Проектирование оснований и фундаментов гражданских зданий

Размещено на http://www.allbest.ru/

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.

1% < 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:

=1,80 г/см3 - плотность грунта;

г/см3;

Коэффициент пористости:

, у.е. (1.4), где:

s=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:

- коэффициент Пуассона, =0,3 для супесей;

w=0,79 - безразмерный коэффициент, учитывающий форму штампа;

d=0,798м - диаметр штампа;

Р - приращение давления на штампе между двумя взятом на определяющем прямолинейном участке в кПа;

Р=Р2-P1, кПа (1.7), где:

P1=50 кПа - давление от собственного веса грунта в уровне заложения фундамента;

Р2 - давление соответствующее конечной точке прямолинейного участка графика S=-(P) (Рис 1.1);

S - приращение осадки штампа между этими двумя точками;

S= S2-S1, мм (1.8), где;

S1 и S2 - осадки штампа соответствующие началу и концу прямолинейного участка графика S=-(P);

Р2=80 кПа;

Р=30 кПа;

S1=2 мм;

S2=4 мм;

S=2 мм;

кПа;

1.2 Инженерно геологический элемент 2(ИГЭ №2): представлен суглинком

Число пластичности: Ip = WL-Wp , % (1.9), где:

WL=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 .

7% < Ip= 8% < 17%;

Показатель текучести:

, у.е. (1.10), где::

W=25% - природная влажность грунта;

;

В соответствии с данными приведенными в таблице п.2.5 литературы 11, стр.53, определяем разновидность грунта - суглинки текучие.

IL= 1,375% >1%;

Плотность сухого грунта:

, г/см3 (1.11), где:

=1,55 г/см3 - плотность грунта;

г/см3;

Коэффициент пористости:

, у.е. (1.12), где::

s=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:

P1 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:

- 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:

s=2,65 г/см3 - плотность частиц грунта;

W=18% - природная влажность грунта;

=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:

P1 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:

- 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

2.1 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 -5С;

=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 -31,0С;

- 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

4. 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:

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.

по второй группе предельных состояний.

Расчёт производится по расчётным усилиям, определяемым с коэффициентом надёжности по нагрузке f=1

3.2 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 ?f	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

