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
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ
ДОНБАССКАЯ НАЦИОНАЛЬНАЯ АКАДЕМИЯ СТРОИТЕЛЬСТВА И АРХИТЕКТУРЫ
Кафедра оснований, фундаментов и подземных сооружений
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
для курсового проекта №1 по дисциплине
«Основания и фундаменты»
на тему: «Проектирование столбчатого и свайного фундамента
под железобетонное каркасное здание»
Студента 4 курса ПГС – 64 е группы
специальности «Промышленное и гражданское строительство»
Глазкин С. В.
Руководитель Кухар А. В.
Национальная шкала ______________________________
Количество баллов _________ Оценка ECTS: _________
Макеевка 2013
ЗАДАНИЕ
План строительной площадки
г. Новосибирск
Схема здания
Станция очистки сточных вод
План
Разрез 1-1
Мощность слоев по скважинам, м
|
№ слоя \ Скважина |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
Глубина УГВ, м |
|
1 |
0,3 |
0,5 |
0,7 |
0,7 |
0,6 |
0,4 |
3,5 |
|
2 |
2 |
2,7 |
3 |
3,2 |
2,5 |
1,8 |
|
|
3 |
4,1 |
4,8 |
5,5 |
5 |
4,5 |
4,2 |
Мощность 4 слоя не ограничена.
Характеристики грунта
|
№ слоя |
Грунт |
γs, kN\m3 |
γ, kN\m3 |
W |
WL |
WP |
E, MPa |
φ, град. |
С, kPa |
|
1 |
Почвенно-растительный |
26,2 |
12 |
0,14 |
|||||
|
2 |
Песок средней крупности |
26,8 |
19 |
0,15 |
- |
- |
38 |
37 |
2 |
|
3 |
Песок средней крупности |
26,9 |
19,6 |
0,15 |
- |
- |
35 |
35 |
1 |
|
4 |
Пылевато-глинистый |
27 |
19 |
0,15 |
0,28 |
0,15 |
22 |
24 |
31 |
Описание основных физико-механических характеристик:
удельный вес минеральных частиц γ s,
удельный вес грунта γ;
природная влажность w;
влажность на границах пластичности wp и текучести wL,
прочностные (угол внутреннего трения φ , удельное сцепление c)
деформационные (модуль деформации E)
Анализ инженерно-геологических условий площадки строительства
Для оценки строительных свойств каждого слоя (за исключением почвенно-растительного) определяются производные и классификационные характеристики:
|
№ слоя |
γd, kN\m3 |
e |
γsb, kN\m3 |
Sr |
Ip |
IL |
Wsat |
IL sat |
|
2 слой |
16,52 |
0.6223 |
10.36 |
0.6459 |
- |
- |
0.2322 |
- |
|
3 слой |
17.04 |
0.5786 |
10.705 |
0.697 |
- |
- |
0.2151 |
- |
|
4 слой |
23.478 |
0.15 |
14.78 |
2.7 |
0.13 |
0 |
0.056 |
- |
Из полученных данных можно сделать вывод, что:
2 слой: Sr=0.65 – влажный; e=0.62 - средней плотности;
3 слой: Sr=0.67 – влажный; e=0.58 – средней плотности;
4 слой: Ip=0.13 – суглинки; IL=0 – полутвердые;
грунты с e>1 не пригодны к строительству, а с e=0.4-0.6 – прочные.
Инженерно-геологический разрез по скважинам 1-3-4-2
Определение усилий передающихся от колонны фундаменту
Сбор нагрузок
Нагрузки от стеновых панелей
Стены
Эксплуатационная нагрузка:
Ne=yfe*Ast*tst*yb*k=1*18*0,35*12*0,7=52,92 kN,
Расчетная:
Nm=1.1*18*0.35*12*0.7=58.212 kN
Ast=het*Sk=3*6=18 m2 – площадь стены, м2
het – высота этажа, м
Sk – шаг колонн, м
tst=0.35 m – толщина стены, м
yb=12 kN\m3 – удельный вес плиты
k=0.7 – коэф. проемов
yfe (yfm) – коэф. надежности по нагрузке
Парапет (размером 6х1х0,35): Ne=25.2 kN; Nm=27.72 kN;
Нагрузки от перекрытия
Постоянные от сборной плиты перекрытия, засыпка, цементная стяжка:
ge=4.74 kPa gm=ge*yf=5,54 kPa
Переменные от равномерно распределенной:
ge=2 kPa gm=2*1.2=2.4 kPa
Всего:
ge=6.74 kPa gm=7.94 kPa
Нагрузки на покрытие
Снеговая:
Sm=yfm*S0*C=1.14*2.4*1=2.736 kPa
S0=2.4 kPa (4 климатический район)
yfm=1.14 (100 лет)
С=μ*Ce*Calt=1*1*1=1
Se=yfe*S0*C=0.88*2.4*1=2.112 kPa
|
Вид нагрузки |
gn, kPa |
yfe |
ge, kPa |
yfm |
gm, kPa |
|
Постоянная |
|||||
|
Сборная плита |
3 |
1 |
3 |
1,1 |
3,3 |
|
Цементная стяжка |
0,4 |
1 |
0,4 |
1,3 |
0,52 |
|
Пароизоляция |
0,03 |
1 |
0,03 |
1,3 |
0,04 |
|
Засыпка |
2,72 |
1 |
2,72 |
1,3 |
3,54 |
|
Цементная стяжка |
0,6 |
1 |
0,6 |
1,3 |
0,78 |
|
Кровля |
0,2 |
1 |
0,2 |
1,3 |
0,26 |
|
Итого |
6,95 |
8,44 |
|||
|
Переменная |
|||||
|
Снеговая |
