Проектирование свайного фундамента

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

1. Введение

2. Исходные данные (по заданию)

3. Вводная часть

4. Определение нагрузок на фундаменты

5. Определение классификационных признаков грунтов площадки строительства и их расчётных сопротивлений

6. Проектирование фундамента мелкого заложения

6.1 Определение глубины заложения фундамента

6.2 Подбор фундаментной плиты для наружных стен (1,2,3)

6.3 Подбор фундаментной плиты для внутренних стен (4,7)

6.4 Определение общей глубины заложения, проверка подобранных фундаментных плит

6.5 Проверка допустимости давления, передающегося на более слабый подстилающий слой

6.6 Расчёт по второму предельному состоянию - по деформациям

7. Проектирование свайного фундамента

7.1 Подбор свай под внешние стены (1,2,3), расчет по первому и второму предельным состояниям

7.2 Подбор свай под внутренние стены (4,7), расчет по первому и второму предельным состояниям

7.3 Подбор молота для забивки свай и определение расчетного отказа

7.4 Расчет конечной (стабилизированной) осадки свайного фундамента

8. Список использованной литературы



Введение

фундамент строительство заложение плита

Строительство - одна из основных отраслей народного хозяйства страны, обеспечивающее создание новых, расширение и реконструкцию действующих основных фондов.

Капитальному строительству принадлежит важнейшая роль в развитии всех отраслей производства, повышение производительности общественного труда, подъема материального благосостояния и культурного уровня жизни народа.

Архитектура общественных зданий претерпела в последние годы существенные изменения. В проектировании общественных зданий широко используется системный подход, охватывающий градостроительные, архитектурно - художественные и функционально-планировочные, технические и экономические аспекты проектных решений. В основе архитектурно - планировочного решения лежат функциональное назначение зданий, их техническое оснащение и экономическое объемно - планировочное решение.

Сокращение затрат в архитектуре и строительстве осуществляется рациональными объемно-планировочными решениями зданий, правильным выбором строительных и отделочных материалов, облегчением конструкции, усовершенствованием методов строительства. Главным экономическим резервом в градостроительстве является повышение эффективности использования земли.

Выбор задания производится в соответствии с вариантом студента (вариант студента определяет преподаватель).

Сооружение №3 (рис. 3)

Крупноблочный 9-этажный жилой дом.

Жилой 9-этажный дом запроектирован с несущими внутренними и наружными поперечными стенами бетонных блоков. Стены толщиной 38 см. Объемный вес блоков 18 кН/м³ (1800 кгс/м³). Высота этажа 2,8 м.

Чердачное и междуэтажные перекрытия выполняются из многопустотных железобетонных плит толщиной 22 см. Вес плит 3 кН/м² (300 кгс/м²). Нормативное значение нагрузки на перекрытия 1,5 кПа (150 кгс/м²), на лестницы 3 кПа (300 кгс/м²).

Балконы из сборных железобетонных плит весом 9,2 кН (920 кгс), запроектированы начиная со 3-го этажа.

Чистые полы в жилой комнате - паркетные, в кухне - из линолеума.

Кровля плоская с внутренним водостоком. Тип чердачного утеплителя и его толщина выбираются студентом.

Между осями 1 - 4 расположен неэксплуатируемый подвал высотой 2,8 м.

Сооружение №3 (рис. 3).



3. Вводная часть

В курсовом проекте необходимо запроектировать фундаменты под жилое 9-ти этажное здание с подвалом, несущими конструкциями которого являются панели шириной 38 см.

В проекте необходимо:

- определить физико-механические свойства грунтов строительной площадки и выполнить инженерно-геологический разрез по исходным данным;

- установить нагрузки для расчёта оснований фундаментов по первому и второму предельному состоянию;

- разработать конструктивную схему фундамента мелкого заложения, уточнить величину расчётного сопротивления основания по принятым размерам фундамента, определить предварительные размеры фундамента;

- определить модуль общей деформации по результатам компрессионных и штамповых испытаний;

- выполнить расчет осадок фундаментов и сравнить полученные данные с предельно допустимыми осадками для выбранного варианта фундамента;

- разработать схему свайного фундамента и произвести его расчет;

Оценка инженерно-геологических условий площадки строительства в г. Тюмень.

В графической части курсового проекта имеется инженерно-геологический разрез, построенный по данным инженерно-геологических изысканий (по заданию):



4. Определение нагрузок на фундаменты

Плотность железобетона:

с = 1800 (кг/м³):

Удельный вес железобетона:

г = с g = 1800 10 = 18000 (Н/м³) = 18 (кН/м³);

Определяем нагрузку от собственного веса железобетонного блока по следующим данным:

b h = 0,38 26,8 = 10,184 (м), высота этажа 2,8 (м);

Находим объём блока:

V = b h l = 0,38 26,8 2,8 = 28,5152 (м³);

Умножаем на 11 этажей (чердак и подвал):

28,5152 11 = 313,6672 (м³);

Умножаем наа 9 этажей:

28,5152 11 = 256,6368 (м³);

Определение расчетной нагрузки при проектировании ленточного фундамента 9 - и этажного жилого дома с подвалом.

Стена 1,2,3:

Расчетная нагрузка, действующая по обрезу фундамента для расчета по 1 группе предельных состояний, для стены равна

h l = 0,38 26,8 2,8 = 28,5152 (м³);

Умножаем на 11 этажей (чердак и подвал):

28,5152 11 = 313,6672 (м³);

Умножаем на 9 этажей:

28,5152 11 = 256,6368 (м³);

Определение расчетной нагрузки при проектировании ленточного фундамента 9 - и этажного жилого дома с подвалом.

