Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
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 пункту |
Характеристика нагрузки |
Нормативная нагрузка кН/м |
Коэффициент надёжности γf |
Расчётная нагрузка кН/м |
|
|
Крыша |
|
|
|
|
1 |
Панели ж/б многопустотные по серии 1.141-1 |
3,2 |
1,1 |
3,52 |
|
2 |
Утеплитель- керамзит |
1,0 |
1,2 |
1,2 |
|
3 |
Цементный раствор марки 100 |
0,6 |
1,3 |
0,78 |
|
4 |
4 слоя рубероида на мастике, защитный слой - гравий |
0,4 |
1,2 |
0,48 |
|
Итого: |
5,2 |
|
5,98 |
|
|
|
Междуэтажное перекрытие |
|
|
|
|
1 |
Панели ж/б многопустотные по серии 1.141-1 |
3,2 |
1,1 |
3,52 |
|
2 |
Паркет линолеум по бетонной подготовке |
0,9 |
1,2 |
1,08 |
|
Итого: |
4,1 |
4,6 |
||
|
|
Лестничные конструкции |
|
|
|
|
1 |
Марши ж/б сер. 1.251-4; площадки ж/б сер. 1.152-4, |
3,8 |
1,1 |
4,18 |
|
Итого: |
3,6 |
4,18 |
||
|
Перегородки |
||||
|
1 |
Перегородки - гипсобетонные панели по ГОСТ 9574 - 80 |
0,3 |
1,2 |
0.36 |
|
Итого: |
0,3 |
0.36 |
||
|
Итого: |
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
Ёнормативная 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
Ё 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
Ёнормативная 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 =(0,64Ч29,7Ч1+1Ч0,51)Ч2,97=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=18Ч35,98=647,5 кН/м
Ё 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
Ёнормативная нагрузка
Р=0,7∙Аок∙nок
,7- вес 1 м2 двойного остекления
Аок- площадь окна
nок- количество окон
м2
Р=0,7∙3,82Ч9=24,1 кН/м
Ё 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
Ёнормативная 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∙29,7Ч1+18∙0,51∙1=351,32 кН/м
Ё 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
Ёнормативная 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
Ё 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
Ёнормативная 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
Ё 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
Ёнормативная 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 =(0,64Ч29,7Ч1+1Ч0,51)Ч2,97=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=18Ч35,98=647,5 кН/м
Ё 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
Ёнормативная нагрузка
Р=0,7∙Аок∙nок
,7- вес 1 м2 двойного остекления
Аок- площадь окна
nок- количество окон
м2
Р=0,7∙3,82Ч9=24,1 кН/м
Ё 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
Ёполное 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;
Ёпониженное значение нормативной нагрузки
=S∙k;
-понижающий коэффициент, определяется по п.1.7, литературы 5:
k=0,3;
Sn=1, 0Ч0,3=0,3 кПа;
Ёрасчётное 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∙1Ч0.95=0,285 кПа;
б) для расчёта фундаментов по первой группе предельных состояний
Ёрасчётное 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
Ёпониженное значение нормируемой нагрузки определяется по таблице 3 приложения 1 7, литературы 5:
Р=0,7 кПа;
Ё 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
Ёполное значение нормативной нагрузки
Р=2,0 кПа;
Ё 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
Ёпониженное значение нормативной нагрузки
Р=1 кПа;
Ёрасчётное 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
Ёполное значение нормативной нагрузки
Р=3 кПа;
Ёрасчётное 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.
