Проектирование устройства фундаментов и их оснований для жилого 16-этажного дома
D1 — глубина заложения фундаментов, м, бесподвальных сооружений от уровня планировки или приведенная глубина заложения наружных и внутренних фундаментов от пола подвала. При плитных фундаментах за d1 принимают наименьшую глубину от подошвы плиты до уровня планировки, м; Сравнивая с фактической нагрузкой, получаем, что грунт перегружен на 175%. В связи с этим принимаем решение о полной замене… Читать ещё >
Проектирование устройства фундаментов и их оснований для жилого 16-этажного дома (реферат, курсовая, диплом, контрольная)
строительный фундамент свайной подвал
Цель работы является изучение вопросов проектирования устройства фундаментов и их оснований для жилого 16-этажного дома.
В проекте разработаны вопросы расчета и конструирования ленточного фундамента сборного типа и свайного фундамента с монолитным ростверком.
В ходе выполнения проекта вырабатываются навыки анализа инженерно-геологических условий строительной площадки, определение нагрузок на фундамент и конструирования элементов фундамента.
Полученные в результате работы знания и умения несут необходимый для инженера характер, поскольку от правильно выбранного основания и конструкции фундамента зависит нормальная эксплуатация здания.
Сложность проектирования заключается в том, что основные размеры фундаментов определяются расчетом, исходя из прочности и устойчивости грунтов оснований.
В процессе проектирования были выполнены следующий виды работ:
· Установлены для каждого фундаменты давления на грунт основания.
· Подобраны основные размеры фундаментов.
· Разработаны конструкции.
· Рассчитан свайный фундамент.
1. Анализ инженерно-геологических условий строительной площадки
1.1 Характеристики песчаных грунтов
Определение вида песчаных грунтов по размерам минеральных частиц.
3-й слой — песок, глубина взятия образца 10,0 м.
Гранулометрический состав грунта, % | |||||||
> 2 | 2 — 0,5 | 0,5 — 0,25 | 0,25 — 0,1 | < 0,1 | |||
Частные остатки | 2,0 | 22,0 | 32,0 | 15,0 | 29,0 | ||
Полные остатки | 2,0 | 24,0 | 56,0 | 71,0 | 100,0 | ||
Условные | > 25 | > 50 | > 50 | > 75 | < 75 | ||
Вид песчаных грунтов | Гравелистые | Крупные | Средней крупности | Мелкие | Пылеватые | ||
Песок средней крупности | |||||||
Определение плотности сложения слоев грунта
(1)
где: с — плотность грунта, т/м3
г — удельный вес грунта, кН/м3
(2)
где: сS — плотность твердых частиц, т/м3
гS — удельный вес твердых частиц, кН/м3
(3)
где: с — плотность сухого грунта, т/м3
W — влажность, %
Определение коэффициента пористости слоев грунта:
(4)
где: e — коэффициент пористости грунта
— песок средней крупности плотный.
Определение степени влажности грунта:
(5)
где: Sr — коэффициент водонасыщения,
сW — плотность воды, т/м3
По влажности песчаный грунт (песок средней крупности) можно отнести к насыщенному водой.
1.2 Характеристики глинистых грунтов
Определение числа пластичности
(6)
где: JP — число пластичности;
WL — влажность на границе текучести, %;
WP — влажность на границе раскатывания, %.
слой 1.
В соответствии с индексом пластичности JP грунт слоя 1 можно отнести к супесям пылеватым.
слой 2.
В соответствии с индексом пластичности JP грунт слоя 2 можно отнести к суглинкам легким пылеватым.
Определение показателя консистенции (индекса текучести)
(7)
где: JL — индекс текучести;
слой 1.
В соответствии с индексом текучести JL грунт слоя 1 можно отнести к супесям пылеватым пластичным.
слой 2.
В соответствии с индексом текучести JL грунт слоя 2 можно отнести к суглинкам пылеватым полутвердым.
Определение плотности сложения слоев грунта
слой 1.
слой 2.
Определение коэффициента пористости слоев грунта:
слой 1.
слой 2.
Определение степени влажности грунтов:
слой 1.
— супесь, насыщенная водой.
слой 2.
— суглинок, насыщенный водой.
Все физические характеристики грунтов сведем в таблицу 1.
Таблица 1. Физические характеристики слоев грунта строительной площадки
№ слоя | с, т/м3 | сS, т/м3 | e | Sr | JP | JL | Литологическое описание грунта | R0, кПа | |
1,85 | 2,64 | 0,867 | 0,938 | 0,07 | 0,829 | Супесь пылеватая пластичная насыщенная водой | |||
2,2 | 2,7 | 0,4 | 0,945 | 0,08 | Суглинок легкий пылеватый полутвердый насыщенный водой | ||||
2,01 | 2,64 | 0,528 | 0,815 | ; | ; | Песок средней крупности плотный насыщенный водой | |||
2. Определение нагрузок на фундамент
2.1 Определение размеров грузовых площадей
· для стены с оконными проемами
· для глухой стены
· для колонны
2.2 Сбор нагрузок
Для стены с проемами
(8)
(9)
где А1 — грузовая площадь стены с проемами, м2;
gпод — вес подвального перекрытия, кН/м2;
gэт — вес этажного перекрытия, кН/м2;
gкр - вес крыши, кН/м2;
n — количество этажей здания;
В-расстояние между центрами оконных блоков, м;
t — толщина стены, м;
h — высота этажа, м;
l1, l2 — ширина и высота оконного блока, м;
гст — удельный вес материала стены, кН/м3.
