Проектирование гостиницы с рестораном

Размещено на http://www.allbest.ru/

Технический Университет Молдовы

Кафедра «Кадастра Геодезии и Геотехники»

Пояснительная записка

по дисциплине «Геотехника и фундаменты»

ВВЕДЕНИЕ

Для проектирования “Гостиницы с рестораном” в городе Бендеры были выполнены инженерно-геологические изыскания. Местоположение площадки и размещение в ее пределах проектируемого здания показано на плане М 1:1000 (Рис.2.).

Технические характеристики сооружения приведены в задании на производство инженерно-геологических изысканий.

Строительство зданий и сооружений требует тщательных инженерно-геологических исследований грунтов, служащих основанием для фундаментов. При выполнении данного заключения были использованы результаты лабораторных испытаний, целью которых являлось изучение литолого-геологических и гидрогеологических условий площадки, а также отбор проб грунта для лабораторного исследования. Для этого были пробурены 3 скважины.

1. ДАНЫЕ К ПРОЕКТУ

1.1 Геологические и гидрогеологические условия

Проводя инженерно-геологические изыскания, во всех 3-х скважинах по результатам бурения, были вскрыты следующие грунты:

1. Почвенно-растительный слой (мощность слоя 0,4 0,5м);

2. Супесь зелёно-бурая (мощность слоя 4,6 5,2м);

3. Глина бурая (мощность слоя 2,0 2,9м);

4. Суглинок жёлто-бурый (мощность слоя 6,4 7,9м).

В составе супеси серой на отметке 59,5 наблюдаются подземные воды.

1.2 Оценка физико-механических свойств грунтов

Для каждого слоя грунта необходимо установить прежде всего характеристики физического состояния, а затем и механического. Все свойства грунтов указаны в сводной ведомости (табл.1.)

Рис. 1. Разрез по скважинам 1-3

Сводная ведомость физико-механических характеристик грунтов строительной площадки №7

Таблица 1

Номер слоя	Наименов. грунта	Толщина слоя (h) м	Удельный вес грунта (г)	Удельный вес частиц (гs )	Влажность природн. (щ)	Уд. вес сухого грунта (гd)	Коэф. пористости (е)	Степень влажности (SR)	Уд. вес водонас. грунта (гsat)	Уд. вес с учётом взвеш. действия воды (гsb)	Влажн. на границе тек. (щL)	Влажн. на границе раск. (щp)	Число пластичн. (Ip)	Показатель текуч. (IL)	Угол внутр. трения (ц) %	Удельное сцепление (с) кПа	Модуль деформац. (Е*10-3)
1	Суглинок	4,1 6,1	17,5	26,9	0,19	14,7	0,83	0,616	19,23	9,23	0,38	0,25	0,13	-0,46	22	25	17
2	Песок желтый	5,2 6,3	19,0	26,5	0,23	15,45	0,715	0,852	19,62	9,62	-	-	-	-	34	0	25
3	Суглин. серо-зел	5,0 6,0	19,0	26,7	0,17	16,24	0,644	0,705	20,2	10,2	0,27	0,2	0,07	-0,43	27	15	23

2. КОНСТРУКТИВНЫЕ ОСОБЕННОСТИ ЗДАНИЯ

Проектируемое здание является общественным зданием и состоит из двухсекций. Секция Б - гостиница: состоит из 5-ти этажей и подвала высотой 3м и размерами в осях L=39.6м, В=14,4 м, секция А - ресторан: 2 этажа высотой 4,5м и размерами в осях L=18, В=12м

2.1 Нагрузки на фундамент

Нагрузки на фундаменты сооружения указаны в задании. Т.к. расчёты оснований и фундаментов выполняются по двум группам предельных состояний (по деформациям и несущей способности), то кроме нормативных должны быть определены расчётные нагрузки. Расчётные нагрузки определяются по зависимости: , где - коэффициент надёжности по нагрузке, - нормативная нагрузка.

- при расчёте по деформациям;

- при расчёте по несущей способности.