Стена 1,2,3:

Расчетная нагрузка, действующая по обрезу фундамента для расчета по 1 группе предельных состояний, для стены равна:

Расчетная нагрузка, действующая по обрезу фундамента для расчета по 2 группе предельных состояний, для стены равна:

Стена 4,7:

Расчетная нагрузка, действующая по обрезу фундамента для расчета по 1 группе предельных состояний, для стены равна:

Расчетная нагрузка, действующая по обрезу фундамента для расчета по 2 группе предельных состояний, для стены равна:



5. Определение классификационных признаков грунтов площадки строительства и их расчётных сопротивлений

1. ИГЭ - 1 (проба отобрана из скважины №1 с глубины 1,5 м, 3,5 м и 6 м) находим границы текучести пластин:

при глубине 1,5 м, при глубине 3,5 м, при глубине 6 м

при глубине 1,5 м, при глубине 3,5 м, при глубине 6м,

при глубине 1,5 м,при глубине 3,5 м,при глубине 6 м

при глубине 1,5 м,при глубине 3,5 м, при глубине 6 м.

Влажность:

при глубине 1,5 м, при глубине 3,5 м, при глубине 6 м.

Вид грунтов в скважине № 1 суглинок светло-бурый пластичный,

суглинок жёлто-бурый пластичный,

супесь зелёно-бурая текучая,

песок зелёно-бурый мелкий средней плотности насыщенный,

глина бурая пластичная.

Разновидность:

-- по числу пластичности:

или 0,1117

-- по показаниям текучести:

из таблицы Б 14 ГОСТ 25100 - 95 классификация грунтов - твёрдый

Интерполяция по е при

, кПа

	235	221,64	174

Интерполяция по е при

Интерполяция по при е = 0,79

Расчётное сопротивление суглинка полутвердого, с коэфф. пористости и равно:

3. ИГЭ - 3 (проба отобрана из скважины №1 с глубины 5 м)

Вид - глинистый грунт, т.к.

Разновидность:

-- по числу пластичности:

или 0,127 - суглинок;

-- по показ. текучести:

- мягкопластичный;

Интерполяция по е при

, кПа



	233,33	221,64	173,33

Интерполяция по е при

Интерполяция по при е = 0,8

Расчётное сопротивление суглинка мягкопластичного, с коэфф. пористости и равно:

4. ИГЭ - 4 (проба отобрана из скважины №2 с глубины 8 м)

Вид - песчаный грунт, т.к.

Разновидность:

-- по гран. составу (частицы >0,1 мм: 5,88+22,47+69,10= 97,45) - мелкий;

-- по плотности сложения

<0,6 - плотный

-- по степени водонасыщения

0,999<1- насыщенный водой;

Расчётное сопротивление песка мелкого, плотного, насыщенного водой равно:

5. ИГЭ - 5 (проба отобрана из скважины №2 с глубины 12 м)

Вид - глинистый грунт, т.к.

Разновидность:

-- по числу пластичности:

или 0,19 - глина;

-- по показ. текучести:

- полутвердая;

Интерполяция по е при

, кПа

	550	508	350

Интерполяция по е при

Интерполяция по при е = 0,55

Расчётное сопротивление глины полутвердой, с коэфф. пористости и равно:



6. Проектирование фундаментов мелкого заложения

6.1 Определение глубины заложения фундамента

а) Из конструктивных особенностей:

, где

- разность отметок пола первого этажа (±0.00) и пола подвала;

- высота цоколя - разность отметок ±0.00 и поверхности планировки DL;

- толщина пола подвала;

- заглубление подошвы фундамента от низа пола подвала;

;

;

;

(фундамент ленточный);

.

б) В зависимости от глубины промерзания:

, где

- коэффициент, учитывающий влияние теплового режима здания (0,6 для зданий с подвалом или техническим подпольем);

- нормативная глубина промерзания,

,

- для суглинков и глин,

в) По инженерно-геологическим условиям:

- отметка кровли рабочего слоя находится в 75 см от подошвы фундамента;

- расстояние от подошвы фундамента подошвы рабочего слоя равно 70 см;

- слабоподстилающмй слой отсутствует, т.к под рабочим слоем -суглинком полутвердым () залегает суглинок мякгопластичный ().

г) По гидрогеологическим условиям:

, где

-наименьшая глубина залегания подземных вод;

- глубина заложения фундамента;

специальные мероприятия по гидроизоляции фундаментов и подземного этажа не требуются.

Итог: предварительно принимаем глубину заложения фундамента

6.2 Подбор фундаментной плиты для наружных стен (1,2,3)

Толщина наружных стен жилого 9 - этажного дома составляет 380 мм. Расчетная нагрузка, действующая по обрезу фундамента: N_II = 248 Кн/м.

Высота Н = 27,7 м, отметка пола подвала -2,50 м.

Глубина заложения подошвы фундамента d = 2,12…2,32 м. Отметка пола первого этажа на 90 см выше планировочной.

Подбираем ориентировочную ширину подошвы ленточного фундамента графическим способом.

Этот размер подбирается методом последовательных приближений по условию:

р_II ? R.

Для этого задаемся как минимум тремя размерами ширины b фундамента, так как площадь подошвы ленточного фундамента равновеликa его ширине b (А=bЧ1пог.м.= b)

1) Определяется среднее давление P_II,i под подошвой фундамента для каждой ширины по формуле:

,где ( i = 1.2.3….)

- Неизвестная расчетная нагрузка от веса еще не запроектированного фундамента, включающая вес опорной железобетонной плиты, стены подвала из бетонных блоков, часть бетонного пола подвала и грунта обратной засыпки, пригружающих внутренний и внешний консольные выступы опорной плиты, определяется для принятых 3-х значений ширины b по приближенной формуле:

N_II - расчетная нагрузка от массы сооружения на 1 м, кН;

_ср - усредненный удельный вес стеновых блоков, фундамента и грунта, на обрезах фундамента принимается условно равным 20 кН/м³;

b - ширина подошвы фундамента, м.

