Разработка проекта оснований и фундаментов промышленного цеха

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

" Ростовский государственный строительный университет"

Институт Промышленного и гражданского строительства Кафедра Оснований и фундаментов КУРСОВАЯРАБОТА по дисциплине Основания и фундаменты Тема: «Разработка проекта оснований и фундаментов промышленного цеха»

Ростов-на-Дону

2014 г.

• Содержание
• 1. Анализ условий площадки строительства
• 2. Анализ назначения и конструктивные решения здания
• 3. Сбор нагрузок. Нагрузки в обрезе фундамента
• 4. Проектирование малозаглубленного железобетонного фундамента стаканного типа
• 4.1 Выбор глубины заложения фундамента
• 4.2 Определение размеров подошвы фундамента
• 4.3 Расчет осадки основания фундамента
• 4.4 Расчет элементов фундамента по прочности
• 4.4.1 Конструирование фундамента
• 4.4.2 Расчет на продавливание колонной дна стакана
• 4.4.3 Определение сечений арматуры плитной части фундамента
• 5. Проектирование свайных фундаментов
• 5.1 Выбор вида сваи и определение её размеров
• 5.2 Размещение сваи под ростверком и проверка нагрузок
• 5.3 Расчет осадки основания фундамента методом послойного суммирования
• 6. Проектирование ленточных фундаментов
• 6.1 Сбор нагрузок
• 6.2 Выбор глубины заложения фундамента
• 6.3 Определение размеров подошвы фундамента
• 6.4 Расчет осадки
• Список используемой литературы

1. Анализ условий площадки строительства

строительство фундамент железобетонный арматура Место строительства — г. Ярославль. Он относится к IV снеговому району по снеговой нагрузке. В соответствии с нормами сумма абсолютных значений среднемесячных отрицательных температур за зиму для Иваново М_t = 38,5.

В результате проведенных инженерно-геологических изысканий установлен геолого-литологический разрез грунтовой толщи:

слой № 1 (от 0 до 0,9 м) — почвенно-растительный;

слой № 2 (от 0,9 до 7,5 м) — суглинок светло-коричневый;

слой № 3 (от 7,5 до разведанной глубины 15,0 м) — суглинок красновато-бурый.

Подземные воды до глубины 15 м не встречены. Их подъем не прогнозируется.

Статистический анализ физических показателей грунтов позволил выделить, в толще инженерно-геологические элементы (ИГЭ). Поскольку слой № 1, который заведомо должен быть прорезан фундаментами, находится выше глубины промерзания и не оказывает существенного влияния на результаты расчетов, то его объединяем со слоем ИГЭ-1. Ниже находится суглинок красновато-бурый, ИГЭ-2 глубину распространения которого принимаем от 7,5 м до разведанной глубины 15,0 м. Обобщенные физико-механические характеристики грунтов представлены в таблице 1.

Таблица 21 Физико-механические характеристики грунтов

ИГЭ-1. Степень влажности

где S_r— степень влажности; с_w— плотность воды; eкоэффициент пористости грунта; т.к., то суглинок малой степени водонасыщения. Коэффициент пористости, поэтому суглинок, согласно прил.1, — средней плотности сложения. По прил. 12 модуль деформации суглинка светло-коричневого при равен E = 18 000 кПа.

Число пластичности:

J_p=(W_L — W_p)*100% = (0,37−0,21)*100% = 16%.

Показатель текучести:

J_L=(W — W_p)/(W_L — W_p) = (0,18−0,21)/(0,37−0,21)= - 0,19

J_L < 0 — суглинок твёрдый.

При определении расчетного сопротивления R₀ для суглинка при е=0,80, J_L = 0 по прил.12 E = 18 000 кПа

и

Поскольку грунты не обладают специфическими свойствами, в районе строительства не ожидается проявления опасных инженерно-геологических процессов, грунты обоих ИГЭ имеют значения R₀ > 150 кПа и Е > 5000 кПа, то на данном этапе проектирования можно сделать вывод о том, что оба слоя могут служить в качестве естественного основания.

Верхний почвенно-растительный слой в пределах застройки срезается на глубину 1,0 м и используется в дальнейшем для озеленения территории проектируемого промышленного предприятия.