Нагрузки на фундаменты представлены в табл.2

Нагрузки на фундаменты

Таблица 2

Вариант	Нагрузки по осям
	1-12	Б-Д	101-131	В-Г
	n,кН/м	n,кН/м	N,кН	n,кН/м
II	420	280	800	360

2.2 Плановая и вертикальная привязка сооружения

Привязка проектируемого сооружения производится с учётом его функционального назначения, конструктивных особенностей, инженерно-геологических условий площадки и её рельефа.

По возможности здание следует размещать там, где прочные и малосжимаемые слои грунта имеют наибольшую мощность и согласное напластование. Здание рекомендуется размещать вдоль горизонталей для снижения объёмов земляных работ.

Вертикальная планировка территории проектируется так, чтобы обеспечить быстрый и беспрепятственный отвод поверхностных вод от здания и благоприятные условия для устройства подъездных дорог к зданию. Уклоны спланированной поверхности назначаются близкими к уклонам естественного рельефа (для данного курсового проекта принят один уровень спланированной поверхности по всей площади здания по причине малого различия в отметках).

Рис.2. План расположения здания

3. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ФУНДАМЕНТОВ

МЕЛКОГО ЗАЛОЖЕНИЯ

3.1 Выбор типа фундаментов и назначение глубины заложения его подошвы

Вид фундамента выбирается с учётом конструктивных особенностей сооружения, величины и характера нагрузок, инженерно-геологических условий.

Одновременно учесть все факторы затруднительно, при выборе вида фундамента, поэтому сначала вид фундамента назначается в зависимости от конструктивных особенностей сооружения:

- Ленточные фундаменты - под стены;

- Одиночные фундаменты - под колонны.

Глубина заложения подошвы фундамента для зданий без подвала исчисляется от уровня планировки, а для зданий с подвалом или техническим подпольем - от уровня пола подвала или подполья. Глубина заложения подошвы фундамента является одним из важных факторов, поэтому правильный её выбор обеспечивает нормальные условия эксплуатации, экономическую эффективность и долговечность всего сооружения. Уширенная часть фундамента (подошва) должна располагаться целиком в грунте, при этом верхний обрез отдельного фундамента под сборную колонну должен быть заглублён в грунт не менее чем на 150мм, а стеновая часть ленточного под стену может доводится до низа надподвального перекрытия или поверхности засыпки в зданиях без подвала.

Подошва фундамента должна быть заглублена в несущий слой не менее чем на 100…150мм, и рекомендуется закладывать её выше уровня подземных вод.

Для нашей строительной площадки выбор глубины заложения фундамента в зависимости от климатического фактора практически не зависит, т.к. глубина промерзания (нормативная) .

Фундамент под колонны:

Фундамент под стены:

Рис.3. Фундаменты мелкого заложения

3.1 Определение предварительных размеров подошвы фундаментов

Размеры подошвы фундамента определяются расчётом по двум группам предельных состояний. Сначала по II группе (по деформациям), а затем, по мере необходимости проверяется по I группе (по несущей способности).

Предварительные размеры подошвы фундамента определяются графоаналитическим способом.

3.1.1 Определение предварительных размеров подошвы ленточного фундамента по осям 1-12 (n = 380 кН/м)

Расчётное сопротивление грунта основания R для сооружений с подвалом определяется по формуле:

,- коэффициенты условий работы, принимаемые по табл. 3.3[1].

,

, , - коэффициенты, зависящие от угла внутреннего трения грунта под подошвой фундамента, принимаемые по табл. 3.4[1];, ,.