2,4 |
0,88 |
2,112 |
1,14 |
2,736 |
|
Равномерно распределенная |
0,5 |
1 |
0,5 |
1,3 |
0,65 |
|
Итого |
2,612 |
3,386 |
|||
|
Всего |
9,562 |
11,676 |
Ветровая нагрузка
Wm=yfm*W0*C
W0=0.38 kPa (3 ветровой район)
yfm=1.14
C=Caer*Ch*Calt*Crel*Cdir*Cd=1.4*1.6*1*1*0.9*1=2.016
Wm=1.14*0.38*2.016=0.874 kPa
We=0.42*0.38*2.016=0.322 kPa
Нагрузка на 1 м п ригеля, кН/м
|
Постоянные |
Полные |
|||
|
ge |
gm |
ge |
gm |
|
|
Перекрытие |
28.44 |
33.24 |
40.44 |
47.64 |
|
Покрытие |
41.7 |
50.64 |
57.37 |
70.06 |
Нагрузка на колонны от стеновых панелей
Эксцентриситет от веса колон:
e=(tst+jk)\2=(0.35+0.6)\2=0.475 m
Стены
Ne=52.92 kN Me=Ne*e=52.92*0.475=25.14 kNm
Nm=58.212 kN Mm=27.65 kNm
Парапет
Ne=25.2 kN Me=11.97 kNm
Nm=27.72 kN Mm=13.17 kNm
Горизонтальная нагрузка на раму в уровне перекрытий от ветра
W=B[w*h/2+(w-w)*h/3+w*h/2+(w-w)*h/6]
Эксплуатационные на уровне 0,000
We(0)=6*(0.322*3/2)=2.898 kN
Предельные на уровне 0,000
Wm(0)=6*(0.874*3/2)=7.87 kN
We(3)=6*((0.322*3/2)*2)=5.8 kN
Wm(3)=6*((0.874*3/2)*2)=15.7 kN
We,m(6)=We,m(3)
We(9)=6*(0.322*3/2+0.322*1/2)=3.87 kN
Wm(9)=6*(0.874*3/2+0.874*1/2)=10.5 kN
We(10)=6*(0.322*1/2)=0.97 kN
Wm(10)=6*(0.874*1/2)=2.62 kN
Моментные нагрузки от парапета высотой 1 м
Mwe(9)=0.97*1=0,97 kNm
Mwm(9)=2.62*1=2.62 kNm
Статический расчет рамы
Расчет провожу на ЭВМ. Усилия на фундаменты нахожу из статического расчета рамы при условии жесткого защемления колонн на уровне обреза фундамента. Принимаю ригель в виде бруса 40х40 и стойки 40х60 из ЖБК. Расчет веду по нагрузкам 1 группы предельных состояний.
Рассматриваю 3 загружения рамы:
1. от постоянных нагрузок
2. полные вертикальные нагрузки
3. переменные горизонтальные нагрузки
Собственный вес рамы учтен с удельным весом элементов 25 кН\м3.
Варианты загружения:
1. от постоянных нагрузок
2. полные вертикальные нагрузки
3. переменные горизонтальные нагрузки
Эпюры изгибающих моментов:
1. от постоянных нагрузок
2. полные вертикальные нагрузки
3. переменные горизонтальные нагрузки
Усилия передаваемые колонной на фундамент, кН; кНм:
|
1 загр |
N |
M |
Q |
|
Ось А |
-940,47 |
-116,69 |
84,4796 |
|
Ось Б |
-2224,5 |
-230,19 |
197,142 |
|
Ось В |
-1537 |
273,16 |
-281,62 |
|
2 загр |
N |
M |
Q |
|
Ось А |
-1150,4 |
-151,34 |
109,879 |
|
Ось Б |
-2838,7 |
-295,22 |
252,79 |
|
Ось В |
-1915,8 |
351,876 |
-362,67 |
|
3 загр |
N |
M |
Q |
|
Ось А |
6,80925 |
38,5051 |
-14,345 |
|
Ось Б |
-4,5425 |
39,4265 |
-15,717 |
|
Ось В |
-2,2667 |
34,9467 |
-11,838 |
Сочетания нагрузок, кн; кНм:
|
Ось А |
|||
|
N |
M |
Q |
|
|
Nmax |
-933,662 |
-78,1865 |
70,13467 |
|
Nmin |
-1143,62 |
-112,839 |
95,53368 |
|
Ось Б |
|||
|
N |
M |
Q |
|
|
Nmax |
-2229,08 |
-190,763 |
181,4251 |
|
Nmin |
-2843,29 |
-255,798 |
237,0729 |
|
Ось В |
|||
|
N |
M |
Q |
|
|
Nmax |
-1539,31 |
308,1062 |
-293,46 |
|
Nmin |
-1918,05 |
386,8224 |
-374,506 |
РАСЧЕТ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ СТОЛБЧАТОГО ФУНДАМЕНТА
Определение глубины заложения столбчатого фундамента
Глубина заложения подошвы фундаментов назначается в соответствии с требованиями ДБН «Основания и фундаменты» с учетом конструктивных особенностей здания, рельефа поверхности участка, геологических и гидрогеологических условий площадки строительства, глубины сезонного промерзания грунтов.
d – Глубина заложения, м.
d >= 0.5 m
d>=hf+h4>=0.85+0.15=1 m
hf>=h1+h2+h3>=0.2+0.05+0.6>=0.85 m
hf – высота фундамента ;
h1 – толщина бетонной плиты под стаканом, принимается не менее 0,2 м;
h2 – рихтовочный зазор под колонну, принимается равным 0,05 м;
h3 – глубина заделки колонны в стакан, принимается не менее большей стороны сечения
колонны, м;
h4 – толщина конструкции пола, принимается равной 0,15 м;
Глубина заложения подошвы фундамента не зависит от глубины сезонного промерзания , если под подошвой фундамента залегают: пески средней крупности;
Принимаю d = 1 м.
