Основания и фундаменты

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Краткая характеристика сооружения

Участок, предназначенный для строительства, расположен в Ленинском районе города Иркутска. Участок ровный, абсолютные отметки в пределах площадки составляют 435,64 - 434,78.

Площадка относится к IВ климатическому подрайону, природно-климатические характеристики которого приведены в табл. 2.1.

Таблица 1

Природно-климатические характеристики района строительства.

Характеристика	Показатель	Обоснование
1	2	3
Нормативное значение веса снегового покрова для II географического района	180 кгс/м2	СНиП 2.01.07-85* [1]
Нормативное значение ветрового давления для III географического района	30 кгс/м2	СНиП 2.01.07-85* [1]
Средняя температура наружного воздуха наиболее холодной пятидневки	-40°C	СНиП 23-01-99* [2]
Нормативная глубина сезонного промерзания грунта	2,8 м	СНиП 2.01.01.82 [3]
Сейсмичность района строительства по карте А	8 баллов	по карте ОСР-97, СНиП II-7-81* [4]

2. Объемно-планировочные решения проектируемого объекта

Здание спортивного комплекса одноэтажное с подвалом, разновысокое, с выступающим объемом спортивного зала. Спортивный комплекс предназначен для учебно-тренировочных занятий по спортивным играм (бадминтон, баскетбол, волейбол), имеется зал индивидуальной силовой подготовки и состав помещений для стрелкового спорта (тир). Единовременная максимальная пропускная способность спортивного комплекса - 24 человека в смену.

Расположение помещений обеспечивает движение занимающихся в следующей последовательности: вестибюль с гардеробом верхней одежды, раздевальные (мужские и женские с душевыми и санузлами) и спортзалом.

В здании предусмотрен второй выход.

Так как проектируемое здание расположено в зоне с сейсмичностью 8 баллов, при его проектировании и возведение предусматривается ряд антисейсмических мероприятий согласно СНиП II-7-81* [3].

В сопряжениях стен в кладку укладываются арматурные сетки сечением продольной арматуры общей площадью не менее 1 см², длиной 1.5 м через 700 мм по высоте.

Фундаменты. В качестве вариантов фундаментов можно рассмотреть следующие:

а) одиночные сваи небольшим сечением, так как дом двухэтажный и нагрузки от него невелики, которые можно изготавливать непосредственно на объекте строительства, имея в наличии необходимые для этого материалы: бетон, арматура, опалубка, виброуплотнитель бетона; при срубке голов в свае оставляются выпуски арматуры, которые затем свариваются с арматурой колонн;

б) ленточный фундамент - наименее трудоемкий, при этом, наиболее простой и экономичный вид фундамента. Однако данный тип фундамента не приемлем для слабых грунтов;

в) отдельно стоящий фундамент под колонну - такой фундамент нужно устраивать на подстилающем слое из гравия толщиной около 50 см. Данный вид фундамента лучше всего подходит в нашем случае.

Наружные стены. Наружные стены здания запроектированы из красного кирпича М-100 с утеплителем “ISOVER”и облицованные плитами “КраспанКолор”

Перекрытия проектируются:

сборными железобетонными из плит ПК-60-15-8Т, укладываемых на сборный железобетонный ригель.

3. Материалы инженерно-строительных изысканий

4. Оценка инженерно-геологических условий

Проектирование оснований и фундаментов начинается с изучения и общей оценки всей толщи и отдельных входящих в нее слоев. Оценка производиться по геологическим картам, разрезам, колонкам, которые приводятся в отчетах по инженерно- геологическим изысканиям.

По данным инженерно-геологического разреза, здание расположено на площадке которая имеет спокойный рельеф.

Грунты имеют слоистое напластование с выдержанным залеганием пластов. Верхний растительный слой покрывает площадку слоем мощностью до 0,5м.

Ниже в интервале от 0,5 до 2м залегает песок пылеватый.

С глубины 2м залегает галечниковый грунт с песчаным заполнителем.

Галечниковый грунт является несущим слоем.

Подземные воды встречены на глубине 3м.

Нормативная глубина сезонного промерзания для г. Иркутска составляет 2,8м.

Категория грунтов по сейсмическим воздействиям - II.