2. Анализ назначения и конструктивные решения здания

Проектируемое одноэтажное производственное здание имеет полный железобетонный каркас. Предельная осадка для такого здания S_u = 8 см, предельный крен i_u не нормируется. В надземной части здания не предусмотрены специальные конструктивные мероприятия по приспособлению к восприятию усилий от деформации основания, поэтому конструктивная схема здания — гибкая. Полы в цехе — бетонные по грунту.

Проектируется фундамент под типовую сборную двухветвевую колонну левого крайнего ряда К-1 с размерами = 500×1000 мм, отметка пяты колонны — 1,050, шаг колонн 6 м.

Грунтовые условия строительной площадки представлены в исходных данных в разделе 1.

3. Сбор нагрузок. Нагрузки в обрезе фундамента

На фундамент передается нагрузка и от кирпичной стены толщиной b_o=0,51 м и высотой Н_ст = 12,15 м. Значение нагрузки от веса стены:

где n = 6 м — шаг колонн;

г = 18 кН/м³ — удельный вес кирпичной кладки;

К_П= 0,85 — коэффициент проёмности.

4. Проектирование малозаглубленного железобетонного фундамента стаканного типа

4.1 Выбор глубины заложения фундамента

Глубина заложения фундамента d из условия прорезки почвенно-растительного слоя должна быть больше 1,0 м (d > 1,0 м).

Подошва фундамента должна располагаться ниже глубины промерзания грунта.

Нормативная глубина промерзания:

Нормативная глубина сезонного промерзания грунтов:

d_fn = = ,

где d₀ — глубина промерзания, для суглинков и глин равна 0,23

M_t = 38,5 — сумма отрицательных средних температур.

Расчетная глубина сезонного промерзания при температуре в помещении 20⁰С с полами по грунту:

где K_h — коэффициент, учитывающий температуру воздуха в помещении, примыкающем к наружным фундаментам, наличие подвала или техподполья, а также состав полов.

K_h = 0,6 — корпус без подвала с бетонными полами по грунту.

Из конструктивных требований к заделке колонны в стакан высота фундамента определяется по формуле при l_c = 1 м < 1,2м:

h_f ? d_c + h_g +0,05,

где d_c — глубина заделки колонны в стакан;

h_g — расстояние от дна стакана до подошвы фундамента, принимаемое не менее 0,2 м;

h_f? 0,92 + 0,2 + 0,05 = 1,17 м = 1,2 м, где 0,05 — расстояние между торцом колонны и дном стакана, назначаемое для возможности рихтовки колонны при монтаже, м.

Принимаем согласно табл.2.1 h_f? 1,5 м. выбираем большую глубину заложения 1,5 м и м.

В первом приближении площадь подошвы фундамента вычисляем:

где N_{II max} = N_{II 2}— сумма всех вертикальных нагрузок в обрезе фундамента для расчетов по II группе предельных состояний, кН;

R_o = 233,3 кПа — табличное значение расчетного сопротивления грунта, кПа;

— среднее значение удельного веса материала фундамента и грунта на его уступах; принимаемое в инженерных расчетах равным 20 кН/м³;

d — принятая глубина заложения фундамента.

Рис. 4.1. Схема проектируемого фундамента под крайнюю колонну цеха.

4.2 Определение размеров подошвы фундамента

Рис. 4.2. Схемы к формированию размеров фундамента.

Отношение сторон фундамента должно удовлетворять условию:

b/l = [0,6ч0,85]

Примем соотношение сторон b/l = 0,75.

₌

Принимаем l = 2,4 м; b = 0,75l = 1,8 м.

Нагрузки в подошве фундамента и эксцентриситеты определяем в уровне его обреза в невыгодных сочетаниях для расчетов по первой и второй группам предельных состояний.

Определим вес фундамента Расчетные нагрузки для II группы предельных состояний.

Таблица 4.1. Нагрузки в обрезе фундамента.

Проверка 1.

- условие не выполняется.

Требуется увеличить размеры фундамента

Примем lxb = 2,7×2,1.

Определим вес фундамента

Расчетные нагрузки для II группы предельных состояний.

Проверка 2.

- условие выполняется.

Среднее давление под подошвой фундамента Р_II не должно превышать расчетного сопротивления грунта R, краевое давление при действии изгибающего момента вдоль каждой оси фундамента Р_IImax не должно превышать 1,2R.