Расчетная глубина промерзания:
df=kh*dfn=0.8*0.85=0.68 m
Определение размеров фундамента в плане
Критерии выбора размеров подошвы фундамента основываются на требованиях расчета оснований по предельным состояниям. Согласно ДБН расчет фундаментов по второй группе предельных состояний (деформациям) ведется в предположении линейной деформируемости основания, которая реализуется при выполнении следующих условий:
Pср<=R; Pmax<=1,2R; Pmin>0;
Pcp – среднее давление по подошве фундамента, кПа.
R – расчетное сопротивление основания, кПа.
Pmax и Pmin – краевые давления, кПа.
Pcp=Fv\b\l+ymt*d
Fv - результирующая вертикальная сила на обрез фундамента, кН;
b и l – соответственно ширина и длина подошвы фундамента , м;
ymt=22 кН/м3 – осредненный удельный вес фундамента и грунта на его уступах
d=1 – глубина заложения подошвы фундамента от поверхности планировки, м.
l = ab (для центрально нагруженных фундаментов a = 1, а для внецентренно нагруженных a рекомендуется принимать в диапазоне 1,2…1,8 в зависимости от соотношения вертикальной нагрузки и изгибающего момента, действующих на обрез фундамента.
Краевые давления под подошвой фундамента
Pmax(min)=Pcp±(M+Fh*hf)/W
Fh – результирующая горизонтальная сила на обрез фундамента , кН;
W – момент сопротивления подошвы фундамента
W = b l²/6 - прямоугольных
Расчетное сопротивление грунта
R=yc1*yc2/k*(My*kz*b*y2*+Mq*d1*y’2+(Mq-1)*db*y’2+Mc*c2)
yc1=1.4 и yc2=1.3 – соответственно коэффициенты условий работы грунтового основания ;
k = 1,1 – если они определены по таблицам;
My=1.95, Mq=8.81 и Mc=10.37 – коэффициенты. зависящие от значения φ 2 грунта, залегающего
под подошвой фундамента
kz – коэффициент, принимаемый равным: при b < 10 м – kz = 1
b – ширина подошвы фундамента ;
y2=19 и y’2=19 – осредненные расчетные значения удельного веса грунтов, залегающих
соответственно ниже и выше подошвы фундамента ;
c2=2 – расчетное значение удельного сцепления грунта под подошвой фундамента ;
d1=1 – расчетное значение глубины заложения фундамента ;
db=0 – расстояние от уровня планировки до пола подвала, м
R=1.4*1.3/1.1*(1.95*1*b*19+8.81*1*19+10.37*2)
Расчет провожу графо-аналитическим способом.
|
Ось |
Fv, kN |
M, kNm |
Q, kN |
b, m |
Pcp, kPa |
R,kPa |
1.2*R, kPa |
Pmax, kPa |
Pmin, kPa |
|
А |
1144 |
113 |
96 |
2.3 |
239 |
330 |
395 |
335 |
143 |
|
Б |
2844 |
256 |
237 |
3 |
338 |
372 |
446,5 |
339.8 |
237 |
|
В |
1918 |
387 |
375 |
3 |
235 |
372 |
446,5 |
392 |
78,3 |
На ЭВМ рассчитываю графики функций Pcp(b); Pmax(b); R(b);
Удовлетворительные условия
Ось А: Pcp=239 kPa < R=330 kPa; Pmax=335 kPa < 1.2*R=395 kPa; Pmin=143 kPa > 0;
Ось Б: Pcp=338 kPa < R=372 kPa; Pmax=339.8 kPa < 1.2*R=446,5 kPa; Pmin=237 kPa > 0;
Ось В: Pcp=235 kPa < R=372 kPa; Pmax=392 kPa < 1.2*R=446,5 kPa; Pmin=78,3 kPa > 0;
Ось А
Ось Б
Ось В
Расчет деформаций основания фундамента
Необходимо проверить условие: S <= Su,
S – осадка основания,
Su – предельно допустимая нормативная осадка.
Конечная осадка основания S с использованием расчетной схемы в виде линейно-деформируемого полупространства с условным ограничением сжимаемой толщи определяется методом послойного суммирования:
S=β*∑(σzp,i*hi/Ei)
β=0.8 – безразмерный коэф.
σzp,i - среднее значение дополнительного вертикального напряжения
hi=0.2*b=0.2*3=0.6 m – толщина i-того элементарного слоя
Ei – модуль деформаций
σzp=α*P0,
α - коэффициент, учитывающий распределение дополнительных напряжений по глубине,
определяемый по таблице.
P0=Pcp-σzg,0 – дополнительное вертикальное давление на основание
σzg,0=14.1 kPa - вертикальное напряжение от собственного веса грунта на уровне
заложения подошвы фундамента.
