Расчет оснований и фундаментов гражданского здания

Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет Кафедра оснований фундаментов и инженерной геологии Курсовая работа на тему Расчет оснований и фундаментов гражданского здания Проверил В. Ю. Прохоров Выполнил А. Г. Демаков Нижний Новгород, 2011 г.

Введение

В курсе «Механика грунтов, основания и фундаменты» особое внимание уделяется вопросам внедрения новейших достижений теории в практику фундаментостроения, направленных на индустриализацию, удешевление, ускорение, и улучшение качества строительства.

Целью курсового проекта по этой дисциплине является ознакомление с принципами проектирования оснований и фундаментов и закрепление теоретических знаний. Тематика проектирования отвечает учебным задачам подготовки инженеров и увязана с решением практических вопросов — выполнением проектов фундаментов сооружений.

При выполнении курсового проекта необходимо научиться пользоваться строительными нормами, ГОСТами, типовыми проектами, каталогами изделий для выполнения фундаментов, а также учебной, справочной и научной литературой; рекомендуется широко использовать вычислительную технику; должны найти отражение требования стандартов единой системы конструкторской документации (ЕСКД), технико экономического анализа, предложения по производству работ нулевого цикла, вопросы техники безопасности.

Исходные данные к курсовой работе указаны на листах, выданных кафедрой.

1. Определение физических характеристик грунта Инженерно геологический элемент 1.

Требуется вычислить необходимые физические характеристики грунта в дополнение к определенным в геодезической лаборатории.

_s =2,61г/см³ -плотность частиц.

=1,51г/см³ -плотность грунта.

₁₁ =15,0 кН/м³ — удельный вес.

w =25% - весовая влажность.

w_p =14% -граница раскатывания.

w_L=23% - граница текучести.

₁₁=11 — угол внутреннего трения.

C_II=10кПа — удельное сцепление Название грунта определяется по числу пластичности.

I_p = w_L-w_p.

Где w_L — влажность на границе текучести.

w_p — влажность на границе раскатывания.

I_p=23−14 =9% - суглинок По показателю текучести Где w_p — влажность на границе раскатывания.

w — весовая влажность суглинок характеризуется как твердый.

Коэффициент пористости определяется по формуле Где w — весовая влажность.

_s -плотность частиц.

— плотность грунта Пористость Плотность грунта во взвешенном водой состоянии определяется по формуле.

_sb =(_s-_w)(1-n).

Где _s -плотность частиц.

_w -плотность воды.

_sb = (2,61−1)(1−0,537)=0,745 г/см³.

Удельный вес во взвешенном водой состоянии.

_sb = _sbg.

_sb = 0,74 510=7,45 кН/м³.

Плотность грунта в сухом состоянии определяется по формуле Где w-весовая влажность.

— плотность грунта.

г/см³.

Удельный вес в сухом состоянии.

_d = _dg.

_d =1,2110=12,1 кН/м³.

Расчетное сопротивление суглинка составит.

R₀=100 кПа.

При е=1,161.

Инженерно геологический элемент 2.

Требуется вычислить необходимые физические характеристики грунта в дополнение к определенным в геодезической лаборатории.

_s =2,68г/см³ -плотность частиц.

=1,72г/см³ -плотность грунта.

₁₁ =17,0 кН/м³ — удельный вес.

w =18,5% - весовая влажность.

w_p =16% -граница раскатывания.

w_L=21% - граница текучести.

₁₁=18 — угол внутреннего трения.

C_II=9кПа — удельное сцепление Название грунта определяется по числу пластичности [1, табл. П. 2.4].

I_p = w_L-w_p.

Где w_L — влажность на границе текучести.

w_p — влажность на границе раскатывания.

I_p=21−16 =5% - супесь По показателю текучести Где w_p — влажность на границе раскатывания.

w — весовая влажность супесь характеризуется как пластичная Коэффициент пористости определяется по формуле Где w — весовая влажность.

_s -плотность частиц.

— плотность грунта Пористость Плотность грунта во взвешенном водой состоянии определяется по формуле.

_sb =(_s-_w)(1-n).

Где _s -плотность частиц.

_w -плотность воды.

_sb = (2,68−1)(1−0,458)=0,911 г/см³.

Удельный вес во взвешенном водой состоянии.

_sb = _sbg.

_sb = 0,91 110=9,11 кН/м³.

Плотность грунта в сухом состоянии определяется по формуле Где w-весовая влажность.

— плотность грунта.

г/см³.

Удельный вес в сухом состоянии.

_d = _dg.

_d =1,45 110=14,51 кН/м³.

Расчетное сопротивление супеси составит.

R₀=170,25 кПа.

При е=0,846.

Инженерно геологический элемент 3.