Итак:

кН;

кН;

кН

Тогда:

кН; кН;

кН

2) Вычисляется расчетное сопротивление грунта основания по формуле:

где: _с1 и _с2 - коэффициенты условий работы грунтового основания и здания во взаимодействии с основанием, определяются по таблице 3 СНиП 2.02.01-83.

Принимаем _с1 = 1,25; _с2 = 1,0.

k - Коэффициент надежности, принимаемый равным 1, когда прочностные характеристики грунта ( и с) определены, как задано в проекте, по результатам непосредственных испытаний грунтов строительной площадки. Принимаем равным k = 1.

М, М_q, М_с - коэффициенты, принимаемые по таблице 4 СНиПа 2.02.01-83 в зависимости от расчетного значения угла внутреннего трения грунта, находящегося непосредственно под подошвой фундамента, т.е. рабочего слоя. При = 17 (суглинок полутвердый) принимаем:

М = 0,40;

М_q = 2,58;

М_с = 5,16.

k_z - коэффициент, принимаемый равным:

при b < 10 м k_z = 1;

при b 10 м k_z = z₀/b + 0,2.

Здесь b - ширина подошвы фундамента, м.

Как было определено, для ленточного фундамента из сборных железобетонных элементов (подушек) принимаем k_z = 1.

d - глубина заложения фундамента от уровня планировки срезкой или подсыпкой, м. Согласно проведенным выше вычислениям d = 2,12 м.

_II' - осредненное (по слоям) значение удельного веса грунта, залегающего выше отметки заложения подошвы фундамента, (при наличии подземных вод _IIsb определяется с учетом взвешивающего действия воды), кН/м³.

где h₁ и h₂ - мощности вышележащих слоев грунта (соответственно 1,25 м и 0,87 м);

_II - то же, расчетное значение удельного веса грунта, залегающего ниже подошвы фундамента, можно принять залегающего непосредственно под подошвой фундамента (при наличии подземных вод удельный вес г_IIsb определяется с учётом взвешивающего действия воды). В нашем случае _II = 18,42 кН/м³ т.к. это слой 2 - суглинок полутвердый.

d₁ - приведенная глубина заложения наружных и внутренних фундаментов от пола подвала, м.

где h_s - толщина грунта от отметки подошвы фундамента до отметки низа пола подвала, h_s =0,3 м;

h_cf - толщина конструкции пола подвала, h_cf =0,22м;

_cf - расчетное значение веса конструкции материала пола подвала, _cf =22 кН/м³.

d_в - глубина подвала - расстояние от уровня планировки до пола подвала, м (для сооружений с подвалом шириной B 20 м и глубиной более 2 м принимается d_в = 2 м, при ширине В 20 м принимается d_в = 0). Принимаем d_в = 1,6 м.

С_II - расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента (в нашем случае С_II = 15,0 кПа);

Итак:

определяем значение R при b = 0 м:

кПа

определяем значение R при b = 3 м:

кПа

3) Строим график:

Рис. 1

Из графика b_т=1,62м.

4) Подбор фундаментной плиты.

По каталогу выбираем фундаментную плиту с шириной ближайшей к требуемой b_Т=1,62 м. Выбрали ФЛ20.30-2 шириной b=2,0 м, длиной l=3,0 м, высотой h=0,5 м, 2-й несущей способности (допустимое среднее давление под подошвой до 250 кПа) и определяем новое значение R при такой ширине фундамента.

При этом корректируем значения глубины заложения фундамента d, среднего удельного веса грунта _II', приведённой глубины заложения фундамента d₁, т.к. высота фундаментной плиты ФЛ20.30-2 равна 0,5 м вместо 0,3м предварительно принимавшейся ранее при вычислении d₁ и R, соответственно d=2,32 м, hs=h=0,5 м.

кПа.

5). Конструкция стеновой части фундамента (стены подвала).

Для ее возведения используются 4 сплошных стеновых блока ФБС24.4.6-Т длиной 2,4 м, шириной 0,4 м и высотой 0,6 м из тяжелого бетона. Такие размеры блоков согласуются с величиной нагрузки N_II и шириной стены. Высота стены подвала равна расстоянию от верха опорной плиты до низа надподвального перекрытия. При толщинах пола подвала hcf = 0,22 м. и надподвального перекрытия - 0,3 м оно составит 2,42 м, что соответствует суммарной высоте 4 стеновых блоков.

6). Проверяем фактическое среднее давление р_II под подошвой фундамента.

Собственный вес 1 пог. м фундамента Q_II складывается из веса железобетонной плиты ФЛ20.30-2, четырех бетонных стеновых фундаментных блоков сплошных ФБС и пригрузки от пола подвала на внутренней консольной части а_к опорной плиты

,где

Удельный вес бетона блоков ФБС и пола подвала принят равным г_б=г_cf =22 кН/м3.

Удельный вес железобетона фундаментной плиты ФЛ принят равным г_жб =24 кН/м3.

Вес грунта на консольной части фундаментной плиты с наружной стороны:

G_II = а_к Ч hЧ1 Ч г _II G_II = 0,8*1,82*1*17,21=25,06кН/м

а_к=0,8- вылет консольной части плиты в сторону обратной засыпки (и в сторону подвала при вычислении веса пола подвала, входящего в Q_II);

г _II = 17,21 кН/м3 - удельный вес обратной засыпки.

=49 кН/м

Итак: полная расчетная нагрузка, действующая на грунт на отметке подошвы фундамента при ширине опорной плиты b=2 м составляет:

При этом среднее напряжение p_II под подошвой фундамента на 1 пог.м его длины составит:

Сравниваем полученное значение p_II при принятых размерах фундаментной плиты ФЛ20.30-2 с расчетным сопротивлением R грунта основания:

Условие выполняется.