нормативная нагрузка

Р=кк•ст•hст•l, кН/м

кк=18кг/м3 - удельный вес кирпичной кладки

ст=0,38 м - толщина стены

hст - высота стены

l=1 м - ширина грузовой площади

hст=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

расчётная нагрузка

РII=P•f f=1

РII=203,15 •1=203,15 кН/м

б) для расчёта по первой группе предельных состояний

РI=P•f f=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

нормативная нагрузка

Р=кк•Vкк= кк•(Vст-Vкк), кН/м

кк - объём кирпичной кладки

Vст - объём стен

Vкк - объём окон

Vст =l•ст •hст+l•п •hn

l=

lпр- ширина простенка

п - толщина парапета

hn- высота парапета

l= м

ст =0,64 м

hст=hэт•(n-1)+3.0+0,3

hст=3,3•(9-1)+3,0+0,3=29,7 м

hп=1,0 м

п =0,42 м

Vст =(0,6429,71+10,51)2,97=57,97 м3

Vок=

hок=2,11 м- высота окна

nок=9- количество окон по всей высоте

Vок= м3

Vкк=57,97-21,99=37,98 кг

Р=1835,98=647,5 кН/м

расчётная нагрузка

РII=P•f f=1

РII=647,5 •1=647,5 кН/м

б) для расчёта по первой группе предельных состояний

РI=P•f f=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

нормативная нагрузка

Р=0,7•Аок•nок

0,7- вес 1 м2 двойного остекления

Аок- площадь окна

nок- количество окон

м2

Р=0,7•3,829=24,1 кН/м

расчётная нагрузка

РII=P•f f=1

РII=24,1 •1=24,1 кН/м

б) для расчёта по первой группе предельных состояний

РI=P•f f=1,1

РI=24,1 •1,1=26,47 кН/м

Сечение 3-3

а) для расчёта по второй группе предельных состояний

нормативная нагрузка

Р=кк•Vкк , кН/м

Vкк- объём кирпичной кладки

Vкк=l•ст•hст+l•п•hn

п - толщина парапета

hn - высота парапета

l=1 м

ст=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

п=0,51 м

Р=18•0,64•29,71+18•0,51•1=351,32 кН/м

расчётная нагрузка

РII=P•f f=1

РII=351,32 •1=351,32 кН/м

б) для расчёта по первой группе предельных состояний

РI=P•f f=1,1

РI= 351,32 •1,1=386,46 кН/м

Сечение 4-4

а) для расчёта оснований по второй группе предельных состояний

нормативная нагрузка

Р=кк•ст•hст•l, кН/м

кк=18кг/м3 - удельный вес кирпичной кладки

ст=0,38 м - толщина стены

hст - высота стены

l=1 м - ширина грузовой площади

hст=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

расчётная нагрузка

РII=P•f f=1

РII=203,15 •1=203,15 кН/м

б) для расчёта по первой группе предельных состояний

РI=P•f f=1,1

РI=203,15 •1,1=223,46 кН/м

Сечение 5-5

а) для расчёта оснований по второй группе предельных состояний

нормативная нагрузка

Р=кк•ст•hст•l, кН/м

кк=18кг/м3 - удельный вес кирпичной кладки

ст=0,38 м - толщина стены

hст - высота стены

l=1 м - ширина грузовой площади

hст=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

расчётная нагрузка

РII=P•f f=1

РII=203,15 •1=203,15 кН/м

б) для расчёта по первой группе предельных состояний

РI=P•f f=1,1

РI=203,15 •1,1=223,46 кН/м

Сечение 6-6

1. Расчётный вес кирпичной кладки

а) для расчёта по второй группе предельных состояний

нормативная нагрузка

Р=кк•Vкк= кк•(Vст-Vкк), кН/м

кк - объём кирпичной кладки

Vст - объём стен

Vкк - объём окон

Vст =l•ст •hст+l•п •hn

l=

lпр- ширина простенка

п - толщина парапета

hn- высота парапета

l= м

ст =0,64 м

hст=hэт•(n-1)+3.0+0,3

hст=3,3•(9-1)+3,0+0,3=29,7 м

hп=1,0 м

п =0,42 м

Vст =(0,6429,71+10,51)2,97=57,97 м3

Vок=

hок=2,11 м- высота окна

nок=9- количество окон по всей высоте

Vок= м3

Vкк=57,97-21,99=37,98 кг

Р=1835,98=647,5 кН/м

расчётная нагрузка

РII=P•f f=1

РII=647,5 •1=647,5 кН/м

б) для расчёта по первой группе предельных состояний

РI=P•f f=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

нормативная нагрузка

Р=0,7•Аок•nок

0,7- вес 1 м2 двойного остекления

Аок- площадь окна

nок- количество окон

м2

Р=0,7•3,829=24,1 кН/м

расчётная нагрузка

РII=P•f f=1

РII=24,1 •1=24,1 кН/м

б) для расчёта по первой группе предельных состояний

РI=P•f f=1,1

РI=24,1 •1,1=26,47 кН/м

3.5 Временная нагрузка

1. Снеговая нагрузка.

а) для расчёта оснований по второй группе предельных состояний

полное нормативное значение нагрузки

S=S0•;

S0- нормативное значение веса снегового покрова на 1 м2 горизонтальной поверхности земли, определяется по таблице 4, литературы 5:

S0=1,0 кПа;

- коэффициент перехода от веса снеговой нагрузки на земле снеговой нагрузки на покрытии, определяется по п. 5.3-5.6 приложения 3, литературы 5:

=1,0;

пониженное значение нормативной нагрузки

Sn=S•k;

k-понижающий коэффициент, определяется по п.1.7, литературы 5:

k=0,3;

Sn=1, 00,3=0,3 кПа;

расчётное значение длительной снеговой нагрузки

SII=Sn•f•;

1-коэффициент сочетаний в основных сочетаниях для длительных нагрузок

1=0,95;

f - коэффициент надежности по нагрузке

f =1;

SII=0,3•10.95=0,285 кПа;

б) для расчёта фундаментов по первой группе предельных состояний

расчётное значение кратковременной снеговой нагрузки

SI=Sn•f•2;

2-коэффициент сочетаний в основных сочетаниях для кратковременных нагрузок;

2=1,0;

f =1,4;

SI= 1•1,4•0.9=1,26 кПа;

2. Нагрузка на междуэтажные перекрытия.

а) для расчёта по второй группе предельных состояний

пониженное значение нормируемой нагрузки определяется по таблице 3 приложения 1 7, литературы 5:

Р=0,7 кПа;

Расчётное значение длительной нагрузки

фундамент подошва глубина сечение

РII=Р•f•1;

f=1;

1=0,95;

РII=0,7•1•0,95=0,665 кПа;

б) для расчёта по первой группе предельных состояний

полное значение нормативной нагрузки

Р=2,0 кПа;

расчётное значение кратковременной нагрузки;

PI=P•f•2 N1

f - определяется по п 3.7, литературы 5:

f =1,2;

N1- коэффициент сочетаний, определяется по формуле 3, литературы 5:

N1=;

А1- коэффициент сочетаний принимаемый для ленточных фундаментов;

А1=1;

n- общее число перекрытий;

n1=;

PI=2,0•1,2• 0,6=1,296 кПа;

3. Нагрузка на лестничные конструкции.