σzg,0=γ*d=14,1*1=14,1 kPa,
γ=(12*0.7+19*0.3)/(0.7+0.3)=14.1 kN/m3 - удельный вес грунта расположенного выше подошвы фундамента
d=1 m - глубина заложения фундамента от поверхности планировки
Вертикальное напряжение от собственного веса грунта:
σzg=σzg,0+∑(γ*hi)
Для слоев водопроницаемого грунта, расположенных ниже уровня грунтовых вод, но выше водоупора, удельный вес грунта определяется с учетом взвешивающего действия воды.
Нижняя граница сжимаемой толщи основания (НГСТ) принимается на глубине z = Hc
σzp,i<=0.2*σzg,i
Нижнюю границу сжимаемой толщи определяю графически, а расчет веду в табличной форме.
Предельно допустимую осадку определяю по ДБН В.2.1-10-2009 Додаток И т. И.1
Производственные многоэтажные здания с полным каркасом из ЖБК
Максимально допустимая осадка Smax,u=10 см
Относительная разница осадок (dS/L)u=0.002
Осадка фундамента по оси А
b=2.3 m P0=Pcp-Gzg,0=239-14.1=224.9 kPa l/b=1 НГСТ: 5,4 м
|
# |
hi, m |
z, m |
ksi |
alfa |
Gzg,I, kPa |
Gzp,i, Kpa |
sr Gzp,i, kPa |
0,2Gzg |
Ei, kPa |
y, kN/m3 |
Si, m |
|
0 |
0,6 |
0 |
0,0 |
1 |
25,5 |
224,9 |
213,655 |
5,1 |
|
19 |
0,002699 |
|
1 |
0,6 |
0,6 |
0,5 |
0,9 |
36,9 |
202,41 |
7,38 |
38000 |
19 |
|
|
|
2 |
0,6 |
1,2 |
1,0 |
0,703 |
48,66 |
158,1047 |
129,5424 |
9,732 |
35000 |
19,6 |
0,001777 |
|
3 |
0,6 |
1,8 |
1,6 |
0,449 |
60,42 |
100,9801 |
12,084 |
35000 |
19,6 |
|
|
|
4 |
0,6 |
2,4 |
2,1 |
0,31 |
66,672 |
69,719 |
60,61055 |
13,3344 |
35000 |
10,42 |
0,000831 |
|
5 |
0,6 |
3 |
2,6 |
0,229 |
72,924 |
51,5021 |
14,5848 |
35000 |
10,42 |
|
|
|
6 |
0,6 |
3,6 |
3,1 |
0,17 |
79,176 |
38,233 |
32,94785 |
15,8352 |
35000 |
10,42 |
0,000452 |
|
7 |
0,6 |
4,2 |
3,7 |
0,123 |
85,428 |
27,6627 |
17,0856 |
35000 |
10,42 |
|
|
|
8 |
0,6 |
4,8 |
4,2 |
0,099 |
91,68 |
22,2651 |
20,4659 |
18,336 |
35000 |
10,42 |
0,000447 |
|
9 |
0,6 |
5,4 |
4,7 |
0,083 |
103,08 |
18,6667 |
20,616 |
22000 |
19 |
|
|
|
10 |
0,6 |
6 |
5,2 |
0,067 |
114,48 |
15,0683 |
13,83135 |
22,896 |
22000 |
19 |
|
|
11 |
0,6 |
6,6 |
5,7 |
0,056 |
125,88 |
12,5944 |
25,176 |
22000 |
19 |
|
|
|
12 |
0,6 |
7,2 |
6,3 |
0,047 |
137,28 |
10,5703 |
9,78315 |
27,456 |
22000 |
19 |
|
|
13 |
0,6 |
7,8 |
6,8 |
0,04 |
148,68 |
8,996 |
29,736 |
22000 |
19 |
|
|
|
Всего |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,006205 |
S=0.62 cm < Smax,u=10 cm удовлетворительно
Осадка фундамента по оси Б
b=3 m P0= Pcp-Gzg,0=338-14.1=323,9 kPa l/b=1 НГСТ: 6,9 м
|
# |
hi, m |
z, m |
ksi |
alfa |
Gzg,I, kPa |
Gzp,I, Kpa |
sr Gzp,I, kPa |
0,2Gzg |
Ei, kPa |
y |
Si, m |
|
0 |
0,6 |
0 |
0 |
1 |
22,56 |
323,9 |
317,422 |
4,512 |
|
14,1 |
0,00401 |
|
1 |
0,6 |
0,6 |
0,4 |
0,96 |
33,96 |
310,944 |
6,792 |
38000 |
19 |
|
|
|
2 |
0,6 |
1,2 |
0,8 |
0,8 |
45,72 |
259,12 |
227,7017 |
9,144 |
35000 |
19,6 |
0,003123 |
|
3 |
0,6 |
1,8 |
1,2 |
0,606 |
57,48 |
196,2834 |
11,496 |
35000 |
19,6 |
|
|
|
4 |
0,6 |
2,4 |
1,6 |
0,449 |
69,24 |
145,4311 |
127,1308 |
13,848 |
35000 |
19,6 |
0,001744 |
|
5 |
0,6 |
3 |
2 |
0,336 |
75,492 |
108,8304 |
15,0984 |
35000 |
10,42 |
|
|
|
6 |
0,6 |
3,6 |
2,4 |
0,257 |
81,744 |
83,2423 |
74,1731 |
16,3488 |
35000 |
10,42 |
0,001017 |
|
7 |
0,6 |
4,2 |
2,8 |