|
№№ пп |
Вид нагрузки |
Сечение 1-1 |
Сечение2-2 |
Сечение 3-3 |
Сечение 4-4 |
Сечение 5-5 |
Сечение 6-6 |
|
n0II кН/м2 |
n0II кН/м2 |
n0II кН/м2 |
n0II кН/м2 |
n0II кН/м2 |
n0II кН/м2 |
n0II кН/м2 |
n0II кН/м2 |
n0II кН/м2 |
n0II кН/м2 |
n0II кН/м2 |
n0II кН/м2 |
||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
|
Постоянная |
|||||||||||||
|
1 |
Кирпичная кладка |
2019,15 |
223,5 |
647,5 |
712,2 |
351,3 |
385, 5 |
203,2 |
223,5 |
203,2 |
223,5 |
647,5 |
712,2 |
|
2 |
Оконное заполнение |
ѕ |
ѕ |
24,1 |
26,5 |
ѕ |
ѕ |
ѕ |
ѕ |
ѕ |
ѕ |
24,1 |
26,5 |
|
3 |
Крыша |
27,3 |
31,4 |
50,9 |
58,6 |
ѕ |
ѕ |
ѕ |
ѕ |
25,3 |
29,1 |
25,6 |
29,4 |
|
4 |
Междуэтажное перекрытие |
184,1 |
206,6 |
347,3 |
398,6 |
ѕ |
ѕ |
ѕ |
ѕ |
167,5 |
187, 9 |
178,2 |
200 |
|
5 |
Лестничная конструкция |
ѕ |
ѕ |
ѕ |
ѕ |
ѕ |
ѕ |
48,2 |
53 |
ѕ |
ѕ |
ѕ |
ѕ |
|
6 |
Перегородки |
13,4 |
16,2 |
2,8 |
3,4 |
ѕ |
ѕ |
ѕ |
ѕ |
12,3 |
14,7 |
13 |
15,6 |
|
ИТОГО: |
428 |
477,7 |
1072,6 |
1186,9 |
351,3 |
386, 5 |
251,4 |
276,5 |
408,3 |
455,2 |
888,4 |
983,7 |
|
|
Временные |
|||||||||||||
|
1 |
Снег |
1,49 |
6,6 |
2,79 |
12,3 |
ѕ |
ѕ |
ѕ |
ѕ |
1,4 |
6,1 |
1,4 |
6,2 |
|
2 |
Нагрузка на междуэтажные перекрытия |
29,8 |
58,2 |
56,3 |
109,8 |
ѕ |
ѕ |
ѕ |
ѕ |
27,2 |
52,9 |
28,9 |
56,1 |
|
3 |
Нагрузка на лестницу |
ѕ |
ѕ |
ѕ |
ѕ |
ѕ |
ѕ |
8,6 |
24,7 |
ѕ |
ѕ |
ѕ |
ѕ |
|
ИТОГО: |
31,3 |
64,8 |
59,1 |
122 |
ѕ |
ѕ |
8,6 |
24,7 |
28,6 |
59.1 |
30,3 |
62,3 |
|
|
ВСЕГО: |
459,3 |
542,5 |
1131,7 |
1308,9 |
351,3 |
386,5 |
260 |
301,2 |
436,9 |
514,3 |
918,7 |
1046 |
Табл.3.3 Нагрузка на 1 м погонный
|
1-1 |
2-2 |
3-3 |
4-4 |
5-5 |
6-6 |
|
По 2 кН/м |
По 1 кН/м |
По 2 кН/м |
По 1 кН/м |
По 2 кН/м |
По 1 кН/м |
По 2 кН/м |
По 1 кН/м |
По 2 кН/м |
По 1 кН/м |
По 2 кН/м |
По 1 кН/м |
|
459,3 |
542,5 |
381 |
440,7 |
351,3 |
386,5 |
260 |
301,2 |
436,9 |
514,3 |
309,3 |
252 |
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
gIIў - осредненное значение удельного веса грунта, лежащего выше подошвы фундамента;
gIIў ==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 0,2Чszg
. 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. слоя |
zi, м |
szg кПа |
x=2z/b |
ai |
sгрzp кПа |
0,2szp кПа |
sсрzp кПа |
Ei кПа |
Si м |
|
0-1 |
0 |
41 |
0 |
1,000 |
171 |
8,2 |
|
||
|
1-2 |
0,96 |
58 |
0,8 |
0,881 |
150,6 |
11,6 |
160,8 |
10843 |
0,0011 |
|
2-3 |
1,92 |
75,2 |
1,6 |
0,642 |
109,7 |
15 |
130,2 |
10843 |
0,0092 |
|
3-4 |
2,88 |
92,2 |
2,4 |
0,477 |
81,6 |
18,4 |
95,7 |
10843 |
0,0067 |
|
