нагрузка на чердачное перекрытие 5,460,7 = 3,82 кН ;

нагрузка на междуэтажное и подвальное перекрытие с учетом коэффициента сочетания _п1=0,49 75,461,50,49= 28,09 кН

коэффициент сочетания:

3.6 Определение нагрузки на фундамент наружной несущей стены (с опиранием балконной плиты)

Сечение6-6,

с грузовой площадью: м²

Нормативная нагрузка на длину фундамента

Постоянные нагрузки

- наружная стена 19,917,22 = 143,68кН;

вес балконов 73,82,6 = 69,19кН;

покрытие последнего балкона 2,64,2 = 10,92 кН;

Временные нагрузки:

снеговая нагрузка 2,61,0 = 2,6 кН;

нагрузка на балконы 72,64,0 = 72,8кН;

3.7 Нагрузки в сечениях

Таблица 3

3.8 Значение вертикальных нагрузок для расчета фундаментов в расчетных сечениях

Таблица 4

4. Расчет и конструирование фундаментов мелкого заложения

На практике в строительстве применяются фундаменты мелкого заложения следующих видов: столбчатые, ленточные, перекрестные и в виде сплошных железобетонных плит.

Наиболее же часто проектируются столбчатые и ленточные фундаменты; они и рассматриваются в курсовом проекте.

4.1 Определение глубины заложения подошвы фундамента

Требуется определить глубину заложения подошвы фундаментов 6-этажного крупнопанельного дома с техническим подпольем на участке строительства, инженерно-геологическая ситуация которого представлена на рис. Здание строится в г. Нижнем Новгороде.

Расчетная глубина сезонного промерзания грунта у фундаментов здания d_f определяется по формуле:

d_f=k_h?d_fn

где k_h- коэффициент, учитывающий влияние теплового режима сооружения, принимаемый:

- для наружных и внутренних фундаментов отапливаемых сооружений по табл. 2.4[1]

-для наружных и внутренних фундаментов неотапливаемых сооружений k_h=1,1, кроме районов с отрицательной среднегодовой температурой

В примере для здания с температурой в техническом подполье 5°С коэф. k_h=0,7

d_fn- нормативная глубина промерзания, определяемая по формуле

d_fn= d_о ?

М_t-безразмерный коэффициент, численно равный сумме абсолютных значений среднемесячных отрицательных температур за зиму в данном районе: для Брянска принимается равной 27,2°C[5, табл.1]

d_о- величина, принимаемая равной для суглинков 0,23(м)

d_f=0,7?0,23?=0,84м

Анализ инженерно-геологических условий площадки строительства и конструктивных решений здания позволяет сделать вывод, что принятая глубина заложения фундаментов в данном примере достаточна.

4.2 Определение размеров подошвы фундамента

Ширина подошвы ленточного фундамента определяется по формуле:

b=,м

где n₀₁₁ -расчетные усилия по 2-му предельному состоянию на 1 п.м. ленточного фундамента, приложенные к их верхнему обрезу (при коэф. надежности по нагрузке г_f=1),кН;

R-расчетное сопротивление грунта основания; подставляется R_{o ,}кН

г_mg-средний удельный вес материала фундамента и грунта на его уступах, принимаемый равным 20 кН/м²;

d-глубина заложения фундамента от уровня планировки, м.

Но значение расчетного сопротивления грунта R_o является условным, относится к фундаментам, имеющим ширину d=1м и глубину заложения d=2м и не учитывающим прочностные характеристики грунта. Поэтому производится уточнение значения R с учетом конструктивных особенностей фундамента (d= 2 м) по формуле:

R=[M_г?K_z?b?г₁₁+M_g?d₁?г₁₁+(M_g-1)?d_b?г'₁₁+Mc?C₁₁]

где г_c1 и г_c2 -коэф. условий работы, принимаемые по указаниям [табл. П.3.3], в рассматриваемом примере г_с1=1,1 , г_с2=1,0;

К_z- коэф. при b<10м принимается Kz=1;

K-коэф. принимаемый равным К=1, если прочностные характеристики грунта определены непосредственным испытанием;

Mг, Mg, Mc-коэф., принимаемые в зависимости от расчетного значения угла внутреннего трения табл.п.3.2 [1]