Требуется вычислить необходимые физические характеристики грунта в дополнение к определенным в геодезической лаборатории.

_s =2,66г/см³ -плотность частиц.

=1,83г/см³ -плотность грунта.

₁₁=18 кН/м³ — удельный вес.

w=13% - весовая влажность.

₁₁=32 — угол внутреннего трения.

Название грунта определяется по числу пластичности [1, табл. П. 2.4].

I_p = w_L-w_p.

Где w_L — влажность на границе текучести.

w_p — влажность на границе раскатывания.

I_p=0 — песок Гранулометрический состав песка:

Масса частиц крупнее 2 мм =0,2%<25%.

Масса частиц крупнее 0,5мм=10,2%<50%.

Масса частиц крупнее 0,25мм=34,9%<50%.

Масса частиц крупнее 0,1мм=80,8%>75% т. е. песок мелкий Коэффициент пористости определяется по формуле Где w — весовая влажность.

_s -плотность частиц.

— плотность грунта в соответствии с [1, табл. П 2.3] песок характеризуется средней плотности.

Пористость Плотность грунта во взвешенном водой состоянии определяется по формуле.

_sb =(_s-_w)(1-n).

Где _s -плотность частиц.

_w -плотность воды.

_sb = (2,66−1)(1−0,391)=1,01 г/см³.

Удельный вес во взвешенном водой состоянии.

_sb = _sbg.

_sb = 1,0110=10,1 кН/м³.

Плотность грунта в сухом состоянии определяется по формуле Где w-весовая влажность.

— плотность грунта.

г/см³.

Удельный вес в сухом состоянии.

_d = _dg.

_d =1,619 10=16,19 кН/м³.

Степень влажности песка определится по формуле Где S_r -степень влажности песка.

w — весовая влажность.

е — коэффициент пористости.

— плотность частиц грунта.

— плотность воды.

В соответствии с [1, табл. П. 2.2] песок характеризуется как влажный Расчетное сопротивление песка средней крупности, средней плотности составит.

R₀=200 кПа Результаты определений заносим в сводную таблицу 1.

Физико-механические характеристики грунтов Таблица 1.

1.1 Обработка результатов испытания грунта штампом Требуется определить модуль деформации грунта по результатам испытания грунта штампом в полевых условиях — график S=f (P), приведенный на рис. 1.

Грунт — суглинок.

В соответствии с ГОСТ 12 374–77 «Грунты. Методы полевого испытания статической нагрузкой» модуль деформации грунта Е вычисляется для прямолинейного участка графика по формуле Где — коэффициент Пуассона, принимаемый 0,35 для суглинков.

w — безразмерный коэффициент, принимаемый 0,79.

d — диаметр штампа, М Р — приращение давления между двумя точками, взятыми на осредняющей прямой, кПа.

S — приращение осадки штампа в М, между теми же точками, соответствующее Р.

Для рассмотрения случая испытания стандартным штампом, площадью, А =5000 см², диаметром d=0,798 м, модуль деформации определится.

1.2 Обработка результатов компрессионных испытаний грунта Требуется определить модуль деформации грунта по результатам испытания грунта компрессионным приборе — график зависимости е = f (P) приведен на рис. 2.

Грунт — супесь.

Используя нормативные рекомендации, определяется коэффициент сжимаемости в интервале давления 100−200 кПа.

Модуль деформации по компрессионным испытаниям определится.

где — безразмерный коэффициент, принимаемый для суглинков 0,74.

Модуль деформации Е_к, полученный по результатам компрессионных испытаний из-за несоответствия напряженно-деформированного состояния грунта в приборе и в основании фундамента, имеет заниженное значение. Поэтому для перехода к натурным значениям модуль деформации Е от компрессионного значения Е_к при испытании вводится корректировочный коэффициент m_k.

Корректировочный коэффициент m_k, принимается по [1,табл.2.2].

По интерполяции определяем m_k=2.

Значение модуля деформации примет значение.

Грунт — песок.

Используя нормативные рекомендации, определяется коэффициент сжимаемости в интервале давления 100−200 кПа..

Модуль деформации по компрессионным испытаниям определится где — безразмерный коэффициент, принимаемый для песков 0,76.

Модуль деформации Е_к, полученный по результатам компрессионных испытаний из-за несоответствия напряженно-деформированного состояния грунта в приборе и в основании фундамента, имеет заниженное значение. Поэтому для перехода к натурным значениям модуль деформации Е от компрессионного значения Е_к при испытании вводится корректировочный коэффициент m_k.

Корректировочный коэффициент m_k, принимается по.

m_k=1.

Значение модуля деформации примет значение.

2. Оценка инженерно-геологических условий площадки строительства.