Среднее давление под подошвой фундамента р_II не должно превышать paсчетного сопротивления R несущего слоя основания, так как расчет ведется по модели линейного деформирования грунта. Определяем разницу между R и р_II:

Превышение расчётного сопротивления R над средним давлением, действующим под подошвой ленточного фундамента р_II не должно составлять более 10%. Так как оно составляет 37,86%, то ширина подошвы фундамента подобрана неэкономично и необходимо ее уменьшить.

Принимаем ближайшую по размеру в сторону уменьшения типовую фундаментную плиту ФЛ16.30-2 с шириной b=1,6 м, высотой hs=0,3 м и определяем новое значение R при такой ширине плиты:

кПа

Проверяем среднее давление р_II, действующее под подошвой фундамента, при использовании плиты ФЛ16.30-2 и, соответственно, изменившихся значениях Q_II и G_II:

Определяем новые значения Q_II и G_II с учетом новой фундаментной плиты. Собственный вес 1 пог. м фундамента из плиты ФЛ16.30-2, 4-х стеновых бетонных блоков ФБС-4 и пола подвала:

кН/м

Вес грунтовой пригрузки с внешней стороны фундамента:

G_II = 0,6*1,62*1*17,09=16,61 кН/м

Суммарная нагрузка:

Вычисляем среднее напряжение р_II под подошвой фундамента:

Сравниваем полученную величину р_II с расчетным сопротивлением грунта основания R, вычисленным при размерах фундаментной плиты ФЛ16.30-2:

- условие выполняется.

Превышение расчётного сопротивления R над средним давлением, действующим под подошвой ленточного фундамента р_II не должно составлять более 10%. Так как оно составляет 17,84%, то ширина подошвы фундамента подобрана неэкономично и необходимо ее уменьшить.

Принимаем ближайшую по размеру в сторону уменьшения типовую фундаментную плиту ФЛ14.30-2 с шириной b=1,4 м, высотой hs=0,3 м и определяем новое значение R при такой ширине плиты:

кПа

Проверяем среднее давление р_II, действующее под подошвой фундамента, при использовании плиты ФЛ14.30-2 и, соответственно, изменившихся значениях Q_II и G_II:

Определяем новые значения Q_II и G_II с учетом новой фундаментной плиты. Собственный вес 1 пог. м фундамента из плиты ФЛ14.30-2, 4-х стеновых бетонных блоков ФБС-4 и пола подвала:

кН/м

Вес грунтовой пригрузки с внешней стороны фундамента:

G_II = 0,5*1,62*1*17,09=13,84 кН/м

Суммарная нагрузка:

Вычисляем среднее напряжение р_II под подошвой фундамента:

Сравниваем полученную величину р_II с расчетным сопротивлением грунта основания R, вычисленным при размерах фундаментной плиты ФЛ14.30-2:

- условие выполняется.

Превышение расчётного сопротивления R над средним давлением, действующим под подошвой ленточного фундамента р_II не должно составлять более 10%. Так как оно составляет 5,19%, то ширина подошвы фундамента подобрана экономично и необходимость устройства прерывистого фундамента отсутствует.

Принимаем фундаментную плиту ФЛ14.30-2.



6.3 Подбор фундаментной плиты для внутренних стен (4,7)

Толщина внутренних стен жилого 9-этажного дома составляет 390 мм. Расчетная нагрузка, действующая по обрезу фундамента: N_II = 339 Кн/м.

Высота Н = 27,7 м, отметка пола подвала -2,50 м.

Глубина заложения подошвы фундамента d = 2,12…2,32 м. Отметка пола первого этажа на 90 см выше планировочной.

Подбираем ориентировочную ширину подошвы ленточного фундамента графическим способом.

Этот размер подбирается методом последовательных приближений по условию:

р_II ? R.

Для этого задаемся как минимум тремя размерами ширины b фундамента, так как площадь подошвы ленточного фундамента равновеликa его ширине b (А=bЧ1пог.м.= b)

1) Определяется среднее давление P_II,i под подошвой фундамента для каждой ширины по формуле:

,где ( i = 1.2.3….)

- Неизвестная расчетная нагрузка от веса еще не запроектированного фундамента, включающая вес опорной железобетонной плиты, стены подвала из бетонных блоков, часть бетонного пола подвала и грунта обратной засыпки, пригружающих внутренний и внешний консольные выступы опорной плиты, определяется для принятых 3-х значений ширины b по приближенной формуле:

N_II - расчетная нагрузка от массы сооружения на 1 м, кН;

_ср - усредненный удельный вес стеновых блоков, фундамента и грунта, на обрезах фундамента принимается условно равным 20 кН/м³;

b - ширина подошвы фундамента, м.

Итак:

кН;

кН;

кН

d₁ - приведенная глубина заложения наружных и внутренних фундаментов от пола подвала, м.

где h_s - толщина грунта от отметки подошвы фундамента до отметки низа пола подвала, h_s =0,3 м;

h_cf - толщина конструкции пола подвала, h_cf =0,22м;

_cf - расчетное значение веса конструкции материала пола подвала, _cf =22 кН/м³.

Тогда:

кН; кН;

кН

2) Вычисляется расчетное сопротивление грунта основания по формуле:

где: _с1 и _с2 - коэффициенты условий работы грунтового основания и здания во взаимодействии с основанием, определяются по таблице 3 СНиП 2.02.01-83.

Принимаем _с1 = 1,25; _с2 = 1,0.

k - Коэффициент надежности, принимаемый равным 1, когда прочностные характеристики грунта ( и с) определены, как задано в проекте, по результатам непосредственных испытаний грунтов строительной площадки. Принимаем равным k = 1.