Расчетное сопротивление грунта основания:

где — коэффициенты условий работы по СНиП 2.02.01−83*;

k = 1- коэффициент, если прочностные характеристики грунта (C и f) приняты по таблицам СНиП или региональных нормативов;

M_г, M_q, M_c — коэффициенты, принимаемые по СНиП 2.02.01−83' в зависимости от угла внутреннего трения (для; M_г = 0,61, M_q = 3,44, M_c = 6,04).

К_z — коэффициент; при b < 10 м К_z=1;

b — ширина подошвы фундамента, м;

d₁ -глубина заложения фундамента, d₁=d;

d_b -высота подвала;

— осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента, кН/м³;

— то же, залегающих выше подошвы;

С_ll— расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента, кПа.

Для первого сочетания нагрузок:

Давление в подошве фундамента определяем по формулам:

среднее:

максимальное краевое давление:

Для второго сочетания нагрузок:

Давление в подошве фундамента определяем по формулам:

среднее:

максимальное краевое давление:

Проверяем условие:

— условие не выполняется Примем размеры фундамента lxb = 3,0×2,4.

Определим вес фундамента Расчетные нагрузки для II группы предельных состояний.

Проверка.

- условие выполняется.

Для первого сочетания нагрузок:

Давление в подошве фундамента определяем по формулам:

среднее:

максимальное краевое давление:

Для второго сочетания нагрузок:

Давление в подошве фундамента определяем по формулам:

среднее:

максимальное краевое давление:

Проверяем условие:

Условие выполняется.

Принимаем размеры фундамента l x b = 3,0×2,4.

4.3 Расчет осадки основания фундамента

Подобранные ранее размеры подошвы фундамента должны быть достаточными, чтобы удовлетворялось условие расчета основания по деформациям

S?S_u,

где S-совместная деформация основания и сооружения, определяемая расчетом;

S_u— предельное значение совместной деформации основания и сооружения, которое принимается согласно СНиП 2.02.01−83^*.

Сначала разбиваю основание ниже подошвы фундамента на элементарные слои

h = 0,4b = 0,4*2,4 = 0,96 м.

Таких слоев принимаю в пределах ИГЭ-1 в количестве 6.

Вертикальное напряжение от собственного веса грунта на уровне подошвы фундамента (z = 0) определяют по формуле:

где — осредненной расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих выше подошвы фундамента, кН/м³;

d— глубина заложения фундамента, м.

Аналогично на разных глубинах (результаты приведены в табл.3).

Отношение сторон фундамента равно:

Таблица 4.2. К расчету осадки основания фундамента

Используя данные табл., находим нижнюю границу сжимаемой толщи и вычисляем осадку:

S = 2,21 см.

Для производственных одноэтажных зданий с полным железобетонным каркасом максимальная предельная осадка S_u=8см.

S = 2,21 см < S_u=8см.

Условие расчёта фундамента по второй группе предельных состояний выполняется.

4.4 Расчет элементов фундамента по прочности

4.4.1 Конструирование фундамента

Толщина стенки стакана в плоскости действия момента (вдоль оси ОХ):

dg? 0,2· l_c=0,2·1= 0,2 м;

dg? 150 мм из плоскости момента, не менее 150 мм.

Тогда размеры подколонника с учетом размеров колонны, толщины стенок стакана и принятых зазоров в плане и b_uc должны составлять:

? + 2 d_g + 2· 0,075 = 1,55 м = 1,8 м;

b_uc ? b_с + 2 d_g + 2· 0,075 = 1,05 м = 1,2 м.

С учетом модуля 300 мм = 1,8 м, b_uc = 1,2 м.

Находим максимальное давление в плоскости действия момента (вдоль стороны). Для третьего сочетания:

Для четвертого сочетания Расчет ведем при P_I = 209,8 к и р_{I max} = 334,2 кПа.

1. [c_l] = k· h₀₁

Предположим, что плитная часть фундамента состоит из одной ступени высотой h₁= 0,3 м. Рабочая высота нижней ступени при защитном слое 35 мм и диаметре арматуры 20 мм:

h_0l = h_l - = 0,3 — (0,04 + 0,01) = 0,25 м.

