Оценка свойств грунта и разработка фундаментов здания в г. Воронеж

Размещено на http://www.allbest.ru

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Нижегородский государственный архитектурно - строительный университет»

Кафедра оснований и фундаментов

Выпускная квалификационная работа бакалавра

«Оценка свойств грунта и разработка фундаментов здания в г. Воронеж»

1.Определение физических характеристик грунта

грунт фундамент нагрузка

Инженерно-геологический элемент 1

Представлен - глиной.

Число пластичности:

Ip = wL-wp , (1.1)

Где wL =45%- влажность на границе текучести

wp =21%- влажность на границе раскатывания

Ip=45-21=24%

В соответствии с данными, приведёнными в т.11(3), тип грунта - глина, т.к. wp >17%.

По показателю текучести [3, табл.3]

, (1.2)

где w=18% - природная влажность

Размещено на http://www.allbest.ru

глина характеризуется как твердая.

Плотность грунта в сухом состоянии определяется по формуле

, (1.3)

где

=1,91г/см3 -плотность грунта

г/см3

Коэффициент пористости определяется по формуле (1.4)

Размещено на http://www.allbest.ru

где s =2,73г/см3 - плотность твёрдых частиц.

Расчётное сопротивление грунта для назначения предварительных размеров подошвы фундамента (т.47 (3))

R0=413 кПа.

Модуль деформации определяется по результатам испытаний грунта штампом:

(1.5)

где W=0,79-безразмерный коэффициент, учитывающий форму штампа;

d=0,798м.-диаметр штампа;

=0,42-коэффициент Пуассона для глины.

где -приращение давления на прямолинейном участке графика S=f(P), рис.1.1

кПа

кПа - давление, соответствующее концу прямолинейного участка графика.

- приращение осадки на прямолинейном участке графика;

- осадки штампа, соответствующие началу и концу прямолинейного участка графика:

Рис. 1.1 График испытания грунта штампом ИГЭ1.

Масштаб по оси Р : 1см = 100 кПа.

Масштаб по оси S : 1см = 10 мм.

Инженерно геологический элемент 2

Представлен - супесью.

Число пластичности находим по формуле (1.1):

Ip = wL-wp ,

Где wL =21%- влажность на границе текучести

wp =15%- влажность на границе раскатывания

Ip=21-15=6%

В соответствии с данными, приведёнными в т.11(3), тип грунта -супесь, т.к. wp <7%.

Показатель текучести находим по формуле (1.2):

,где

w=15% - природная влажность

Размещено на http://www.allbest.ru

супесь характеризуется как пластичная.

Плотность грунта в сухом состоянии определяется по формуле (1.3):

,

где =1,74г/см3 -плотность грунта

 г/см3

Коэффициент пористости определяется по формуле (1.4):

Размещено на http://www.allbest.ru

где s =2,69г/см3 - плотность твёрдых частиц.

Расчётное сопротивление грунта для назначения предварительных размеров подошвы фундамента (т.47 (3))

R0- не нормируется.

Степень влажности определится по формуле

(1.6)

где Sr -степень влажности песка

-плотность воды

у.е.

Модуль деформации определяется по результатам компрессионных испытаний (рис.1.2).

Коэффициент сжимаемости:

(1.7)

где - давления, соответственно равные 100 кПа и 200 кПа.

- коэффициенты пористости, соответствующие принятым давлениям

Модуль деформации по компрессионным испытаниям определится

Компрессионный модуль деформации:

(1.8)

где - безразмерный коэффициент, принимаемый для супесей 0,74

- соответствует давлению

Приведённый модуль деформации:

(1.9)

По интерполяции определяем mk=2,7 при

Значение модуля деформации примет значение

Рис. 1.2 График компрессионных испытаний ИГЭ2.

Инженерно геологический элемент 3

Представлен песком.

Тип грунта определяется по гранулометрическому составу по 4(3) - песок мелкий, т.к. %, т.е. %

Коэффициент пористости определяется по формуле

, (1.10)

где

w =10%-весовая влажность

s=2,67г/см3-плотность частиц

=1,75г/см3 - плотность грунта

в соответствии с т.10(3)- песок характеризуется средней плотности т.к. 0,6?е?0,8.

Степень влажности песка определится по формуле

у.е.

В соответствии с т.7(3)- песок характеризуется как маловлажный т.к. 0<Sr?0.5

Расчётное сопротивление грунта для назначения предварительных размеров подошвы фундамента (т.46 (3))

R0=300 кПа.

Модуль деформации определяется на основе компрессионных испытаний. Строим график компрессионных испытаний e=f(P) , рис 1.3.

