меньшей длины и меньшего сечения, поэтому примем шаг свай а=6d=1,2м.
Шаг свай по расчету - а=1,2м (принят)
. Сваи располагаются в один ряд, расстояние от оси сваи до края ростверка ³ 0,2м, а
т.к. ширина стены равна 51см, то ширину ростверка примем bp=3d=0.6м. Ростверк проектируем жесткий, монолитный
высота ростверка hp=ho+0.25м, где величина заделки головы сваи в ростверк, принимается при жесткой
заделке ho=0,3м. Тогда hp=0,3+0.25=0,55м, примем hp=0,6м.
Расчет осадок выполняется по II группе предельных состояний. Расчет по деформациям выполняем как для
условного массивного ф-та на естественном основании. Границы условного ф-та:
-
сверху – уровнем планировки «а-б»;
-
снизу – поверхностью «г-в» в уровне нижних концов
свай условного ф-та;
-
сбоку – вертакальными полосками «а-б» и «б-в».
Средневзвешенное значение угла внутреннего
трения грунтов:
,
где hi
– глубина i-того слоя;
ji – угол
внутреннего трения i-того слоя;
a=;
Ширина подошвы условного ф-та:
By=d+2ltga=0,2+2х3хtg4.6o=0.68м.
Среднее давление по подошве условного
фундамента:
,
где NII – нормативная нагрузка по обрезу фундамента, кН;
Gуф – вес ростверка, свай и грунта в пределах
объема условного фундамента, за вычетом объема свай, кН;
lуф, bуф – ширина и длина подошвы условного фундамента, м.
Аусл=bусл=0,68
– для ленточного ф-та – площадь подошвы;
Gуф=Gp+Gсв+Gгр=24х0,36=8,64
кН/м – 1м длины
Объем ростверка:
Vр=1х0,62=0,36 м3
Вес 1 м сваи
0,22т=2,2кН/м, сваи длиной l=3м,
Gсв=2,2х3=6,6 кН,
Учитывая, что на 1 м
длины находится 1/а=1/1,2 сваи, находим вес сваи, приходящейся на 1м длины
Gсв =кН/м.
Вес
грунта в объеме условного ф-та за вычетом объема ростверка:
Gгр=0,68(18,8х2+19,3х2)-18,8х0,36=45,1 кН/м
Gуф=8,64+5,5+45,1=59,24 кН/м
Рис 3.7. Схема условного фундамента
для расчета по второй группе предельных состояний
- ниже подошвы;
- выше подошвы, при
j=20о;
Мg=0,51;
Мg=3.06;
Мc=5.66;
кПа
<R=465,5 кПа – условие выполняется.
Выполняем расчет
осадок свайного ф-та. Разбиваем на слои hi=0,4bусл=0,4х68=0,27м;
Природное давление
под подошвой:
szgo=18.8х2+18,3х2=76,2
кПа;
ро=рII-szgo=303.5-76.2=227.3 rGf$
szp=a ро;
Расчет ведем в
таблице 3.2.:
Расчет осадки свайного
фундамента
Табл. 3.2.
Z.м
|
x= 2Z/b
|
a
|
szg, кПа
|
0,26zg, кПа
|
Е, МПа
|
Si (см)
|
0
|
0
|
1
|
227,3
|
76,20
|
15,2
|
18
|
-
|
0,27
|
0,8
|
0,881
|
200,0
|
81,40
|
16,3
|
18
|
0,320
|
0,54
|
1,6
|
0,642
|
146,0
|
86,60
|
17,3
|
18
|
0,260
|
0,81
|
2,4
|
0,477
|
108,4
|
91,80
|
18,4
|
18
|
0,190
|
1,08
|
3,2
|
0,374
|
85,00
|
97,00
|
19,4
|
18
|
0,145
|
1,35
|
4,0
|
0,306
|
69,50
|
102,2
|
20,4
|
18
|
0,115
|
1,62
|
4,8
|
0,258
|
58,60
|
106,5
|
21,5
|
18
|
0,096
|
1,89
|
5,6
|
0,233
|
53,00
|
109,2
|
21,8
|
20
|
0,075
|
2,16
|
6,4
|
0,196
|
44,50
|
112,0
|
22,4
|
20
|
0,065
|
2,43
|
7,2
|
0,175
|
39,80
|
114,9
|
23,0
|
20
|
0,056
|
2,70
|
8,0
|
0,158
|
35,90
|
117,7
|
23,5
|
20
|
0,051
|
2,97
|
8,8
|
0,143
|
32,50
|
120,5
|
24,1
|
20
|
0,046
|
3,24
|
9,6
|
0,132
|
30,00
|
123,4
|
24,7
|
20
|
0,042
|
3,51
|
10,4
|
0,122
|
27,70
|
126,2
|
25,2
|
20
|
0,038
|
3,78
|
11,2
|
0,113
|
25,70
|
129,0
|
25,8
|
20
|
0,036
|
|
åSi=
|
1,50 см
|
Из табл.8 видно, что
при z=3.78м от подошвы ф-та
szp=25,8 кПа<0,2szg=25.8
кПа;
Осадка свайного
ф-та:
S=båSi=0.81х1,5=1,2
см <Su=10см.