Таблица 2. Характеристики грунтов основания

Тип грунта	Природная влажность, дол.ед.	Пределы пластичности	Консистенция, дол.ед.	Плотность грунта, г/см3	Плотность частиц грунта, г/см3	Коэффициент пористости	Удельное сцепление,кПа	Угол внутреннего трения,град	Модуль деформации,МПа	Коэффициент Пуассона	Теоретическое расчетное сопротивление, кПа
		Влажность на границе пластичности, дол.ед.	Влажность на границе текучести, дол.ед.
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13
Растительный слой	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-
Песок пылеватый	0,18	-	-	0,8	1,91	2,65	0,6	3	33	35	0,30	400
Галечниковый грунт с песчаным заполнителем	0,66	-	-	0,7	1,81	2,55	0,55	2	43	40	0,27	600

5. Обоснование возможных вариантов фундамента и их анализ, выбор наиболее рационального решения

При выборе типа фундаментов рассматривались следующие возможные варианты:

ленточный фундамент - из сборных железобетонных подушек и бетонных стеновых блоков;

свайный фундамент - из железобетонных свай с обвязкой их монолитным железобетонным ростверком;

монолитная плита - сплошной монолитный железобетонный фундамент, соответствующий размерам здания в плане.

Ленточный фундамент - наименее трудоемкий, при этом, наиболее простой и экономичный вид конструктива. Однако данный тип фундамента не приемлем для слабых грунтов.

Свайный фундамент - применяется при возведении зданий на слабых грунтах. Довольно трудоемкий и дорогой тип фундаментов.

Монолитная плита - трудоемкий, дорогой фундамент, требующий сложного расчета. Применяется на грунтах слабой и средней несущей способности, с целью равномерного распределения усилий.

Согласно инженерно-геологическим изысканиям основанием под фундаменты служат плотные галечниковые грунты. Следовательно выполнение свайного фундамента технически не возможно. Из двух оставшихся видов фундаментов вариант монолитной плиты является более трудоемким и требует необоснованного превышения затрат на строительство. Таким образом, окончательно к расчету принимаем вариант ленточного фундамента, как самый экономичный и наименее трудоемкий.

6. Расчет фундаментов под наружную стену

Проектирование фундаментов с учетом сейсмических воздействий должно выполнятся на основе расчете по несущей способности на особое сочетание нагрузок, определяемых в соответствие с требованиями СНиП 2.01.07-85 Нагрузки и воздействия [14], а также СНиП II-7-81* Строительство в сейсмических районах [2]. Предварительные размеры фундаментов допускаются определять расчетом основания по деформациям на основное сочетание нагрузок (без учета сейсмических воздействий), согласно требованиям раздела 2 [15].

Здание - с подвалом, поэтому глубина заложения фундамента принята из конструктивных соображений, отметка подошвы фундамента - 2,70.

Рис.3.1. Схема расположения грузовых площадей для фундаментов под колонну и под наружную стену.

Сбор нагрузок под наружную стену

Делаем сбор нагрузок на фундамент под наружную стену в табличной форме.

Вид нагрузки	Нормативные нагрузки	Коэффициент надежности по нагрузке, f,/7/	Расчетные нагрузки, кН
	на единицу площади, кН/м2	от грузовой площади, кН
Постоянные нагрузки
Керамзит	0.119	1,071	1.2	1,28
Цементно-песчаная стяжка	0,045	0,4	1.1	0,44
Ж/Б ферма	7,2	7,2	1.1	7,92
Кирпичная стена 640мм	12,6	12,6	1.1	13,86
Плиты перекрытия	3	18	1.1	19,8
От бетонного пола по перекрытию	3,75	33,75	1,3	43,87
Фундаментные блоки	4,95	4,95	1.1	5,44
Итого	-	77,97	-	92,61
Временные нагрузки
На 1 м2 проекции кровли от снега (для 3го снегового района (прил.5/7/) s0=1кН/м2, табл.4 /7/, m=1,25•0,857=1,07 (прил.5 /7/))	1.070	9,63	1.6	15,4
в т. ч. длительнодействующая (с понижающим коэффициентом 0,3)	0.321	2,9	1.6	4,6
Кратковременная на 1 м2 перекрытия (табл.3 /7/)	0.7	6,3	1.3	8,2
Итого	-	18,83	-	28,2
Полная нагрузка		96,8		120,8

Расчет фундаментов

Глубина заложения фундамента м, высота фундамента м, нагрузка в уровне верха фундамента кН. Расчетное сопротивление грунта основания по табл. 45 /16/ кПа - галечниковый грунт с песчаным заполнителем.