По графику определяем коэффициент сжимаемости:

Компрессионный модуль деформации:



(1.8)

где - безразмерный коэффициент, принимаемый для песков 0,76

Приведённый модуль деформации:

(1.9)

=1 - корректирующий коэффициент для песков.

Значение модуля деформации примет значение

Рис. 1.3 График компрессионных испытаний ИГЭ3.

Физико-механические характеристики грунтов

Таблица 1

Тип грунта		Глина	Супесь	Песок (мелкий)
Плотность твердых частиц, г/см3	сs	2.73	2.69	2.67
Плотность грунта, г/см3	с	1.91	1.74	1.75
Плотность сухого грунта, г/см3	сd	1.619	1.513	-
Удельный вес грунта, кН/м3	II	18.9	17.2	17.3
Коэф. пористости	е	0.687	0.778	0.678
Природная влажность,%	w	18	15	10
Степень влажности	Sr	-	0.519	0.394
Влажность на границе текучести	wl	45	21	-
Влажность на границе раскатывания	wp	21	15	-
Число пластичности	Ip	24	6	-
Показатель текучести	Il	-0.125	0	-
Угол внутреннего трения, градус	11	20	23	30
Удельное сцепление, кПа	С11	60	13	-
Модуль деформации, кПа	Е	25960.6	9904	25232
Расчетное сопротивление грунта оснований, кПа	Ro	413	Не нормируется.	300

2 Оценка инженерно-геологических условий площадки строительства

Участок строительства расположен в г. Воронеж. Площадка характеризуется благоприятными условиями для строительства : имеет относительно ровный рельеф , отмечается горизонтальное простирание слоев грунта. Учитывая большой уклон , на участке строительства была выполнена планировка .

Инженерно-геологические условия исследованы путём бурения 3-х скважин . В геологическом отношении площадка строительства представлена следующими инженерно-геологическими элементами:

1 - глина твердая ; делювиального современного четвертичного возраста с расчётным сопротивлением R=413 кПа. Её толща 2,9-3,2 м., т.к.IL <0 , то - это хорошее естественное основание , которое может быть использовано в качестве несущего слоя.

2 - супесь пластичная , аллювиально-делювиального современного четвертичного возраста с ненормируемым расчётным сопротивлением , её толща 2,8-3,2 м.Другие характеристики : 11=17.2 кН/м3, Е=9904 кПа, с=13 кПа , ц=230 ..

3 - песок мелкий, средней плотности, маловлажный , аллювиального позднечетвертичного возраста с расчётным сопротивлением 300 кПа. Другие характеристики : 11=17.3 кН/м3, Е=25232 кПа, ц=300 , е=0.678. Пройденная площадь составляет 12.5-13.0 м.

2.1 Определение расчётной глубины промерзания грунта

В соответствии с п.п.2.27 и 2.28 (1) , расчётная глубина промерзания определяется :

(2.1)

где

-коэффициент , учитывающий влияние теплового режима здания на промерзание здания (т.1 (1) ; т. 37 (3).).Температура в подвале = 50С > kh=0.7.

- нормативная глубина промерзания здания

где

Mt -сумма абсолютных значений среднемесячных отрицательных температур за зиму в районе строительства . Определяется по СНиП 2.02.01-82 "Строительная климатология"; Mt=30,4.

d o=0.23 - для глины.

2.2 Выбор глубины заложения подошвы фундамента

При назначении глубины заложения учитываются следующие факторы:

Расчётная глубина промерзания.

Конструктивные особенности здания.

Инженерно-геологические условия участка застройки.

Гидро-геологические условия.

Глубина заложения подошвы фундамента изменяется от 1.1 до 1.75 м.

Рис 2.1 Инженерно-геологический разрез.

3. Определение нагрузок, действующих в расчётных сечениях

3.1 Выбор расчетных сечений

Рис.3.1 “Схема расположения расчётных сечений и грузовых площадей”

3.2 Постоянные нагрузки, на 1м2 покрытия и перекрытия здания

Таблица 2

№ пп	Элементы конструкции	Нормативная нагрузка, кПа	Коэффициент надежности по нагрузке f	Расчетная нагрузка, кПа
1	2	3	4	5
1	Кровля
	Асбест-цементные волнистые листы по деревянным стропилам.	0,4	1,1	0,44
	Итого:	0,4		0,44
2	Чердачное перекрытие. Цементная стяжка М-100 (b=30 мм ; с=1800кг/м3) Утеплитель-керамзит (b=200 мм ; с=600 кг/м3) Панели ж/б , многопустотные по серии 1.141-1 (b=220мм; с=2500 кг/м3) Итого:	0,6 1,2 3,2 5,0	1,3 1,3 1,1	0,78 1,56 3,52 3,52
3	Междуэтажное перекрытие
	1) линолеум по бетонной подготовке (=80мм ) 2)Панель ж/б многопустотная по серии 1.141-1 (=220мм, =2500кг/м3)	1,0 3,2	1,2 1,1	1,2 3,52
	Итого:	4,2		4,72
4	Лестницы
	Марши ж/б серии 1,151-6.В-1; площадки ж/б серии 1,152-6.В-1	3,8	1,1	4,18
	Итого:	3,8		4,18
5	Перегородки.
	Гипсобетонные панели по ГОСТ 9514-80 (=80 мм, =1300кг/м3). Итого:	1,0 1,0	1,3 1,3	1,3 1,3
	ВСЕГО:	14,4		16,5

