Фундамент здания

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Гидрогеологические условия

Участок, отведённый под строительство, представляет собой ровную площадку, образованную гидронамывом песков. Отметки поверхности изменяются от 27,48 до 28,36 м.

Согласно отчёта об инженерно-геологических изысканиях на объекте, выполненных на глубину 12 м. с поверхности грунты представлены суглинками мягко-текучепластичной консистенции. Сверху отложения перекрыты намывными песками мощностью до 6 м.

Подземные воды вскрыты на глубине 0,2ч0,9 м. от намытой поверхности, в абсолютных отметках 27,29ч28,02 м. В период паводка уровень подземных вод следует ожидать на более высоких отметках. Водоупор не вскрыт.

Расчетные значения физико-механических характеристик следующие:

- песок намывной мелкий плотный, насыщенный водой (мощность слоя до 6 м.);

- суглинок текуче и мягкопластичный (мощность слоя до 7 м.).

Нормативная глубина промерзания для города Ханты-Мансийска составляет 2,4 м.

2. Оценка грунтов основания

Оценку грунтов основания выполняем послойно сверху вниз, используя сводную геолого-литологическую колонку.

Для каждого слоя грунта, определяем расчетное сопротивление грунта R по [11], п. 2.41, ф-ла 7:

(1)

Первое значение R рассчитываем на глубине d₁ =2 м.

b=18,8 м. - ширина подошвы фундамента

(2)

где ₁₁ - удельный вес грунта, ₁₁ - плотность грунта, g - ускорение свободного падения.

Ниже WL и до водоупора удельный вес грунта определяем с учётом взвешивающего действия воды.

, (3)

где _s - плотность частиц грунта, e - коэффициент пористости, - плотность воды.

Водоупором считаются твёрдые и полутвердые глины суглинки.

Рис. 1. Геолого-литологическая колонка грунтов основания

d₁=2 м h₁=5 м WL=-0,6 м

d₂=3,5 м h₂=7 м E₁=36 МПа

d₃=5 м E₂=4 МПа

d₄=8 м

E_i - модуль упругости грунта.

WL - уровень грунтовых вод.

hi - мощность слоя грунта.

₁₁⁽¹⁾=1,989,81=19,42 кН/м³

₁₁^взв(1)=9,81(2,65-1)/(1+0,56)=10,38 кН/м³

₁₁⁽²⁾=1,819,81=17,76 кН/м³

₁₁^взв(2)=9,81(2,67-1)/(1+1,07)=7,91 кН/м³

M, M_q, M_c - коэффициенты, зависящие от угла внутреннего трения грунта, [11], п. 2.41, табл. 4

_c1, _c2 - коэффициенты условий работы, [11], п. 2.41, табл. 3

- при b>10 м, [11], п. 2.41.

b=18,8 м - ширина подошвы фундамента

z₀=8

- при b>10 м, [11], п. 2.41.

k=1 - так как прочностные характеристики грунтов определены непосредственными испытаниями, [11], п. 2.41.

- удельное сцепление для песка

- удельное сцепление для суглинка

Таблица 3.2

Грунт	Коэффициент
							С11
Мелкий песок (насыщенный водой)	1,34	6,34	8,55	1,3	1,1	0,63	2
Суглинок (текучепластичный)	0,56	3,24	5,84	1	1	0,63	7

R₁ (для насыщенного мелкого песка, d₁ = 2 м):

h₁=d₁=2 м

h₂= d₁ -WL =2-0,6=1,4 м

h₃=d₂-d₁=3,5-2=1,5 м

h₄=d₃-d₁=5-2=3 м

h₅=d₄-d₁=8-2=5 м

R₂ (для насыщенного мелкого песка, d₂ = 3,5 м):

h₁=d₂ =3,5 м

h₂= d₂-WL =3,5-0,6=2,9 м

h₃=d₃-d₂=5-3,5=1,5 м

h₄= d₄-d₂=8-3,5=4,5 м

R₃ (суглинок текучий, d₃=5 м):

h₁=d₃ =5 м

h₂= d₃-WL =5-0,6=4,4 м

h₃=d₄-d₃=8-5=3 м

R₄ (суглинок текучий, d₄=8 м):

h₁=d₄ =8 м

h₂= d₄-WL =8-0,6=7,4 м

h₃=d₄-d₃=8-5=3 м

После определения расчётных сопротивлений каждого слоя грунта выяснилось, что самым прочным является первый слой.