0,201 |
87,996 |
65,1039 |
17,5992 |
35000 |
10,42 |
|
|
|
8 |
0,6 |
4,8 |
3,2 |
0,16 |
94,248 |
51,824 |
47,12745 |
18,8496 |
35000 |
10,42 |
0,001028 |
|
9 |
0,6 |
5,4 |
3,6 |
0,131 |
105,648 |
42,4309 |
21,1296 |
22000 |
19 |
|
|
|
10 |
0,6 |
6 |
4 |
0,108 |
117,048 |
34,9812 |
32,22805 |
23,4096 |
22000 |
19 |
0,000703 |
|
11 |
0,6 |
6,6 |
4,4 |
0,091 |
128,448 |
29,4749 |
25,6896 |
22000 |
19 |
|
|
|
12 |
0,6 |
7,2 |
4,8 |
0,077 |
139,848 |
24,9403 |
23,3208 |
27,9696 |
22000 |
19 |
|
|
13 |
0,6 |
7,8 |
5,2 |
0,067 |
151,248 |
21,7013 |
30,2496 |
22000 |
19 |
|
|
|
Всего |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,011624 |
S=1,16 cm < Smax,u=10 cm удовлетворительно
Осадка фундамента по оси В
b=3 m P0= Pcp-Gzg,0=235-14.1=220,9 kPa l/b=1 НГСТ: 6,2 м
|
# |
hi, m |
z, m |
ksi |
alfa |
Gzg,I, kPa |
Gzp,I, Kpa |
sr Gzp,I, kPa |
0,2Gzg |
Ei, kPa |
y |
Si, m |
|
0 |
0,6 |
0 |
0,0 |
1 |
25,5 |
220,9 |
216,482 |
5,1 |
|
19 |
0,002735 |
|
1 |
0,6 |
0,6 |
0,4 |
0,96 |
36,9 |
212,064 |
7,38 |
38000 |
19 |
|
|
|
2 |
0,6 |
1,2 |
0,8 |
0,8 |
48,66 |
176,72 |
155,2927 |
9,732 |
35000 |
19,6 |
0,00213 |
|
3 |
0,6 |
1,8 |
1,2 |
0,606 |
60,42 |
133,8654 |
12,084 |
35000 |
19,6 |
|
|
|
4 |
0,6 |
2,4 |
1,6 |
0,449 |
66,672 |
99,1841 |
86,70325 |
13,3344 |
35000 |
10,42 |
0,001189 |
|
5 |
0,6 |
3 |
2,0 |
0,336 |
72,924 |
74,2224 |
14,5848 |
35000 |
10,42 |
|
|
|
6 |
0,6 |
3,6 |
2,4 |
0,257 |
79,176 |
56,7713 |
50,5861 |
15,8352 |
35000 |
10,42 |
0,000694 |
|
7 |
0,6 |
4,2 |
2,8 |
0,201 |
85,428 |
44,4009 |
17,0856 |
35000 |
10,42 |
|
|
|
8 |
0,6 |
4,8 |
3,2 |
0,16 |
91,68 |
35,344 |
32,14095 |
18,336 |
35000 |
10,42 |
0,000701 |
|
9 |
0,6 |
5,4 |
3,6 |
0,131 |
103,08 |
28,9379 |
20,616 |
22000 |
19 |
|
|
|
10 |
0,6 |
6 |
4,0 |
0,108 |
114,48 |
23,8572 |
21,97955 |
22,896 |
22000 |
19 |
0,00048 |
|
11 |
0,6 |
6,6 |
4,4 |
0,091 |
125,88 |
20,1019 |
25,176 |
22000 |
19 |
|
|
|
12 |
0,6 |
7,2 |
4,8 |
0,077 |
137,28 |
17,0093 |
15,9048 |
27,456 |
22000 |
19 |
|
|
13 |
0,6 |
7,8 |
5,2 |
0,067 |
148,68 |
14,8003 |
29,736 |
22000 |
19 |
|
|
|
Всего |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,007928 |
S=0.79 cm < Smax,u=10 cm удовлетворительно
Расчет фундаментной плиты на продавливание
Q <= α*bp*h0*Rbt
Q – продавливающая сила
α – коэф. зависящий от вида бетона. Для тяжелого α=1
bp – средний периметр граней пирамиды продавливания
h0=0,47 м – высота пирамиды
Rbt=0,75 Мпа – расчетное сопротивление бетона растяжению (принимаю бетон B12,5)
Расчет веду по 4 сторонам , так как фундамент квадратный в плане
bp=2*(buc+luc+2*h0)=2*(0,4+0,6+2*0,47)=4,68 м
buc; luc – длина и ширина колоны (колонны по заданию 0,4х0,6)
Q=Fv*(A-Ap)/A
Fv – вертикальная сила на обрез фундамента
A – площадь фундаментной плиты
Ap – площадь большего основания пирамиды продавливания
Ap=(buc+2*h0)*(luc+2*h0)=(0.4+2*0.47)*(0.6+2*0.47)=2.06 m2
|
Ось |
Fv, kN |
b, m |
A, m2 |
Q, kN |
|
А |
1144 |
2.3 |
5.29 |
698.5 |
|
Б |
2844 |
3 |
9 |
2193 |
|
В |
1918 |
3 |
9 |
1479 |
α*bp*h0*Rbt=1*4.68*0.47*0.75=1650 kN
Для фундаментов по всем осям продавливающая сила не превышает усилия которое может быть воспринято бетоном фундамента.