3.3 Временные нагрузки

1) Снеговая нагрузка.

А) Для расчётов по II группе предельных состояний :

Полное нормативное значение (п.5.1 СНиП(2))
S=S0*µ (3.1)

Где S0=1,0 кПа - нормативное значение веса снегового покрова на 1 м2 горизонтальной поверхности земли для III района (т.4(2)).

µ-коэффициент перехода от веса снегового покрова земли к снеговой нагрузке на покрытии (п.п.5.3-5.6 Прил.3 (2)).

Т.к. Ь<200> µ=1.0

S=1.0*1.0=1.0 кПа.

Пониженное нормативное значение

Sn=S*k (3.2.)

Где k-понижающий коэффициент (п.1.7(2)), k=0.3- для III снегового района .

Sn=1.0*0.3=0.3 кПа.

Расчётное значение длительной снеговой нагрузки :

(3.3)

где гf =1 - коэффициент надёжности по нагрузке.

Ш1=0.95

кПа.

Б) Для расчётов по I группе предельных состояний.

Расчётное значение кратковременной снеговой нагрузки :

где гf =1.4 - коэффициент надёжности по нагрузке (п.5.7(2)).

Ш1=0.9

кПа.

2) Нагрузка на чердачное перекрытие .

А) Для расчётов по II группе предельных состояний :

Пониженное нормативное значение (т.3 п.8(2)).

Р=0

Расчётное значение длительной нагрузки (гf =1; Ш1=0.95):

РII=0

Б) Для расчётов по I группе предельных состояний

Полное нормативное значение (т.3.п.8 (2))

Р=0.7 кПа.

Расчётное значение кратковременной нагрузки :

(3.4)

где гf =1.3 - коэффициент надёжности по нагрузке (п.3.7(2)).

Ш2=0.9

кПа.

3) Нагрузка на междуэтажное перекрытие

А) Для расчётов по II группе предельных состояний :

Пониженное нормативное значение нагрузки (т.3 п.1(2)).

Р=0,3 кПа

Расчётное значение длительной нагрузки :

где гf =1.0 - коэффициент надёжности по нагрузке (п.3.7(2)).

Ш1=0.95

кПа.

Б) Для расчётов по I группе предельных состояний

Полное нормативное значение нагрузки (т.3.п.1 (2))

Р=1,5 кПа.

Расчётное значение кратковременной нагрузки :

(3.5)

где гf =1.3 - коэффициент надёжности по нагрузке (п.3.7(2)) при Р=1.5 кПа.

Ш2=0.9;

Шn1 - коэффициент сочетаний , принимаемый равным 1 для ленточных фундаментов.

где n-количество этажей в здании , n=9

кПа.

4) Нагрузка на лестничные конструкции и в коридорах.

А) Для расчётов по II группе предельных состояний :

Пониженное нормативное значение нагрузки (т.3 п.12(2)).

Р=1,0 кПа

Расчётное значение длительной нагрузки :

где гf =1.0 - коэффициент надёжности по нагрузке (п.3.7(2)).

Ш1=0.95

кПа.

Б) Для расчётов по I группе предельных состояний

Полное нормативное значение нагрузки (т.3.п.12 (2))

Р=3 кПа.

Расчётное значение кратковременной нагрузки :

где гf =1.2 - коэффициент надёжности по нагрузке (п.3.7(2))

Ш2=0.9;

кПа.

3.4 Расчётные нагрузки от собственного веса кирпичных стен

Сечение 1-1

А) Для расчётов по II группе предельных состояний :

Нормативная нагрузка

(3.6)

где гкк - удельный вес кирпичной кладки.

гкк=19 кН/м3;

hст - высота стены;

hст=0,3+2,8*8+2,5=25,2 м;

дст - толщина стены ; дст=0,38 м.

кН/м (кПа)

Расчётная нагрузка для II группы предельных состояний :

(3.7)

где гf =1.0 - коэффициент надёжности по нагрузке

кПа.