Для ц₁₁=18° - Mг=0,43, Mg=2,73, Mc=5,31;

г₁₁ и г₁₁'-осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих соответственно выше и ниже подошвы фундамента (при наличии подземных вод определяется с учетом взвешивающего действия воды), в рассматриваемом примере

г₁₁ = 17 кН/м³,г₁₁'= 15 кН/м³;

C₁₁-расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента, в примере C₁₁= 9 кПа;

d₁-глубина заложения фундаментов бесподвальных сооружений или приведенная глубина заложения фундамента от пола подвала , определяемая по формуле

d₁=h_s+h_cf0,72+0,08?=0.84м

где h_s-толщина слоя грунта выше подошвы фундамента со стороны подвала 0,72 м

h_cf-толщина конструкции пола 0,08 м

г_cf-расчетное значение удельного веса конструкции пола подвала

d_b-глубина подвала от уровня планировки до пола подвала

Сечение 1-1

b=,

R=[0.43?1?1.66?17.0+2.73?17.0?0.84+(2.73-1)?1.2?15.0+5.31?9]=143,05кПа

b'=,

Так как разность двух значений b превышает 10%

(2.1-1.66)/2.1?100%=21%

уточнение необходимо продолжить.

R'=[0.43?1?2.1?17.0+2.73?17.0?0.84+(2.73-1)?1.2?15.0+5.31?9]=146,59кПа

b''=,

(2,1-2,03)/2,1?100%=3,33% < 10%

Принимаем b=2000мм ФЛ 20.12

R=[0.43?1?2.0?17.0+2.73?17.0?0.84+(2.73-1)?1.2?15.0+5.31?9]=145,79кПа

Сечение2-2:

b=,

R=[0.43?1?2.16?17.0+2.73?17.0?0.84+(2.73-1)?1.2?15.0+5.31?9]=147,07кПа

b'=,

Так как разность двух значений b превышает 10%

(2,63-2,16)/2,63 ?100%=17,8%

уточнение необходимо продолжить.

R'=[0.43?1?2.63?17.0+2.73?17.0?0.84+(2.73-1)?1.2?15.0+5.31?9]=150,85кПа

b''=,

(2.63-2.54)/2.63 ?100%=3.4% < 10%

Принимаем b=2800мм ФЛ 28.12

R=[0.43?1?2.8?17.0+2.73?17.0?0.84+(2.73-1)?1.2?15.0+5.31?9]=152,22кПа

Сечение 3-3:

b=,

R=[0.43?1?2.61?17.0+2.73?17.0?0.84+(2.73-1)?1.2?15.0+5.31?9]=150,69кПа

b'=,

Так как разность двух значений b превышает 10%

(3.07 -2.61)/3.07 ?100%=15%

уточнение необходимо продолжить.

R'=[0.43?1?3.07?17.0+2.73?17.0?0.84+(2.73-1)?1.2?15.0+5.31?9]=154,39кПа

b''=,

(3.07-2.97)/3.07 ?100%=3.3% < 10%

Принимаем b=3200мм ФЛ 32.12

R=[0.43?1?3.2?17.0+2.73?17.0?0.84+(2.73-1)?1.2?15.0+5.31?9]=155,44кПа

Сечение 4-4:

b=,

R=[0.43?1?3.03?17.0+2.73?17.0?0.84+(2.73-1)?1.2?15.0+5.31?9]=154,07кПа

b'=,

Так как разность двух значений b превышает 10%

(3.46-3.03)/3.46 ?100%=12%

уточнение необходимо продолжить.

R'=[0.43?1?3.46?17.0+2.73?17.0?0.84+(2.73-1)?1.2?15.0+5.31?9]=157,53кПа

b''=,

(3.46-3.36)/3.46 ?100%=2.9% < 10%

Принимаем монолитную подушку b=3500мм

R=[0.43?1?3.5?17.0+2.73?17.0?0.84+(2.73-1)?1.2?15.0+5.31?9]=157,85кПа

Сечение 5-5:

b=,

R=[0.43?1?3.07?17.0+2.73?17.0?0.84+(2.73-1)?1.2?15.0+5.31?9]=154,39кПа

b'=,

Так как разность двух значений b превышает 10%

(3.49-3.07)/3.49 ?100%=12%

уточнение необходимо продолжить.

