Проектирование фундамента 4-хэтажного администратиного здания маслоперерабатывающего завода в пос. Ахтырский Абинского района
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
|
Итого: временная нагрузка
|
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.
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
|
szp, кПа
|
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
|
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