Площадка характеризуется благоприятными условиями для строительства: имеет относительно ровный рельеф, отмечается горизонтальное простирание слоев грунта.

В геологическом отношении площадка строительства представлена следующими инженерно-геологическими элементами:

1 — суглинок текучий ₁₁=15.0 кН/м³, е=1.161, I_l=1.222, Е=3930,6 кПа, R_o=100 кПа толща 2−3 м., который может быть использован в качестве естественного основания.

2 — супесь пластичная ₁₁=17.0 кН/м³, е=0.846, I_l=0.5,Е=8909.3 кПа, R_o=170.25кПа толща 5−7 м., который может быть использован в качестве естественного основания.

3 — песок мелкий, средней плотности, влажный ₁₁=18 кН/м³, е=0.643, S_r=0.538, Е=17 610,3 кПа, R_o=200 кПа, который не рекомендуется использовать в качестве естественного основания для фундаментов здания, так как является влажным.

2.1 Выделение рациональных вариантов фундаментов.

Анализируя возможные к выполнению варианты фундаментов, можно выделить два рациональных:

1 вариант — ленточный фундамент на естественном основании.

Отметка пола технического подполья для этих типовых секций здания минус 2.100,.

Заглубление подошвы фундамента ниже пола технического подполья — на 0.8 м. Таким образом, отметка заложения подошвы фундамента предварительно может быть принята — минус 2.900.

2 вариант — свайный фундамент.

Проектирование свайного фундамента предусматривается передача нагрузки от сооружения на нижележащий грунт — песок. Длина свай 8.0 метров, определится отметка нижних концов свай — минус 8.800.

3. Определение нагрузок на фундаменты здания.

3.1 Постоянные нагрузки на 1 м² покрытия и перекрытия здания Таблица 2.

Для дальнейших подсчетов приняты следующие постоянные нормативные нагрузки от отдельных конструкций:

перегородки 1,0 кН/м².

внутренние несущие стены из силикатного кирпича.

0,381,910=7,22 кН/м².

наружные стены из глиняного кирпича.

0,681,910=12,16 кН/м².

двойное остекление 0,7 кН/м².

балконная плита 3,8 кН/м².

Временные нормативные нагрузки:

снеговая нагрузка 1,0 кН/м².

на лестничную клетку 3 кН/м².

на междуэтажное перекрытие 1,5 кН/м².

нагрузка на балконы 4,0 кН/м².

3.2 Определение нагрузок на фундамент наружной самонесущей стены.

Сечение 1−1, с грузовой площадью: А₁ = 0.

Нормативная нагрузка на длину фундамента.

Постоянные нагрузки.

наружная стена из силикатного кирпича

(72,8+1,7+0,3)12,162,91 -71,5112,16+1,12,91 190,51 = 620,54 кН.

вес окон 71,510,7=10,06 кН

Временные нагрузки = 0

3.3 Определение нагрузки на фундамент внутренней несущей стены (с опиранием лестниц)

1) Сечение2−2,.

с грузовой площадьюм².

Нормативная нагрузка на длину фундамента.

Постоянные нагрузки.

лестницы — 71,113,8 = 29,53 кН

(расчетная нагрузка 71,114,18 = 32,48 кН);

внутренняя несущая стена — 21,67,221 = 155,95 кН;

кровля 2,543,5 = 8,89

(расчетная нагрузка 2,544,03 = 10,24 кН)

чердачное перекрытие 2,543,2 = 8,13

(расчетная нагрузка 2,543,52 = 8,94 кН)

междуэтажное перекрытие 61,433,4= 29,17 кН

(расчетная нагрузка 61,433,76= 32,26 кН)

перекрытия над подвалом 1,433,67 = 5,25 кН;

(расчетная нагрузка 1,434,08 = 5,83 кН);

перегородки 71,431,0 = 10,01 кН.

Временная нагрузка

снеговая нагрузка 2,541,0 = 2,54 кН

нагрузка на чердачное перекрытие 2,540,7 = 1,78 кН

лестницы 71,113 = 23,31кН;

нагрузка на междуэтажное и подвальное перекрытие с учетом коэффициента сочетания _п1=0,49 71,431,50,49= 7,35 кН коэффициент сочетания:

2). Сечение 3−3,.

с грузовой площадью: м².

Нормативная нагрузка на длину фундамента.

Постоянные нагрузки.

лестницы — 71,113,8 = 29,53 кН

(расчетная нагрузка 71,114,18 = 32,48 кН);

внутренняя несущая стена — 21,67,221 = 155,95 кН;

кровля 3,843,5 = 13,44

(расчетная нагрузка 3,844,03 = 15,48 кН)

чердачное перекрытие 3,843,2 = 12,29

(расчетная нагрузка 3,843,52 = 13,52 кН)

междуэтажное перекрытие 62,733,4= 55,69 кН

(расчетная нагрузка 62,733,76= 61,59 кН)

перекрытия над подвалом 2,733,67 = 10,02 кН;

(расчетная нагрузка 2,734,08 = 11,14 кН);

перегородки 72,731,0 = 19,11 кН.