При расчете
природного давления для третьего слоя – суглинка полутвердого, лежащего ниже
уровня УГВ и ниже водоупорного слоя – суглинка твердого, определяется удельный
вес грунта этого слоя с учетом действия воды:
gsbз= кН/м3;
Окончательно
принимаем сваи С3-20
Рис 3.8. Схема распределения
вертикальных напряжений в линейно–деформируемом полупространстве
Размеры котлована в плане определяются
расстояниями между наружными осями сооружения, расстояниями от этих осей до
крайних уступов фундаментов, размерами дополнительных конструкций, устраиваемых
около фундаментов с наружных сторон, и минимальной шириной зазора, позволяющего
возводить подземные части здания, между дополнительной конструкцией и стенкой
котлована (принимаем 1 м). Величину откоса стенок котлована принимаем 1:0,67.
При проектировании оснований и фундаментов
зданий и сооружений приходится учитывать много факторов, влияющих на выбор
проектного решения и разрабатывать несколько вариантов. Выполнение оценок
целесообразности того или иного типа фундамента следует производить для здания
(сооружения) в целом. Однако, только в рамках курсового проекта, для
предварительной оценки технико-экономических показателей запроектированных
фундаментов (рис 10, 11) выполняем расчеты, приведенные в табл.
Рис. 3.9. Схема фундамента на естественном
основании.
Рис. 3.10. Схема свайного фундамента.
Определение технико-экономических показателей фундамента на
естественном основании
Табл. 3.3.
№№ п/п
|
Наименование
работ
|
Количество
|
Стоимость, руб.
|
Трудоемкость,
чел-дн
|
|
|
|
на единицу
|
всего
|
на единицу
|
Всего
|
1.
|
Разработка влажных песчаных грунтов, м3
|
10,75
|
2,3
|
24,73
|
0,32
|
3,44
|
2.
|
Устройство бетонной подготовки под фундаменты,
м3
|
0,14
|
23,7
|
3,41
|
0,58
|
0,08
|
3.
|
Устройство монолитного ф-та
|
1
|
59,2
|
59,2
|
0,55
|
0,55
|
Итого
|
|
87,34
|
|
4,07
|
Определение технико-экономических показателей свайного фундамента
Табл. 3.4.
№№ п/п
|
Наименование
работ
|
Количество
|
Стоимость, руб.
|
Трудоемкость,
чел-дн
|
|
|
|
на единицу
|
всего
|
на единицу
|
всего
|
1.
|
Разработка влажных песчаных грунтов, м3
|
10,75
|
2,3
|
24,73
|
0,32
|
3,44
|
2.
|
Устройство монолитных железобетонных
фундаментов и ростверков из бетона марки В15, столбчатых, м3
|
1,58
|
29,6
|
46,8
|
0,72
|
1,14
|
3.
|
Погружение железобетонных свай из бетона
марки В25, длиной до 12 м в грунты I группы, шт
|
3
|
85,2
|
255,6
|
1,05
|
3,15
|
Итого
|
|
327,13
|
|
7,73
|
Вывод: Устройство фундамента на естественном
основании для данного здания и при данных инженерно-геологических условиях
представляется более рациональным, чем устройство свайного фундамента. В связи
с этим предлагаем в данном здании использовать фундамент на естественном
основании из сборных железобетонных фундаментов.