Расчет фундаментной плиты на изгиб
Изгибающий момент в расчетном сечении
Mc=Pc*c^2/2+(Pmax-Pc)*c^2/3
Pc=Pmax-(Pmax-Pmin)*c/b – давление в расчетном сечении, кПа
|
Ось |
Pc, kPa |
Pmax, kPa |
Pmin, kPa |
c, m |
b, m |
Mc, kNm |
|
А |
Pc1=310 Pc2=284.9 |
335 |
143 |
с1=0,3 с2=0,6 |
2,3 |
Mc1=14.69 Mc2=57.29 |
|
Б |
Pc1=329.5 Pc2=319.24 |
339,8 |
237 |
3 |
Mc1=15.14 Mc2=59.93 |
|
|
В |
Pc1=360.6 Pc2=329.26 |
392 |
78,3 |
3 |
Mc1=17.17 Mc2=66.8 |
Армирование принимаю арматурой А-III Rsc=365 MPa
h01=300-30=270 mm h02=600-30=570 mm a=30 mm
Asc=Mc/(0.9*h0*Rsc), cm2 – расчетная площадь арматуры.
|
Ось |
Asc,1, cm2 |
Принято |
Шаг, мм |
Asc,2, cm2 |
Принято |
Шаг, мм |
|
А |
1,66 |
4⌀8 As=2.01 cm2 |
250 |
3,06 |
4⌀10 As=3.14 cm2 |
250 |
|
Б |
1,7 |
4⌀8 As=2.01 cm2 |
250 |
3,2 |
5⌀10 As=3.93 cm2 |
200 |
|
В |
1,94 |
4⌀8 As=2.01 cm2 |
250 |
3,57 |
5⌀10 As=3.93 cm2 |
200 |
Расчет подколонника
Изгибающий момент в расчетом сечении
Mпод=M+Fh*z, kNm
z=350 мм – растояние от расчетного сечения подколонника до обреза фундамента
As=Mпод/(h-a-a’)/Rs, cm2 – расчетная площадь арматуры
h=1,11 m – высота сечения подколонника
|
Ось |
M, kNm |
Fh, kN |
Мпод, кНм |
As, cm2 |
Принято |
|
А |
113 |
96 |
146,6 |
3,83 |
2⌀16 As=4.02 cm2 |
|
Б |
256 |
237 |
338,95 |
8,85 |
3⌀20 As=9.41 cm2 |
|
В |
387 |
375 |
518,25 |
13,52 |
3⌀25 As=14.73 cm2 |
Расчет на смятие бетона под колонной
N <= Rb,loc*Aloc*ψloc
ψloc =1 – коэф. зависящий от эксцентриситета
Aloc=buc*luc=0.6*0.4=0.24 m2
Апод=0,7*0,7=0,49 m2 – площадь подколонника
Rb,loc=φloc*Rb=1.269*13050=16540.5 kPa
φloc=(Aпод/Aloc)^(1/3)=(0.49/0.24)^(1/3)=1.269
Rb,loc*Aloc*ψloc=16540.5*0.24*1=3974 kN
|
Ось |
N, kN |
|
А |
1144 |
|
Б |
2844 |
|
В |
1918 |
Условие выполняется для каждого фундамента.
Расчет стакана
Эксцентриситет приложения вертикальной нагрузки
e0=(M+Fh*z)/Fv, m
luc/2=0.6/2=0.3 luc/6=0.1
так как e0 в пределах от 0,1 до 0,3 для каждого фундамента расчет площади арматуры проводится:
Asw=M+Q*zc-0.7*N*e0/(Rsw*∑zsw), cm2
zc=0.35 m – глубина стакана
zsw=0.08 m – шаг поперечной арматуры
|
Ось |
e0 |
M, kNm |
Fh, kN |
Fv, kN |
Asw, cm2 |
Принято |
|
А |
0,128 |
113 |
96 |
1144 |
3,77 |
4⌀12 As=4.52 cm2 |
|
Б |
0,119 |
256 |
237 |
2844 |
8,7 |
4⌀18 As=10.18 cm2 |
|
В |
0,27 |
387 |
375 |
1918 |
13,3 |
4⌀22 As=15.2 cm2 |
Проверка на раскалывание фундаментной плиты
Рассматриваются две возможные схемы раскалывания фундамента по продольной и поперечной оси.
N <= (1+buc/luc)*μ*ys*Al*Rbt
μ=0.75 – коэф. трения
ys=1.3
Rbt=0.75 MPa
buc=0.4 m luc=0.6 m
|
Ось |
N, kN |
Al, m2 |
(1+buc/luc)*μ*ys*Al*Rbt |
|
А |
1144 |
2,3*0,3+1,7*0,3=1,2 |
1462,5 |
|
Б |
2844 |
3*0,3+2,4*0,3=1,62 |
1974,3 |
|
В |
1918 |
3*0,3+2,4*0,3=1,62 |
1974,3 |
Так как для фундамента по оси Б условие не удовлетворительно, то назначаю бетон B20 Rbt=1150 MPA
Тогда (1+buc/luc)*μ*ys*Al*Rbt=3027,3 kN, что удовлетворительно.
РАСЧЕТ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ СВАЙНОГО ФУНДАМЕНТА
Выбор типа свайного фундамента
Принимаю забивные призматические сваи, висячие. С жестким защемлением в ростверке.
По оси А принимаю сваю 20х20 длиной 3 м.
По оси Б принимаю сваю 20х20 длиной 5 м.
По оси В принимаю сваю 20х20 длиной 5 м.
Принимаю куст из 4 свай. Расстояние между колонами 0,8 м.