(10)
(11)
где gснег — нормативное значение снеговой нагрузки, кПа.
Для города Ижевск нормативное давление снежного покрова составляет 2,5 кПа (согласноТСН 20−01−05)
где (12)
где gполезн — нормативная нагрузка от людей, кН/м2;
шAn — понижающий коэффициент нагрузки.
(13)
(14)
где A — нормативная грузовая площадь, А = 9 м2.
Для глухой стены
где С — нормативная грузовая длина участка стены, С = 1 м.
Для колонны
где f — ширина колонны, f = 0,3 м;
гкол — удельный вес материала колонны (бетон), кН/м3.
Таким образом, полные нагрузки составили:
· на стену с проемами
· на глухую стену
· на колонну
3. Глубина заложения фундамента
Глубина заложения фундамента определяется в зависимости от конструктивных особенностей здания, от его назначения, глубины промерзания.
Расчетная глубина промерзания определяется по формуле:
где kh — коэффициент, учитывающий влияние теплового режима сооружения, ,
dfn — нормативная глубина промерзания. Для г. Ижевск она определяется следующим образом:
Принимаем .
4. Определение параметров ленточного фундамента в части здания без подвала
4.1 Определение размеров фундаментов
Под стену с проемами
Определяем предварительные размеры фундамента в плане.
Принимаем плиту железобетонную для ленточных фундаментов (фундаментную подушку) марки ФЛ.28.12−1 ГОСТ 13 580–85.
, , вес плиты .
Принимаем стеновой блок подвала марки ФБС 12.5.6-Т ГОСТ 13 579–78
, , бетон 0,33 м3, сталь 1,46 кг, масса блока .
Определяем количество блоков:
Принимаем 1 блок.
Определяем фактическое напряжение под подошвой фундамента:
Вес одного погонного метра фундамента:
где Gгр — вес грунта на обрезах фундамента
Определяем расчетное сопротивление грунта основания под подошвой фундамента.
где гС1, гС2 — коэффициенты условий работы, для супеси пылеватой пластичной, ;
— осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента, кН/м3;
— то же, для грунтов, залегающих выше подошвы фундамента, кН/м3;
Mг, Mq, MC — коэффициенты, принимаемые по таблице 5.3 СП50−101−2004 «Проектирование и устройство оснований и фундаментов зданий и сооружений»;
,
d1 — глубина заложения фундаментов, м, бесподвальных сооружений от уровня планировки или приведенная глубина заложения наружных и внутренних фундаментов от пола подвала. При плитных фундаментах за d1 принимают наименьшую глубину от подошвы плиты до уровня планировки, м;
b — ширина подошвы фундамента, м;
db — глубина подвала, расстояние от уровня планировки до пола подвала, м (для сооружений с подвалом глубиной свыше 2 м принимают равным 2 м);
kz — коэффициент, учитывающий ширину подушки фундамента (при b<10 м kz =1);
k — коэффициент, принимаемый равным 1,1 если прочностные характеристики грунта (ц и С) приняты по таблицам;
CII — удельная сила сцепления грунта, кПа.
Сравнивая с фактической нагрузкой, получаем, что грунт перегружен на 175%. В связи с этим принимаем решение о полной замене несущего слоя грунта с супеси пылеватой на песок средней крупности (слой 3 данной строительной площадки).
Физические характеристики этого грунта:
Удельный вес
Удельный вес частиц
Влажность
Угол внутреннего трения ,
Удельная сила сцепления .
Построим новый геологический разрез.
Определим размеры фундамента с учетом нового грунта.
Определяем предварительные размеры фундамента в плане.
Принимаем плиту железобетонную для ленточных фундаментов (фундаментную подушку) марки ФЛ.16.12−4 ГОСТ 13 580–85.
, , вес плиты .
Принимаем стеновой блок подвала марки ФБС 12.5.6-Т ГОСТ 13 579–78
, , бетон 0,33 м3, сталь 1,46 кг, масса блока .
Определяем количество блоков:
Принимаем 1 блок.
Определяем фактическое напряжение под подошвой фундамента:
Вес одного погонного метра фундамента:
где Gгр — вес грунта на обрезах фундамента
Определяем расчетное сопротивление грунта основания под подошвой фундамента.
где гС1, гС2 — коэффициенты условий работы, для песка средней крупности, ;
— осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента, кН/м3;
— то же, для грунтов, залегающих выше подошвы фундамента, кН/м3;
Mг, Mq, MC — коэффициенты, принимаемые по таблице 5.3 СП50−101−2004 «Проектирование и устройство оснований и фундаментов зданий и сооружений»;
,
d1 — глубина заложения фундаментов, м, бесподвальных сооружений от уровня планировки или приведенная глубина заложения наружных и внутренних фундаментов от пола подвала. При плитных фундаментах за d1 принимают наименьшую глубину от подошвы плиты до уровня планировки, м;
b — ширина подошвы фундамента, м;
db — глубина подвала, расстояние от уровня планировки до пола подвала, м (для сооружений с подвалом глубиной свыше 2 м принимают равным 2 м);
kz — коэффициент, учитывающий ширину подушки фундамента (при b<10 м kz =1);
k — коэффициент, принимаемый равным 1,1 если прочностные характеристики грунта (ц и С) приняты по таблицам;
CII — удельная сила сцепления грунта, кПа.
