Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Исходные данные

Характеристика здания

Тип здания - жилой дом серии 114-85.

Число этажей - 12.

Полная длина здания в осях 64,26 м.

Полная высота наружных стен - 33,6 м.

Пролет здания - 12 м.

Глубина подвала - 2,0 м.

Длина подвала - 32,1 м.

Стены наружные - кирпичные.

Толщина стен - 0,64 м.

Расчетное значение нагрузок на фундаменты

По несущей способности NoI

I-I = 702 кН; II-II = 102,1 кН; III-III = 472 кН; IV-IV = 784 кН.

По деформациям NoII

I-I = 585 кН; II-II = 851 кН; III-III = 393 кН; IV-IV = 653 кН.

Другие данные

Место строительства - Сегежа.

Тепловой режим здания (1 этаж) - .

Конструкция полов 1 этажа - полы по утепленному цокольному перекрытию.

Тепловой режим в подвале - .

- коэффициент, численно равный сумме абсолютных значений среднемесячных температур за зиму в данном районе.

Топографические и инженерно-геологические условия стройплощадки

Номера грунтовых пластов и их мощности:

1) ; 2) ; 3) ; 4) .

глубина залегания подземных вод .

Характеристики физико-механических свойств грунтов

№	Характеристика грунта	№ грунта
		20	7	14	4
1	Гранулометрический состав	-	Крупнее 0,1 мм 18%	Крупнее 0,1 мм 10%	Крупнее 0,25 мм 63%
Для расчета по несущей способности
2	Удельный вес I, кН / м3	14,5	17,3	15,6	17,1
3	Угол внутреннего трения I, град.	насыпной	25	13	33
4	Сцепление СI, кПа.	-	10,5	0,16	-
Для расчета по деформации
5	Удельный вес II, кН / м3	15,5	20	18,2	20,1
6	Угол внутреннего трения II, град.	насыпной	30	15	39
7	Сцепление СII, кПа.	-	14	15	-
8	Удельный вес частиц s, кН / м3	-	26,5	27,1	26,6
9	Влажность W%	-	15,3	36	18,0
Пределы пластичности
10	Граница текучести WL, %	глинистый	20	45	-
11	Граница раскатывания Wр, %	-	15	26	-
12	Коэффиц. сжимаемости m, МПа	-	0,06	0,19	0,04
13	Модуль деформации Е, МПа	1	18	6,5	29,0

2. Обработка физико-механических характеристик грунта

Грунт №20

Насыпной грунт, на нем не строят.

Условное расчетное сопротивление Ro =50 кПа.

Грунт №7

Число пластичности супесь.

Показатель текучести состояние пластичное.

Коэффициент пористости

По таблице №3, приложение 3 СНиП 2.02.01 - 83^* «Основания зданий и сооружений» в соответствии со значениями коэффициента пористости и показателя текучести определяем табличное условное сопротивление Ro =292 кПа.

Грунт №14

Число пластичности глина.

Показатель текучести глина мягкопластичная.

Коэффициент пористости

По таблице №3, приложение 3 СНиП 2.02.01 - 83^* «Основания зданий и сооружений» в соответствии со значениями коэффициента пористости и показателя текучести определяем табличное условное сопротивление Ro =188 кПа.

Грунт №4.

Грунт является песком средней крупности.

Коэффициент пористости >песок средней плотности

Коэффициент водонасыщения

Песок насыщенный водой - 0,8 Sr 1.

По таблице №2, приложение 3 СНиП 2.02.01 - 83^* «Основания зданий и сооружений» в соответствии с плотностью и водонасыщением определяем табличное условное сопротивление Ro = 400 КПа.

Сводная таблица строительной квалификации грунтов основания, оценка их физического состояния

№	Характеристика грунта	№ грунта
		20	7	14	4
1	Гранулометрический состав	-	Крупнее 0,1 18%	Крупнее 0,1 10%	Крупнее 0,25 мм 63%
2	Влажность W%	-	15,3	36	18,0
3	Граница текучести WL, %	глинистый	20	45	-
4	Граница раскатывания Wр, %	-	15	26	-
5	Коэффиц. сжимаемости m, МПа	-	0,06	0,19	0,04
6	Модуль деформации Е, МПа	1	18	6,5	29,0
7	Число пластичности Jp.	-	5	19	-
8	Показатель текучести JL.	-	0,06	0,53	-
9	Коэффициент пористости, е	-	0,56	1,03	0,56
10	Степень водонасыщения	-	-	-	0,872
11	Наименование грунта и его физическое состояние	Насыпной грунт	супесь пластичная	глина мягкопластичная	Песок средней плотности
12	Табл. Расчетное сопротивление Ro, кПа	20	292	188	400

3. Определение глубины промерзания грунта

Нормативная глубина сезонного промерзания грунта

Расчетная глубина сезонного промерзания грунта в сечении с подвалом

коэффициент, учитывающий влияние теплового режима здания. Для зданий с не отапливаемым подвалом.

Расчетная глубина сезонного промерзания грунта в сечении без подвала

для сооружений без подвала с полами по утепленному цокольному перекрытию при расчетной среднесуточной температуре воздуха в помещении, примыкающем к наружным фундаментам 18 ^ОС

4. Выбор оптимального варианта фундамента

4.1 Расчет фундамента на естественном основании

Определяем размеры подошвы фундамента

Принимаем высоту подошвы равной 0,3 м

Необходимая площадь подошвы фундамента определяется по формуле

, где

- вертикальная нагрузка на обрез фундамента по 2 ГПС

- средний удельный вес материала фундамента и грунта на уступах

- глубина заложения фундамента

Фактическая площадь подошвы:

, тогда, учитывая, что для ленточного фундамента , получаем

, принимаем .

Расчетное сопротивление грунта основания

- коэффициенты условий работы несущего грунта

- коэффициент, принимаемый равным

- коэффициенты, принимаемые по СНиП

- коэффициент, принимаемый равным: k_z = 1 при b 10 м

- ширина подошвы фундамента

-осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента (при наличии подземных вод определяется с учетом взвешивающего действия воды), кН/м³

,

где - удельный вес грунта с учетом взвешивающего действия воды

- то же, для грунтов, залегающих выше подошвы

- расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента

- приведенная глубина заложения наружных и внутренних фундаментов от пола подвала, определяемая по формуле

 - толщина слоя грунта выше подошвы фундамента со стороны подвала

- толщина конструкции пола подвала

- расчетное значение удельного веса конструкции пола подвала

- глубина подвала - расстояние от уровня планировки до пола подвала

Среднее давление по подошве фундамента

Проверка прочности

- условие прочности не выполняется.

Усиливаем фундамент путем уменьшения ширины подошвы

Среднее давление под подошвой фундамента:

Тогда

.

Конструктивно принимаем b=1 м

Проверка подстилающего слоя. Проверяем грунт №14

zp + zq Rz.

zp - вертикальное нормальное напряжение на глубине z от подошвы фундамента от внешнего давления.

zp = * P₀.

- коэффициент, принимаемый таблице №1 приложения 2 СНиП 2.02.01 - 83^* в зависимости от = (2 * z) / b=(2 * 2,2) / 1=4.4 и = l / b?10, где z - глубина от подошвы фундамента до слоя слабого грунта. z = 2,2 м, следовательно = 0.28

P0 - дополнительное давление по подошве фундамента.

zg0 - напряжение от собственного веса грунта на уровне подошвы фундамента.

zp = * P0=0.28*444.2=124.38 кН / м².

zg - вертикальные нормальные напряжение от собственного веса грунта на глубине z от подошвы фундамента.



Rz - расчетное сопротивление грунта пониженной прочности на глубине z от подошвы фундамента

- коэффициенты условий работы несущего грунта (табл. №3 СНиП 2.02.01 - 83^*)

- коэффициент, принимаемый равным

- коэффициенты, принимаемые по таблице 4 СНиП 2.02.01 - 83^*

- коэффициент, принимаемый равным: k_z = 1 при b 10 м

Аz - условная площадь фундамента на подстилающий слой.

-осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы условного фундамента (при наличии подземных вод определяется с учетом взвешивающего действия воды), кН/м³

,

где - удельный вес грунта с учетом взвешивающего действия воды

- то же, для грунтов, залегающих выше подошвы

- расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента

- приведенная глубина заложения наружных и внутренних фундаментов от пола подвала, определяемая по формуле

- толщина слоя грунта выше подошвы фундамента со стороны подвала

- толщина конструкции пола подвала

- расчетное значение удельного веса конструкции пола подвала

- глубина подвала - расстояние от уровня планировки до пола подвала

zp + zg = 124.38 + 61,7 = 186.1 кН / м².

zp + zg Rz 186.1<224.81

Условие выполнено.

7) Определение осадок методом послойного суммирования

Осадка основания S определяется методом послойного суммирования

S = * (zpi * hi) / Ei.

- безразмерный коэффициент. = 0,8

zpi - среднее значение дополнительного вертикального напряжения в i - ом слое грунта.

hi - толщина i - го слоя грунта.

Ei - модуль деформации i - го слоя грунта.

S=*S=0,8*5,73=4,36 мм < 100 мм. Условие выполняется.

Hc=7820 мм.

4.2 Расчёт свайного фундамента

здание бетон фундамент грунт

1) Принимаем:

Железобетонную забивную сваю сечением 0,3х0,3 м.

Способ погружения свай - забивной дизель молот.

=7.9 м - длина сваи.

2.) Определение несущей способности одиночной сваи:

Несущая способность сваи по материалу: F_d1=1000кН;

3.) Несущая способность сваи по грунту:

г_с - коэффициент условий работы сваи в грунте;

г_с=1.

г_CR - коэффициент условий работы грунта под нижним концом сваи (по таблице 3 СНиП 2.02.03-85);

г_CR=1.

г_cf - коэффициент условий работы грунта по боковой поверхности сваи (по таблице 3 СНиП 2.02.03-85);

г_cf =1.

R - расчетное сопротивление грунта под нижним концом в зависимости от Zr сваи (по таблице 1 СНиП 2.02.03-85);

R=3710 кПа при Zr=7,1 м, нижний грунт - песок средней крупности.

А - площадь опирания сваи на грунт: =0,09 м?.

U - наружный периметр поперечного сечения сваи: =1,2 м.

h_i - мощность i-го грунта (h_i<2 м);

f_i - расчетное сопротивление i-го слоя грунта основания на боковой поверхности сваи (таблица 2 СНиП 2.02.03-85).

№	Вид грунта	IL	гcfi	zi (м)	fi (кПа)	hi (м)	? гcfi* fi* hi
7	Супесь	0,06	1	0,8	40.25	1,6	64.4
7	Супесь	0,06	1	2,4	51.06	1,6	81.7
14	Глина	0,53	1	4,15	20.455	1,9	38.9
4	Песок средн. крупности	-	1	6,1	58.2	2,0	116.4

? г_cfi* f_i* h_i=301.4 кПа*м

=1•(1•3710•0,09+1,2•301.4)=695.58кН.

4.) Несущая способность сваи:

F_d=F_d,min=695.58 кН

5.) Количество свай:

1

N_0I - вертикальная нагрузка на обрез фундамента по I ГПС;

N_0I=472 кН/м

г_mI - средний удельный вес ростверка и грунта на уступах, принимаемый равным 19 кН/м³;

b_р - ширина ростверка;

b_р =3•d=3•0,3=0,9 м.

d_р - глубина заложения ростверка;

d_р=1,4 м.

гg - коэффициент надежности по грунту, принимаемый равным 1,4;

6.) Конструирование ростверка:

Фундамент под несущие стены.

Определение расстояния между сваями.

, принимаем а=1 м.

Проверка:

3d<a<8d=3*0.3=0.9<1<2,4=8*0.3 - проверка выполняется

Расположение свай - однорядное.

7.) Проверка:

.

. Условие выполнено.

8.) Определение среднего значения угла внутреннего трения.

Среднее значение угла внутреннего трения грунтов, залегающих по боковой поверхности сваи:

=28,52°.

9.) Определение размеров подошвы условного фундамента:

Ширина подошвы условного фундамента:

.

Длина подошвы условного фундамента:

10.) Определение осадка свайного фундамента.

Осадку определяем методом эквивалентного слоя.

h_e - толщина эквивалентного слоя

=2,08*1,2=2,5 м

- коэффициент эквивалентного слоя, определяется по грунту залегающему под острием сваи (песок средней крупности), и отношению

.

=1,2

m_v - коэффициент относительной сжимаемости.

m₀ - коэффициент сжимаемости для грунта залегающего под острием сваи.

e - коэффициент пористости.

- дополнительное давление.

= -

- среднее давление под подошвой условного фундамента:

=337.74 кПа.

H_усл - глубина заложения условного фундамента - расстояние от поверхности земли до острия сваи;

- вертикальная нагрузка на обрез фундамента по 2 ГПС

- средний удельный вес материала фундамента и грунта на уступах

=15,5*0,8+10*1,4+11,03*3,2+18,2*1,9+10,8*2=117,88кПа

= - = 337.74-117,88=219.86 кПа

=2,5*0,0256*219.86=14.1 мм

Проверка условия:

S=14.1 мм<=100 мм

- предельно допустимая осадка. Принимается по СНиП 2.02.01-83*.

4.3 Выбор оптимального варианта фундамента по ТЭП

Тип фундамента	Объем земляных работ Vp, (м3)	Объем бетонных работ V, (м3)
Фундамент на естественном основании	4587	72,72
Свайный фундамент	2007	324.533

Объем земляных работ.

а) Фундамент на естественном основании:

.

- ширина здания в осях + 6 м; =20,4 м.

- длина здания в осях + 6 м; =70,26 м.

- глубина заложения фундамента; =3,2 м.

б) Свайный фундамент:

.

- ширина здания в осях + 6 м; =20.4 м.

- длина здания в осях + 6 м; =70,26 м.

- глубина заложения фундамента; =1,4 м.

Объем бетонных работ.

а) Фундамент на естественном основании:

.

=0,8 м - ширина подошвы ленточного фундамента;

=0,3 м - высота подошвы ленточного фундамента;

l =303 м - длина ленточного фундамента

б) Свайный фундамент:

.

кол-во свай; =303.

.

- диаметр сваи; =0,3 м.

- длина сваи; =7.9 м.

.

- высота ростверка; =0,4 м.

- ширина ростверка; =0,9 м.

- длина ростверка; =303 м.

Выбираем наиболее экономичный фундамент - фундамент на естественном основании.

Этот тип фундамента принимается под все здание.

5. Расчет оптимального варианта фундамента под все здание

Сечение I-I

1) Определяем размеры подошвы фундамента.

Принимаем высоту подошвы равной 0,3 м

Необходимая площадь подошвы фундамента определяется по формуле:

, где

- расчетное условное сопротивление грунта основания

- вертикальная нагрузка на обрез фундамента по 2 ГПС

- средний удельный вес материала фундамента и грунта на уступах

- глубина заложения фундамента

Фактическая площадь подошвы:

, тогда, учитывая, что для ленточного фундамента , получаем

, принимаем .

2) Расчетное сопротивление грунта основания

3) Расчетное сопротивление грунта основания

- коэффициенты условий работы несущего грунта

- коэффициент, принимаемый равным

- коэффициенты, принимаемые по СНиП

- коэффициент, принимаемый равным: k_z = 1 при b 10 м

- ширина подошвы фундамента

-осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента (при наличии подземных вод определяется с учетом взвешивающего действия воды), кН/м³

,

где - удельный вес грунта с учетом взвешивающего действия воды

- то же, для грунтов, залегающих выше подошвы

- расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента

- приведенная глубина заложения наружных и внутренних фундаментов от пола подвала, определяемая по формуле



- толщина слоя грунта выше подошвы фундамента со стороны подвала

- толщина конструкции пола подвала

- расчетное значение удельного веса конструкции пола подвала

- глубина подвала - расстояние от уровня планировки до пола подвала

4) Среднее давление под подошвой фундамента

5) Проверка прочности

- условие прочности не выполняется.

6) Изменение ширины подошвы фундамента b.

Принимаю b = 1,6 м

Среднее давление под подошвой фундамента:

? допускается ± 5%

R=511.12 кН/м² <PmЙЙ =416.83 кН/м²

Погрешность 18.45%.

Принимаем b= 1,6 м.

7) Проверка подстилающего слоя:

Проверяем грунт №14:

у_zp - вертикальные нормальные напряжения на глубине z от подошвы фундамента от внешнего давления;

z - расстояние от подошвы фундамента до поверхности слабого слоя;

z =2,2 м.

б - коэффициент, принимаемый по Таблице №1 приложения СНиП 2.02.01-83* в зависимости от:

?10 и

=2•2,2/1,6=2,75;

б=0,427

- вертикальное нормальное напряжение от собственного веса грунта на уровне подошвы фундамента

Р_mII - среднее давление по подошве фундамента;

Р_mII =416,83 кН/м?.

=416,83-37,43=379,4 кН/м?.

=0,427•379,4=179,1 кН/м?.

у_zq - вертикальное нормальное напряжение от собственного веса грунта на глубине z от подошвы фундамента;

- коэффициенты условий работы несущего грунта (табл. №3 СНиП 2.02.01 - 83^*)

- коэффициент, принимаемый равным

- коэффициенты, принимаемые по таблице 4 СНиП 2.02.01 - 83^*

- коэффициент, принимаемый равным: k_z = 1 при b 10 м

Аz - условная площадь фундамента на подстилающий слой.

-осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы условного фундамента (при наличии подземных вод определяется с учетом взвешивающего действия воды), кН/м³

,

где - удельный вес грунта с учетом взвешивающего действия воды

- то же, для грунтов, залегающих выше подошвы

- расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента

- приведенная глубина заложения наружных и внутренних фундаментов от пола подвала, определяемая по формуле

- толщина слоя грунта выше подошвы фундамента со стороны подвала

- толщина конструкции пола подвала

- расчетное значение удельного веса конструкции пола подвала

- глубина подвала - расстояние от уровня планировки до пола подвала

zp + zg = 179,1 + 61,7 = 240,8 кН / м².

zp + zg Rz 240,8?203,13. Погрешность 15,64%

Условие не выполнено.

Так как условие не выполняется, а расчетные значения нагрузок в других сечениях еще больше, поэтому принимаем железобетонную плиту под все здание, прямоугольного сечения.

Назначаем высоту плиты равную 0,5 м.

Список литературы

1. СНиП 2.02.01-83*. Нормы проектирования. Основания зданий и сооружений. - М.: Стройиздат, 1983.

2. СНиП 2.02.03-85. Нормы проектирования. Свайные фундаменты. - М.: Стройиздат, 1985.

3. Далматов Б.И. Механика грунтов, основания и фундаменты. - М.: Стройиздат, 1981.

4. Основания и фундаменты. Методические указания по выполнению курсового проекта.I и II части. Петрозаводск, 1984.

5. Защита подземной части зданий и сооружений от воздействия грунтовых вод. Методические указания по выполнению курсового проекта. Петрозаводск, 1983.

6. Проектирование свайных фундаментов. Методические указания по выполнению курсового проекта. Петрозаводск, 1991.

Размещено на Allbest.ru