где — расстояние от равнодействующей усилий в арматуре до подошвы фундамента, т. е. сумма толщины защитного слоя бетона и половины диаметра рабочей арматуры. При наличии бетонной подготовки под подошвой фундамента толщина защитного слоя принимается равной 4 мм. Определяем допускаемый вынос нижней ступени с₁:

Принимаем класс бетона В 15.

k = 2,5

[c_l] = 2,5· 0,25 = 0,625

c_l ? [c_l] - значит, достаточно одной ступени вдоль стороны l.

2. [c_b] = k· h₀₁

k = 3

[c_b] = 3,0· 0,25 = 0,75

c_l ? [c] - значит, достаточно одной ступени вдоль стороны b.

Рис. 4.1 Схематический разрез запроектированного фундамента.

4.4.2 Расчет на продавливание колонной дна стакана

Проверим выполнение условия:

(h_uc — d_p) < 0,5(l_uc - l_c)

h_uc = d — 0,3 = 1,5 — 0,3 = 1,2 м

d_p = 0,95 м — глубина стакана

(1,2 — 0,95) < 0,5(1,8 — 1)

0,25 < 0,4 —производим расчет на продавливание фундамента колонной от дна стакана.

Рис. 4.2 Схема к расчету фундамента на продавливание дна стакана колонной.

R_bt = 750 кПА

N₁ = 884,5 кН

b_m= b_р + h_og =0,6+0,5=1,1м.

b_p = b_c + 2· 0,05 = 0,5 + 0,1 = 0,6 м

h_0g=h_f - d_p = d - dp — 0,04 — 0,01 = 1,5 — 0.95 — 0,04 — 0,01 = 0,5 м

А₀ = 0,5b· (l - l_p — 2h_0g) — 0,25(b - b_p — 2h_0g)² = = 0,52,4(3,0 - 1,1 - 20,5) - 0,25(2,4 - 0,6 - 20,5)²= 0,92м²

l_p = l_c + 0,1 = 1 + 0,1 = 1,1 м

b_p = b_c + 0,1 = 0,5 + 0,1 = 0,6 м

N₁ ? b· l·R_bt·b_m·h_og/A₀

884,5<2,4· 3,0·750·1,1·0,5/0,92=1076,1 кН

Условие соблюдается, следовательно, прочность дна стакана на продавливание обеспечена.

4.4.3 Определение сечений арматуры плитной части фундамента

Определяем количество рабочей арматуры вдоль длины подошвы в плоскости действия момента сразу на всю ширину подошвы. Вычисляем эксцентриситет:

При вычислении эксцентриситета применено более невыгодное в данном случае третье сочетание нагрузок, так как p_{l max3} = 334,2 кПа > р_{l max4} = 301,2 кПа.

Сечение 1−1:

Площадь арматуры класса A-400 при R_s = 355 МПа Сечение 2−2:

Из двух значений А_slj выбираем наибольшее А_sl = 16,8 см².

Рис. 4.3 Расчетные схемы для определения арматуры внецентренно нагруженного фундамента.

назначаем шаг рабочих стержней 200 мм. На ширину подошвы b = 2,7 м укладывается 2,7/0,2 = 13 стержней. Расчетный диаметр одного стержня Принимаем диаметр d_l = 14 мм.

Определяем количество рабочей арматуры вдоль ширины подошвы из плоскости действия момента; сразу на всю длину подошвы. При вычислениях используем третье сочетание нагрузок, поскольку в данных расчетах это сочетание более невыгодно р_{l max3} = 334,2 кПа.

Сечение 1'-1':

Сечение 2'-2':

При шаге 200 мм на всю длину подошвы = 3,0 м укладывается 3,0/0,2 = 15 стержней арматуры. Расчетный диаметр одного стержня Принимаем диаметр d_b = 12 мм для выполнения условия армирования.

При шаге 200 мм на всю длину подошвы b = 2,4 м укладывается 2,4/0,2 = 12 стержней арматуры. Расчетный диаметр одного стержня Принимаем диаметр d_b =14 мм.

Марку сетки подошвы фундамента записываем следующим образом:

где 1С — обозначение сетки с рабочей арматурой в двух направлениях:

— диаметр продольных и поперечных стержней с указанием класса арматурной стали;

295×235 — ширина и длина сетки, см.