М, М_q, М_с - коэффициенты, принимаемые по таблице 4 СНиПа 2.02.01-83 в зависимости от расчетного значения угла внутреннего трения грунта, находящегося непосредственно под подошвой фундамента, т.е. рабочего слоя. При = 17 (суглинок полутвердый) принимаем:

М = 0,40;

М_q = 2,58;

М_с = 5,16.

k_z - коэффициент, принимаемый равным:

при b < 10 м k_z = 1;

при b 10 м k_z = z₀/b + 0,2.

Здесь b - ширина подошвы фундамента, м.

Как было определено, для ленточного фундамента из сборных железобетонных элементов (подушек) принимаем k_z = 1.

d - глубина заложения фундамента от уровня планировки срезкой или подсыпкой, м. Согласно проведенным выше вычислениям d = 2,12 м.

_II' - осредненное (по слоям) значение удельного веса грунта, залегающего выше отметки заложения подошвы фундамента, (при наличии подземных вод _IIsb определяется с учетом взвешивающего действия воды), кН/м³.

где h₁ и h₂ - мощности вышележащих слоев грунта (соответственно 1,25 м и 0,87 м);

_II - то же, расчетное значение удельного веса грунта, залегающего ниже подошвы фундамента, можно принять залегающего непосредственно под подошвой фундамента (при наличии подземных вод удельный вес г_IIsb определяется с учётом взвешивающего действия воды). В нашем случае _II = 18,42 кН/м³ т.к. это слой 2 - суглинок полутвердый.

d₁ - приведенная глубина заложения наружных и внутренних фундаментов от пола подвала, м.

d_в - глубина подвала - расстояние от уровня планировки до пола подвала, м (для сооружений с подвалом шириной B 20 м и глубиной более 2 м принимается d_в = 2 м, при ширине В 20 м принимается d_в = 0). Принимаем d_в = 1,6 м.

С_II - расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента (в нашем случае С_II = 15,0 кПа);

Итак:

определяем значение R при b = 0 м:

кПа

определяем значение R при b = 3 м:

кПа

3) Строим график:

Рис. 2

Из графика b_т=1,78 м.

4) Подбор фундаментной плиты.

По каталогу выбираем фундаментную плиту с шириной ближайшей к требуемой b_Т=1,78 м. Выбрали ФЛ20.30-2 шириной b=2м, длиной l=3,0 м, высотой h=0,5 м, 2-й несущей способности (допустимое среднее давление под подошвой до 250 кПа) и определяем новое значение R при такой ширине фундамента.

При этом корректируем значения глубины заложения фундамента d, среднего удельного веса грунта _II', приведённой глубины заложения фундамента d₁, т.к. высота фундаментной плиты ФЛ20.30-2 равна 0,5 м вместо 0,3м предварительно принимавшейся ранее при вычислении d₁ и R, соответственно d=2,32 м, hs=h=0,5 м.

кПа.

5). Конструкция стеновой части фундамента (стены подвала).

Для ее возведения используются 4 сплошных стеновых блока ФБС24.4.6-Т длиной 2,4 м, шириной 0,4 м и высотой 0,6 м из тяжелого бетона. Такие размеры блоков согласуются с величиной нагрузки N_II и шириной стены. Высота стены подвала равна расстоянию от верха опорной плиты до низа надподвального перекрытия. При толщинах пола подвала hcf = 0,22 м. и надподвального перекрытия - 0,3 м оно составит 2,42 м, что соответствует суммарной высоте 4 стеновых блоков.

6). Проверяем фактическое среднее давление р_II под подошвой фундамента.

Собственный вес 1 пог. м фундамента Q_II складывается из веса железобетонной плиты ФЛ20.30-2, четырех бетонных стеновых фундаментных блоков сплошных ФБС и пригрузки от пола подвала

кН/м

где:

Удельный вес бетона блоков ФБС и пола подвала принят равным г_б=г_cf =22 кН/м3.

Удельный вес железобетона фундаментной плиты ФЛ принят равным г_жб =24 кН/м3.

Итак: полная расчетная нагрузка, действующая на грунт на отметке подошвы фундамента при ширине опорной плиты b=2 м составляет:

При этом среднее напряжение p_II под подошвой фундамента на 1 пог.м его длины составит:

Сравниваем полученное значение p_II при принятых размерах фундаментной плиты ФЛ20.30-2 с расчетным сопротивлением R грунта основания:

Условие выполняется.

Среднее давление под подошвой фундамента р_II не должно превышать paсчетного сопротивления R несущего слоя основания, так как расчет ведется по модели линейного деформирования грунта. Определяем разницу между R и р_II:

Превышение расчётного сопротивления R над средним давлением, действующим под подошвой ленточного фундамента р_II не должно составлять более 10%. Так как оно составляет 13,31%, то можно считать, что фундамент с плитой марки ФЛ 20.30-2 недостаточно экономичен и необходимо уменьшить фунд. плиту на сортамент.

Принимаем ближайшую по размеру в сторону уменьшения типовую фундаментную плиту ФЛ16.30-2 с шириной b=1,6 м, высотой hs=0,3 м и определяем новое значение R при такой ширине плиты:

кПа

Проверяем среднее давление р_II, действующее под подошвой фундамента, при использовании плиты ФЛ16.30-2 и, соответственно, изменившихся значениях Q_II и G_II:

Собственный вес 1 пог. м фундамента Q_II складывается из веса железобетонной плиты ФЛ16.30-2, четырех бетонных стеновых фундаментных блоков сплошных ФБС и пригрузки от пола подвала:

кН/м

где:

Удельный вес бетона блоков ФБС и пола подвала принят равным г_б=г_cf =22 кН/м3.

Удельный вес железобетона фундаментной плиты ФЛ принят равным г_жб =24 кН/м3.