- коэффициент, принимаемый

- расчётное значение удельного веса грунта, залегающего ниже подошвы фундамента (при наличии подземных вод - с учётом взвешивающего действия воды), кН/м³ ;

- осреднённое значение удельного веса грунтов, залегающих выше подошвы фундамента,

кН/м³ ;

- глубина заложения фундамента от уровня планировки, м;

- расчётное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента, кПа;

- коэффициент, равный 1, если характеристики грунта и определены непосредственными испытаниями, и , если они приняты приближённо по справочным таблицам. Принимаем

Среднее давление по подошве определяется по формуле: P =n/b + г_mt d, где

г_mt -среднее значение удельного веса материала грунта

г_mt = 20 kH/м³

d - глубина заложения фундамента,

b - ширина подошвы фундамента;

При b=1: R=432 кПа

При b=2: R=447 кПа;

При b=3: R=462 кПа

При b=1: кПа

При b=2: кПа;

При b=2: кПа

Рис.4. Ширина ленты, оси 1-12

Принимаем ширину ленты b=1,25 м

Среднее давление по подошве фундамента Р не должно превышать расчётного сопротивления грунта основания R.

При b=1,25м: R=432 кПа

При b=1,25м: кПа;

P=414<R=432 - условие выполняется

3.1.2 Определение предварительных размеров подошвы ленточного фундамента по осям Б и Д (n = 260 кН/м)

При b=1: R=432 кПа

При b=2: R=447 кПа;

При b=3: R=462 кПа

При b=1: кПа

При b=1,4: кПа;

При b=2: кПа

Рис.5. Ширина ленты, оси БиД

конструктивный здание фундамент свая

Принимаем ширину ленты b=0,9 м

Среднее давление по подошве фундамента Р не должно превышать расчётного сопротивления грунта основания R.

При b=0,8м: R=430 кПа

При b=1,2м: кПа;

P=399<R=430 - условие выполняется

3.1.3 Определение предварительных размеров подошвы ленточного фундамента по осям В и Г (n = 320 кН/м)

При b=1: R=432 кПа

При b=2: R=447 кПа;

При b=3: R=462 кПа

При b=1: кПа

При b=1,4: кПа;

При b=2: кПа

Рис.6. Ширина ленты, оси ВиГ

Принимаем ширину ленты b=1,4 м

Среднее давление по подошве фундамента Р не должно превышать расчётного сопротивления грунта основания R.

При b=1м: R=435 кПа

При b=1,4м: кПа;

P=430<R=435 - условие выполняется

3.1.4 Определение предварительных размеров подошвы фундамента под колонны (N = 700 кН)

При b=1: кПа

При b=1,4: кПа;

При b=2: кПа

При b=1: R=432 кПа

При b=2: R=447 кПа;

При b=3: R=462 кПа

Как видно из графика b=1,5м , принимаем размеры подошвы фундамента bЧb = 1,5мЧ1,5м.

4. РАСЧЁТ ОСАДОК

4.1 Производим расчёт осадки самого нагруженного фундамента под ленту по осям 1-12 (n₀=380кН/м) методом послойного суммирования

Строим геологическую колонку, вычерчиваем схематически сечение фундамента, выписываем расчётные данные: толщины слоёв грунта, значения удельного веса и модуля деформации, ширина и глубина заложения подошвы фундамента.

Вычисляем напряжение от собственного веса грунта :

- напряжение на уровне подошвы

Рассчитываем дополнительные напряжения от равномерно распределённых нагрузок:

,

где- коэффициент, принимаемый по табл. 3.12 [1] в зависимости от формы загруженной площади, относительной координаты точки () и соотношения сторон прямоугольной площадки ().

, где

кПа

Расстояние между точками, в которых вычисляются напряжения принимаем

.

Определяем предварительно положение нижней границы сжимаемой толщи

Н = 5·b = 5·1,25= 6,25 м.

Расчёт напряжений выполняется в табличной форме:

Таблица 3

P0=354кПа; ; b=1,25
z, м
1	2	3	4
0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 5,5 6 6,5 7	0 0,8 1,6 2,4 3,2 4,0 4,8 5,6 6,4 7,2 8 8,8 9,6 10,4 11,2	1,000 0,881 0,642 0,477 0,374 0,306 0,258 0,223 0,196 0,175 0,158 0,143 0,132 0,122 0,113	354 311,87 227,27 168,86 132,4 108,32 91,33 78,94 69,38 61,95 55,93 50,62 46,73 43,19 40

Осадка рассчитывается по формулам: ; .