Б) Для расчётов по I группе предельных состояний

где гf =1.1 - для кирпичных стен.

кПа.

Сечение 2-2

1) Расчётный вес кирпичной кладки.

А) Для расчётов по II группе предельных состояний :

Нормативная нагрузка

(3.8)

ГДЕ Vkk - объём кирпичной кладки;

Vст - объём стены;

Vок- объём окон.

Обозначим через L ширину расчётного участка :

, тогда

м.

;

дст =0,64 м. - толщина стены,

hст=26,2 м. - высота стены , hст=0,3+2,8*8+2,5+1,0=26,2 м.

м.- толщина парапета ;

- высота парапета , hп=0,6+0,4=1,0м.

м3.

(3.9)

где hок-1,51 м.- высота окна,

b1ок =1,21 м., b2ок=2,11м.- толщины окон;

дст=0,64м.- толщина стены;

nок=9 - количество окон.

м3.

кН.

Расчётная нагрузка

где гf =1.0

кН.

Б) Для расчётов по I группе предельных состояний

где гf =1.1.

кН

2) Расчётный вес оконного заполнения.

А) Для расчётов по II группе предельных состояний :

Нормативная нагрузка

где 0,7 - вес 1 м2 двойного остекления (кН/м2)

Аок - площадь окна:

м2 ;

nок=9 - количество окон.

кН.

Расчётная нагрузка для II группы предельных состояний :

где гf =1.0

кН.

Б) Для расчётов по I группе предельных состояний

где гf =1.1.

кН

Сечение 3-3

А) Для расчётов по II группе предельных состояний :

Нормативная нагрузка

где гкк - удельный вес кирпичной кладки.

гкк=19 кН/м3;

hст - высота стены;

hст=0,3+2,8*8+2,5+1,0=26,2 м;

дст - толщина стены ; дст=0,64 м.

кН/м (кПа)

Расчётная нагрузка для II группы предельных состояний :

где гf =1.0

кПа.

Б) Для расчётов по I группе предельных состояний

где гf =1.1

кПа.

Сечение 4-4

А) Для расчётов по II группе предельных состояний :

Нормативная нагрузка

где гкк - удельный вес кирпичной кладки.

гкк=19 кН/м3;

hст - высота стены;

hст=0,3+2,8*8+2,5=25,2 м;

дст - толщина стены ; дст=0,38 м.

кН/м (кПа)

Расчётная нагрузка для II группы предельных состояний :

где гf =1.0

кПа.

Б) Для расчётов по I группе предельных состояний

где гf =1.1

кПа.

Сечение 5-5

А) Для расчётов по II группе предельных состояний :

Нормативная нагрузка

где гкк - удельный вес кирпичной кладки.

гкк=19 кН/м3;

hст - высота стены;

hст=0,3+2,8*8+2,5=25,2 м;

дст - толщина стены ; дст=0,38 м.

кН/м (кПа)

Расчётная нагрузка для II группы предельных состояний :

где гf =1.0

кПа.

Б) Для расчётов по I группе предельных состояний

где гf =1.1

кПа.

Сечение 6-6.

А) Для расчётов по II группе предельных состояний :

Нормативная нагрузка

где гкк - удельный вес кирпичной кладки.

гкк=19 кН/м3;

hст - высота стены;

hст=0,3+2,8*8+2,5=25,2 м;

дст - толщина стены ; дст=0,38 м.

кН/м (кПа)

Расчётная нагрузка для II группы предельных состояний :



где гf =1.0

кПа.

Б) Для расчётов по I группе предельных состояний

где гf =1.1

кПа.

Сечение 7-7.

А) Для расчётов по II группе предельных состояний:

Нормативная нагрузка

где гкк - удельный вес кирпичной кладки.

гкк=19 кН/м3;

hст - высота стены;

hст=0,3+2,8*8+2,5=25,2 м;

дст - толщина стены ; дст=0,38 м.

кН/м (кПа)

Расчётная нагрузка для II группы предельных состояний :

где гf =1.0

кПа.

Б) Для расчётов по I группе предельных состояний

где гf =1.1

кПа.

Сечение 8-8

1) Расчётный вес кирпичной кладки.

А) Для расчётов по II группе предельных состояний :

Нормативная нагрузка

ГДЕ Vkk - объём кирпичной кладки;

Vст - объём стены;

Vок- объём окон.

;

где L=2,6 м - ширина расчётного участка ,

дст =0,64 м. - толщина стены,

hст=25,2 м. - высота стены , hст=0,3+2,8*8+2,5=25,2 м.

м.- толщина парапета ;

- высота парапета , hп=0,6+0,4=1,0м.

м3.