Определим для глубины ниже подошвы фундамента.
Найдем удельный вес грунта слоя 1 с учетом взвешивающего действия воды:
.
Осредненное значение удельного веса грунтов ниже подошвы фундамента:
недонапряжение составляет 16,1%.
Принимаем под стену с проемами фундаментную подушку ФЛ.16.12−4 ГОСТ 13 580–85.
Под глухую стену
Определяем предварительные размеры фундамента в плане.
Принимаем плиту железобетонную для ленточных фундаментов (фундаментную подушку) марки ФЛ.20.12−4 ГОСТ 13 580–85.
, , вес плиты .
Принимаем стеновой блок подвала марки ФБС 12.5.6-Т ГОСТ 13 579–78
, , бетон 0,33 м3, сталь 1,46 кг, масса блока .
Определяем количество блоков:
Принимаем 1 блок.
Определяем фактическое напряжение под подошвой фундамента:
Вес одного погонного метра фундамента:
где Gгр — вес грунта на обрезах фундамента
Определяем расчетное сопротивление грунта основания под подошвой фундамента.
Определим для глубины ниже подошвы фундамента.
Найдем удельный вес грунта слоя 1 с учетом взвешивающего действия воды:
.
Осредненное значение удельного веса грунтов ниже подошвы фундамента:
недонапряжение составляет 30%.
Принимаем фундаментную подушку марки ФЛ.20.12−4 ГОСТ 13 580–85.
Под колонну
Определяем предварительные размеры фундамента в плане.
Принимаем фундамент стаканного типа 1Ф13:, , и под него квадратную железобетонную двухступенчатую монолитную плиту:, ,
.
Вес фундамента
Полная высота фундамента:
.
Вес грунта на обрезах фундамента:
Полный вес фундамента с грунтом:
Определяем расчетное сопротивление грунта основания под подошвой фундамента.
Определим для глубины ниже подошвы фундамента.
Найдем удельный вес грунта слоя 1 с учетом взвешивающего действия воды:
.
недонапряжение составляет 27,2%.
Принимаем фундамент стаканного типа 1Ф13 и под него квадратную железобетонную двухступенчатую монолитную плиту 2,4×2,4 м.
5. Определение параметров ленточного фундамента в части здания с подвалом
5.1 Определение размеров фундаментов
Под стену с проемами
Определяем предварительные размеры фундамента в плане.
Принимаем плиту железобетонную для ленточных фундаментов (фундаментную подушку) марки ФЛ.16.12−1 ГОСТ 13 580–85.
, , вес плиты .
Принимаем стеновой блок подвала марки ФБС 12.5.6-Т ГОСТ 13 579–78
, , бетон 0,33 м3, сталь 1,46 кг, масса блока .
Определяем количество блоков:
Принимаем 3 блока.
Вес одного погонного метра фундамента:
где Gгр — вес грунта на обрезах фундамента
Осредненное значение удельного веса грунтов выше подошвы фундамента:
Суммарное усилие, действующее в плоскости подошвы фундамента:
Расчетный угол внутреннего трения (средневзвешенное значение):
Приведенная высота
где q — величина пригрузки, q=10 кПа.
.
Боковое давление на уровне подошвы фундамента определим по формуле:
где .
Равнодействующую активного давления грунта определим по формуле:
Высоту точки приложения равнодействующей активного давления, считая от подошвы фундамента, определим по формуле:
.
Момент равнодействующей активного давления грунта относительно подошвы фундамента:
Эксцентриситет нагрузки от перекрытия подвала относительно оси стены фундамента определим с учетом глубины заделки подвального перекрытия 10 см.
.
Момент от внецентренного приложения нагрузки от перекрытия подвала найдем по формуле:
Момент от веса грунта на уступах фундамента
где е3 — величина эксцентриситета, ,
b — ширина подошвы фундамента, м;
bc — ширина стены фундамента, м.
Суммарный момент всех сил относительно подошвы фундамента:
.
Эксцентриситет приложения равнодействующей активного давления
.
Поэтому проверим условие
.
Условие соблюдается.
Проверим выбранный фундамент с учетом слабого подстилающего слоя. Для определения влияния слабого подстилающего слоя определим давление на его кровлю.
Для ленточного фундамента при найдем. Тогда
где — глубина кровли слабого подстилающего слоя.
Следовательно давление на кровлю слабого грунта будет:
.
Площадь условного фундамента:
.
Определим расчетное сопротивление грунта с учетом, ,, .
.
Таким образом, фундамент подходит.
Принимаем фундаментную подушку марки ФЛ.16.12−4 ГОСТ 13 580–85.
Под глухую стену
Определяем предварительные размеры фундамента в плане.