Временная нагрузка

снеговая нагрузка 3,841,0 = 3,84 кН

нагрузка на чердачное перекрытие 3,840,7 = 2,69 кН

лестницы 71,113 = 23,31кН;

нагрузка на междуэтажное и подвальное перекрытие с учетом коэффициента сочетания _п1=0,49 71,431,50,49= 7,35 кН.

коэффициент сочетания:

3.4 Определение нагрузок на фундамент наружной несущей стены.

Сечение 4−4,

с грузовой площадью:

Нормативная нагрузка на длину фундамента .

Постоянные нагрузки.

Кровля 2,733,5 = 9,55кН ;

(расчетная нагрузка — 2,734,03 =11,0кН;

чердачное перекрытие — 2,733,2 = 8,74 кН;

(расчетная нагрузка — 2,733,52 =9,61кН;)

междуэтажное перекрытие 62,733,4 = 55,7кН;

(расчетная нагрузка — 62,733,76 = 61,59 кН);

перегородки — 72,731,0 = 19,11 кН;

перекрытия над подвалом 2,733,67 = 10,02 кН;

(расчетная нагрузка — 2,734,08 = 11,14 кН);

наружная стена — 21,612,161 + 1,119,69 =273,32 кН;

Временные нагрузки:

— снеговая нагрузка 2,731,0 = 2,73 кН;

— нагрузка на чердачное перекрытие 2,730,7 = 1,91 кН;

— междуэтажное и перекрытие над подвалом с учетом коэффициента сочетания _n1=0,49 72,731,50,49=14,05 кН;.

3.5 Определение нагрузок на фундамент поперечной несущей стены

Сечение5−5,

с грузовой площадью:м²;

Нормативная нагрузка на длину фундамента

Постоянные нагрузки.

внутренняя несущая стена — 21,67,221 = 155,95 кН;

кровля 5,463,5 = 19,11

(расчетная нагрузка 5,464,03 = 22,0 кН)

чердачное перекрытие 5,463,2 = 17,47 кН;

(расчетная нагрузка 5,463,52 = 19,22 кН);

междуэтажное перекрытие 65,463,4 = 111,36 кН;

(расчетная нагрузка 65,463,76= 123,18 кН);

перекрытия над подвалом 5,463,67 = 20,04 кН;

(расчетная нагрузка 5,464,08 = 22,28 кН);

перегородки 75,461,0 = 38,22 кН.

Временная нагрузка

снеговая нагрузка 5,461,0 = 5,46 кН;

нагрузка на чердачное перекрытие 5,460,7 = 3,82 кН ;

нагрузка на междуэтажное и подвальное перекрытие с учетом коэффициента сочетания _п1=0,49 75,461,50,49= 28,09 кН.

коэффициент сочетания:

3.6 Определение нагрузки на фундамент наружной несущей стены (с опиранием балконной плиты).

Сечение6−6,.

с грузовой площадью: м².

Нормативная нагрузка на длину фундамента.

Постоянные нагрузки.

— наружная стена 19,917,22 = 143,68кН;

вес балконов 73,82,6 = 69,19кН;

покрытие последнего балкона 2,64,2 = 10,92 кН;

Временные нагрузки:

снеговая нагрузка 2,61,0 = 2,6 кН;

нагрузка на балконы 72,64,0 = 72,8кН;

3.7 Нагрузки в сечениях Таблица 3.

3.8 Значение вертикальных нагрузок для расчета фундаментов в расчетных сечениях.

Таблица 4.

4. Расчет и конструирование фундаментов мелкого заложения На практике в строительстве применяются фундаменты мелкого заложения следующих видов: столбчатые, ленточные, перекрестные и в виде сплошных железобетонных плит.

Наиболее же часто проектируются столбчатые и ленточные фундаменты; они и рассматриваются в курсовом проекте.

4.1 Определение глубины заложения подошвы фундамента Требуется определить глубину заложения подошвы фундаментов 6-этажного крупнопанельного дома с техническим подпольем на участке строительства, инженерно-геологическая ситуация которого представлена на рис. Здание строится в г. Нижнем Новгороде.

Расчетная глубина сезонного промерзания грунта у фундаментов здания d_f определяется по формуле:

d_f=k_h?d_fn.

где k_h— коэффициент, учитывающий влияние теплового режима сооружения, принимаемый:

— для наружных и внутренних фундаментов отапливаемых сооружений по табл. 2.4[1].