5. Проектирование свайных фундаментов

5.1 Выбор вида сваи и определение её размеров

В качестве исходных данных для проектирования свайных фундаментов примем исходные данные, использованные для расчета фундамента стаканного типа на естественном основании.

Запроектируем фундаменты из забивных железобетонных цельных свай квадратного сечения с ненапрягаемой арматурой. Размеры поперечного сечения сваи принимаем 30×30 см.

Высоту ростверка назначаем 1,5 м.

Толщина дна стакана 0,5 м.

Принимаем жесткое сопряжение ростверка со сваями путем заделки сваи в ростверк на 50 см, из которых 40 см — выпуски арматуры и 10 см — непосредственно заделка.

Сваи заглубляем в несущий слой не меньше, чем на 1 м.

Тогда при отметке планировки — 0,150 отметка подошвы будет -1,650, а толщина дна стакана 0,5 м, что больше минимальной, равной 0,25 м. Так как на ростверк действуют горизонтальные силы и моменты, предусматриваем жесткое сопряжение ростверка со сваями путем их заделки в ростверк на 500 мм. Из них 400 мм составляет заделка выпусков арматуры, а 100 мм — заделка бетона. Тогда условная отметка головы сваи будет -1,150. В качестве несущего выбираем слой 2, на глубине 8 м (отметка -8,150). Заглубляем в этот слой на 1,0 м.

Отметка нижнего конца сваи будет -9,150.

Длину сваи определяем как разность между отметками головы и нижнего конца:

м;

Так как свая опирается на сжимаемые грунты, то она относится к висячим.

Марку сваи назначаю: С80−30−4.

5.2 Определение несущей способности сваи Несущей способностью сваи F_d называется расчетная несущая способность грунта основания одиночной сваи. Это максимальное усилие, которое может воспринять свая без разрушения грунта, контактирующего с ее поверхностью.

В расчетном методе несущая способность висячей сваи является суммой сил расчетных сопротивлений грунтов основания под нижним концом сваи и на ее боковой поверхности:

;

— коэффициент условий работы сваи в грунте, принимаемый = 1 — для забивных свай;

R — расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи, R = 10 233,33 кПа;

А — площадь опирания сваи на грунт, 0,3×0,3 = 0,09 м²;

Uнаружный периметр поперечного сечения сваи, U= 4×0,3 = 1,2 м;

f_i — расчетное сопротивление iго слоя грунта основания по боковой поверхности сваи, кПа;

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

= 1 и = 1 — коэффициенты условий работы грунта соответственно под нижним концом и на боковой поверхности сваи, учитывающие влияние способа погружения сваи на расчетное сопротивление грунта.

Для определения f_i грунт на боковой поверхности сваи разделяем на однородные слои толщиной не более 2 м. Находим среднюю глубину расположения слоя грунта (расстояние от середины слоя до уровня природного рельефа z_i).

В зависимости от показателя текучести суглинка I_l = - 0,19 определяем значения расчетных сопротивлений грунта на боковой поверхности:

h₁ = 2 м; z₁ = 2,5 м; сугл I_ll= - 0.19 f₁ = 45 кПа;

h₂ = 2 м; z₂ = 4,5 м; сугл I_ll== - 0.19 f₂ = 54,5 кПа;

h₃ = 2 м; z₃ = 6,5 м; сугл I_ll== - 0.19 f₃ = 59 кПа;

h₄ = 1,5 м; z₄ = 7,75 м; сугл I_ll== - 0.19 f₄ = 61,5 кПа;

h₅ = 1,0 м; z₅ = 8,5 м сугл I_l2== - 0.19 f₅ = 62,75 кПа;

5.3 Размещение сваи под ростверком и проверка нагрузок

Определяем нагрузку, допускаемую на сваю:

;

— коэффициент надежности, учитывающий точность метода определения несущей способности одиночной сваи. При определении F_d расчетом принимается равным 1,4.

Количество свай вычисляем по формуле:

;

— максимальная для всех сочетаний сумма расчетных вертикальных нагрузок в обрезе фундамента, кН;

— расчетный вес ростверка. На начальном этапе проектирования может быть приближенно принят .