Принимаем плиту железобетонную для ленточных фундаментов (фундаментную подушку) марки ФЛ.20.12−1 ГОСТ 13 580–85.
, , вес плиты .
Принимаем стеновой блок подвала марки ФБС 12.5.6-Т ГОСТ 13 579–78
, , бетон 0,33 м3, сталь 1,46 кг, масса блока .
Определяем количество блоков:
Принимаем 3 блока.
Вес одного погонного метра фундамента:
где Gгр — вес грунта на обрезах фундамента
Суммарное усилие, действующее в плоскости подошвы фундамента:
Расчетный угол внутреннего трения (средневзвешенное значение):
Приведенная высота
где q — величина пригрузки, q=10 кПа.
.
Боковое давление на уровне подошвы фундамента определим по формуле:
где .
Равнодействующую активного давления грунта определим по формуле:
Высоту точка приложения равнодействующей активного давления, считая от подошвы фундамента, определим по формуле:
.
Момент равнодействующей активного давления грунта относительно подошвы фундамента:
Эксцентриситет нагрузки от перекрытия подвала относительно оси стены фундамента определим с учетом глубины заделки подвального перекрытия 10 см.
.
Момент от внецентренного приложения нагрузки от перекрытия подвала найдем по формуле:
Момент от веса грунта на уступах фундамента
где е3 — величина эксцентриситета, ,
b — ширина подошвы фундамента, м;
bc — ширина стены фундамента, м.
Суммарный момент всех сил относительно подошвы фундамента:
.
Эксцентриситет приложения равнодействующей активного давления
.
Поэтому проверим условие
.
.
Проверим выбранный фундамент с учетом слабого подстилающего слоя. Для определения влияния слабого подстилающего слоя определим давление на его кровлю.
Для ленточного фундамента при найдем. Тогда
где — глубина кровли слабого подстилающего слоя.
Следовательно давление на кровлю слабого грунта будет:
.
Площадь условного фундамента:
.
Определим расчетное сопротивление грунта с учетом, ,, .
.
Таким образом, фундамент подходит.
Принимаем фундаментную подушку марки ФЛ.20.12−1 ГОСТ 13 580–85.
Под колонну
Определяем предварительные размеры фундамента в плане.
Принимаем фундамент стаканного типа 1Ф21:, , и под него квадратную железобетонную двухступенчатую монолитную плиту:, ,
.
Вес фундамента
Полная высота фундамента:
.
Вес грунта на обрезах фундамента:
Полный вес фундамента с грунтом:
Определяем расчетное сопротивление грунта основания под подошвой фундамента.
недонапряжение составляет 14,7%.
Принимаем фундамент стаканного типа 1Ф21 и под него квадратную железобетонную двухступенчатую монолитную плиту 3,9×3,9 м.
6. Определение параметров свайного фундамента в части здания без подвала
6.1 Определение несущей способности сваи
Предварительно принимаем сплошную сваю с поперечным армированием ствола и с не напрягаемой арматурой длиной 8 м и сечением 40×40 см. Марка С80.40 ГОСТ 19 804–91.
Расчетное сечение сваи по грунту:
где гс — коэффициент условий работы сваи в грунте, ;
гg — коэффициент надежности по грунту, ;
гсR и гсf — коэффициенты условий работы грунта соответственно под нижним концом и на боковой поверхности сваи, учитывающие влияние способа погружения сваи на расчетные сопротивления грунта.
А — площадь опирания сваи на грунт;
R — расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи;
U — наружный периметр поперечного сечения сваи;
fi — расчетное сопротивление i-го слоя грунта основания на боковой поверхности сваи;
hi — толщина i-го слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью сваи.
Для определения расчетной силы трения по боковой поверхности сваи каждый пласт грунта делим на слои не более 2 м.
Результаты определения:
,
,
,
,
,
,
Определяем количество свай под стены по формуле:
.
Для стены с проемами:
Полученное расстояние удовлетворяет условию .
Для глухой стены:
Полученное расстояние удовлетворяет условию .
Для стены с проемами:
Полученное расстояние удовлетворяет условию .
Определяем количество свай под колонну:
Принимаем сваи С80.40 и расстояние между ними .
6.2 Определение параметров ростверка под стены
Расстояние от края ростверка внешней стороны сваи при свободной заделке её в ростверк в вертикально нагруженных сваях принимается при однорядном их расположении:
Ширина .
Высота ростверка, где — заделка сваи в ростверк.
Определяем высоту h1 из условия прочности на продавливание ростверка сваей по формуле:
где — расчетное сопротивление бетона В25 на растяжение.
.
Тогда высота ростверка .
Принимаем высоту ростверка .
6.3 Определение параметров ростверка под колонну
Для определения параметров ростверка под колонну используем следующие формулы:
. Принимаем значение .
Ширина .
Глубина заделки колонны — 60 см.