Таблица 4

, кПа	, кПа	hi , см	Ei , кПа	, см	Полная осадка , см
1	2	3	4	5	6
354 311,87 227,27 168,86 132,4 108,32 91,33 78,94 69,38 61,95 55,93 50,62 46,73 43,19 40	333 269,6 198 150,6 120,4 100 85,1 74,2 65,7 59 53,3 48,7 45 41,6	50 50 50 50 50 50 50 50 50 50 50 50 50 50	17000 17000 17000 17000 17000 17000 17000 17000 17000 17000 17000 17000 17000 17000	0,8 0,63 0,46 0,35 0,28 0,24 0,2 0,17 0,15 0,14 0,13 0,11 0,1 0,09

Предельная осадка , что значительно превосходит расчётное значение см

Рис.7. Определение осадки ленточного фундамента

4.1 Производим расчёт осадки самого нагруженного фундамента под колонны (N = 700 кН) методом послойного суммирования

Строим геологическую колонку, вычерчиваем схематически сечение фундамента, выписываем расчётные данные: толщины слоёв грунта, значения удельного веса и модуля деформации, ширина и глубина заложения подошвы фундамента.

Вычисляем напряжение от собственного веса грунта :

- напряжение на уровне подошвы

Рассчитываем дополнительные напряжения от равномерно распределённых нагрузок:

,

где- коэффициент, принимаемый по табл. 3.12 [1] в зависимости от формы загруженной площади, относительной координаты точки () и соотношения сторон прямоугольной площадки ().

, где

кПа

Расстояние между точками, в которых вычисляются напряжения принимаем.

Z=0,4b=0,4*1,5=0,6м

Определяем предварительно положение нижней границы сжимаемой толщи Н_с ? 5·b = 5·1,5= 7,5 м.

Расчёт напряжений проведём в табличной форме:

Таблица 3

P0=354кПа; ; b=1,25
z, м
1	2	3	4
0 0,6 1,2 1,8 2,4 3 3,6 4,2 4,8 5,4 6 6,6 7,2 7,8 8,4	0 0,8 1,6 2,4 3,2 4,0 4,8 5,6 6,4 7,2 8 8,8 9,6 10,4 11,2	1,000 0,881 0,642 0,477 0,374 0,306 0,258 0,223 0,196 0,175 0,158 0,143 0,132 0,122 0,113	354 311,87 227,27 168,86 132,4 108,32 91,33 78,94 69,38 61,95 55,93 50,62 46,73 43,19 40

Осадка рассчитывается по формулам: ; .

Таблица 4

, кПа	, кПа	hi , см	Ei , кПа	, см	Полная осадка , см
1	2	3	4	5	6
354 311,87 227,27 168,86 132,4 108,32 91,33 78,94 69,38 61,95 55,93 50,62 46,73 43,19 40	333 269,6 198 150,6 120,4 100 85,1 74,2 65,7 59 53,3 48,7 45 41,6	60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60	17000 17000 17000 17000 17000 17000 17000 17000 17000 17000 17000 17000 17000 17000	1,17 0,95 0,7 0,53 0,42 0,35 0,3 0,26 0,23 0,21 0,19 0,17 0,16 0,15

Предельная осадка , что значительно превосходит расчётное значение см

Рис.8. Осадка ф-та под колонну

Аналогичным образом выполняется расчёт осадки и для фундамента под колонну.

5. РАСЧЁТ ПРОСАДКИ

Расчёт просадки выполняем фундамента под колонну (N=700кН/м).

Как известно, просадочные грунты при замачивании дают вертикальную деформацию от собственного веса и внешних нагрузок. При этом резко нарушается первоначальная структура грунта.

Вычисляем напряжение от собственного веса грунта в водонасыщенном состоянии :

кПа

Определяем дополнительное давление на основание на уровне подошвы фундамента по формуле:

кПа

кПа

Рассчитываем дополнительные напряжения , где

- коэффициент, принимаемый по табл. 3.12 [1]

Суммируя и получаем :

Определяем среднее значение

Определяем просадку каждого элементарного участка по формуле:

, где

- начальное просадочное давление (см. рис. 11)

- среднее давление под подошвой фундамента

- условное давление, равное 100кПа.

- определяем по рис. 11

Просадка грунта составит: › 0,08м , т.е.

Необходимо предпринять мероприятия по устранению просадки. Второй тип по просадочности.



Рис.9. Просадка ф-та под колонну

6. ПРОЕКТИРОВАНИЕ И РАСЧЁТ СВАЙНЫХ ФУНДАМЕНТОВ

6.1 Выбор глубины заложения и назначение размеров свай

Габаритные размеры свай (длина, размеры сечения ствола и уширения) предварительно назначаются в зависимости от глубины расположения несущего слоя грунта и его характеристик, принятой глубины заложения подошвы ростверка, нагрузок на сваи.

Нижние концы сваи должны быть заглублены в несущий слой не менее:

0,5 м - в крупноблочные, гравелистые, крупные и средней крупности песчаные, пылевато-глинистые грунты с показателем текучести .

1,0м - в прочие нескальные грунты.

Глубина заложения подошвы ростверка принимается в зависимости от конструктивных особенностей здания (наличие подвала или технического подполья) и высоты ростверка.

Высота ростверка расчитывается, а предварительно может быть принята равной 30-50 см - для ленточных ростверков, 1-1,5 м - для ростверков колонн.

6.2 Определение несущей способности свай под колонны

Принимаем сваю длиной 7м с прямоугольным сечением 30х30 см.

Несущий слой - песок желтый - сжимаемый грунт, следовательно свая висячая. Несущая способность висячих свай расcчитывается по формуле:

, где

F_d - несущая способность сваи, кН;

_с- коэфициент условий работы сваи в грунте;

г_CR и г_сf - коэфициенты условий работы грунта под нижним концом и на боковой поверхности сваи;

R - расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи - R = 4000 кПа (по таблице 3.3 [5])

А - площадь опирания на грунт нижнего конца сваи - А = 0,09см²

U - наружный периметр поперечного сечения сваи - U= 4·0,3 = 1,2м

f_i - расчетное сопротивлениt i -слоя грунта основания на боковой поверхности сваи, кПа (табл. 3.4 [5])

Таблица 5

Номер слоя	Слои грунта	Z, м	hi, м	fi ,кПа	cf	cf · hi· fi кН/м
1	Суглинок	5.6	2.2	57.8	1,0	127.16
2	Песок желтый	7.8	2.4	61.6	1,0	147.84
3	Песок желтый	10.3	2.4	65.4	1,0	156.96
	432

F_d = 1·(1·4000·0,09+1,2· 432) = 878,4 кН

6.3 Определение количества свай в кусте для фундамента под колонну по осям 10₁-13₁

(N= 700 кН/м)

Количество свай в кусте определяется ориентировочно по формуле:

- коэффициент учитывающий внецентренность приложения вертикальноц силы от колонн

N_c - расчётная вертикальная сила

N_rg - собственный вес ростверка и грунта на его обрезах

N_p - собственный вес свай, с учётом

- минимальное растояние между соседними сваями, м.

N_p=2,2·7·1,1=15,4 кН

Принимаем количество свай в кусте = 2шт. (с учетом сейсмичности)

Принятое количество свай в фундаменте колонны проверяется на выполнение условия:

N - максимальная расчётная вертикальная нагрузка на одиночную сваю в составе фундамента

Расчётная нагрузка на одиночную сваю в составе фундамента определяется по формуле:

6.4 Определение числа рядов и шаг свай в ряду для фундамента под стену по осям 1-12 (n = 380 кН/м)

Определение несущей способности свай под стену

Принимаем сваю длинной 6м с прямоугольным сечением 30х30 см.

Число рядов свай принимается ориентировочно по формуле:

,где

n_о- расчетная нагрузка, кН/м, от стены на 1м длины ростверка;

F_d - несущая способность сваи, кН

N_p - расчетное значение собственного веса сваи, кН

N_p = 2,2 · 7 · 1,1 = 15,4 кН

Принимаем 1 ряд свай.

Шаг свай в ряду назначается из условия:

n_rg - собственный вес ростверка на 1 м его длины вместе с грунтом под ним, определяется по формуле

кН

Принимаем шаг свай r_p=1м



Рис.10. Расположение свай в ленте

6.5 Расчёт осадки свайного фундамента

Производим расчёт осадки для свай под колонны по осям 10₁-13₁

Определяем осредненное в пределах длины сваи значение угла внутреннего трения:

, где

ц_i - расчетное значение угла внутреннего трения грунта i - го слоя, имеющего толщину h_i ;

Размеры подошвы условного фундамента:

,

l_u , b_u - расстояние между наружными стенами гранями крайних вертикальных свай

Осредненное в пределах глубины заложения условного фундамента значение удельного веса грунта:

Среднее давление по подошве условного фундамента:

Расчет осадок возможен при соблюдении условия: рR , где

R - расчетное сопротивление грунта основания условного фундамента.

Так как кПа, то расчет осадки возможен как для линейно деформируемого основания.

Так как для фундаментов мелкого заложения осадка не превышает допустимые значения, то и для свайных фундаментов осадка будет допустимой.



Рис. 11.

7. КОНСТРУИРОВАНИЕ И РАСЧЁТ РОСТВЕРКА

7.1 Конструирование и расчёт ростверка свайных фундаментов под колонны осей 10₁-13₁ (N=700кН)

Размер подколонника равен l_uc = b_uc = 90см (см. табл. 7.2 [5])

Глубина стакана h_g = 60 см

Высота ростверка 1,2 м

Расстояние от дна стакана до подошвы ростверка

t _b = 1,2 - 0,6 = 0,6м > 0,4м

Расстояние от граней колонны до внутренних граней свай:

с₁ = 0,5(r₁ - l_c - b_p) = 0,5(0,9 - 0,3 - 0,3) = 0,15м

Рабочая высота пирамиды продавливания:

h₀ = 1,2 - 0,6 - 0,3+0,05 = 0,35 м

с_1,2 = 0,1 < h₀ = 0,4м и с_1,2 > 0,4·h₀ = 0,4·0,7 = 0,28м

Площадь боковой поверхности колонны в стакане :

А_с = 2(0,3 + 0,3)·(0,6 - 0,05) = 0,66 м²

к = (1 - 0,4·750·0,66/750) = 0,717

принимаем: к=0,85

Предельная сила сопротивления бетона ростверка продавливанию:

Продавливающая сила:

F = N_c · n₁ / n_p = 1200·4/4 = 1200кН

F = 700кН < F_u = 1297 кН,

Нагрузка на сваи за пределами основания пирамиды продавливания в наиболее нагруженной части ростверка

Расчетная продавливающая сила при этом составит:

В сечении по грани колонны изгибающий момент составит:

Площадь сечения арматуры ( класс А-II) R_s= 280·10³ кПа

Площадь сечения одного стержня:

f A_s / n_s , где

n _s - количество стержней

n_s = (1,7 - 2·0,05) / 0,15 +1 = 12шт

площадь сечения 1 стержня

f > 9,26/12 = 0, 77см²

Принимаем 12Ш10 А - II с

ЛИТЕРАТУРА

1. Методические указания № 41 «Фундаменты мелкого заложения на естественных основаниях».

2. СНиП 2.02.03-85 «Свайные фундаменты».

3. Справочник проектировщика «Основания, фундаменты и подземные сооружения».

4. Пособие по проектированию оснований зданий и сооружений к СНиП 2.02.01 - 83

5. Методические указания по проектированию № 51 «Свайные фундаменты».

Размещено на Allbest.ru