;

кН;

кН;

;

Принимаем 4 сваи и располагаем их в 2ряда. Расстояние между сваями назначаем равным 3b_р=3*0,3=0,9 м Рис. 5.1 Схема ростверка Определим нагрузку в подошве ростверка в обоих сочетаниях для расчета по первой группе предельных состояний. Вертикальная нагрузка N_dI складывается из веса стены, ростверка и вертикальной силы от колонны, а момент М_YI — из момента от веса стены, момента от колонны и момента от горизонтальной силы Q_I, приложенной в обрезе ростверка.

Уточненный вес ростверка:

кН;

— коэффициент надежности по нагрузке, равный 1,1;

— соответственно длина, ширина подошвы и высота ростверка

— среднее значение удельного веса материала фундамента и грунта на его уступах, принимаемое в инженерных расчетах равным 20 кН/м³.

Нагрузка в подошве ростверка:

;

 — соответственно расчетная сжимающая сила, кН, и расчетный изгибающий момент по абсолютному значению, кН, относительно оси ОY плана свай в плоскости подошвы ростверка.

Нагрузки для третьего сочетания:

;

кН;

кН;

кН;

кН;

кН.

Нагрузки для четвёртого сочетания:

;

кН;

кН*м;

кН;

кН;

.

Недогруз составляет 124%, что удовлетворяет условию:, сваи по расчету не требуются.

В обоих сочетаниях минимальные фактические нагрузки на сваю 252,9 и 346,9 кН больше нуля. Следовательно, выдергивающие нагрузки отсутствуют.

Таким образом, выбранное количество свай удовлетворяет расчетам по несущей способности грунта основания.

5.4 Расчет осадки основания фундамента методом послойного суммирования Строим условный фундамент.

Осредненное значение угла внутреннего трения:

— расчетное значение угла внутреннего трения для отдельных, пройденных сваями, слоев грунта, толщиной h_i;

h_i — глубина погружения свай в грунт.

Размеры подошвы условного фундамента складываются из расстояния между осями крайних свай, стороны сечения сваи и 2a₁, где a₁— расстояние от внешней грани сваи до границы условного фундамента:

м Ширина подошвы условного фундамента:

м;

Длина подошвы условного фундамента: м;

Глубина заложения условного фундамента: d_y = 8 м.

Вес условного фундамента:

кН;

Суммарная вертикальная нагрузка в подошве условного фундамента:

кН;

Среднее давление в подошве фундамента:

кПа;

Расчетное сопротивление грунта в подошве условного фундамента определяем по формуле:

P_IIY? R — условие выполняется.

Подобранные ранее размеры подошвы фундамента должны быть достаточными, чтобы удовлетворялось условие расчета основания по деформациям S? S_u.

S — совместная деформация основания и сооружения, определяемая расчетом;

S_u — предельное значение совместной деформации основания и сооружения, которое принимается согласно СНиП 2.02.01−83*.

Сначала разбиваем основание ниже подошвы фундамента на элементарные слои м.

Вертикальное напряжение от собственного веса грунта на уровне подошвы фундамента (z = 0) определяют по формуле:

г_II^/— осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих выше подошвы фундамента, кН/м;

d — глубина заложения фундамента от уровня планировки при срезке грунта, м.

Вертикальные напряжения от собственного веса грунта у_zg на границе слоев, расположенных на глубине z от подошвы фундамента, находят по следующей формуле:

;

г_IIi, — удельный вес грунта, кH/м³;

h_i — толщина i-го слоя грунта, м.

Осадку основания с использованием расчетной схемы линейно-деформируемого полупространства определяют от действия вертикальных дополнительных напряжений в грунте:

;

б — коэффициент, принимаемый по СНиП 2.02.01−83* в зависимости от формы подошвы фундамента, соотношения сторон м, и относительной глубины расположения слоя ;

Р — среднее давление под подошвой фундамента, кПа.

Промежуточные вычисления произведены в табличной форме.

Таблица 5. Данные к расчету осадки основания фундамента.

Промежуточные вычисления производим в табличной форме (табл.4)

Находим нижнюю границу сжимаемой толщи и вычисляем осадку:

у_zpi — среднее значение дополнительного вертикального нормального напряжения в i-м слое грунта, равное полу-сумме напряжений на верхней z_i-1 и нижней z_i границах слоя, кПа;

h_i и E_i-соответственно толщина и модуль деформации i-го слоя грунта;

nчисло слоев, на которое разбито основание в пределах сжимаемой толщи.