Расчет на продавливание колонной квадратного сечения центрально нагруженного ростверка проведем следующим образом:
,
где — расчетная продавливающая сила, равная сумме реакций всех свай, расположенных за пределами нижнего основания пирамиды продавливания, определяемая из условия, где n — число свай в ростверке, n1 — число свай, расположенных за пределами нижнего основания пирамиды продавливания;
— расчетное сопротивление бетона растяжению для железобетонных конструкций с учетом коэффициента условий работы бетона, для бетона В25;
— рабочая высота сечения ростверка на проверяемом участке, равная расстоянию от рабочей арматуры плиты до низа колонны, условно расположенного на 5 см выше дна стакана;
— ширина сечения колонны;
c — расстояние от грани колонны до боковой грани сваи, расположенной за пределами фигуры продавливания;
б — коэффициент, учитывающий частичную передачу продольной силы на плитную часть через стенки стакана, определяемый по формуле
здесь Af — площадь боковой поверхности колонны, заделанной в стакан фундамента, определяемая по формуле
здесь bcol, hcol — размеры сечения колонны;
hапс — глубина заделки колонны в стакан фундамента.
Примем значение, при этом полная высота плиты ростверка будет равна .
Расчетная продавливающая сила
.
Таким образом,. Прочность ростверка на продавливание колонной обеспечена.
Полная высота ростверка .
Определяем величины расчетных нагрузок на сваи с учетом нагрузок от веса ростверка и грунта на его уступах.
Вес ростверка .
Вес грунта на полках ростверка .
Полная нагрузка на сваи
.
Нагрузка на одну сваю .
следовательно, несущая способность свай обеспечена.
Расчет ростверка на продавливание угловой сваей выполним по следующим формулам:
где Fai — расчетная нагрузка на угловую сваю с учетом моментов в двух направлениях, включая влияние местной нагрузки (например, от стенового заполнения), ;
h01 — рабочая высота сечения на проверяемом участке, равная расстоянию от верха свай до верхней горизонтальной грани плиты ростверка или его нижней ступени;
b01; b02 — расстояния от внутренних граней угловых свай до наружных граней плиты ростверка;
c01; c02 — расстояния от внутренних граней угловых свай до ближайших граней подколенника ростверка или до ближайших граней ступени при ступенчатом ростверке;
и — значения коэффициентов принимаются по таблице Пособия по проектированию железобетонных ростверков свайных фундаментов под колонны зданий и сооружений (к СНиП 2.03.01−84).
.
.
Определяем предельную нагрузку на сваю, которую может воспринять плита ростверка из условия ее продавливания угловой сваей
следовательно, прочность плиты ростверка на продавливание угловой сваей обеспечена.
7. Расчет осадок фундамента
7.1 В части здания без подвала
Под стену с проемами
Исходные данные:, ,
Определяем ординаты эпюры вертикального напряжения от действия собственного веса грунта и вспомогательной эпюры .
.
— удельный вес грунта слоя 1 с учетом взвешивающего действия воды.
— удельный вес грунта слоя 2 с учетом взвешивающего действия воды.
— удельный вес грунта слоя 3 с учетом взвешивающего действия воды.
Скачок эпюры вертикального напряжения на границе водоупорного слоя характеризуется следующей ординатой:
.
Дополнительное давление под подошвой фундамента:
где — вертикальное нормальное напряжение от собственного веса грунта на уровне подошвы фундамента.
Определяем ординаты эпюры дополнительного давления
где б — коэффициент, учитывающий уменьшение дополнительного напряжение по глубине.
Разобьем сжимаемую толщу на элементарные слои толщиной
.
Полную осадку определим по формуле:
где — среднее дополнительное напряжение в i-м элементарном слое, принимаемое равным полусумме напряжений на подошве i-го и (i-1) — го слоев;
— модуль деформации для i-го элементарного слоя.
Рассчитаем модули деформации каждого слоя. Воспользуемся формулами:
где: mv — коэффициент относительной сжимаемости;
m0 — коэффициент сжимаемости.
.
По заданию ,
В случае если слой высотой h попадает на границу слоев грунта, рассчитываем средневзвешенное значение модуля деформации.
Все результаты сведем в таблицу:
м | б | кПа | E, кПа | S, м | ||
319,60 | 0,755 | |||||
0,64 | 0,8 | 0,881 | 281,57 | 0,612 | ||
1,28 | 1,6 | 0,642 | 205,18 | 0,449 | ||
1,92 | 2,4 | 0,477 | 152,45 | 0,342 | ||
2,56 | 3,2 | 0,374 | 119,53 | 0,397 | ||
3,2 | 0,306 | 97,80 | 0,329 | |||
3,84 | 4,8 | 0,258 | 82,46 | 0,281 | ||
4,48 | 5,6 | 0,223 | 71,27 | 0,245 | ||
5,12 | 6,4 | 0,196 | 62,64 | 0,217 | ||
5,76 | 7,2 | 0,175 | 55,93 | 0,194 | ||
6,4 | 0,158 | 50,50 | 0,176 | |||
7,04 | 8,8 | 0,143 | 45,70 | 0,110 | ||
7,68 | 9,6 | 0,132 | 42,19 | 0,102 | ||
8,32 | 10,4 | 0,122 | 38,99 | 0,94 | ||
8,96 | 11,2 | 0,113 | 36,11 | 0,88 | ||
9,6 | 0,106 | 33,88 | 0,43 | |||
Суммарная осадка | 0,4 435 | |||||
Полная осадка равна 4,4 см < 10 см, условие выполняется.