где hок-1,51 м.- высота окна,

bок =1,21 м., - толщина окна;

дст=0,64м.- толщина стены;

nок=9 - количество окон.

м3.

кН.

Расчётная нагрузка

где гf =1.0

кН.

Б) Для расчётов по I группе предельных состояний

где гf =1.1.

кН

2) Расчётный вес оконного заполнения.

А) Для расчётов по II группе предельных состояний :

Нормативная нагрузка

где 0,7 - вес 1 м2 двойного остекления (кН/м2)

Аок - площадь окна:

м2 ;

nок=9 - количество окон.

кН.

Расчётная нагрузка для II группы предельных состояний :

где гf =1.0

кН.

Б) Для расчётов по I группе предельных состояний

где гf =1.1.

кН.

	3.5 Нагрузки , действующие в расчётных сечениях
									Таблица 3.2
№	Характеристика нагрузки.	Сеч.1-1, с Агр=6,3 м2	Сеч.2-2, с Агр=10.9 м2	Сеч.3-3, с Агр=0 м2	Сеч.4-4, с Агр=1,3 м2
		noII	noI	noII	noI	noII	noI	noII	noI
	Постоянные
1	Кирпичная стена	187,0	205,7	849,7	934,7	315,0	346,5	187,0	205,7
2	Оконное заполнение	-	-	15,8	17,4	-	-	-	-
3	Крыша (покрытие)	2,5	2,8	4,4	4,8	-	-	-	-
	PII(I)*Aгр
4	Чердачное перекрытие	31,5	36,9	54,5	63,9	-	-	-	-
	PII(I)*Aгр
5	Междуэтажное перекрытие: PII(I)*Aгр*n	238,1	267,6	412,0	463,0	-	-	-	-
6	Лестничные конструкции: PII(I)*Aгр*n	-	-	-	-	-	-	44,5	48,9
7	Перегородки	56,7	73,7	98,1	127,5	-	-	-	-
	PII(I)*Aгр*n
	ИТОГО	515,9	586,7	1434,5	1611,3	315,0	346,5	231,5	254,6
	Временные
1	Снеговая нагрузка	1,8	7,9	3,1	13,7	-	-	-	-
	SII(I)*Aгр
2	Чердачное перекрытие	-	5,2	-	8,9	-	-	-	-
	PII(I)*Aгр
3	Междуэтажное перекрытие: PII(I)*Aгр*n	16,2	59,7	28,0	103,3	-	-	-	-
4	Лестничные конструкции: PII(I)*Aгр*n	-	-	-	-	-	-	11,1	22,7
	ИТОГО	18,0	72,8	31,1	126,0	0,0	0,0	11,1	22,7
	ВСЕГО	533,8	659,5	1465,5	1737,3	315,0	346,5	242,6	277,4
									Таблица 3.3
			Сечение 1-1.	Сечение 2-2.	Сечение 3-3.	Сечение 4-4.
			noII	noI	noII	noI	noII	noI	noII	noI
			533,8	659,5	423,6	502,1	315,0	346,5	242,6	277,4

№	Характеристика нагрузки	Сеч.5-5, с Агр=0 м	Сеч.6-6, с Агр=2,27 м	Сеч.7-7, с Агр=6,3 м	Сеч.8-8,с Агр=8,2 м
		noII	noI	noII	noI	noII	noI	noII	noI
	Постоянные
1	Кирпичная стена	181,9	200,1	181,9	200,1	181,9	200,1	623,2	685,5
2	Оконное заполнение	-	-	-	-	-	-	11,5	12,7
3	Крыша (покрытие)	-	-	0.9	1.0	2,5	2,8	3,3	3,6
	PII(I)*Aгр
4	Чердачное перекрытие	-	-	-	-	31,5	36,9	41,0	48,1
	PII(I)*Aгр
5	Междуэтажное перекрытие: PII(I)*Aгр*n	-	-	85,8	96,4	238,1	267,6	310,0	348,3
6	Лестничные конструкции: PII(I)*Aгр*n	-	-	-	-	-	-	-	-
7	Перегородки	-	-	-	-	56,7	56,7	73,8	95,9
	PII(I)*Aгр*n
	ИТОГО	181,9	200,1	268,6	297,5	510,8	564,1	1062,7	1194,1
	Временные
1	Снеговая нагрузка	-	-	0,7	2,8	1,8	7,9	2,3	10,3
	SII(I)*Aгр
2	Чердачное перекрытие	-	-	-	-	-	5,2	-	6,7
	PII(I)*Aгр
3	Междуэтажное перекрытие: PII(I)*Aгр*n	-	-	5,8	21,5	16,2	59,7	21,0	77,7
4	Лестничные конструкции: PII(I)*Aгр*n	-	-	-	-	-	-	-	-
	ИТОГО	0,0	0,0	6,5	24,3	18,0	72,8	23,4	94,8
	ВСЕГО	181,9	200,1	275,1	321,8	528,7	636,9	1086,1	1288,9
			Сечение 5-5.	Сечение 6-6.	Сечение 7-7.	Сечение 8-8.
			noII	noI	noII	noI	noII	noI	noII	noI
			181,9	200,1	275,1	321,8	528,7	636,9	417,7	495,7

4. Определение размеров подошвы фундамента

Расчётная схема представлена на рис.4.1.