Величина осадки:

Расчетное значение осадки основания свайного фундамента меньше предельного:

S = 5,99 см < S_u = 8 см — условие расчета основания по деформациям выполняется.

6. Проектирование ленточных фундаментов

6.1 Сбор нагрузок

Требуется запроектировать сборный сплошной ленточный фундамент под наружную продольную стену административно-бытового корпуса. Здание имеет 8 этажей, стены кирпичные толщиной b₁=0,51 м, удельный вес кладки г=18 кН/м³.

Расстояние между продольными стенами в осях L=6м, в свету L₀=5,6 м.

Междуэтажные перекрытия выполнены из сборных железобетонных плит с полами из линолеума, удельный вес перекрытия 3,0 кПА.

Покрытие — сборные ребристые железобетонные плиты, пароизоляция, утеплитель, 3-хслойный гидроизоляционный ковер; гравий, втопленный в мастику. Удельный вес покрытия 5,0кПа Кровля плоская. Коэффициент проёмности m=0,85.

Длина заделки плиты перекрытия над подвалом с = 0,12 м. Относительная отметка поверхности земли -0,450. Отметка низа перекрытия над подвалом — 0,300. Отметка пола подвала -3,000. Пол в подвале бетонный толщиной h=0,2 м, его удельный вес г=24 кН/м³.

Грунтовые условия строительной площадки, определённые инженерно-геологическими изысканиями представлены в пункте 2.

В здании не предусмотрены конструктивные мероприятия по восприятию неравномерных деформаций основания, поэтому конструктивная схема здания гибкая.

Сбор нагрузок производим в уровне низа перекрытия подвала.

Высота стены от уровня планировки до верха карниза:

где n — число этажей (высота этажа 3м).

Определяем нагрузки для расчёта по деформациям (г_f=1) в уровне низа пола подвала.

Грузовая площадь:

l₁ — длина расчетного участка стены (расстояние между осями смежных проемов или 1м);

l₀ — расстояние в свету между стенами.

Вес стены:

H = 25,2 м — высота стены от уровня планировки до верха карниза;

b₁ = 0,51 м — толщина стены;

= 18 кН/м³— удельный вес материала кладки;

m = 0,85- коэффициент проемности;

_f = 1 — коэффициент надежности по нагрузки.

Вес междуэтажных перекрытий:

.

Вес покрытия:

.

Временная длительная нагрузка от перегородок на перекрытия:

где q₃ = 0,5 кПа ;

Нагрузка на перекрытия при её пониженном значении для административно-бытовых зданий:

где q₄ = 0,7 кПа ;

Равномерно распределенная нагрузка от веса снегового покрова на покрытие:

S₀ — нормативное значение веса снегового покрова на 1 м² горизонтальной поверхности земли, для Ярославля S₀=2,4 кПа.

µ- коэффициент перехода от нормативного значение снеговой нагрузки к пониженному значению, принимаемый 1.

Расчетная нагрузка от веса снега:

Умножая временные нагрузки, принимаемые как длительные, на коэффициент ₁=0,95 получим суммарную вертикальную нагрузку на один погонный метр:

Отдельно определяем вертикальную нагрузку от перекрытия над подвалом Эксцентриситет приложения этой нагрузки составляет Момент в уровне планировки на пог. м.

6.2 Выбор глубины заложения фундамента

Из конструктивных соображений отметку подошвы фундамента назначаем — 3,6 м.

Тогда:

— при высоте фундаментного блока 0,3 м и высоте каждого из пяти рядов фундаментных блоков по 0,6 м перекрытие подвала укладывается в уровне верхнего блока;

— глубина заложения фундамента d = 3,15 м значительно превышает расчётную глубину сезонного промерзания грунта;

— основание фундамента суглинок светло-коричневый (ИГЭ-1) с расчётным сопротивлением R₀ =233 кПа.

Определяем предварительное значение ширины подошвы фундамента:

Подбираем марку ж/б фундаментной плиты ФЛ 20.30 шириной 500 мм.

Вычисляем расчетное сопротивление грунта:

Уточняем ширину подошвы фундамента с учетом вычисленного значения R:

Следовательно, принимаем марку ж/б фундаментной плиты ФЛ 16.30 (b = 1600 мм, l = 2980 мм, h=300мм, m=27,1 кН).

6.3 Определение размеров подошвы фундамента

Определение вертикальных нагрузок в уровне подошвы фундамента.

Фундамент назначаем из фундаментных блоков марки ФБС 24.5.6-Т b = 500 мм, l = 2380 мм, h=580мм, m=1,63 т.

Вес стены подвала:

.

Вес фундаментной плиты:

.

Вес грунта на левом уступе фундаментной плиты:

Усилия от временной нагрузки на внешней стороне фундамента:

Сумма вертикальных нагрузок в уровне подошвы фундамента:

Фундамент нужно рассматривать как внецентренно нагруженный.

Момент в заделке от действия равномерно распределенной нагрузки q= у_{а1 =} 5 кПа

Момент в заделке от действия треугольной нагрузки q= у_а2 — у_а1 =26,2 кПа.

Момент в заделке от веса грунта на уступе фундаментной плиты

= 10,08 кН Момент в заделке от веса грунта на уступе фундаментной плиты

= 1,51 кН Момент в заделке от действия момента М₁₁, приложенного в уровне перекрытия над подвалом М₅= М₁/2 = -6,7/2 = -3,4 кНм

= -6,7−18,22+10,08+1,51−3,4 = -16,73 кНм

= - 16,73/370,2 = - 0,042

Выполним проверки в стадии незавершенного строительства:

Проверка устойчивости фундамента на сдвиг по подошве.

УF_sa = = 1,2· 60,73 = 72,88 кН/м УF_sr =

- условие выполняется

Проверка устойчивости фундамента на опрокидывание.

Производим проверку на опрокидывание относительно грани фундамента. Для этого определим расстояние от подошвы фундамента до центра тяжести эпюры боковых давлений

h_E =

Сумма опрокидывающих моментов:

УМ_sа =

Сумма удерживающих моментов:

УМ_sr =

— условие не выполняется Так как условие не выполняется, то обратную засыпку разрешается производить после монтажа плит перекрытия 1-го этажа.

6.4 Расчет осадки

Разбиваем основание ниже подошвы фундамента на элементарные слои м.

Вертикальное напряжение от собственного веса грунта на уровне подошвы фундамента (z = 0) определяют по формуле:

г_II — удельный вес грунта, кН/м;

d — глубина заложения фундамента от уровня планировки при срезке грунта, м.

Вертикальные напряжения от собственного веса грунта у_zg на границе слоев, расположенных на глубине z от подошвы фундамента, находят по следующей формуле:

;

г_IIi, — удельный вес грунта, кH/м³;

h_i — толщина i-го слоя грунта, м.

Осадку основания с использованием расчетной схемы линейно-деформируемого полупространства определяют от действия вертикальных дополнительных напряжений в грунте:

;

б — коэффициент, принимаемый по СНиП 2.02.01−83* в зависимости от формы подошвы фундамента и соотношения сторон и относительной глубины расположения слоя;

Р₀ — среднее давление под подошвой фундамента, кПа.

Промежуточные вычисления произведены в табличной форме Табл. 6 Данные к расчету осадки основания фундамента.

Находим нижнюю границу сжимаемой толщи и вычисляем осадку:

у_zpi — среднее значение дополнительного вертикального нормального напряжения в i-м слое грунта, равное полу-сумме напряжений на верхней z_i-1 и нижней z_i границах слоя, кПа;

h_i и E_i-соответственно толщина и модуль деформации i-го слоя грунта;

nчисло слоев, на которое разбито основание в пределах сжимаемой толщи.

Величина осадки:

S = 2,80 см;

Расчетное значение осадки основания свайного фундамента меньше предельного:

S = 2,80 см < S_u= 10 см Условие расчета основания по деформациям выполняется.

Список используемой литературы

1. Далматов Б. И. Механика грунтов, основания и фундаменты — Л.:Стройиздат, 1988.

2. Логутин В. В. Расчет оснований и фундаментов в курсовом и дипломном проектировании: учебное пособие/ В. В. Логутин. — Ростов н/Д: 2013. — 192 с.

3. СНиП 2.02.01−83*. Основания зданий и сооружений. — М.:Минстрой России, 1995.

4. СНиП 2.02.03−85. Свайные фундаменты. М.: — ЦИТП Госстроя СССР.

5. СНиП 2.01.07−85. Нагрузки и воздействия. — М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1986.