Под глухую стену
Исходные данные:, ,
Ординаты эпюры вертикального напряжения от действия собственного веса грунта и вспомогательной эпюры возьмем из предыдущего расчета.
Дополнительное давление под подошвой фундамента:
где — вертикальное нормальное напряжение от собственного веса грунта на уровне подошвы фундамента.
Определяем ординаты эпюры дополнительного давления
где б — коэффициент, учитывающий уменьшение дополнительного напряжение по глубине.
Разобьем сжимаемую толщу на элементарные слои толщиной
.
Полную осадку определим по формуле:
где — среднее дополнительное напряжение в i-м элементарном слое, принимаемое равным полусумме напряжений на подошве i-го и (i-1) — го слоев;
— модуль деформации для i-го элементарного слоя.
Все результаты сведем в таблицу:
м | б | кПа | E, кПа | S, м | ||
305,30 | 0,902 | |||||
0,8 | 0,8 | 0,881 | 268,97 | 0,730 | ||
1,6 | 1,6 | 0,642 | 196,00 | 0,651 | ||
2,4 | 2,4 | 0,477 | 145,63 | 0,593 | ||
3,2 | 3,2 | 0,374 | 114,18 | 0,474 | ||
0,306 | 93,42 | 0,393 | ||||
4,8 | 4,8 | 0,258 | 78,77 | 0,335 | ||
5,6 | 5,6 | 0,223 | 68,08 | 0,292 | ||
6,4 | 6,4 | 0,196 | 59,84 | 0,178 | ||
7,2 | 7,2 | 0,175 | 53,43 | 0,160 | ||
0,158 | 48,24 | 0,144 | ||||
8,8 | 8,8 | 0,143 | 43,66 | 0,132 | ||
9,6 | 9,6 | 0,132 | 40,30 | 0,124 | ||
0,126 | 38,47 | 0,30 | ||||
Суммарная осадка | 0,5 140 | |||||
Полная осадка равна 5,1 см < 10 см, условие выполняется.
Под колонну
Исходные данные:, ,
Ординаты эпюры вертикального напряжения от действия собственного веса грунта и вспомогательной эпюры возьмем из предыдущего расчета.
Определяем ординаты эпюры дополнительного давления
где б — коэффициент, учитывающий уменьшение дополнительного напряжение по глубине.
Разобьем сжимаемую толщу на элементарные слои толщиной
.
Полную осадку определим по формуле:
где — среднее дополнительное напряжение в i-м элементарном слое, принимаемое равным полусумме напряжений на подошве i-го и (i-1) — го слоев;
— модуль деформации для i-го элементарного слоя.
Все результаты сведем в таблицу:
м | б | кПа | E, кПа | S, м | ||
469,93 | 0,1 594 | |||||
0,96 | 0,8 | 0,8 | 375,94 | 0,1 609 | ||
1,92 | 1,6 | 0,449 | 211,00 | 0,909 | ||
2,88 | 2,4 | 0,257 | 120,77 | 0,537 | ||
3,84 | 3,2 | 0,16 | 75,19 | 0,345 | ||
4,8 | 0,108 | 50,75 | 0,238 | |||
5,76 | 4,8 | 0,077 | 36,18 | 0,120 | ||
6,72 | 5,6 | 0,058 | 27,26 | 0,91 | ||
7,68 | 6,4 | 0,045 | 21,15 | 0,72 | ||
8,64 | 7,2 | 0,036 | 16,92 | 0,58 | ||
9,6 | 0,029 | 13,63 | 0,26 | |||
Суммарная осадка | 0,5 599 | |||||
Полная осадка равна 5,6 см < 10 см, условие выполняется.
7.2 В части здания с подвалом
Под стену с проемами
Исходные данные:, ,
Ординаты эпюры вертикального напряжения от действия собственного веса грунта и вспомогательной эпюры возьмем из предыдущего расчета.
Дополнительное давление под подошвой фундамента:
где — вертикальное нормальное напряжение от собственного веса грунта на уровне подошвы фундамента.
Определяем ординаты эпюры дополнительного давления
где б — коэффициент, учитывающий уменьшение дополнительного напряжение по глубине.
Разобьем сжимаемую толщу на элементарные слои толщиной
.
Полную осадку определим по формуле:
где — среднее дополнительное напряжение в i-м элементарном слое, принимаемое равным полусумме напряжений на подошве i-го и (i-1) — го слоев;
— модуль деформации для i-го элементарного слоя.
Все результаты сведем в таблицу:
м | б | кПа | E, кПа | S, м | ||
305,80 | 0,723 | |||||
0,64 | 0,8 | 0,881 | 269,41 | 0,698 | ||
1,28 | 1,6 | 0,642 | 196,32 | 0,625 | ||
1,92 | 2,4 | 0,477 | 145,87 | 0,476 | ||
2,56 | 3,2 | 0,374 | 114,37 | 0,380 | ||
3,2 | 0,306 | 93,57 | 0,315 | |||
3,84 | 4,8 | 0,258 | 78,90 | 0,269 | ||
4,48 | 5,6 | 0,223 | 68,19 | 0,234 | ||
5,12 | 6,4 | 0,196 | 59,94 | 0,207 | ||
5,76 | 7,2 | 0,175 | 53,52 | 0,162 | ||
6,4 | 0,158 | 48,32 | 0,116 | |||
7,04 | 8,8 | 0,143 | 43,73 | 0,106 | ||
7,68 | 9,6 | 0,132 | 40,37 | 0,98 | ||
8,32 | 10,4 | 0,122 | 37,31 | 0,90 | ||
8,96 | 11,2 | 0,113 | 34,56 | 0,43 | ||
Суммарная осадка | 0,4 541 | |||||
Полная осадка равна 4,5 см < 10 см, условие выполняется.