Выбор ростверка
Принимаю ростверк высотой 600 мм. Принимаю конструкцию высокого ростверка. Это означает, что сопротивление грунта под подошвой ростверка в расчетах не учитывается. Расчетная глубина сезонного промерзания грунта df=0.68 m (г. Новосибирск). Уровень обреза фундамента (верх ростверка) принимаю как и для столбчатого фундамента. Тогда подошва ростверка будет на глубине d=0.15+0.6=0.75 m. Значит можно не устраивать подсыпку для исключения сил морозного печения грунта.
Расчет несущей способности свай
Fd=yc*(ycr*R*A+u*∑ycf*fi*hi)
yc=1; ycr=1; ycf=1 – коэф. условий работы грунта
R, кПа – расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи
принимаемое по таблице Н.2.1 ДБН в зависимости от глубины (5 м) сваи
A – площадь поперечного сечения сваи
u – периметр боковой поверхности сваи
fi – расчетное сопротивление слоя грунта по боковой поверхности сваи
принимаю по т. Н.2.2 ДБН в зависимости от средней глубины расположения слоя
hi – толщина слоя грунта
N=Nd/n+M*y/y^2 – продольная сила
Q=Qd/n – поперечная сила
n – количество свай в кусте
y – расстояние от центра приложения нагрузки до центра сваи
Ось А
Fd=1*(1*3100*(0.2*0.2)+(3+0.2)*2*[(1*35*2)+(1*48*1)]=879.2 кН
Fd/yk=879.2/1.4=628 kN
N=1144/4+113*0,4/0,4^2=568,5 kN < Fd/yk=628 kN
Ось Б
Fd=1*(1*3400*(0.2*0.2)+(5+0.2)*2*[(1*35*2)+(1*48*3)]=2361.6 кН
Fd/yk=2361.6/1.4=1686.9 kN
N=2844/4+256*0.4/0.4^2=1351 kN < Fd/yk=1687 kN
Ось В
Fd=1*(1*3400*(0.2*0.2)+(5+0.2)*2*[(1*35*2)+(1*48*3)]=2361.6 кН
Fd/yk=2361.6/1.4=1686.9 kN
N=1918/4+387*0.4/0.4^2=1447 kN < Fd/yk=1687 kN
Расчет осадок свайного фундамента
Расчет свайного фундамента и его основания по деформациям производится как для условного фундамента на естественном основании.
Среднее давление по подошве условного фундамента
Pcp=(Fv+Fv,sv+Fv,gr)/(busl*lusl)
Fv,sv – нагрузка от веса свай
Fv, gr – нагрузка от веса грунта в условном фундаменте
busl; lusl – размеры подошвы условного фундамента
Pср<=R; Pmax<=1,2R; Pmin>0;
Pcp – среднее давление по подошве фундамента, кПа.
R – расчетное сопротивление основания, кПа.
Pmax и Pmin – краевые давления, кПа.
Краевые давления под подошвой фундамента
Pmax(min)=Pcp±(M+Fh*hf)/W
Fh – результирующая горизонтальная сила на обрез фундамента , кН;
W – момент сопротивления подошвы фундамента
W = b l²/6 - прямоугольных
Расчетное сопротивление грунта
R=yc1*yc2/k*(My*kz*b*y2*+Mq*d1*y’2+(Mq-1)*db*y’2+Mc*c2)
yc1=1.4 и yc2=1.3 – соответственно коэффициенты условий работы грунтового основания ;
k = 1,1 – если они определены по таблицам;
My=1.95, Mq=8.81 и Mc=10.37 – коэффициенты. зависящие от значения φ2 грунта, залегающего
под подошвой фундамента
kz – коэффициент, принимаемый равным: при b < 10 м – kz = 1
b – ширина подошвы фундамента ;
y2=19 и y’2=19 – осредненные расчетные значения удельного веса грунтов, залегающих
соответственно ниже и выше подошвы фундамента ;
c2=2 – расчетное значение удельного сцепления грунта под подошвой фундамента ;
d1 – расчетное значение глубины заложения фундамента ;
db=0 – расстояние от уровня планировки до пола подвала, м
R=1.4*1.3/1.1*(1.95*1*b*19+8.81*l*19+10.37*2)
busl=b+l*tg(φ/4) – размер условного фундамента
l – длина сваи
|
Ось |
Pcp, kPa |
Fv, kN |
Fv,sv, kN |
Fv,gr, kN |
busl, m |
|
А |
735.7 |
1144 |
0.2*0.2*25*3=3 |
1.3*1.3*3*19=96.33 |
0.8+3*2*tg(19.05/4)=1.3 |
|
Б |
1167.3 |
2844 |
0.2*0.2*25*5=5 |
1.63*1.63*5*19=252.5 |
0.8+5*2*tg(19.05/4)=1.63 |
|
В |
818.8 |
1918 |
5 |
252.5 |
1.63 |
продолжение таблицы
|
l, m |
M, kNm |
Fh, kN |
R, kPa |
1.2R, kPa |
Pmax, kPa |
|
3 |
113 |
96 |
944.9 |
1133.8 |
1830.8 |
|
5 |
256 |
237 |
1519 |
1822.8 |
3163.8 |
|
5 |
387 |
375 |
1519 |
1822.8 |
3952.7 |
Условие Pcp < R выполняется, но условие Pmax <1,2R не выполняется, по этому я увеличиваю разнос свай в ростверке для фундаментов по осям А, Б, В на 0,3; 0,5;0,5 м соответственно, тогда
|
Ось |
Pcp, kPa |
busl,m |
R, kPa |
1.2R, kPa |
Pmax, kPa |
|
А |
485.7 |
1.6 |
963.3 |
1155.9 |
1073 |
|
Б |
683.6 |
2.13 |
1549.7 |
1859.6 |
1578.3 |
|
В |
479.5 |
2.13 |
1549.7 |
1859.6 |
1884 |
Изменится и продольная сила в расчете несущей способности сваи, но в меньшую, благоприятную сторону по осям А; Б; В на значения соответственно 491,5; 1104,8; 1074,9 kN
Фундаменты по всем осям удовлетворяют всем условиям.