Ширина подошвы ленточного фундамента определяется по формуле:

b=,м (4.1)

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 гf=1),кН;

R-расчетное сопротивление грунта основания; кН

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

d-глубина заложения фундамента от уровня планировки,d=1.1 м.

R=[Mг?Kz?b?г11+Mg?d1?г11+(Mg-1)?db?г'11+Mc?C11] (4.2)

где гc1 и гc2 -коэф. условий работы, принимаемые по указаниям [табл.3(1);т.43(3)], в рассматриваемом примере гс1=1,25 , гс2=1,1;

Кz- 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.4 [1] ; т.44 [3]

Mг=0,51, Mg=3,06, Mc=5,66;

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 = 17,8 кН/м3,г11'= 17,8 кН/м3;

C11-расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента, в примере C11= 60 кПа;

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

d1=hs+hcf0,42+0,08?=0.513м (4.3)

где hs-толщина слоя грунта выше подошвы фундамента со стороны подвала 0,42 м

hcf-толщина конструкции пола 0,08 м

гcf-расчетное значение удельного веса конструкции пола подвала

db-глубина подвала от уровня планировки до пола подвала .

Решая совместно (4.1) и (4.2) , получим квадратное уравнение:

(4.4)

где b-ширина подошвы ;

, м (4.5)

; кН/мі

а1=[ Mg?d1?г11+(Mg-1)?db?г'11+Mc?C11] - гmg*d ;

Сечение 1-1

кН/м

а1=

м.

Сечение 2-2

кН/м

а1=

м.

Сечение 3-3

кН/м

а1=

м.

Сечение 4-4

кН/м

а1=

м.

Сечение 5-5

кН/м

а1=

м.

Сечение 6-6

кН/м

а1=

м.

Сечение 7-7

кН/м

а1=

м.

Сечение 8-8

кН/м

а1=

м.

5. Конструирование ленточных фундаментов сборных элементов

Определив размеры подошвы фундамента , подбираем стандартные фундаментные плиты ближайшего большего размера по ГОСТ 13580-85.

Сечение 1-1

Принимаем ФЛ 12.24 : B=1200 мм ; L=2380 мм ; H=300 мм ; m=1.8 т.

Сечение 2-2

Принимаем ФЛ 10.24 : B=1000 мм ; L=2380 мм ; H=300 мм ; m=1.5 т.

Сечение 3-3

Принимаем ФЛ 8.24 : B=800 мм ; L=2380 мм ; H=300 мм ; m=1.4 т

Сечение 4-4

Принимаем ФЛ 6.24 : B=600 мм ; L=2380 мм ; H=300 мм ; m=1.0 т.

Сечение 5-5

Принимаем ФЛ 6.24 : B=600 мм ; L=2380 мм ; H=300 мм ; m=1.0 т.

Сечение 6-6

Принимаем ФЛ 6.24 : B=600 мм ; L=2380 мм ; H=300 мм ; m=1.0 т.

Сечение 7-7

Принимаем ФЛ 12.24 : B=1200 мм ; L=2380 мм ; H=300 мм ; m=1.8 т.

Сечение 8-8

Принимаем ФЛ 10.24 : B=1000 мм ; L=2380 мм ; H=300 мм ; m=1.5 т.

По ГОСТ 13579-79 “Блоки бетонные для стен подвалов.” , в зависимости от толщины стены выбираем марку стенового блока.

Сечение 1-1

Принимаем ФБС 24.4.6-Т : B=400 мм ; L=2380 мм ; h=580 мм ; m=1.3 тс.

Сечение 2-2

Принимаем ФБС 24.6.6-Т : B=600 мм ; L=2380 мм ; h=580 мм ; m=1.96 тс.

Сечение 3-3

Принимаем ФБС 24.6.6-Т : B=600 мм ; L=2380 мм ; h=580 мм ; m=1.96 тс.

Сечение 4-4

Принимаем ФБС 24.4.6-Т : B=400 мм ; L=2380 мм ; h=580 мм ; m=1.3 тс.

Сечение 5-5

Принимаем ФБС 24.4.6-Т : B=400 мм ; L=2380 мм ; h=580 мм ; m=1.3 тс.