Под глухую стену
Исходные данные:, ,
Ординаты эпюры вертикального напряжения от действия собственного веса грунта и вспомогательной эпюры возьмем из предыдущего расчета.
Дополнительное давление под подошвой фундамента:
где — вертикальное нормальное напряжение от собственного веса грунта на уровне подошвы фундамента.
Определяем ординаты эпюры дополнительного давления
где б — коэффициент, учитывающий уменьшение дополнительного напряжение по глубине.
Разобьем сжимаемую толщу на элементарные слои толщиной
.
Полную осадку определим по формуле:
где — среднее дополнительное напряжение в i-м элементарном слое, принимаемое равным полусумме напряжений на подошве i-го и (i-1) — го слоев;
— модуль деформации для i-го элементарного слоя.
Все результаты сведем в таблицу:
м | б | кПа | E, кПа | S, м | ||
292,40 | 0,864 | |||||
0,8 | 0,8 | 0,881 | 257,60 | 0,1 017 | ||
1,6 | 1,6 | 0,642 | 187,72 | 0,747 | ||
2,4 | 2,4 | 0,477 | 139,47 | 0,568 | ||
3,2 | 3,2 | 0,374 | 109,36 | 0,454 | ||
0,306 | 89,47 | 0,377 | ||||
4,8 | 4,8 | 0,258 | 75,44 | 0,281 | ||
5,6 | 5,6 | 0,223 | 65,21 | 0,192 | ||
6,4 | 6,4 | 0,196 | 57,31 | 0,170 | ||
7,2 | 7,2 | 0,175 | 51,17 | 0,153 | ||
0,158 | 46,20 | 0,138 | ||||
8,8 | 8,8 | 0,143 | 41,81 | 0,66 | ||
Суммарная осадка | 0,5 029 | |||||
Полная осадка равна 5,0 см < 10 см, условие выполняется.
Под колонну
Исходные данные:, ,
Ординаты эпюры вертикального напряжения от действия собственного веса грунта и вспомогательной эпюры возьмем из предыдущего расчета.
Определяем ординаты эпюры дополнительного давления
где б — коэффициент, учитывающий уменьшение дополнительного напряжение по глубине.
Разобьем сжимаемую толщу на элементарные слои толщиной
.
Полную осадку определим по формуле:
где — среднее дополнительное напряжение в i-м элементарном слое, принимаемое равным полусумме напряжений на подошве i-го и (i-1) — го слоев;
— модуль деформации для i-го элементарного слоя.
Все результаты сведем в таблицу:
м | б | кПа | E, кПа | S, м | ||
138,90 | 0,1 114 | |||||
1,56 | 0,8 | 0,8 | 111,12 | 0,773 | ||
3,12 | 1,6 | 0,449 | 62,37 | 0,437 | ||
4,68 | 2,4 | 0,257 | 35,70 | 0,177 | ||
6,24 | 3,2 | 0,16 | 22,22 | 0,68 | ||
Суммарная осадка | 0,2 569 | |||||
Полная осадка равна 2,6 см < 10 см, условие выполняется.
7.3 Свайный фундамент
Под стену с проемами
Определим параметры условного фундамента.
Подошва условного фундамента располагается на глубине 8,3 м от уровня планировки. Определим ширину условного фундамента из расчета того, что подошва ростверка располагается на отметке 0,3 м ниже уровня планировки.
Для свайного фундамента с однорядным расположением свай ширина условного фундамента равна:
где d — ширина сечения сваи;
— длина сваи;
где — осредненный угол внутреннего трения грунтов, прорезаемых сваей.
где — расчетные значения угла внутреннего трения для отдельных пройденных сваей слоев грунта толщиной .
Вес погонного метра ростверка:
Вес одной сваи:
Вес сваи с учетом шага:
Вес грунта в объеме условного фундамента:
Давление под подошвой условного фундамента определим по формуле:
Условный фундамент опирается на песок средней крупности. Определим осредненный удельный вес грунтов, залегающих выше подошвы условного фундамента:
Определим расчетное сопротивление грунта основания под подошвой условного фундамента:
. Основное условие при расчете свайных фундаментов по второй группе предельных состояний удовлетворяется.
Для определения осадки найдем природное напряжение на уровне подошвы условного фундамента.
.
Дополнительное напряжение под подошвой условного фундамента:
.
Разобьем сжимаемую толщу на элементарные слои толщиной
.
Полную осадку определим по формуле:
где — среднее дополнительное напряжение в i-м элементарном слое, принимаемое равным полусумме напряжений на подошве i-го и (i-1) — го слоев;
— модуль деформации для i-го элементарного слоя.