R'=[0.43?1?3.49?17.0+2.73?17.0?0.84+(2.73-1)?1.2?15.0+5.31?9]=157,77кПа

b''=,

(3.49-3.39)/3.49 ?100%=2.9% < 10%

Принимаем монолитную подушку b=3500мм

R=[0.43?1?3.39?17.0+2.73?17.0?0.84+(2.73-1)?1.2?15.0+5.31?9]=157,85кПа

Сечение 6-6:

b=,

R=[0.43?1?2.3?17.0+2.73?17.0?0.84+(2.73-1)?1.2?15.0+5.31?9]=148,2кПа

b'=,

Так как разность двух значений b превышает 10%

(2.77-2.3)/2.77 ?100%=17%

уточнение необходимо продолжить.

R'=[0.43?1?2.77?17.0+2.73?17.0?0.84+(2.73-1)?1.2?15.0+5.31?9]=151,98кПа

b''=,

(2.77-2.67)/2.77 ?100%=3.6% < 10%

Принимаем b=2800мм ФЛ 28.12

R=[0.43?1?2.8?17.0+2.73?17.0?0.84+(2.73-1)?1.2?15.0+5.31?9]=152,22кПа

4.3 Проверка давления на грунт под подошвой фундамента

P_п= R,

Где P_п-давление под подошвой фундамента, кПа;

G_fП-собственный вес фундамента длиной 1 п.м.,определяемый как произведение удельного веса материала фундамента (железобетон-24 кН/м³) и объема материала фундамента

Gg_П-вес грунта на уступах фундамента, определяемый как произведение удельного веса грунта (15 кН/м³) и объема грунта

А-площадь 1 п.м. подошвы фундамента,принятых размеров.

Сечение 1-1:

P_п=кПа < 145,79 кПа

Сечение 2-2:

P_п==131,83кПа < 152,22кПа

Сечение3-3:

P_п==137,15кПа < 155,44кПа

Сечение4-4:

P_п==144,99кПа < 157,85кПа

Сечение5-5:

P_п==146,17кПа < 157,85кПа

Сечение6-6:

P_п==138,0кПа < 152,28кПа

Следовательно, принятые размеры подошв фундамента достаточны.

5 Определение осадки основания ленточного фундамента

'[м], где (38)

S - конечная осадка основания;

п - число слоев, на которое разделена сжимаемая толща основания H_c;

= 0,8 - безразмерный коэффициент;

- среднее давление в элементарном слое;

h_i - толщина i-того элементарног о слоя грунта;

E_i - модуль деформации i-того элементарного слоя грунта.

Определяем осадку фундамента в сечении с наибольшей нагрузкой - в сечении 5-5 с нормативной нагрузкой n_0II = 399,52 кН.

- эпюра дополнительных вертикальных давлений (напряжений) от здания

- коэффициент, зависящий от вида фундамента.

- эпюра вертикальных напряжений от собственного веса грунта.

Давление от собственного веса грунта на уровне подошвы фундамента будет:

15?2=30,0(кПа).

Давление под подошвой фундамента:

р = 145,82кПа.

Ширина подошвы фундамента b = 3,5 м.

Дополнительное давление на подошву фундамента:

145,82-30,0=115,82(кПа).

Давление от собственного веса грунта на границе залегания слоев грунта:

15?2,7=40,5(кПа).

40,5+17?6,1=144,2(кПа).

Толщина элементарного слоя:

0,4?b=0,4?3,5=1,4(м).

- абсолютная глубина слоя.

Относительная глубина расположения подошвы i-го слоя.