Ориентировочные размеры фундамента найдем в предположении, что он является центрально-сжатым.

Ширина подошвы фундамента по формуле (1), приняв г_mt=18 кН/м².

Учитываем влияние глубины заложения фундамента и его ширины на величину расчетного давления по прил. 3/21/.

Для оснований, сложенных крупнообломочными грунтами k₁=0,125; k₂=0,25.

По расчетному давлению снова определяем ширину фундамента:

Выберем фундаментные блоки ФБС 24.6.6 шириной м по конструктивным соображениям.

По табл. 26 /16/ для гравелистых грунтов находим _n=43° и с_n=0,002 МПа. Затем по табл. 44 /16/ для _II=43° находим безразмерные коэффициенты М=3,12; Мq=13,46 и Mc=13,37.

Определим соотношение L/H=36/9=4 и по табл. 43 /16/ найдем значение коэффициентов условий работы _C1 =l,4 и _C2 = 1,2. Так как расчетные характеристики _II и c_II получены по табличным данным, т. е. косвенно, принимаем значение коэффициента k=1,1.

Определим удельный вес грунта несущего слоя и грунта, залегающего выше подошвы фундамента,

Найдем расчетное сопротивление грунта основания по формуле (33) /16/:

Так как кПа, найденное по заданным характеристикам грунта, оказалось больше кПа, найденного по , то ширину фундамента можно уменьшить. Но т.к. ширина стен 640 мм, то по конструктивным соображениям этого не следует делать.

Условие выполнено, так как 191<594.

По формуле: определим равнодействующую активного давления грунта на 1 м стены фундамента: Т= 0,02

Найдем приведенную высоту слоя грунта и расстояние от подошвы фундамента до точки приложения равнодействующей активного давления грунта:



Момент относительно центра тяжести подошвы фундамента от равнодействующей активного давления грунта:

Вес 1 м стены фундамента найдем, используя данные таб.II.2 /17/

Вес грунта на обрезе фундамента:

Момент относительно центра тяжести подошвы фундамента от веса грунта на его обрезе:

Определим краевые напряжения под подтипом фундамента:

Условие Pmax = 0.44 МПа < 1.2·0,795 = 0,95

Pmin 0 выполняется, поэтому принимаем фундаментные блоки ФБС 24.6.6 b = 0,6 м l = 2,4 м h = 0,6 м.

Напряжения в грунте под подошвой фундамента у грани стены от нормативных нагрузок:

Изгибающий момент у грани стены от нормативных нагрузок:

n == 210000/27000 = 7.78

=

= 0.57 / 100·30 = 0.00019 = 0.019 %

Wpl==

[0.292+0.75(0+2·0.00019·7.78)]0.6·0.3 = 0.05 м³

По табл.2./17/ найдем значение расчетного сопротивления бетона растяжению при расчете по второй группе предельных состоянии Rbtn = l,6 МПа и определим момент трещинообразования сечения фундамента:

== 1,6·0,05 = 0,08 МН м.

Проверяем выполнение условия:



0,008= 0,08 МН м.

Условие выполняется, следовательно, трещины в теле фундамента не возникают.

7. Расчет фундаментов под колонну

Сбор нагрузок под колонну

Делаем сбор нагрузок на фундамент под колонну в табличной форме.