а) для расчёта оснований по второй группе предельных состояний

пониженное значение нормативной нагрузки

Р=1 кПа;

расчётное значение длительной нагрузки

РII=Р•f•1; кПа

f=1; 1=0,95;

РII=1•1•0,95=0,95 кПа;

б) для расчёта фундаментов по первой группе предельных состояний

полное значение нормативной нагрузки

Р=3 кПа;

расчётное значение кратковременной нагрузки

PI=P•f•2•n1; кПа

f=1,2; 2=0,9; n1=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			24,1	26,5							24,1	26,5
3	Крыша	27,3	31,4	50,9	58,6					25,3	29,1	25,6	29,4
4	Междуэтажное перекрытие	184,1	206,6	347,3	398,6					167,5	187, 9	178,2	200
5	Лестничная конструкция							48,2	53
6	Перегородки	13,4	16,2	2,8	3,4					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					1,4	6,1	1,4	6,2
2	Нагрузка на междуэтажные перекрытия	29,8	58,2	56,3	109,8					27,2	52,9	28,9	56,1
3	Нагрузка на лестницу							8,6	24,7
	ИТОГО:	31,3	64,8	59,1	122			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);

mt - среднее значение удельного веса материала фундамента и грунта на его уступах;

mt - 20 кН/м3

d - глубина заложения фундамента;

R - расчетное сопротивление грунта основанию;

R= , кПа (4.2), где:

С1,С2 - коэффициенты условия работы, в соответствии с таблицей п. 3.3 литературы 11, стр. 57, принимаем:

С1=1.2

С2=1.2

К - коэффициент, учитывающий способ определения характеристик прочности грунта СII и II

К = 1, так как СII и II определяем по результатам испытания грунтов.

М, Мg, Мс - коэффициенты, в соответствии с таблицей п. 3.2 литературы 11, стр. 57, принимаем:

М=0,84

Мg=4,37

Мс=6,90

Кz - коэффициент, принимаем равным 1, при ширине подошвы фундамента <10 м;

b - ширина подошвы фундамента;

II - удельный вес грунта под подошвой фундамента, в соответствии с заданием принимаем :

II = 17,8 кН/м3

II - осредненное значение удельного веса грунта, лежащего выше подошвы фундамента;

II ==17 кН/м3

d1 - 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;

cf - удельный вес конструкции пола подвала, принимаем:

cf = 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

2. Определяем количество стеновых блоков

2,8:0,6=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·II+b·l·h·II

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

1. Толщу грунта под подошвой фундамента на глубину не менее 4b= 4 ·2,4=9,6 м разбиваем на элементарные слои толщиной

2. Определяем расстояние от подошвы фундамента до верхней границы каждого слоя zi (м)

3. Определяем напряжение от собственного веса грунта на границе каждого элементарного слоя

4. Определяем напряжение от оси собственного веса грунта, действующего на уровне подошвы фундамента.

5. Определяем напряжение от собственного веса грунта на границе основных слоев

6. Строим эпюры напряжений от собственного веса грунта слева от оси фундамента

7. 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

I - коэффициент но табл.1 прил.2 СHиП «Основания и фундаменты»

где - характеризует форму и размеры подошвы фундамента

- относительная глубина

8. Строим эпюры дополнительных напряжений грzpi

9. Определяем нижнюю границу сжимаемой толщи грунтового основания. Для этого строим эпюру 0,2zg

10. Определяем среднее напряжение в элементарных слоях от нагрузки сооружения

11. Определяем величину осадки основания, как сумму осадок элементарных слоев

где n - количество полных элементарных слоев, входящих в сжимаемую толщу

Si - осадка элементарного слоя

где - безразмерный коэффициент; =0,8

hi - высота элементарного слоя

Еi - модуль деформации элементарного слоя

срzpi - 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	zg кПа	=2z/b	i	грzp кПа	0,2zp кПа	срzp 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=0,0425 м

S=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 с - коэффициент условий работы сваи в грунте, принимаемый с=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

cf , cf - 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 =1(115750,09+1,2(1262+1302+132,32+233,5+1235))=518 кН

Значение расчетной нагрузки, допускаемой на сваю, определиться по формуле:

где ?к - 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-

1 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:

1 вариант - ленточный сборный фундамент

2 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

230 - 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
3.	Погружение свай в грунт	мЗ	92-89	1,013				0,9	83,6	1,01
4.	Устройство монолитных ж/б ростверков	мЗ	37-08	1,426				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		0,108	0,0016		0,1	0,0015
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.	190,91,21,0811,75=2908,5	2211,21,0811,75=3371,4
3.	Трудоемкость выполнения работ	ч/дн	4,261,251,07/8=0,71	5,171,251,07/8=0,86
4.	Продолжительность выполнения работ	год	0,71/(6230)=0,0005	0,86/(6230)=0,0006

Наиболее экономичный вариант фундамента определиться:

Э=(3371,4-2908,5)+0,153371,4(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·II+b·l·h·II

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.

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

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

Размещено на Allbest.ru