Сечение 6-6

Принимаем ФБС 24.4.6-Т : B=400 мм ; L=2380 мм ; h=580 мм ; m=1.3 тс.

Сечение 7-7

Принимаем ФБС 24.4.6-Т : B=400 мм ; L=2380 мм ; h=580 мм ; m=1.3 тс.

Сечение 8-8

Принимаем ФБС 24.6.6-Т : B=600 мм ; L=2380 мм ; h=580 мм ; m=1.96 тс.

Выполняем предварительное конструирование фундамента (см. чертёж.).

6. Проверка напряжений под подошвой фундамента

Основное условие: P ? R

Где Р-среднее давление под подошвой фундамента принятых размеров , кПа :

P= ,

Где nfII-собственный вес фундамента длиной 1 п.м.,определяемый как произведение удельного веса материала фундамента и объема материала фундамента ;

ngII-вес грунта на уступах фундамента, определяемый как произведение удельного веса грунта и объема грунта ;

n0II - расчётная нагрузка на обрезе фундамента;

b - ширина фундамента принятых размеров;

R - расчётное сопротивление грунта под подошвой фундамента принятых размеров, (определяется по 4.2).:

R=[Mг?Kz?b?г11+Mg?d1?г11+(Mg-1)?db?г'11+Mc?C11]

(6.2)

где (6.3)

(6.4)

Сечение 1-1

Фундаментные плиты ФЛ 12.24.

Фундаментные блоки ФБС 24.4.6-Т.

n0II=533.82 кН/м.

R=

кПа;

кН/м ;

P= ,

Сечение 2-2

Фундаментные плиты ФЛ 10.24.

Фундаментные блоки ФБС 24.6.6-Т.

n0II=423,568 кН/м.

R=

кПа;

кН/м ;

P=

Сечение 3-3

Фундаментные плиты ФЛ 8.24.

Фундаментные блоки ФБС 24.6.6-Т.

n0II=315 кН/м.

R=кПа; кН/м ;

P=

Сечение 4-4

Фундаментные плиты ФЛ 6.24.

Фундаментные блоки ФБС 24.4.6-Т.

n0II=242,57 кН/м.

R=кПа;

кН/м ;

P=

Сечение 5-5

Фундаментные плиты ФЛ 6.24.

Фундаментные блоки ФБС 24.4.6-Т.

n0II=181,9 кН/м.

R=кПа;

кН/м ;

P=

Сечение 6-6

Фундаментные плиты ФЛ 6.24.

Фундаментные блоки ФБС 24.4.6-Т.

n0II=275,1 кН/м.

R=кПа;

кН/м ;

P=

Сечение 7-7

Фундаментные плиты ФЛ 12.24.

Фундаментные блоки ФБС 24.4.6-Т.

n0II=528,7 кН/м.

R=кПа;

кН/м ;

P=

Сечение 8-8

Фундаментные плиты ФЛ 10.24.

Фундаментные блоки ФБС 24.6.6-Т.

n0II=417.7 кН/м.

R=кПа;

кН/м ;

P=

R=кПа;

Все проверки выполняются , поэтому сохраняем все принятые размеры фундамента.

7. Проверка прочности слабого подстилающего слоя грунта

При наличии под несущим слоем более слабого подстилающего слоя грунта, необходимо уточнить размеры подошвы фундамента и назначить такими, чтобы выполнялось условие:

(7.1)

где Gzg-напряжения от собственного веса грунта на кровле слабого слоя .

Gzp-напряжения от веса сооружения на кровле слабого слоя .

Rz - расчётное сопротивление грунта слабого слоя .

Определяем напряжения от собственного веса грунта на кровле слабого слоя :

(7.2)

где H1 - расстояние от подошвы фундамента до подстилающего слоя .

Определяем напряжения от веса сооружения на кровле слабого слоя:

где б - коэффициент затухания напряжений по глубине (т.55 [3]).

Р0 - дополнительное напряжение в уровне подошвы фундамента:

Р - фактическое давление в подошве фундамента:

Gzgo - напряжение от собственного веса грунта в уровне подошвы фундамента:

Строим эпюры напряжений .

Определяем расчётное сопротивление грунта слабого слоя :

Проверка прочности слабого подстилающего слоя грунта выполняется.

8.Определение осадок основания методом послойного суммирования

Рассматриваем сечение 1-1 , как наиболее нагруженное.

Толщу грунта под подошвой фундамента на глубине не менее 4B=4*1.2=4.8 м.

Определяем расстояние от подошвы фундамента до верхней границы каждого слоя (zi) и заносим в таблицу .