Итак: полная расчетная нагрузка, действующая на грунт на отметке подошвы фундамента при ширине опорной плиты b=2 м составляет:

При этом среднее напряжение p_II под подошвой фундамента на 1 пог.м его длины составит:

Сравниваем полученное значение p_II при принятых размерах фундаментной плиты ФЛ16.30-2 с расчетным сопротивлением R грунта основания:

Условие не выполняется.

Среднее давление под подошвой фундамента р_II не должно превышать paсчетного сопротивления R несущего слоя основания, так как расчет ведется по модели линейного деформирования грунта. Определяем разницу между R и р_II:

Превышение расчётного сопротивления R над средним давлением, действующим под подошвой ленточного фундамента р_II не должно составлять более 10%.Так как полученное значение р_II, превышает расчетное сопротивление грунта основания R при использовании плиты ФЛ16.30-2, оставляем первоначально подобранную фундаментную плиту ФЛ20.30-2 и проектируем прерывистый фундамент, чтобы сэкономить на объеме бетона в подушке.

Принимаем фундаментную плиту ФЛ20.30-2.

7). Проектирование прерывистого фундамента для стен 4,7.

В данных инженерно-геологических условиях, когда грунтовые воды находятся глубине 0,5м от подошвы фундамента и модуль деформации суглинка полутвердого с I_L = 0,219 и коэффициентом пористости е =0,79 составляет Е₀ =15500 кПа (СНиП 2.02.01-83*, приложение 1, табл. 3), не рекомендуется устраивать прерывистый фундамент. Так как при залегании грунтовых вод на расстоянии менее 0,5 м от подошвы фундамента и при Е₀ менее 25000 кПа прерывистые фундаменты не делают.

Принимаем сплошной фундамент для стен 4,7 с фундаментной плитой ФЛ20.30-2.



6.4 Определение общей глубины заложения, проверка подобранных фундаментных плит

В результате подбора получили ФЛ14.30-2 для стен 1,2,3; ФЛ20.30-2 для стен 4,7.

Чтобы для всего ленточного фундамента была одинаковая глубина заложения, необходимо принять наибольшую глубину заложения d = 2,32м (абсол. отм. 127,48м).

Поэтому надо увеличить высоту стены подземной части здания (для стен 1,2,3,5) за счет добавки монолитного участка высотой 200 мм.

Для стен 1,2,3:

Проверяем плиту ФЛ14.30-2 с шириной b=1,4 м, высотой hs=0,3 м и определяем новое значение R при глубине заложения d = 2,32м :

кПа

Проверяем среднее давление р_II, действующее под подошвой фундамента, при использовании плиты ФЛ14.30-2 и, соответственно, изменившихся значениях Q_II и G_II:

Определяем новые значения Q_II и G_II с учетом новой глубины заложения. Собственный вес 1 пог. м фундамента из плиты ФЛ14.30-2, 4-х стеновых бетонных блоков ФБС-4 и веса монолитного участка высотой 220 мм:

кН/м

Вес грунтовой пригрузки с внешней и внутренней стороны фундамента:

G_II = 0,5*2,02*17,21+0,5*0,2*17,21=19,10 кН/м

Суммарная нагрузка:

Вычисляем среднее напряжение р_II под подошвой фундамента:

Сравниваем полученную величину р_II с расчетным сопротивлением грунта основания R, вычисленным при размерах фундаментной плиты ФЛ14.30-2:

- условие выполняется.

Превышение расчётного сопротивления R над средним давлением, действующим под подошвой ленточного фундамента р_II не должно составлять более 10%. Так как оно составляет 2,38%, то ширина подошвы фундамента подобрана экономично и необходимость устройства прерывистого фундамента отсутствует.

Принимаем фундаментную плиту ФЛ14.30-2.

Окончательно принимаем общую глубину заложения d = 2,32м (абсол. отм. 127,48м); фундаментную плиту ФЛ14.30-2 для стен 1,2,3; ФЛ20.30-2 для стен 4,7.

6.5 Проверка допустимости давления, передающегося на более слабый подстилающий слой

Проверка производится по условию: у _zg+ у _zp ? R_z.

Проверку будем выполнять для стен 1,2,3, под которые проектируется ФЛ14.30-2 (т.к. для них самый маленький коэффициент запаса).

Прежде чем вычислить входящие в условие проверки у _zg - природное давление от вышележащих слоев грунта и у _zp - дополнительное (к природному) давление от сооружения на отметке кровли слабого слоя, (отм-4.03) сначала вычисляют их на отметке подошвы проектируемого фундамента (отм. - 3.22). При этом им дают обозначения у _zg,o и у _zp,o.

у _zg,о = 16,17·1,25+18,42·1,07= 39,92 кПа;

у _zp,о= p- у _zg,o =216,85-54,6=176,92 кПа.

Далее вычисляют у _zp и у _zg на кровле подстилающего слоя (отметка -4.03), то есть на глубине z=0,81 м от подошвы проектируемого фундамента. Дополнительное давление у _zp вычисляют по формуле: у _zp= у _zp,о·б

Коэффициент б зависит от

и

Интерполируя между величинами б=0,881 при табличном значении о=0,8 и б= 0,755 при о=1,2 получаем в колонке з=10 искомую величинуб=0,768 при нашем значении о=1,16.

Тогда при б= 0,768 на отметке кровли слабого подстилающего слоя получим:

у _zp= 176,92·0,768= 135,8 кПа.

у _zg= у _zg,o +г_II^2сл.z=39,92+ 18,42·0,81= 54,84 кПа.

у _zp + у _zg =135,8+54,84=190,64 - левая часть условия проверки.

Далее вычисляем правую часть условия проверки - расчетное сопротивление Rz грунта слабого подстилающего слоя под условным фундаментом глубиной заложения d+ z и шириной bz.

Для ленточного фундамента

bz=1,4+0,81=2,21 м.