Все результаты сведем в таблицу:
м | б | кПа | E, кПа | S, м | ||
240,70 | 0,789 | |||||
0,888 | 0,8 | 0,881 | 212,06 | 0,639 | ||
1,776 | 1,6 | 0,642 | 154,53 | 0,470 | ||
2,664 | 2,4 | 0,477 | 114,81 | 0,200 | ||
Суммарная осадка | 0,2 098 | |||||
Полная осадка равна 2,1 см < 10 см, условие выполняется.
Под глухую стену
Определение параметров условного фундамента для данного участка совпадает с предыдущими расчетами.
Вес сваи с учетом шага:
Давление под подошвой условного фундамента определим по формуле:
Расчетное сопротивление грунта основания под подошвой условного фундамента:
. Основное условие при расчете свайных фундаментов по второй группе предельных состояний удовлетворяется.
Для определения осадки найдем природное напряжение на уровне подошвы условного фундамента.
.
Дополнительное напряжение под подошвой условного фундамента:
.
Разобьем сжимаемую толщу на элементарные слои толщиной
.
Полную осадку определим по формуле:
где — среднее дополнительное напряжение в i-м элементарном слое, принимаемое равным полусумме напряжений на подошве i-го и (i-1) — го слоев;
— модуль деформации для i-го элементарного слоя.
Все результаты сведем в таблицу:
м | б | кПа | E, кПа | S, м | ||
299,70 | 0,983 | |||||
0,888 | 0,8 | 0,881 | 264,04 | 0,796 | ||
1,776 | 1,6 | 0,642 | 192,41 | 0,585 | ||
2,664 | 2,4 | 0,477 | 142,96 | 0,249 | ||
Суммарная осадка | 0,2 613 | |||||
Полная осадка равна 2,6 см < 10 см, условие выполняется.
Под колонну
Определим параметры условного фундамента.
Подошва условного фундамента располагается на глубине 9,3 м от уровня планировки. Определим ширину условного фундамента из расчета того, что подошва ростверка располагается на отметке 1,35 м ниже уровня планировки.
Ширина условного фундамента равна:
где — шаг свай под колонной;
где — осредненный угол внутреннего трения грунтов, прорезаемых сваей.
где — расчетные значения угла внутреннего трения для отдельных пройденных сваей слоев грунта толщиной .
Вес ростверка:
Вес свай: ,
Вес грунта в объеме условного фундамента:
Давление под подошвой условного фундамента определим по формуле:
Условный фундамент опирается на песок средней крупности. Определим осредненный удельный вес грунтов, залегающих выше подошвы условного фундамента:
Определим расчетное сопротивление грунта основания под подошвой условного фундамента:
. Основное условие при расчете свайных фундаментов по второй группе предельных состояний удовлетворяется.
Для определения осадки найдем природное напряжение на уровне подошвы условного фундамента.
.
Дополнительное напряжение под подошвой условного фундамента:
.
Разобьем сжимаемую толщу на элементарные слои толщиной
.
Полную осадку определим по формуле:
где — среднее дополнительное напряжение в i-м элементарном слое, принимаемое равным полусумме напряжений на подошве i-го и (i-1) — го слоев;
— модуль деформации для i-го элементарного слоя.
Все результаты сведем в таблицу:
м | б | кПа | E, кПа | S, м | ||
296,42 | 0,780 | |||||
0,7 | 0,4 | 0,96 | 284,56 | 0,701 | ||
1,4 | 0,8 | 0,8 | 237,14 | 0,560 | ||
2,1 | 1,2 | 0,606 | 179,63 | 0,241 | ||
Суммарная осадка | 0,2 282 | |||||
Полная осадка равна 2,3 см < 10 см, условие выполняется.
Библиографический список
1. Далматов Б. И. Механика грунтов, основания и фундаменты — Л.: Стройиздат, Ленингрю отд., 1988.
2. Кнаупе В. Устройство котлованов и водопонижение. под ред. Бурлакова В. Н., Сорокина В. В. — М.: Стройиздат, 1988.
3. Петрухин В. П., Колыбин И. В., Разводовский Д. Е. (НИИОСП) Ограждающие конструкции котлованов, методы строительства подземных и заглубленных сооружений
4. Лабораторный практикум. ТулГУ. 2008 г.
5. Прохоров Н. И. Проектирование оснований и фундаментов горнотехнических зданий и сооружении. — Тула. ТулГУ. 2010
6. СП 50−101−2004 Проектирование и устройство оснований и фундаментов зданий и сооружений. — М.; 2005
7. СП 50−102−2003 Проектирование и устройство свайных фундаментов. — М.; 2004.
8. СП 22.13 330.2011 Основания зданий и сооружений Актуализированная редакция СНиП 2.02.01−83*, Москва, 2011
9. СП 20.13 330.2011 Нагрузки и воздействия Актуализированная редакция СНиП 2.01.07−85* Москва, 2011
10. СП 24.13 330.2011 Свайные фундаменты Актуализированная редакция СНиП 2.02.03−85 Москва, 2011
11. Пособие по проектированию железобетонных ростверков свайных фундаментов под колонны зданий и сооружений (к СНиП 2.03.01−84). Москва. Центральный институт типового проектирования, 1985.