— для наружных и внутренних фундаментов неотапливаемых сооружений k_h=1,1, кроме районов с отрицательной среднегодовой температурой В примере для здания с температурой в техническом подполье 5 °C коэф. k_h=0,7.

d_fn— нормативная глубина промерзания, определяемая по формуле.

d_fn= d_о ?

М_t-безразмерный коэффициент, численно равный сумме абсолютных значений среднемесячных отрицательных температур за зиму в данном районе: для Брянска принимается равной 27,2°C[5, табл.1].

d_о— величина, принимаемая равной для суглинков 0,23(м).

d_f=0,7?0,23?=0,84 м Анализ инженерно-геологических условий площадки строительства и конструктивных решений здания позволяет сделать вывод, что принятая глубина заложения фундаментов в данном примере достаточна.

4.2 Определение размеров подошвы фундамента Ширина подошвы ленточного фундамента определяется по формуле:

b=, м где n₀₁₁ -расчетные усилия по 2-му предельному состоянию на 1 п.м. ленточного фундамента, приложенные к их верхнему обрезу (при коэф. надежности по нагрузке ?_f=1), кН;

R-расчетное сопротивление грунта основания; подставляется R_{o ,}кН.

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

d-глубина заложения фундамента от уровня планировки, м.

Но значение расчетного сопротивления грунта R_o является условным, относится к фундаментам, имеющим ширину d=1м и глубину заложения d=2м и не учитывающим прочностные характеристики грунта. Поэтому производится уточнение значения R с учетом конструктивных особенностей фундамента (d= 2 м) по формуле:

R=[M_??K_z?b?₁₁+M_g?d₁??₁₁+(M_g-1)?d_b??'₁₁+Mc?C₁₁].

где ?_c1 и ?_c2 -коэф. условий работы, принимаемые по указаниям [табл. П. 3.3], в рассматриваемом примере ?_с1=1,1, ?_с2=1,0;

К_z— коэф. при b<10м принимается Kz=1;

K-коэф. принимаемый равным К=1, если прочностные характеристики грунта определены непосредственным испытанием;

M?, Mg, Mc-коэф., принимаемые в зависимости от расчетного значения угла внутреннего трения табл.п.3.2 [1].

Для ?₁₁=18° - M?=0,43, Mg=2,73, Mc=5,31;

?₁₁ и ?₁₁'-осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих соответственно выше и ниже подошвы фундамента (при наличии подземных вод определяется с учетом взвешивающего действия воды), в рассматриваемом примере.

?₁₁ = 17 кН/м³,?₁₁'= 15 кН/м³;

C₁₁-расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента, в примере C₁₁= 9 кПа;

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

d₁=h_s+h_cf0,72+0,08?=0.84м.

где h_s-толщина слоя грунта выше подошвы фундамента со стороны подвала 0,72 м.

h_cf-толщина конструкции пола 0,08 м.

?_cf-расчетное значение удельного веса конструкции пола подвала.

d_b-глубина подвала от уровня планировки до пола подвала.

Сечение 1−1.

b=,.

R=[0.43?1?1.66?17.0+2.73?17.0?0.84+(2.73−1)?1.2?15.0+5.31?9]=143,05кПа.

b'=,.

Так как разность двух значений b превышает 10%.

(2.1−1.66)/2.1?100%=21%.

уточнение необходимо продолжить.

R'=[0.43?1?2.1?17.0+2.73?17.0?0.84+(2.73−1)?1.2?15.0+5.31?9]=146,59кПа.

b''=,.

(2,1−2,03)/2,1?100%=3,33% < 10%.

Принимаем b=2000мм ФЛ 20.12.

R=[0.43?1?2.0?17.0+2.73?17.0?0.84+(2.73−1)?1.2?15.0+5.31?9]=145,79кПа Сечение2−2:

b=,.

R=[0.43?1?2.16?17.0+2.73?17.0?0.84+(2.73−1)?1.2?15.0+5.31?9]=147,07кПа.

b'=,.

Так как разность двух значений b превышает 10%.

(2,63−2,16)/2,63 ?100%=17,8%.

уточнение необходимо продолжить.

R'=[0.43?1?2.63?17.0+2.73?17.0?0.84+(2.73−1)?1.2?15.0+5.31?9]=150,85кПа.

b''=,.

(2.63−2.54)/2.63 ?100%=3.4% < 10%.

Принимаем b=2800мм ФЛ 28.12.

R=[0.43?1?2.8?17.0+2.73?17.0?0.84+(2.73−1)?1.2?15.0+5.31?9]=152,22кПа.

Сечение 3−3:

b=,.

R=[0.43?1?2.61?17.0+2.73?17.0?0.84+(2.73−1)?1.2?15.0+5.31?9]=150,69кПа.

b'=,.