Для повышения пластических свойств грунта рекомендуется заменить слой мелкого песка, мощностью 0,6 м на песок средней крупности по СНиП 2.02.01-83* (прил. 1, табл. 1) со следующими характеристиками:

- угол внутреннего трения

- коэффициент сцепления

- модуль упругости

3. Определение глубины заложения ростверка

Глубина заложения ростверка Н_р [11], пп. 2.25-2.28 зависит в основном от двух факторов: глубины сезонного промерзания грунтов и конструктивных требований. Из двух значений Н_р принимаем наибольшее.

1. Учет глубины сезонного промерзания грунтов

, (15)

где d_f - расчетная глубина сезонного промерзания грунта.

, (16)

где k_h=0,5 - коэффициент, учитывающий влияние теплового режима сооружения ([11], п. 2,27); d_fn - нормативная глубина сезонного промерзания.

, (17)

где d₀ - величина, принимаемая для супесей, песков мелких и пылеватых - 0,28; М_t - безразмерный коэффициент, численно равный сумме абсолютных значений среднемесячных температур за зиму в заданном районе строительства [5] - январь: -21,7⁰С; февраль: -19,4⁰С; декабрь: -17,1⁰С.

М_t=|-21,7-19,4-17,1 |=58,2

2. Конструктивные требования

 (18)

Верх монолитного стакана фундамента должен находиться ниже отметки пола как минимум на 150 мм.

H_конс.=h_под..+h_пл. (19)

Рис. 2. Схема к определению глубины заложения ростверка

h_под..=1,8 м. - расстояние от поверхности земли до пола подвала.

h_пл.=0,6 м. - высота фундаментной плиты.

H_конс.=1,8+0,6=2,4 м.

Так как фундамент возводится на насыпном грунте, то для расчета используется Н_р = 2,4 м

4. Сбор нагрузок, действующих на фундамент

Нагрузки от средней колонны (см. расчет колонны):

- нагрузка от средней колонны;

- момент от внецентренного сжатия средней колонны.

Нагрузки от крайней колонны:

 - нагрузка от крайней колонны;

- момент от внецентренного сжатия крайней колонны.

- реакция балки междуэтажного перекрытия на колонну, равная максимальной поперечной силе в балке в месте примыкания к колонне (см. расчет междуэтажного перекрытия).

- реакция балки чердачного перекрытия на колонну, равная максимальной поперечной силе в балке в месте примыкания к колонне (см. расчет чердачного перекрытия).

- реакция балки чердачного перекрытия, воспринимающей нагрузку от покрытия и кирпичной кладки (q=1969,3 кгс/м) на колонну.

- реакция балки междуэтажного перекрытия, воспринимающей нагрузку от конструкции стены (q=1180,9 кгс/м) на колонну.

- вес утеплителя и облицовочного слоя (фаст).

- расчетный вес колонны (см. расчет колонны).

- высота сечения колонны.

Нагрузка от фундаментных блоков, ограждающих подвал:

5. Расчет фундаментной плиты

Расчет выполнен программным комплексом «ЛИРА».

Предпосылки расчета:

В основу расчета положен метод конечных элементов в перемещениях. В качестве основных неизвестных приняты следующие перемещения узлов:

X линейное по оси X;

Y линейное по оси Y;

Z линейное по оси Z;

UX угловое вокруг оси X;

UY угловое вокруг оси Y;

UZ угловое вокруг оси Z;

В ПК «ЛИРА» реализованы положения следующих разделов СНиП (с учетом изменений на 1.01.97):

СНиП 2.01.07-85* нагрузки и воздействия;

СНиП 2.03.01-84* бетонные и железобетонные конструкции;

СНиП II-7-81* строительство в сейсмических районах;

СНиП II-23-81* стальные конструкции;

Типы используемых конечных элементов указаны в документе 1. В этом документе, кроме номеров узлов, относящихся к соответствующему элементу, указываются также номера типов жесткостей.

В расчетную схему включены следующие типы элементов:

Tип 42. Универсальный треугольный КЭ оболочки.

Tип 44. Универсальный четырехугольный КЭ оболочки.

Tип 51. Связь конечной жесткости.

Координаты узлов и нагрузки, приведенные в развернутых документах 4,6,7, описаны в правой декартовой системе координат.

Расчет выполнен на следующие загружения:

загружение 1 - статическое загружение.