Напряжения на подошве элементарного слоя:

Среднее напряжение в элементарном слое

1) _zp1 = 0.977 115.82 = 113.16 кПа; r₁ = ₁ = 0.977

2) _zp2 = 0.755 115.82 = 87.44 кПа; ; r₂ = ₂ = 0.755

3) _zp3 = 0.550 115.82 = 63.70 кПа; ; r₃ = ₃ = 0.550

4) _zp4 = 0.420 115.82 = 48.64 кПа; ; r₄ = ₄ = 0.420

5) _zp5 = 0.337 115.82 = 39.03 кПа; ; r₅ = ₅ = 0.337

6) _zp6 = 0.315 115.82 = 36.48 кПа; ; r₆ = ₆ = 0.315

7) _zp7 = 0.264 115.82 = 30.58 кПа; ; r₇ = ₇ = 0.264

8) _zp8 = 0.227 115.82 = 26.29 кПа; ; r₈ = ₈ = 0.227

.

S =5.28<S_u = 10 см.

Вывод: осадка допустима.

6. Расчет и конструирование свайного фундамента

Проектирование свайного фундамента производится в соответствии с нормами проектирования СНиП 2.02.03-85. Свайные фундаменты [4].

6.1 Определение расчетной нагрузки, допускаемой на сваю

Длина сваи подбирается из условия погружения нижнего конца сваи на 1-2 метра в нижезалегающий более прочный грунт (несущий слой). 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:

Fd=гc ? ( г_CR ? R ? A + U ? ? г_Cf ? f₁ ? h_i)

Где гc - коэффициент условий работы сваи в грунте, принимаемый г_C=1;

R - расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи кПа, определяемое по табл.П.7.1 [1]

А - площадь опирания на грунт сваи, м², принимаемая по площади поперечного сечения сваи брутто, или по площади поперечного сечения камуфлетного уширения по его наибольшему диаметру или по площади сваи оболочки нетто;

U - наружный периметр поперечного сечения сваи, м;(А = 0.09 м² , А = 0.1225 м² )

f₁ - расчетное сопротивление i-ого слоя грунта основания на боковой поверхности сваи,

кПа, определяемое по табл. П.7.2[1]

h_i - толщина i-ого слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью, м;

г_CR, г_Cf - коэффициенты условия работы грунта соответственно под нижним концом и на боковой поверхности сваи, учитывающие влияние способа погружения сваи на расчетные сопротивления грунта, определяемые по табл. П.8.1[1];

при погружении сваи забивкой молотами г_CR=1.1, г_Cf=0.9

Значение R согласно СНиП [4] определяется по таблице для глубины Н. Величина f₁ определяется по таблице для глубин заложения середин слоев грунта, соприкасающихся с боковой поверхностью сваи- h₁, h₂; пласты грунтов расчленяются на однородные слои толщиной не более 2 метров.

В соответствии с расчетной схемой несущая способность сваи определится:

h₁=0,75м ; l₁=2,35м ;h₂=2м ; l₂=3,7м ; h₃=2м ; l₃=5,70м; h₄=2м ; l₄=7,70м;

h₅=2м ; l₅=9,70м; h₆=2м ; l₆=11,70м

Fd=1?[1,1?2780?0,09+1,2?(0,9?4,35?0,7+0,9?2?71,95+1293,4+148,850,3)]=675,67кН

Значение расчетной нагрузки, допускаемой на сваю, определяется по формуле

N=

Где г_к-коэффициент надежности, принимаемый по СНиП[4, п.4.3]; при определении несущей способности сваи расчетом г_к=1,4

N₁=кН; (N₂ = 601,28 кН)

6.2 Определение расстояний между сваями и выполнение плана расстановки свай

Требуется выполнить план расстановки свай для типовой секции крупнопанельного жилого дома. Расстояния между сваями под стены здания определяется по формуле:

a=

где N- расчетная нагрузка, допускаемая на сваю, кН;

n₁- расчетная нагрузка на 1 м фундамента (с учетом веса ростверка и грунта на его обрезах),кН

Расстояния между сваями определяются:

В сечении 1-1: a₁=482,62/259,7=1,86 м Принято при расстановке м

В сечении 2-2: a₂=482,62/311,38=1,55м Принято при расстановке м

В сечении 3-3: a₃=482,62/376,39=1,28м Принято при расстановке м

В сечении 4-4: a₄=482,62/464,49=1,04м Принято при расстановке м

В сечении 5-5: a₅=482,62/444,49=1,09м Принято при расстановке м

В сечении 6-6: a₆=601,28/347,91=1,73м Принято при расстановке м

Согласно плана размещения, предусматривается забивка сваи марки С11-30 и 2 сваи марки С11-35. Специфика размещения свай при проектировании свайных фундаментов крупнопанельных зданий - расстановка их в местах пересечения панелей. Поэтому расстояния принятые между сваями могут быть менее расчетных.