Так как разность двух значений b превышает 10%.

(3.07 -2.61)/3.07 ?100%=15%.

уточнение необходимо продолжить.

R'=[0.43?1?3.07?17.0+2.73?17.0?0.84+(2.73−1)?1.2?15.0+5.31?9]=154,39кПа.

b''=,.

(3.07−2.97)/3.07 ?100%=3.3% < 10%.

Принимаем b=3200мм ФЛ 32.12.

R=[0.43?1?3.2?17.0+2.73?17.0?0.84+(2.73−1)?1.2?15.0+5.31?9]=155,44кПа.

Сечение 4−4:

b=,.

R=[0.43?1?3.03?17.0+2.73?17.0?0.84+(2.73−1)?1.2?15.0+5.31?9]=154,07кПа.

b'=,.

Так как разность двух значений b превышает 10%.

(3.46−3.03)/3.46 ?100%=12%.

уточнение необходимо продолжить.

R'=[0.43?1?3.46?17.0+2.73?17.0?0.84+(2.73−1)?1.2?15.0+5.31?9]=157,53кПа.

b''=,.

(3.46−3.36)/3.46 ?100%=2.9% < 10%.

Принимаем монолитную подушку b=3500мм.

R=[0.43?1?3.5?17.0+2.73?17.0?0.84+(2.73−1)?1.2?15.0+5.31?9]=157,85кПа.

Сечение 5−5:

b=,.

R=[0.43?1?3.07?17.0+2.73?17.0?0.84+(2.73−1)?1.2?15.0+5.31?9]=154,39кПа.

b'=,.

Так как разность двух значений b превышает 10%.

(3.49−3.07)/3.49 ?100%=12%.

уточнение необходимо продолжить.

R'=[0.43?1?3.49?17.0+2.73?17.0?0.84+(2.73−1)?1.2?15.0+5.31?9]=157,77кПа.

b''=,.

(3.49−3.39)/3.49 ?100%=2.9% < 10%.

Принимаем монолитную подушку b=3500мм.

R=[0.43?1?3.39?17.0+2.73?17.0?0.84+(2.73−1)?1.2?15.0+5.31?9]=157,85кПа.

Сечение 6−6:

b=,.

R=[0.43?1?2.3?17.0+2.73?17.0?0.84+(2.73−1)?1.2?15.0+5.31?9]=148,2кПа.

b'=,.

Так как разность двух значений b превышает 10%.

(2.77−2.3)/2.77 ?100%=17%.

уточнение необходимо продолжить.

R'=[0.43?1?2.77?17.0+2.73?17.0?0.84+(2.73−1)?1.2?15.0+5.31?9]=151,98кПа.

b''=,.

(2.77−2.67)/2.77 ?100%=3.6% < 10%.

Принимаем b=2800мм ФЛ 28.12.

R=[0.43?1?2.8?17.0+2.73?17.0?0.84+(2.73−1)?1.2?15.0+5.31?9]=152,22кПа.

4.3 Проверка давления на грунт под подошвой фундамента.

P_п= R,.

Где P_п-давление под подошвой фундамента, кПа;

G_fП-собственный вес фундамента длиной 1 п.м., определяемый как произведение удельного веса материала фундамента (железобетон-24 кН/м³) и объема материала фундамента.

Gg_П-вес грунта на уступах фундамента, определяемый как произведение удельного веса грунта (15 кН/м³) и объема грунта А-площадь 1 п.м. подошвы фундамента, принятых размеров.

Сечение 1−1:

P_п=кПа < 145,79 кПа Сечение 2−2:

P_п==131,83кПа < 152,22кПа Сечение3−3:

P_п==137,15кПа < 155,44кПа Сечение4−4:

P_п==144,99кПа < 157,85кПа Сечение5−5:

P_п==146,17кПа < 157,85кПа Сечение6−6:

P_п==138,0кПа < 152,28кПа Следовательно, принятые размеры подошв фундамента достаточны.

5 Определение осадки основания ленточного фундамента.

'[м], где (38).

S — конечная осадка основания;

п — число слоев, на которое разделена сжимаемая толща основания H_c;

= 0,8 — безразмерный коэффициент;

— среднее давление в элементарном слое;

h_i — толщина i-того элементарног о слоя грунта;

E_i — модуль деформации i-того элементарного слоя грунта.

Определяем осадку фундамента в сечении с наибольшей нагрузкой — в сечении 5−5 с нормативной нагрузкой n_0II = 399,52 кН.

— эпюра дополнительных вертикальных давлений (напряжений) от здания.

— коэффициент, зависящий от вида фундамента.

— эпюра вертикальных напряжений от собственного веса грунта.

Давление от собственного веса грунта на уровне подошвы фундамента будет:

15?2=30,0(кПа).

Давление под подошвой фундамента:

р = 145,82кПа.

Ширина подошвы фундамента b = 3,5 м.

Дополнительное давление на подошву фундамента:

145,82−30,0=115,82(кПа).

Давление от собственного веса грунта на границе залегания слоев грунта:

15?2,7=40,5(кПа).

40,5+17?6,1=144,2(кПа).

Толщина элементарного слоя:

0,4?b=0,4?3,5=1,4(м).

— абсолютная глубина слоя.

Относительная глубина расположения подошвы i-го слоя.

Напряжения на подошве элементарного слоя:

Среднее напряжение в элементарном слое.

1) _zp1 = 0.977 115.82 = 113.16 кПа; r₁ = ₁ = 0.977.

2) _zp2 = 0.755 115.82 = 87.44 кПа;; r₂ = ₂ = 0.755.

3) _zp3 = 0.550 115.82 = 63.70 кПа;; r₃ = ₃ = 0.550.

4) _zp4 = 0.420 115.82 = 48.64 кПа;; r₄ = ₄ = 0.420.

5) _zp5 = 0.337 115.82 = 39.03 кПа;; r₅ = ₅ = 0.337.

6) _zp6 = 0.315 115.82 = 36.48 кПа;; r₆ = ₆ = 0.315.

7) _zp7 = 0.264 115.82 = 30.58 кПа;; r₇ = ₇ = 0.264.

8) _zp8 = 0.227 115.82 = 26.29 кПа;; r₈ = ₈ = 0.227.

.

S =5.28u = 10 см.

Вывод: осадка допустима.

6. Расчет и конструирование свайного фундамента Проектирование свайного фундамента производится в соответствии с нормами проектирования СНиП 2.02.03−85. Свайные фундаменты.

6.1 Определение расчетной нагрузки, допускаемой на сваю Длина сваи подбирается из условия погружения нижнего конца сваи на 1−2 метра в нижезалегающий более прочный грунт (несущий слой). Несущая способность забивной висячей сваи Fd определяется как сумма сил расчетных сопротивлений грунтов основания под нижним концом сваи и на ее боковой поверхности по формуле:

Fd=?c? (?_CR? R? A + U? ? ?_Cf? f₁? h_i).

Где ?c — коэффициент условий работы сваи в грунте, принимаемый ?_C=1;

R — расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи кПа, определяемое по табл.П.7.1 [1].

А — площадь опирания на грунт сваи, м², принимаемая по площади поперечного сечения сваи брутто, или по площади поперечного сечения камуфлетного уширения по его наибольшему диаметру или по площади сваи оболочки нетто;

U — наружный периметр поперечного сечения сваи, м;(А = 0.09 м², А = 0.1225 м²).

f₁ — расчетное сопротивление i-ого слоя грунта основания на боковой поверхности сваи, кПа, определяемое по табл. П. 7.2[1].

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

?_CR, ?_Cf — коэффициенты условия работы грунта соответственно под нижним концом и на боковой поверхности сваи, учитывающие влияние способа погружения сваи на расчетные сопротивления грунта, определяемые по табл. П. 8.1[1];

при погружении сваи забивкой молотами ?_CR=1.1, ?_Cf=0.9.

Значение R согласно СНиП определяется по таблице для глубины Н. Величина f₁ определяется по таблице для глубин заложения середин слоев грунта, соприкасающихся с боковой поверхностью сваиh₁, h₂; пласты грунтов расчленяются на однородные слои толщиной не более 2 метров.

В соответствии с расчетной схемой несущая способность сваи определится:

h₁=0,75 м; l₁=2,35 м ;h₂=2м; l₂=3,7 м; h₃=2м; l₃=5,70 м; h₄=2м; l₄=7,70 м;

h₅=2м; l₅=9,70 м; h₆=2м; l₆=11,70 м.

Fd=1?[1,1?2780?0,09+1,2?(0,9?4,35?0,7+0,9?2?71,95+1293,4+148,850,3)]=675,67кН Значение расчетной нагрузки, допускаемой на сваю, определяется по формуле.

N=.

Где ?_к-коэффициент надежности, принимаемый по СНиП[4, п. 4.3]; при определении несущей способности сваи расчетом ?_к=1,4.

N₁=кН; (N₂ = 601,28 кН).

6.2 Определение расстояний между сваями и выполнение плана расстановки свай Требуется выполнить план расстановки свай для типовой секции крупнопанельного жилого дома. Расстояния между сваями под стены здания определяется по формуле:

a=.