Расчетные сопротивления бетона В20 по [12], табл. 3:

Осевому сжатию - 11,5 МПа

Осевому растяжению - 0,9 МПа

Исходные данные:

Рис. 3.3 Расчетная конечная элементная схема с загружением

Результаты расчета:



Рис. 4. Изополя перемещений (Z_max=13.925 мм)

грунт нагрузка фундамент изополе

Рис. 5. Изополя эквивалентных напряжений Ne1. (N_e1max=8,96 МПа)



Рис. 6 Изополя эквивалентных напряжений Ne3. (N_e3max=4,2 МПа)

Элементы фундаментной плиты с максимальными главными и эквивалентными напряжениями
		Главные напряжения	Экв. напряжения
№ элем	№ точки	N1 (кН/м**2)	N2 (кН/м**2)	N3 (кН/м**2)	NE (кН/м**2)	NS (кН/м**2)	Тип элем
4173	В	8960.392	0.000	4203.906	8960.392	0.000	42
4167	Н	8937.286	0.000	4223.768	8937.286	0.000	42
4206	В	7184.935	0.000	5743.475	7184.935	0.000	42
4216	Н	7172.303	0.000	5571.775	7172.303	0.000	42
4162	Н	7135.564	0.000	2602.878	7135.564	0.000	42
4274	Н	7112.627	0.000	6045.976	7112.627	0.000	42
4172	Н	7106.268	0.000	2629.417	7106.268	0.000	42
4331	В	6963.635	0.000	5362.969	6963.635	0.000	42
4326	В	6837.854	0.000	5620.949	6837.854	0.000	42
181	В	6769.485	0.000	1462.881	6769.485	0.000	44



Элементы фундаментной плиты с максимальным перемещением (Zmax=13.925 мм)
№ узла	X (мм)	Y (мм)	Z (мм)	UX (рад*1000)	UY (рад*1000)	UZ (рад*1000)
108	0.000	0.000	-13.925	0.020	1.493	0.000
109	0.000	0.000	-13.901	-0.110	1.506	0.000
107	0.000	0.000	-13.862	0.243	1.474	0.000
110	0.000	0.000	-13.822	-0.207	1.506	0.000
111	0.000	0.000	-13.689	-0.335	1.496	0.000
106	0.000	0.000	-13.670	0.525	1.458	0.000
112	0.000	0.000	-13.471	-0.559	1.474	0.000
105	0.000	0.000	-13.365	0.681	1.430	0.000
802	0.000	0.000	-13.180	0.065	1.481	0.000
839	0.000	0.000	-13.174	-0.079	1.509	0.000

Напряжения на подошве фундамента (уmax=216,8кПа)
№ элем	Rx (кН)	Ry (кН)	Rz (кН)	Rux (кН*м)	Ruy (кН*м)	Ruz (кН*м)	Тип элем
2168	0.000	0.000	-54.198	0.000	0.000	0.000	51
2169	0.000	0.000	-54.105	0.000	0.000	0.000	51
2167	0.000	0.000	-53.956	0.000	0.000	0.000	51
2170	0.000	0.000	-53.799	0.000	0.000	0.000	51
2171	0.000	0.000	-53.283	0.000	0.000	0.000	51
2166	0.000	0.000	-53.207	0.000	0.000	0.000	51
2172	0.000	0.000	-52.433	0.000	0.000	0.000	51
2165	0.000	0.000	-52.019	0.000	0.000	0.000	51
2862	0.000	0.000	-51.300	0.000	0.000	0.000	51
2899	0.000	0.000	-51.275	0.000	0.000	0.000	51

По результатам расчета на I и II группы предельных состояний произвел конструктивное армирование:

- верхняя, в продольном направлении - d=20 мм, шаг 100 мм, ГОСТ 5781-82;

- верхняя, в поперечном направлении - d=20 мм, шаг 100 мм, ГОСТ 5781-82;

- нижняя, в продольном направлении - d=20 мм, шаг 100 мм, ГОСТ 5781-82;

- нижняя, в поперечном направлении - d=22 мм, шаг 100 мм, ГОСТ 5781-82.

Выводы

1. Максимальная просадка,

- предельная просадка основания, [11], прил. 4

2. Максимальное напряжение на подошве фундамента,

- расчетное сопротивление грунта.

3. Максимальное напряжение в железобетонной плите фундамента,

- расчетное сопротивление бетона сжатию.

.

Размещено на Allbest.ru