Правильность решения может быть установлено дополнительной проверкой, при которой принятое количество свай ( ) должно быть не менее требуемого (51).

Вес секций здания определяется как сумма погонных расчетных нагрузок по всем стенам

(444,49?16,4+464,46?11,5+311,38?6,4+376,39?6,4+259,7?29,2)=24615,47 кН

Расчетная нагрузка, допускаемая на сваю N=482,62кН

Тогда требуемое количество свай определится: 24615,47/482,62 =51 свая

7. Технико-экономическое сравнение вариантов фундаментов

Здание строится в г.Брянск. С учетом инженерно-геологических условий площадки строительства при рассмотрении возможных вариантов фундаментов выявлены следующие рациональные:

1 вариант - ленточный сборный фундамент;

2 вариант - свайный фундамент.

При рассмотрении показателей (стоимости и трудоемкости) приняты относительные величины определенные на основании нормативов для жилищно-гражданского строительства, разработанных ТНИЛОЭС НАСИ в 1985-1987 г. Результаты сравнения позволяют выявить наиболее рациональный тип фундаментов.

Сметная стоимость строительно-монтажных работ определяется по формуле:

С=У(Vi?Ci)Нр?КП.Н?КИ.И

Где V_i- объем i-той работы по соответствующему варианту;

C_i- показатель единичной стоимости i-той работы в ценах 1984 года, в рублях;

Н_р-коэффициент,учитывающий накладные расходы (Н_Р=1.2);

К_П.Н-коэффициент,учитывающий плановые накопления (К_П.Н=1.08)

К_И.И-коэффициент,учитывающий изменения цен по индексу 1984 года ( 11.75);

У(V_i?C_i) - прямые затраты по сравниваемым вариантам фундаментов в ценах 1984 г.,в рублях.

свайный фундамент грунт подошва

Прямые затраты по сравниваемым вариантам фундаментов 7-ми этажного жилого кирпичного дома в ценах 1984 г:

Итого: 298-916 5.656 253-344 5.922

Технико-экономические показатели сравниваемых вариантов фундаментов

Трудоемкость выполнения работ включает дополнительные затраты труда на обслуживание строительного процесса (К_о=1.25) и строительной площадки (К_П=1.07)

Т_Р=

где З₁-затраты труда на единицу работ,чел/час.

К_о,К_П-коэффициент,учитывающий затраты труда на обслуживание строительного процесса и площадки.

Продолжительность производства работ определится по формуле:

t=

где Н-численность рабочих в день (принято Н = 6 чел.)

230-плановое число рабочих дней в году.

Наиболее экономичный вариант фундаментов определится

Э=(4551.9-3857.9)+0.15· 4551.9 (0.00068-0.00072) = 694.03руб.

Экономический эффект достигается от внедрения второго варианта фундаментов-свайного фундамента, который и принимается к разработке, проектированию и выполнению.

Вывод: более экономичным является свайный фундамент.

Список использованной литературы

1 Канаков Г.В., Прохоров В.Ю. Проектирование оснований и фундаментов гражданских зданий. Учебное пособие.- Н. Новгород: Изд. МИПК ННГАСУ. 1999.-71с.

2 ГОСТ 25100-95. Грунты. Классификация/ Госстрой России.-М.: ГУП ЦПП, 1997.-38

3 СНиП 2.02.01-83*. Основания зданий и сооружений/ Минстрой России. -М.: ГП ЦПП. 1995.-48с.

4 СНиП 2.02.03-85. Свайные фундаменты. - М.: Стройиздат, 1985

5 СНиП 2.01.01-82. Строительная климатология и геофизика / Госстрой СССР.- М.: Стройиздат,1983.-136с.

6 СНиП 2.01.07-85*. Нагрузки и воздействия / Минстрой России.- М.: ГП ЦПП. 1996.-44с.

Размещено на Allbest.ru