где Nрасчетная нагрузка, допускаемая на сваю, кН;

n₁— расчетная нагрузка на 1 м фундамента (с учетом веса ростверка и грунта на его обрезах), кН Расстояния между сваями определяются:

В сечении 1−1: a₁=482,62/259,7=1,86 м Принято при расстановке м В сечении 2−2: a₂=482,62/311,38=1,55 м Принято при расстановке м В сечении 3−3: a₃=482,62/376,39=1,28 м Принято при расстановке м.

В сечении 4−4: a₄=482,62/464,49=1,04 м Принято при расстановке м В сечении 5−5: a₅=482,62/444,49=1,09 м Принято при расстановке м В сечении 6−6: a₆=601,28/347,91=1,73 м Принято при расстановке м Согласно плана размещения, предусматривается забивка сваи марки С11−30 и 2 сваи марки С11−35. Специфика размещения свай при проектировании свайных фундаментов крупнопанельных зданий — расстановка их в местах пересечения панелей. Поэтому расстояния принятые между сваями могут быть менее расчетных.

Правильность решения может быть установлено дополнительной проверкой, при которой принятое количество свай () должно быть не менее требуемого (51).

Вес секций здания определяется как сумма погонных расчетных нагрузок по всем стенам.

(444,49?16,4+464,46?11,5+311,38?6,4+376,39?6,4+259,7?29,2)=24 615,47 кН Расчетная нагрузка, допускаемая на сваю N=482,62кН Тогда требуемое количество свай определится: 24 615,47/482,62 =51 свая.

7. Технико-экономическое сравнение вариантов фундаментов Здание строится в г. Брянск. С учетом инженерно-геологических условий площадки строительства при рассмотрении возможных вариантов фундаментов выявлены следующие рациональные:

1 вариант — ленточный сборный фундамент;

2 вариант — свайный фундамент.

При рассмотрении показателей (стоимости и трудоемкости) приняты относительные величины определенные на основании нормативов для жилищно-гражданского строительства, разработанных ТНИЛОЭС НАСИ в 1985;1987 г. Результаты сравнения позволяют выявить наиболее рациональный тип фундаментов.

Сметная стоимость строительно-монтажных работ определяется по формуле:

С=?(Vi?Ci)Нр?КП.Н?КИ.И Где V_i— объем i-той работы по соответствующему варианту;

C_i— показатель единичной стоимости i-той работы в ценах 1984 года, в рублях;

Н_р-коэффициент, учитывающий накладные расходы (Н_Р=1.2);

К_П.Н-коэффициент, учитывающий плановые накопления (К_П.Н=1.08).

К_И.И-коэффициент, учитывающий изменения цен по индексу 1984 года (11.75);

?(V_i?C_i) — прямые затраты по сравниваемым вариантам фундаментов в ценах 1984 г., в рублях.

свайный фундамент грунт.

Прямые затраты по сравниваемым вариантам фундаментов 7-ми этажного жилого кирпичного дома в ценах 1984 г:

Итого: 298−916 5.656 253−344 5.922.

Технико-экономические показатели сравниваемых вариантов фундаментов.

Трудоемкость выполнения работ включает дополнительные затраты труда на обслуживание строительного процесса (К_о=1.25) и строительной площадки (К_П=1.07).

Т_Р=.

где З₁-затраты труда на единицу работ, чел/час.

К_о, К_П-коэффициент, учитывающий затраты труда на обслуживание строительного процесса и площадки.

Продолжительность производства работ определится по формуле:

t=.

где Н-численность рабочих в день (принято Н = 6 чел.).

230-плановое число рабочих дней в году.

Наиболее экономичный вариант фундаментов определится Э=(4551.9−3857.9)+0.15· 4551.9 (0.68−0.72) = 694.03 руб.

Экономический эффект достигается от внедрения второго варианта фундаментов-свайного фундамента, который и принимается к разработке, проектированию и выполнению.

Вывод: более экономичным является свайный фундамент.

1 Канаков Г. В., Прохоров В. Ю. Проектирование оснований и фундаментов гражданских зданий. Учебное пособие.- Н. Новгород: Изд. МИПК ННГАСУ. 1999.-71с.

2 ГОСТ 25 100–95. Грунты. Классификация/ Госстрой России.-М.: ГУП ЦПП, 1997.-38.

3 СНиП 2.02.01−83*. Основания зданий и сооружений/ Минстрой России. -М.: ГП ЦПП. 1995.-48с.

4 СНиП 2.02.03−85. Свайные фундаменты. — М.: Стройиздат, 1985.

5 СНиП 2.01.01−82. Строительная климатология и геофизика / Госстрой СССР.- М.: Стройиздат, 1983.-136с.

6 СНиП 2.01.07−85*. Нагрузки и воздействия / Минстрой России.- М.: ГП ЦПП. 1996.-44с.