Вид нагрузки	Нормативные нагрузки	Коэффициент надежности по нагрузке, f,/7/	Расчетные нагрузки, кН
	на единицу площади, кН/м2	от грузовой площади, кН
Постоянные нагрузки
Цементно-песчаная стяжка	0,045	1,62	1.1	1,78
Ж/Б колонна	1,4	1,4	1.1	1,54
Плиты перекрытия	3	108	1.1	118,8
От бетонного пола по перекрытию	1,25	45	1,3	58,5
Ж/Б ригель	4,95	4,95	1.1	5,44
Итого	-	160,97	-	186,06
Временные нагрузки
Кратковременная на 1 м2 перекрытия (табл.3 /7/)	1,4	50,4	1.3	65,52
Итого	-	50,4	-	65,52
Полная нагрузка		211,37		251,58

Расчет отдельно стоящего фундамента

Вертикальная нагрузка на уровне спланированной отметки земли N=251,58 кН, Nn=211,37 кН,

Условное расчетное сопротивление основания, сложенного гравийно-галечниковым грунтом, определяем по табл. 45/16/ кПа.

Вес единицы объема фундамента на его обрезах г_mt=18 кН/м³.

Бетон тяжелый класса В 20; Rbt=0,9МП; Rb=11,5 МПа; г_b2=1;

Арматура класса А-II; Rs=280 МПа.

Рис. 3.3. Заложение отдельно стоящего фундамента

Грунт под подошвой фундамента - песчано-гравийная смесь. Т.о., в соответствии с табл.2. СНиП 2.02.01-83, глубина заложения фундамента не зависит от .

Учитывая наличие подвала, принимаем глубину заложения фундамента, равную 3,3м.

Предварительные размеры фундамента

Предварительная площадь фундамента:

 - суммарная расчетная нагрузка по обрезу фундамента, кН;

- расчетное сопротивление грунта основания, кПа;

- средний удельный вес грунта и материала фундамента, кН/м³,

- глубина заложения фундамента, м.

Предварительная ширина фундамента:

Принимаем

где и -коэффициенты условий работы.

k-коэффициент, принимаемый равным 1,

-коэффициенты, принимаемые по табл. 4;

-коэффициент, принимаемый равным 1, т.к. b 10 м;

b-ширина подошвы фундамента, м;

-осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента кН/м³ (тс/м³);

-то же, залегающих выше подошвы;

-расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента, кПа (тс/м²);

d₁-глубина заложения фундаментов бесподвальных сооружений от уровня планировки или приведенная глубина заложения наружных и внутренних фундаментов от пола подвала

Размеры фундамента при R=608,02 кПа

Принимаем , исходя из конструктивных соображений.

Конструирование фундамента



Рис. 3.4. Конструирование отдельно стоящего фундамента

Объем фундамента

Вес фундамента

Вес грунта на обрезах фундамента

Среднее напряжение по подошве

Краевые напряжения:

Условия выполняются, размеры фундамента принимаются.

Расчет свайного фундамента

- глубина заложения ростверка

- принимаем глубину заложения 3,4 м, исходя из конструктивных соображений.

- за несущий слой принимаем песчано-гравийную смесь.

- длина сваи 3 м, сечение 30Ч30

- В30;

-

Рис.3.5. Заложение свайного фундамента

Определение несущей способности сваи:

где - коэффициент условий работы сваи в грунте, принимаемый = 1;

R= 9295 кПа- расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи (Н =6,1 м), принимаемое по табл.1 СНиП 2.02.03-85;

при Н=5м, R=8800 кПа;

при Н=7м, R=9700 кПа;

- площадь опирания сваи на грунт, м²;

- наружный периметр поперечного сечения сваи, м;

- расчетные сопротивления слоев грунта основания по боковой поверхности сваи, принимаемые по табл.2 СНиП 2.02.03-85;

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

и - коэффициенты условий работы.

кПа

Допустимая нагрузка на сваю

где =1,4 - коэффициент надежности.

Несущая способность сваи по материалу:

Расчет продолжаем по наименьшей несущей способности

Среднее условное давление под подошвой:

Вес ростверка и грунта:

Требуемое количество свай:

Принимаем

Рис. 3.6. Конструирование ростверка

Объем ростверка

Вес ростверка



Вес грунта на обрезах

Нагрузка на сваю в ростверке

Недонапряжение

Следовательно, использование свайного фундамента является нецелесообразным, т. к даже при использовании минимального количества свай возникает значительное недонапряжение.

Исходя из этого, принимаем отдельно стоящий монолитный фундамент под колонну.

строительство фундамент расчет инженерный



Размещено на Allbest.ru