Осадка условного фундамента по оси А
busl=1.6 m P0=Pcp-Gzg,0=485.7-71.4=414.3 kPa l/b=1 НГСТ: 1,8 м
|
# |
hi, m |
z, m |
ksi |
alfa |
Gzg,I, kPa |
Gzp,I, Kpa |
sr Gzp,I, kPa |
0,2Gzg |
Ei, kPa |
y |
Si, m |
|
0 |
1 |
1 |
1,3 |
0,55 |
90,4375 |
227,8444 |
163,6337 |
18,0875 |
|
19 |
0,003445 |
|
1 |
1 |
2 |
2,5 |
0,24 |
109,4375 |
99,423 |
21,8875 |
38000 |
19 |
|
|
|
2 |
1 |
3 |
3,8 |
0,115 |
129,0375 |
47,64019 |
38,73354 |
25,8075 |
38000 |
19,6 |
|
|
3 |
1 |
4 |
5,0 |
0,072 |
139,4575 |
29,8269 |
27,8915 |
35000 |
10,42 |
|
|
|
4 |
1 |
5 |
6,3 |
0,048 |
149,8775 |
19,8846 |
16,98476 |
29,9755 |
35000 |
10,42 |
|
|
5 |
1 |
6 |
7,5 |
0,034 |
160,2975 |
14,08493 |
32,0595 |
35000 |
10,42 |
|
|
|
6 |
1 |
7 |
8,8 |
0,024 |
170,7175 |
9,9423 |
8,906644 |
34,1435 |
22000 |
10,42 |
|
|
7 |
1 |
8 |
10,0 |
0,019 |
181,1375 |
7,870988 |
36,2275 |
22000 |
10,42 |
|
|
|
8 |
1 |
9 |
11,3 |
0,015 |
191,5575 |
6,213938 |
5,799675 |
38,3115 |
22000 |
10,42 |
|
|
9 |
1 |
10 |
12,5 |
0,013 |
210,5575 |
5,385413 |
42,1115 |
22000 |
19 |
|
|
|
10 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
11 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
12 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
13 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Всего |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,003445 |
S=0.34 cm < Smax,u=10 cm удовлетворительно
Осадка условного фундамента по оси Б
busl=2,13 m P0=Pcp-Gzg,0=683,6-109,5=574 kPa l/b=1 НГСТ: 2,7 м
|
# |
hi, m |
z, m |
ksi |
alfa |
Gzg,I, kPa |
Gzp,I, Kpa |
sr Gzp,I, kPa |
0,2Gzg |
Ei, kPa |
y |
Si, m |
|
0 |
1 |
1 |
0,9 |
0,73 |
128,5375 |
419,0656 |
312,8641 |
25,7075 |
|
19 |
0,006587 |
|
1 |
1 |
2 |
1,9 |
0,36 |
147,5375 |
206,6625 |
29,5075 |
38000 |
19 |
|
|
|
2 |
1 |
3 |
2,8 |
0,201 |
167,1375 |
115,3866 |
92,13703 |
33,4275 |
38000 |
19,6 |
|
|
3 |
1 |
4 |
3,8 |
0,12 |
186,7375 |
68,8875 |
37,3475 |
38000 |
19,6 |
|
|
|
4 |
1 |
5 |
4,7 |
0,081 |
206,3375 |
46,49906 |
39,89734 |
41,2675 |
38000 |
19,6 |
|
|
5 |
1 |
6 |
5,6 |
0,058 |
216,7575 |
33,29563 |
43,3515 |
35000 |
10,42 |
|
|
|
6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
7 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
8 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
9 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
10 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
11 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
12 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
13 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Всего |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,006587 |
S=0.66 cm < Smax,u=10 cm удовлетворительно
Осадка условного фундамента по оси В
busl=2,13 m P0=Pcp-Gzg,0=479,5-109,5=370 kPa l/b=1 НГСТ: 2,1 м
|
# |
hi, m |
z, m |
ksi |
alfa |
Gzg,I, kPa |
Gzp,I, Kpa |
sr Gzp,I, kPa |
0,2Gzg |
Ei, kPa |
y |
Si, m |
|
0 |
1 |
1 |
0,9 |
0,66 |
128,5375 |
244,1753 |
190,5307 |
25,7075 |
|
19 |
0,004011 |
|
1 |
1 |
2 |
1,9 |
0,37 |
147,5375 |
136,8861 |
29,5075 |
38000 |
19 |
|
|
|
2 |
1 |
3 |
2,8 |
0,201 |
166,5375 |
74,36246 |
59,37898 |
33,3075 |
38000 |
19 |
|
|
3 |
1 |
4 |
3,8 |
0,12 |
176,9575 |
44,3955 |
35,3915 |
35000 |
10,42 |
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
7 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
8 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
9 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
10 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
11 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
12 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
13 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Всего |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,004011 |
S=0.4 cm < Smax,u=10 cm удовлетворительно
ЛИТЕРАТУРА