4-5 |
3,84 |
109,4 |
3,2 |
0,374 |
63,9 |
21,9 |
72,7 |
10843 |
0,0052 |
|
5-6 |
4,8 |
126,4 |
4,0 |
0,306 |
51,3 |
25,3 |
58,1 |
10843 |
0,0041 |
|
6-7 |
5,76 |
143,5 |
4,8 |
0,258 |
44,1 |
28,7 |
48,2 |
10843 |
0,0034 |
|
7-8 |
6,72 |
160,6 |
5,6 |
0,233 |
38,1 |
32,1 |
41,1 |
10843 |
0,0029 |
|
8-9 |
7,68 |
177,7 |
6,4 |
0,196 |
33,5 |
35,5 |
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 =1Ч(1Ч1575Ч0,09+1,2Ч(1Ч26Ч2+1Ч30Ч2+1Ч32,3Ч2+2Ч33,5+1Ч2Ч35))=518 кН
Значение расчетной нагрузки, допускаемой на сваю, определиться по формуле:
где γк - 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/п |
Виды работ |
Един. изм. |
Нормативы на ед. измерения |
Вариант 1 Сборный ф-т |
Вариант 2 Свайный ф-нт |
|
Стоим. (руб) |
Трудоем. (ч/час) |
Объем работ |
Стоим. (руб) |
Трудоем. (ч/час) |
Объем работ |
Стоим. (руб) |
Трудоем. (ч/час) |
|||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
|
1. |
Разработка грунта 1 группы эксковатором |
мЗ |
0-131 |
0,006 |
90,9 |
11-9 |
0,54 |
87,12 |
11-4 |
0,53 |
|
2. |
Монтаж ж/б фундаментных плит |
мЗ |
51-40 |
0,331 |
1,2 |
61,68 |
6,4 |
ѕ |
ѕ |
ѕ |
|
3. |
Погружение свай в грунт |
мЗ |
92-89 |
1,013 |
ѕ |
ѕ |
ѕ |
0,9 |
83,6 |
1,01 |
|
4. |
Устройство монолитных ж/б ростверков |
мЗ |
37-08 |
1,426 |
ѕ |
ѕ |
ѕ |
0,25 |
9,27 |
0,36 |
|
5. |
Горизонтальная гидроизоляция |
М2 |
0-77 |
0,32 |
0,4 |
0,308 |
0,128 |
0,4 |
0,308 |
0,128 |
|
6. |
Монтаж ж/б плит перекрытия |
мЗ |
72-60 |
1,547 |
1,425 |
103,46 |
2,2 |
1,425 |
103,46 |
2,2 |
|
7. |
Боковая обмазочная гидроизоляция |
мЗ |
0-90 |
0,31 |
0,4 |
0,36 |
0,124 |
0,2 |
0,18 |
0,062 |
|
8. |
Засыпка пазух |
М2 |
0-015 |
ѕ |
0,108 |
0,0016 |
ѕ |
0,1 |
0,0015 |
ѕ |
|
9. |
Бетонный пол толщиной 80 мм |
мЗ |
34-73 |
2,28 |
0,38 |
13,9 |
0,87 |
0,38 |
13,19 |
0,87 |
|
Итого: |
190,9 |
4,26 |
221,4 |
5,17 |
Табл. 10.2 Технико-экономические показатели сравниваемых вариантов фундаментов
|
№ п/п |
Наименование показателя |
Ед. изм. |
Величина показателя |
|
|
Вариант 1 |
Вариант 2 |
|||
|
1. |
Объем работ |
п.м. |
1 |
1 |
|
2. |
Сметная стоимость строительно-монтажных работ |
руб. |
190,9Ч1,2Ч1,08Ч11,75=2908,5 |
221Ч1,2Ч1,08Ч11,75=3371,4 |
|
3. |
Трудоемкость выполнения работ |
ч/дн |
4,26Ч1,25Ч1,07/8=0,71 |
5,17Ч1,25Ч1,07/8=0,86 |
|
4. |
Продолжительность выполнения работ |
год |
0,71/(6Ч230)=0,0005 |
0,86/(6Ч230)=0,0006 |
Наиболее экономичный вариант фундамента определиться:
Э=(3371,4-2908,5)+0,15Ч3371,4Ч(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.