Подготавливаем необходимые данные и вычисляем Rz (III слой):

_с1 = 1,25; _с2 = 1,0.

k = 1; k_z = 1;

При = 15 (суглинок мягкопластичный) принимаем:

М = 0,33;

М_q = 2,3;

М_с = 4,84.

d = 3,13 м.

где h_s - толщина грунта от отметки подошвы фундамента до отметки низа пола подвала, h_s =0,3 м;

h_cf - толщина конструкции пола подвала, h_cf =0,22м;

_cf - расчетное значение веса конструкции материала пола подвала, _cf =22 кН/м³.

d_в = 1,6 м.

С_II = 14,0 кПа

определяем значение R при b = 0 м:

кПа

Левая часть условия у _zp+ у _zg = 190,64 кПа. Правая часть Rz =208,8 кПа = - условие выполняется (190,64<204,94).

Так как проверка фундаментных плит для стен 1,2,3 с коэффициентом запаса выполняется, то она выполнится и для стен 4,7 с коэффициентом запаса .

Окончательно принимаем:

фундаментную плиту ФЛ14.30-2 для стен 1,2,3; ФЛ20.30-2 для стен 4,7.

6.6 Расчёт по второму предельному состоянию - по деформациям

1. Определение конечной (стабилизированной) осадки фундамента мелкого заложения методом послойного суммирования. Осадка ленточного фундамента под наружные стены (1,2,3).

а) вычисление ординат эпюры природного давления

При планировке срезкой эпюра природного давления на отметке DL принимается равной нулю.

-- на границе I и II слоев:

;

-- на отметке заложения подошвы фундамента:

;

-- на границе II и III слоев:

;

-- на границе III и IV слоев:

;

-- на границе IV и V слоев:

,

с учётом давления воды :

;

-- на границе подошвы V слоя:

,

б) вычитание ординат вспомогательной эпюры

	20,21	39,92	54,84	68,66	95,03	161,33	281,7
			10,97	13,73	19,01	32,27	56,34

в) вычисление ординат эпюры дополнительного давления

Вычислим верхнюю ординату эпюры непосредственно под подошвой фундамента при :

Другие ординаты вычисляются по формуле: для различных глубин откладываемых от подошвы фундамента. Коэффициенты берутся по величине отношения длины фундамента к ширине фундамента , то есть - ленточный фундамент и отношения . Вычисления приведены в табличной форме:

о= 2z/b	z=оb/2	б	уzp,кПа	h	0.2уzg,кПа	Наименование
0	0	1	176,93	0		Суглинок полутвердый
0,4	0,28	0,977	172,86	0,28
0,8	0,56	0,881	155,88	0,28
1,16	0,81	0,768	135,88	0,25	10,97
1,2	0,84	0,755	133,58	0,03	10,97	Суглинок мягкопластичный
1,6	1,12	0,642	113,59	0,28
2	1,4	0,55	97,31	0,28
2,4	1,68	0,477	84,40	0,28
2,8	1,96	0,42	74,31	0,28
3,2	2,24	0,374	66,17	0,28
3,6	2,52	0,337	59,63	0,28
4	2,8	0,306	54,14	0,28
4,4	3,08	0,28	49,54	0,28
4,8	3,36	0,258	45,65	0,28
5,01	3,51	0,248	43,88	0,15	13,73
5,2	3,64	0,239	42,29	0,13	13,73	Песок мелкий, плотный, насыщенный водой
5,6	3,92	0,223	39,46	0,28
6	4,2	0,208	36,80	0,28
6,4	4,48	0,196	34,68	0,28
6,8	4,76	0,185	32,73	0,28
7,2	5,04	0,175	30,96	0,28
7,6	5,32	0,166	29,37	0,28
8	5,6	0,158	27,95	0,28
8,4	5,88	0,15	26,54	0,28
8,8	6,16	0,143	25,30	0,28
9,2	6,44	0,137	24,24	0,28
9,6	6,72	0,132	23,35	0,28
10	7	0,126	22,29	0,28
10,4	7,28	0,122	21,59	0,28
10,63	7,44	0,119	21,05	0,16	19,01..32,27

-- на глубине - .

г) вычисление деформационных характеристик слоёв грунта основания

После вычисления ординат и построения эпюр природного у_zp, 0,2у_zg и дополнительного у_zp давлений появилась возможность увидеть, каким было в середине каждого (i-го) грунтового слоя давление у _zg,i от собственного веса вышележащей толщи грунтов в природном состоянии и каким стало полное давление у_z^полное= у_zg+ у_zp, когда к природному давлению добавилось давление у_zp от построенного сооружения. Это позволяет получить интервал изменения напряжения Д у _zpi= у_z^полное- у_zg, и соответствующий ему интервал изменения коэффициентов пористости e по компрессионной кривой или осадки s по графику испытаний штампом, которые необходимы для расчета деформационных характеристик грунта m₀, m _v, Е. По результатам компрессионных и штамповых испытаний строятся соответствующие графики, которые используются при определении деформационных характеристик.

Компрессионные испытания грунта отобранного на глубине 2,5 м. - слой "Суглинок полутвердый".

; , где

- коэффициент сжимаемости

- коэффициент относительной сжимаемости

е - коэффициент пористости

- вертикальные напряжения

- коэффициент, учитывающий отсутствие поперечного расширения грунта:

для песков и супесей = 0,74 ; для суглинков = 0,62 ; для глин = 0,40

Е - модуль общей (линейной) деформации

Компрессионные испытания грунта отобранного на глубине 12 м. - слой

"Глина полутвердая".