Определяем напряжения от собственного веса грунта , действующие в уровне подошвы фундамента по формуле :

(8.1)

Определяем напряжения от собственного веса грунта на нижней границе каждого элементарного слоя .

(8.2)

где гIIi - удельный вес грунта i-го элементарного слоя ;

hi - толщина i-го элементарного слоя.

Определение напряжения от собственного грунта на границах основных слоёв.

Строим эпюру напряжений от собственного веса грунта слева от оси фундамента Z.

Определяем дополнительные напряжения (вертикальные сжимающие напряжения от сооружения ) на границе каждого элементарного слоя .

(8.3)

Р0 - дополнительное напряжение в уровне подошвы фундамента:

(8.4)

Р =468,7 кПа - полное фактическое давление :

Строим эпюру дополнительных напряжений справа от оси фундамента Z.

Определяем нижнюю границу сжимаемой толщи грунтового основания .Для этого справа от оси фундамента строим эпюру 0.2Gzgi.

Нижняя граница находится на глубине, где выполняется условие :

На графике - это точка пересечения эпюр Gzp и 0.2Gzg .

Определяем средние напряжения для каждого элементарного слоя :

Определяем величину осадки основания как сумму осадок элементарных слоёв :

где в=0,8 - безразмерный коэффициент ;

hi =0.48 м. - толщина элементарного слоя ;

Ei - модуль деформации i-го элементарного слоя :

Учитывая целые элементарные слои :

Расчётная осадка не должна превышать предельно предельно допустимой величины :

S ? Su

Su =10 см.- допустимая осадка (т.72 [3]).

S=5 см.< 10 см.

9. Расчет и конструирование свайного фундамента

Проектирование свайного фундамента производится в соответствии с нормами проектирования СНиП 2.02.03-85. Свайные фундаменты [5].

9.1 Определение расчетной нагрузки, допускаемой на сваю

Учитывая инженерно-геологические условия строительной площадки, выбираем универсальную призматическую сваю - С8-30 сплошного квадратного сечения. Длина сваи подбирается из условия погружения нижнего конца сваи на 1-2 метра в нижезалегающий более прочный грунт (несущий слой). Расчётная схема к определению несущей способности представлена на рис.6.1 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:

Fd=гc ? ( гCR ? R ? A + U ? ? гCf ? f1 ? hi) ,где

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

R - расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи кПа, определяемое по

табл.П.7.1 [4]

А - площадь опирания на грунт сваи, м2, принимаемая по площади поперечного

сечения сваи брутто:

;

м2;

U - наружный периметр поперечного сечения сваи, м:

м.

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

кПа, определяемое по табл. П.7.2[4]

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

гCR, гCf - 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[4];

при погружении сваи забивкой молотами гCR=1, гCf=1

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=2,0 м ; l1=1,6 м ; f1=39,2 кПа ;

h2=0,5 м ; l2=2,85м ; f2=47,1 кПа ;

h3=2,0 м ; l3=4,1 м ; f3=53,3 кПа ;

h4=1,2 м ; l4=5,7 м ; f4=57,4 кПа ;

h5=2,0 м ; l5=7,3 м ; f5=43,3 кПа .

h6=2,0 м ; l5=9,3 м ; f5=45,3 кПа ;

h7=1,8 м ; l5=11,2 м ; f5=47,2 кПа .

Fd=1?[1?2726?0,09+1,2?(1?2,0?39,2+1?0,5?47,1+1?2,0?53,3+1?1,2?57,4+

+1?2,0?43,3+2,0?45,3+1,8?47,2)]=892,8 кН

Значение расчетной нагрузки, допускаемой на сваю, определяется по формуле

N=, где

гк-коэффициент надежности , принимаемый по СНиП[4, п.4.3]; при определении

несущей способности сваи расчетом гк=1,4

N=кН

9.2 Определение расстояний между сваями

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-полная расчетная нагрузка для расчёта по І группе предельных состояний на 1 п. м. фундамента (с учетом веса ростверка и грунта на его уступах), кН.

;

Где n0I =659,5 кН/м- расчётная нагрузка на обрезе фундамента в самом нагруженном сечении (1-1);

nf I - расчётная нагрузка от 1 п.м. фундаментной стенки и монолитного ж/б ростверка:

Где nр.I-вес ростверка:

;

где hр. =0,5 м. - высота ростверка ;

bр. =0,5 м. - ширина ростверка

кН/м ;

nс.I-вес фундаментной стенки:

кН/м ;

ng.I- вес грунта на уступах ростверка

кН/м.

Определяем шаг свай :

a=м.

Принимаем однорядное размещение свай , т.к. 3d=0.9м.< а =0,94м.< 6d=1.8м.

1. Размещено на www.allbest.ru