4. Расчет стены подвала
4.1.
Расчет ленточного ф-та под стену подвала
Рис.3.11. Схема ленточного фундамента
с подвалом
Приведенная глубина заложения ф-та для
зданий с подвалом:
d1=hs+hcf
;
Определяем площадь
подошвы ф-та:
А/=, где
NII – нормативная нагрузка на сечении 3-3;
Rо – расчетное сопротивление грунта основания;
,
b=А/=0,45м,
Т.к. стена толщиной
0,51м, то примем b=0,6м с
опиранием блоков на бетонную подготовку толщиной 10см.
Вес фундамента:
Gф=24х0,6х2,4=34,56 кН/м;
Вес грунта на
обрезах:
Gгр=0;
Расчетное сопротивление грунта основания R:
,
Mr
= 0,51; Mq =3,06; Mc = 5,66;
- ниже подошвы;
- выше подошвы;
Фактические напряжения под подошвой
фундамента (фундамент центрально нагружен):
,
=290,7кПа
Условие выполняется, недогруз
фундамента составляет 0,3%. Следовательнопринимаем b=0.6м.
а)
давление от собственного веса грунта:
,
где g - расчетное
значение удельного веса грунта;
la – коэффициент
активного давления грунта;
,
где j - угол внутреннего трения 2го слоя.
б)
давление от полезной нагрузки на прилегающей к подвалу территории:
,
где q - полезная нагрузка на прилегающей к подвалу территории, q
= 10 кПа;
,
где
-
Проверка условия по контакту “подошва-грунт”:
,
где
-
Проверка условия по контакту “подошва-грунт”:
Вертикальные напряжения от собственного веса
грунта см. Табл. 8.
Дополнительные вертикальные напряжения на
глубине z от подошвы фундамента:
,
p0
= p – szg0
= 116,54 – 70,80 = 45,74
Расчет дополнительных вертикальных напряжений
Табл.
4.1.
Z
|
x = 2z/b
|
a
|
szp
|
0
|
0
|
1
|
45,74
|
0,72
|
0,8
|
0,800
|
36,59
|
1,44
|
1,6
|
0,449
|
20,54
|
2,16
|
2,4
|
0,257
|
11,76
|
2,88
|
3,2
|
0,160
|
7,32
|
3,60
|
4,0
|
0,108
|
4,94
|
4,32
|
4,8
|
0,077
|
3,52
|
5,04
|
5,6
|
0,058
|
2,65
|
5,76
|
6,4
|
0,045
|
2,06
|
6,48
|
7,2
|
0,036
|
1,65
|
7,20
|
8,0
|
0,029
|
1,33
|
Рис 13. Схема распределения
вертикальных напряжений в линейно–деформируемом полупространстве
,
Следовательно, фундамент запроектирован
верно.
5. Расчет
подпорной стены
H = 2,3 м;
h = 0,5 м;
j = 22°;
e1 = 0°;
e2 = 3°;
q = 15 кПа;
b = 5°;
gст = 21
g = 19,3
с = 0,5 кПа.
Эквивалентная высота грунтового слоя:
Вес призмы грунта BAa1
(BAa2… BAa10):
Величины сил, действующих на стенку:
Коэффициент устойчивости k1:
Коэффициент устойчивости k2:
Следовательно, подпорная стена неустойчива и
будет сдвигаться.
6. Список использованной
литературы
1.
“Основания
и фундаменты. Методические указания”, Шадунц К. Ш., Краснодар, 1998
2.
“Механика
грунтов, основания и фундаменты”, Б. И. Долматов, С.-П., Стройиздат, 1988
3.
“Механика
грунтов, основания и фундаменты”, C. Б. Ухов, М., АСВ, 1994
4.
“Справочник.
Основания и фундаменты”, под. ред. Г. И. Швецова, М, ВШ, 1991
5.
“Технология
строительного производства”, Б. Ф. Драченко, М, “Агропромиздат”, 1990