; , где

- коэффициент сжимаемости

- коэффициент относительной сжимаемости

е - коэффициент пористости

- вертикальные напряжения

- коэффициент, учитывающий отсутствие поперечного расширения грунта:

для песков и супесей = 0,74 ; для суглинков = 0,62 ; для глин = 0,40

Е - модуль общей (линейной) деформации

Штамповые испытания грунта отобранного на глубине 5 м. штампом d=27,7см - слой "Суглинок мягкопластичный".

S₁= 1,2мм S₂= 2,6 мм

, где

d - диаметр штампа

S - осадка

- безразмерный коэффициент = 0,78

- вертикальные напряжения

- коэффициент Пуассона:

для глин и суглинков тв. и полутв. = 0,15;

для глин и суглинков тугопластичных = 0,22;

для глин и суглинков пластич. и текучепластич.= 0,4;

для глин и суглинков текучих = 0,5

для супесей = 0,15-0,3;

песков= 0,25;

Е - модуль общей (линейной) деформации

Штамповые испытания грунта отобранного на глубине 8 м. штампом d=27,7см - слой "Песок мелкий, плотный, насыщенный водой".

S₁= 1,01мм S₂= 1,36 мм

; , где

d - диаметр штампа

S - осадка

- безразмерный коэффициент = 0,78

- вертикальные напряжения

- коэффициент Пуассона:

для глин и суглинков тв. и полутв. = 0,15;

для глин и суглинков тугопластичных = 0,22;

для глин и суглинков пластич. и текучепластич.= 0,4;

для глин и суглинков текучих = 0,5

для супесей = 0,15-0,3;

песков= 0,25;

Е - модуль общей (линейной) деформации

д) вычисление осадок.

Осадка в каждом грунтовом слое складывается из осадок входящих в него элементарных слоев, полных и не полных.

, где

- коэффициент, учитывающий отсутствие поперечного расширения грунта основания;

- модуль общей (линейной) деформации.

Вычисление осадок сведено в таблицу:

о= 2z/b	z=оb/2	б	уzp,кПа	h	0.2уzg,кПа	E0,кПа	Наименование	S,см
0	0	1	176,93	0		14408	II Суглинок полутвердый
0,4	0,28	0,977	172,86	0,28		14408		0,21073
0,8	0,56	0,881	155,88	0,28		14408		0,19804
1,16	0,81	0,768	135,88	0,25	10,97	14408		0,15694	0,56571
1,2	0,84	0,755	133,58	0,03	10,97	11652	III Суглинок мягкопластичный	0,02151
1,6	1,12	0,642	113,59	0,28		11652		0,18413
2	1,4	0,55	97,31	0,28		11652		0,15711
2,4	1,68	0,477	84,40	0,28		11652		0,13536
2,8	1,96	0,42	74,31	0,28		11652		0,11823
3,2	2,24	0,374	66,17	0,28		11652		0,10465
3,6	2,52	0,337	59,63	0,28		11652		0,09371
4	2,8	0,306	54,14	0,28		11652		0,08475
4,4	3,08	0,28	49,54	0,28		11652		0,07724
4,8	3,36	0,258	45,65	0,28		11652		0,07091
5,01	3,51	0,248	43,88	0,15	13,73	11652		0,03573	1,08331
5,2	3,64	0,239	42,29	0,13	13,73	18792	IV Песок мелкий, плотный, насыщенный водой	0,03557
5,6	3,92	0,223	39,46	0,28		18792		0,04506
6	4,2	0,208	36,80	0,28		18792		0,04204
6,4	4,48	0,196	34,68	0,28		18792		0,03941
6,8	4,76	0,185	32,73	0,28		18792		0,03716
7,2	5,04	0,175	30,96	0,28		18792		0,03511
7,6	5,32	0,166	29,37	0,28		18792		0,03326
8	5,6	0,158	27,95	0,28		18792		0,03160
8,4	5,88	0,15	26,54	0,28		18792		0,03004
8,8	6,16	0,143	25,30	0,28		18792		0,02858
9,2	6,44	0,137	24,24	0,28		18792		0,02731
9,6	6,72	0,132	23,35	0,28		18792		0,02624
10	7	0,126	22,29	0,28		18792		0,02517
10,4	7,28	0,122	21,59	0,28		18792		0,02419
10,63	7,44	0,119	21,05	0,16	19,01…32,27	18792		0,00726	0,46801
							сумма осадок	2,11792

II слой (3элементарных слоя)

III слой (11элементарных слоев)

IV слой (15 элементарных слоев)

Суммарная осадка

Полученная осадка оказалась значительно меньше 10 см - предельной величины осадки, приведенной в СНиП 2.02.01-83* для многоэтажных бескаркасных зданий с несущими стенами из крупных блоков или кирпичной кладки без армирования.

Поэтому фундаментная плита ФЛ14.30-2 для стен 1,2,3 подобрана правильно.

2. Определение конечной (стабилизированной) осадки фундамента мелкого заложения методом послойного суммирования. Осадка ленточного фундамента под внутренние стены (4,7).

а) вычисление ординат эпюры природного давления

При планировке срезкой эпюра природного давления на отметке DL принимается равной нулю.

-- на границе I и II слоев:

;

-- на отметке заложения подошвы фундамента:

;

-- на границе II и III слоев:

;

-- на границе III и IV слоев:

;

-- на границе IV и V слоев:

,

с учётом давления воды :

;

-- на границе подошвы V слоя:

,

б) вычитание ординат вспомогательной эпюры

	20,21	39,92	54,84	68,66	95,03	161,33	281,7
			10,97	13,73	19,01	32,27	56,34

в) вычисление ординат эпюры дополнительного давления

Вычислим верхнюю ординату эпюры непосредственно под подошвой фундамента при :

Другие ординаты вычисляются по формуле: для различных глубин откладываемых от подошвы фундамента. Коэффициенты берутся по величине отношения длины фундамента к ширине фундамента , то есть - ленточный фундамент и отношения . Вычисления приведены в табличной форме: