Кратная характеристика проектируемого здания.
I. Определение физико-механических характеристик грунтов строительной площадки. II. Определение расчетных нагрузок на фундаменты. III. Определение глубины заложения ленточного фундамента под наружную и внутреннюю
стены 8-этажного жилого здания. IV. Определение размеров подошвы фундамента мелкого заложения.
1. Расчёт ленточного фундамента под наружную стену здания.
2. Расчёт столбчатого фундамента под внутренний каркас здания.
3. Проектирование песчаной подушки. V. Расчёт свайного фундамента 8-этажного жилого дома.
1. Расчёт ленточного фундамента под наружную стену здания.
2. Расчёт отдельно стоящего свайного фундамента под внутренний каркас здания.
3. Расчёт свайного фундамента под наружную стену здания по II группе предельных
состояний (по деформациям).
VI. Расчёт осадок фундаментов.
1. Расчёт осадок свайного фундамента под наружную стену здания методом
послойного суммирования (СНиП 2.02.01-83* «Основания зданий и сооружений»).
2. Определение осадки столбчатого фундамента мелкого заложения методом
эквивалентного слоя (метод Н.А. Цытовича).
VII. Список литературы.
КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПРОЕКТИРУЕМОГО ЗДАНИЯ
1. Назначения здания: общественнное. 2. Вариант геологии: 7 3. Вариант конструкции: 6 4. Размер в плане (в осях): 69,0х40,2 м. 5. Количество этажей: 13. 6. Высота здания от спланированной отметки поверхности земли до карниза: 46,8 м. 7. Условная отметка пола первого этажа выше спланированной отметки земли: 1,05 м. 8. Наличие подвального помещения: под всем зданием. 9. Отметка пола подвала: -2,05 м. 10. Конструктивная схема здания: Стены наружные – сборные ж/б панели толщиной 34 см. Стены внутренние – сборные ж/б панели толщиной 12 см.
Колонны – ж/б, 40×40 см. Перекрытия – сборные многопустотные ж/б плиты толщиной 22 см. Покрытие – сборные ж/б плиты. 11. Город строительства: Тамбов.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК
ГРУНТОВ СТРОИТЕЛЬНОЙ ПЛОЩАДКИ Для каждого из слоёв грунта, вскрытых двумя скважинами и одним шурфом, определяем расчётные характеристики.
Слой 1: Насыпь не слежавшаяся Удельный вес: ρ = 16,0 кН/м3. Глубина отбора монолита: h = 0.3 м.
Слой 2: Глинистый грунт. Удельный вес грунта: = 19,5 кН/м3. Удельный вес твёрдых минеральных частиц: s = 27,1 кН/м3. Природная влажность грунта: W = 27.5 %. Влажность грунта на границе текучести: WL = 30 %. Влажность грунта на границе раскатывания: Wр = 23%٪. Глубина отбора монолита: h = 3,0 м. Средняя мощность слоя:
Проектирование фундаментов силосного корпуса
... и сооружения; предусмотреть такую организацию работ по устройству котлована и возведению фундаментов, при которой не нарушались бы природные свойства грунтов основания и не были ... и конструктивные особенности подземной части здания Проектируемое здание — силосный корпус, инженерное сооружение, предназначенное для хранения сыпучих материалов. Габаритные размеры здания в плане по разбивочным ...
∆h =
1) Определяем тип глинистого грунта по показателю (числу) пластичности Ip:
Ip = WL + WP = 30 – 23 = 7%. Т.к. 1 ≤ (Ip = 7%) ≤ 7, то тип рассматриваемого глинистого грунта – супесь. 2) Определяем разновидность глинистого грунта по консистенции IL:
= = 0,6
Т.к. ( IL= 0,6) ≤ 1, то разновидность рассматриваемого глинистого грунта – супесь пластичная. 3) Определяем коэффициент пористости e:
4) Определяем условно-расчетное сопротивление R0 рассматриваемого грунта:
- R0 = f (Ip;
- IL;
- е).
Т.к. (е = 0,77) ≥ 0,7, то для рассматриваемого глинистого грунта (супеси пластичной) условно-расчетное сопротивление R0 не нормируется. Таким образом, исследуемый слой грунта представляет собой супесь пластичную. Условно-расчетное сопротивление R0 не нормируется. Слой 3: Глинистый грунт. Удельный вес грунта: = 19,4 кН/м3. Удельный вес твёрдых минеральных частиц: s = 27,1 кН/м3. Природная влажность грунта: W = 28, 5%. Влажность грунта на границе текучести: WL = 29 %. Влажность грунта на границе раскатывания: Wр = 16%٪. Глубина отбора монолита: h = 6,0 м. Средняя мощность слоя:
∆h =
1) Определяем тип глинистого грунта по показателю (числу) пластичности Ip:
Ip = WL + WP = 29 – 16 = 13%. Т.к. 7 ≤ (Ip = 13%) ≤ 17, то тип рассматриваемого глинистого грунта – суглинок. 2) Определяем разновидность глинистого грунта по консистенции IL:
= = 0,96
Т.к.0,75 ≤( IL= 0,96) ≤ 1, то разновидность рассматриваемого глинистого грунта – суглинок текучепластичный. 3) Определяем коэффициент пористости e:
4) Определяем условно-расчетное сопротивление R0 рассматриваемого грунта:
- R0 = f (Ip;
- IL;
- е).
Условно-расчетное сопротивление для глинистых грунтов определяем методом графической интерполяции (рис. 1).
Рис. 1. К определению условно-расчетного сопротивления для глинистых грунтов.
Таким образом исследуемый слой грунта представляет собой суглинок текучепластичный с условно-расчетным сопротивлением R0 = 159 кПа.
Слой 4: Песчаный грунт. Удельный вес грунта: = 20,6 кН/м3. Удельный вес твёрдых минеральных частиц: s = 27,0 кН/м3. Природная влажность грунта: W = 22,2%٪. Глубина отбора монолита: h = 9,0 м. Средняя мощность слоя:
∆h =
1) Определяем тип песчаного грунта по гранулометрическому составу: Вес частиц крупнее 2.00 мм составляет: 0% (нет) Вес частиц крупнее 0.50 мм составляет: 0% (нет) Вес частиц крупнее 0.25 мм составляет: 62.0% Вес частиц крупнее 0.10 мм составляет: 33.7% Т.к. вес частиц крупнее 0.25мм составляет 62.0% (наибольшую часть), то рассматриваемый вид песчаного грунта – песок средней крупности. 2) Определяем коэффициент пористости е:
= = 1.31*1.222-1=0,60
Т.к. 0.6≤ ( e= 0,6) ≤ 0.75, то рассматриваемый вид песчаного грунта – песок средней
плотности.
3) Определяем влажность песчаного грунта по степени влажности Sr:
4) Определяем условно-расчетное сопротивление R0 рассматриваемого грунта:
Определение и обработка данных лабораторных испытаний глинистых ...
... материалов, опубликованной литературы и действующих нормативно-методических документов в области лабораторных испытаний. тектоника глинистый грунт набухание 1. Краткая характеристика района изыскания 1.1 Изученность Территория ... [4]. Характеристика климата приводится на основании данных метеостанции Тамань. Средняя, минимальная и максимальная температура воздуха по месяцам за многолетний период ...
R0 = 400 кПа, по табл. Так как средняя плотность и пески средней крупности,
независимо от влажности.
Таким образом, исследуемый слой грунта представляет собой песчаный грунт средней
плотности средней крупности насыщенный водой с коэффициентом пористости (е)
равным 0.60 и с расчетным сопротивлением грунта (R0) равным 400кПа.
ВЫВОДЫ
1. Исследуемая территория относится к условно благоприятной для строительства в
связи с залеганием слабых грунтов (ИГЭ-1, ИГЭ-2, ИГЭ-3, ИГЭ-4) в активной зоне
нагрузок от фундаментов сооружения.
2. Разведанная толща до глубины 15.0м неоднородная, в ее составе выделено 4
инженерно-геологических элементов (ИГЭ).
Геологический разрез участка
изображен на рис.2.
3. Физико-механические свойства грунтов приведены в сводной таблице.
4. Гидрогеологические условия исследуемой площадки строительсятва в целом
характеризуются наличием водоносного горизонта, приуроченного к песку и
вскрытого тремя скважинами и шурфом на глубине 9.0м (114.00-115.0)
5. 2-й слой – супесь пластичная. Толщина слоя 3.5м с коэффициентом пористости (е)
равным 0.77 и с ненормируемым расчетным сопротивлением грунта (R0), и может
служить хорошим естественным основанием. (119.0-120.00м)
СВОДНАЯ ТАБЛИЦА ФИЗИКО-МАТЕМАТИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ГРУНТОВ
СТРОИТЕЛЬНОЙ ПЛОЩАДКИ № Наименование ИГЭ W c п/п % % град. кПа кПа
1 ИГЭ-1. — — — — — — — — Насыпь не слежавшаяся 2 ИГЭ-2. 19,5 27,1 27,5 7 0,60 — 16 8 Супесь пластичная. 3 ИГЭ-3. 19,4 27,1 28,5 13 0,96 — 14 14 159
Суглинок
текучепластичный 4 ИГЭ-4. 20,6 27,0 22,2 — — 0,99 31 — 400
Песок средней крупности
средней плотности
насыщенный водой Э-2-А
Геологический разрез участка строительства
Скв. №3 Геология №7
Скв. №2
Масштаб : по горизонтали М1:500
по вертикали М1:100
I-Насыпь не слежавшаяся
Скв. №1 124.00 124.00
500 123.40
R0 — не нормируется 123.00
122.50 -0.500 122.00
4500 121.00 II-Супесь пластичная
3500
120.00 -3.000
119.90
119.50 119.00 119.00
R0 =0.15мПа 118.00
3000
- 6.000
III-Суглинок текучепластичный 117.00
4000
116.50 116.00 115.90
114.80 Уровень грунтовых вод 114.70 115.00 115.00
114.00 114.00 -9.000
113.00 IV-Песок средней крупности
средней плотности
8500 112.00 насыщенный водой
7000
R0 =0.4мПа 111.00
110.00
109.00 108.90
108.00 108.00 108.10
60500 47000
107500
II. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСЧЕТНЫХ НАГРУЗОК НА ФУНДАМЕНТЫ
Согласно заданию на проектирование здание 13-и этажного терапевтического корпуса имеет каркасную конструктивную схему с наружными панельными стенами, обстраивающими внутренний каркас. Фундаменты –столбчатые сборные железобетонные или столбчатые монолитные со сборными подколонниками. В проекте принят сборный вариант. Общий вид фундаментов показан на рис.2.
Рис.2. План, разрез и общий вид фундамента с полным каркасом. Расчет оснований и фундаментов производится по расчетным нагрузкам, которые как произведение нормативных нагрузок на соответствующие коэффициенты.
Проектирование фундаментов здания
... фундаментов и оснований: 1. Фундамент мелкого заложения на естественном основании (несущий слой песок средней крупности). 2. Фундамент из забивных висячих свай, опирающихся на песок средней крупности. 3. Фундамент мелкого заложения ... расположен подвал, под остальной частью здания подвал отсутствует, отметка пола в подвале - ... потому высокочувствительно к неравномерным осадкам. Здание при неравномерном ...
При проектировании столбчатых фундаментов расчет предполагает фундамент квадратной формы в плане, рассчитывается ориентировочный размер подошвы фундамента. Проектирование оснований и фундаментов мелкого заложения ведется по 2 группе предельных состояний по деформациям.
При проектировании и расчете свайных фундаментов, определяется число свай, исходя из несущей способности одиночной сваи. Расчет свайных фундаментов ведется по 1 группе предельных состояний по несущей способности.
Для унификации фундаментов под колонны примем максимальное значение нагрузки на колонны.
Расчетная нагрузка, действующая по обрезу фундамента, для здания с подвалом определяется по формуле:
N = n∙(Nn + Nnn ) + n’ ∙nc ∙ (Nв +Nвn ),
Где n и n’ – коэффициенты перегрузок, принимаемые в соответствии со СНиП 2.01.07-85* «Нагрузки воздействия. Нормы проектирования»; для расчета фундаментов по II группе предельных состояний по деформациям n = n’ = 1,0; для расчета фундаментов по I группе предельных состояний по несущей способности n = 1,1; n’ = 1,4;
- nc -коэффициент сочетания постоянных и временных нагрузок, принимаемый в соответствии со СНиП 2.01.07-85* «Нагрузки и воздействия. Нормы проектирования»;
- nc = 0,9;
- Nn — постоянная нагрузка на столбчатый фундамент от колонны;
- Nn =1380 кН;
- Nnn — постоянная нагрузка на столбчатый фундамент от конструкций подвала;
- Nn =300 кН;
- Nв — постоянная нагрузка на столбчатый фундамент от колонны;
- Nn =192 кН;
- Nвn — постоянная нагрузка на столбчатый фундамент от конструкций подвала; Nn =10 кН.
Определяем нагрузки, действующие по обрезу фундамента, для расчета фундаментов мелкого заложения по 2 группе предельных состояний.
Расчетная нагрузка на столбчатый фундамент:
NII= n∙(Nn + Nnn ) + n’ ∙nc ∙ (Nв +Nвn )=1,0·(1380+204,98)+1,0·0,9·(192+15,77)=1626,3кН
Определяем нагрузки, действующие по обрезу фундамента, для расчета фундаментов свайных фундаментов по 1 группе предельных состояний.
Расчетная нагрузка на столбчатый фундамент:
NI= n∙(Nn + Nnn ) + n’ ∙nc ∙ (Nв +Nвn )=1,1·(1380+204,98)+1,4·0,9·(192+15,77)=1936,32кН
III. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГЛУБИНЫ ЗАЛОЖЕНИЯ СТОЛБЧАТОГО ФУНДАМЕНТА
ПОД КОЛОННЫ 13-ЭТАЖНОГО ТЕРАПЕВТИЧЕСКОГО КОРПУСА Глубина заложения подошвы фундамента FL должна определяться с учетом назначения, конструктивных особенностей сооружения, нагрузок и воздействий на основание, глубины заложения фундаментов примыкающих зданий и сооружений, а также оборудования, геологических условий площадки строительства, гидрогеологических условий, глубины сезонного промерзания и оттаивания грунтов.
Конструктивные особенности здания, влияющие на глубину заложения фундаментов:
- наличие подвала под всей площадью здания;
- относительная отметка пола подвала -3,10м;
- высота цокольной части здания(превышение отметки пола первого этажа над планировочной отметкой) 1,05м;
- расчетная среднесуточная температура воздуха в помещении, примыкающем к наружным фундаментам, +10 °С;
- место строительства– г. Тамбов;
- грунтовые условия строительной площадки указаны на рис.3 и в табл.1;
- уровень подземных вод находится на глубине 9,33м от планировочной отметки.
DL 123,000(-1,050)
Проектирование фундаментов мелкого заложения
... химического состава (для установления степени агрессивности по отношению к будущему материалу фундамента). Несущую способность грунтов принимают на основании лабораторных испытаний образцов, взятых с места будущего строительства. ... -35,4% частицы 0,25-0,1 мм - 45,6 % частицы менее 0,1 мм - 6,3 % - песок мелкий. пористости - песок средней плотности - степень влажности- песок маловлажный Ro= 300 кПа 5 ...
I-Насыпь не слежавшаяся
122.50
II-Супесь пластичная
3500
119.00
III-Суглинок текучепластичный
4000
WL 114,000 (-10,050)
115.00
114.00
IV-Песок средней крупности средней
плотности насыщенный водой
7000
108.00
Рис.3. Инженерно-геологический разрез (схема).
Определяем глубину заложения подошвы фундамента, исходя из конструктивных особенностей здания. В здании с подвалом заглубление подошвы фундаментов ориентировочно назначаем на 1,35м(общая высота столбчатого фундамента 1,05м и пола подвала0,3м) ниже отметки пола подвала.
Глубину заложения фундамента определяем по формуле:
d=dв+hs+hcf-hц,
где dв – размер от чистого пола до первого этажа, dв = 3,1м ;
- hs – величина заглубления подошвы фундамента от низа пола подвала;
- hs =1,05м;
- hcf – толщина принятой конструкции пола подвала;
- hcf=0,3м;
- hц – высота цокольной части здания;
- hц =0,9м;
- d=dв+hs+hcf-hц=3,1+0,9+0,3-1,05=3,25м.
Нормативная глубина промерзания грунтов определяется по формуле:
, где
d0 — величина, принимаемая равной, для супесей — 0,28 м (см. СНиП 2.02.01-83 «ОСНОВАНИЯ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ», п.2.27);
- Mt – безразмерный коэффициент, численно равный сумме абсолютных значений среднемесячных отрицательных температур за зиму в районе строительства;
- для г.Тамбова Mt = 34,5м;
- dfn=0,28·√34,5=1,65м.
Расчетная глубина сезонного промерзания для глины в районе строительства г.Тамбов определя ется по формуле:
- , где kh – коэффициент, учитывающий влияние теплового режима сооружения, для наружных фундаментов отапливаемых сооружений kh=0,6;
- df=0,6·1,65м=0,99м.
Полученное значение расчетной глубины сезонного промерзания грунта зависит от инженерно-геологических условий, а также района строительства. Окончательно принимаем глубину заложения подошвы фундамента по наибольшей величине из найденных значений(расчетной глубине сезонного промерзания и глубине заложения подошвы фундамента, исходя из конструктивных особенностей).
Т.к. глубина заложения подошвы фундамента, исходя из конструктивных особенностей здания, d= 3,25м больше расчетной глубины сезонного промерзания грунта df= 0,99м, то окончательно принимаем глубину заложения подошвы фундамента 3,4м.
Принимаем планировочную отметку DL (123,00).
Абсолютная отметка глубины заложения фундаментаFL (119,75).
0,000
124,050
- 1,050
DL 123,000
I-Насыпь не слежавшаяся
122.50
2880
2050
- 3,100
3250
II-Супесь
пластичная 3500
300
119.00 -4,300
FL 119,750
Фундамент ремонтного цеха
... вариантов фундамент ов 4.1 Вариант No1. Фундамент на естественном основании 4.2 Вариант 2. Фундамент на забивных железобетонных сваях 4.3. Вариант 3. Фундамент на песчаной подушке 5. Проектирование фундамент ов ремонтного цеха 5.1 Проектирование фундамент а ...
III-Суглинок
текучепластичный 4000
115.00
- 10,050
114.00 DL 114,000
IV — Песок
средней
крупности
средней
плотности 7000
насыщенный
водой
108.00
Рис.4. Определение глубины заложения фундамента в здании с подвалом.
IV. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАЗМЕРОВ ПОДОШВЫ ФУНДАМЕНТА
МЕЛКОГО ЗАЛОЖЕНИЯ Определение размеров подошвы фундаментов производим методом последовательных приближений.
Поскольку грунтовые условия в верхних напластованиях геологического разреза являются неудовлетворительными для проектирования фундаментов мелкого заложения, необходимо заменить грунты, залегающие на уровне подошвы фундамента(глины текучие), песчаной подушкой из песка средней крупности средней плотности со следующими характеристиками: γ= 20кН/м³, Ro= 400кПа, φ= 30°, С=0кПа.
Столбчатый фундамент примем квадратной формы в плане.
Ориентировочные размеры подошвы квадратного фундамента определяем по формуле:
, где
где – NII=1691,3 кН расчетная нагрузка на столбчатый фундамент;
- R – табличное сопротивление грунта основания;
- R= 400,00кПа;
- d– глубина заложения фундамента;
- d= 3,25м;
- γII – расчетное значение удельного веса грунта, залегающего ниже подошвы фундамента, принимаемое равным расчетному значению удельного веса грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента;
- γII = 20кН/м³;
- b=√(1691,3/(400-3,25·20))=2,25м.
По сортаменту примем отдельно стоящий столбчатый фундамент 1Ф21.9-1. Вес фундамента 1Ф21.9-1 равен Gф=5,5т=55кН. Ширина подошвы фундамента b=2,1м.
Определяем расчетное сопротивление грунта по формуле:
- γС1 – коэффициент условий работы грунтов, зависящий от вида грунтов, лежащих в основании здания;
- для песка γС1 = 1,4;
- γС2 – коэффициент условий работы здания во взаимодействии с основанием, зависящий как от вида грунтов, залегающих непосредственно под подошвой фундамента, так и от отношения длины здания L= 69,0м к его высоте H= 46,8м, а также от жесткости здания;
- т.к. L/H <
- 1,5, то коэффициент γС2 = 1,4;
- k– коэффициент надежности;
- если прочностные характеристики грунта(φ и С) определены по результатам непосредственных испытаний грунтов строительной площадки, то коэффициент надежности принимается равным k= 1,0;
- Mγ, Mg, Mc – коэффициенты, принимаемые по СНиП в зависимости от расчетного значения угла внутреннего терния грунта, находящегося непосредственно под подошвой фундамента;
- для принятой песчаной подушки при φ= 30° коэффициенты будут равны:
- Mγ = 1,15;Mg = 5,59;
- Mc= 7,95;
- Kz– коэффициент, зависящий от конструктивных особенностей фундамента;
- при ширине фундамента(меньшей стороне подошвы) менее10м(b = 2,1м) коэффициент принимается равным Kz=1,0;
- b– ширина фундамента(меньшая сторона подошвы);
- b=2,1м;
- γ II – расчетное значение удельного веса грунта, залегающего ниже подошвы фундамента, принимаемое равным расчетному значению удельного веса грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента;
- γ II = 20кН/м³;
d – приведенная глубина заложения наружных и внутренних фундаментов от пола подвала, определяемая по формуле:
Методы усиления фундаментов
... пояса. Производя строительство ленточного фундамента, подошву фундамента обычно располагают на 20см ниже глубины промерзания грунта. Осуществляя строительство фундамента на сильно вспучивающихся и глубоко промерзающих грунтах. Толщина песчаной подушки обычно составляет 30-60см, ...
- где h – толщина слоя грунта от отметки подошвы фундамента до отметки низа пола подвала;
- s h = 0,6м; s
h – толщина принятой конструкции пола подвала; h = 0,3м;
cf cf
γ – расчетное значение удельного веса материала конструкции пола подвала; γ = 22,0кН/м ;
- cf cf γII’– осредненное (по слоям) расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих выше подошвы фундамента; определяется по формуле:
где γ и h – расчетные значения удельных весов и мощностей слоев грунтов, залегающих выше
i i подошвы фундамента; d – глубина заложения фундамента; d = 3,25м;
- γII’=(19,5∙1,85)/3,25=11,1кН/м³.
d1=0,6+0,3∙(22/11,1)=1,19
d – глубина подвала – расстояние от уровня планировки до пола подвала:
В
где d – размер от чистого пола подвала до пола первого этажа; d = 3,1м;
в в
h – высота цокольной части здания; h = 1,05м;
ц ц
d = 3,1–1,05 = 2,05м;
В
С – коэффициент сцепления грунта, лежащего ниже подошвы фундамента; С = 0кПа;
II II
R=1,4∙1,4/1∙(1,15∙2,1∙20+5,59∙1,19∙11,1+(5,59-1)∙2,05∙11,1+7,95∙0)=444,10кПА.
Проверяем фактическое среднее давление, действующее под подошвой фундамента, при принятой ширине фундамента и заданных нагрузках по формуле: где – расчетная нагрузка на столбчатый фундамент; NБII = 1691,3кН; G – собственный вес фундамента; G = 55,0кН; b – ширина подошвы фундамента; b = 2,1м; ф ф Рф=(1691,3+55)/2,1²=395,99кПа.
Определяем разницу между расчетным сопротивлением грунта основания и средним давлением на основание под подошвой фундамента:
Δ=(444,1-395,99)/395,99∙100%=12,15%. Т.к. разница между средним давлением, действующим по подошве фундамента, и расчетным сопротивлением основания составляет менее 20% (Δ=12,15%), то столбчатый фундамент принят достаточно экономично. Окончательно принимаем отдельно стоящий столбчатый фундамент 1Ф21.9-1.
V. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПЕСЧАНОЙ ПОДУШКИ Для расчета песчаной подушки необходимо определить ее размеры. Задаемся толщиной песчаной подушки hпп = 1,5м. В качестве материала песчаной подушкой принимаем песок средней крупности средней плотности со следующими характеристиками: γ = 20кН/м³, Ro = 400кПа, φ = 30°, С=0кПа. Подушка опирается на грунты, обладающие расчетным сопротивлением (суглинки текучепластичные Ro = 159кПа).
Следовательно, принимаем угол откоса песчаной подушки α = 60°.
Ширину песчаной подушки понизу (рис.7) определяем по формуле:
- где b – ширина фундамента;
- b = 2,1м;
- hпп – толщина песчаной подушки;
- hпп = 1,5м;
- α – угол откоса песчаной подушки;
- α = 60°;
bm=2,1+2·(1,5/tg60°)=3,83м
Полная фактическая нагрузка по подошве фундамента составляет Pф = 395,99кПа.
Природное давление грунта на глубине заложения фундамента определяется по формуле:
- где d– глубина заложения подошвы столбчатого фундамента;
- d= 3,25м;
- γ’II – осредненное (по слоям) расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих выше подошвы столбчатого фундамента;
- γ’II=11,1кН/м³.
σzg,0=11,1·3,25=36,05кПа.
Дополнительное давление под подошвой фундамента определяется по формуле:
σzp,0=395,99-36,05=385,915кПа.
0,000
124,050
- 1,050
DL 123,000
Проектирование свайных и ленточных фундаментов
... несущей способности свай по грунту 4.5. Определение несущей способности сваи по материалу 4.6. Определение количества свай в ростверке 4.7. Конструирование свайных фундаментов 4.8. Определение фактической нагрузки на сваи 4.9. Расчет свай на горизонтальные ...
I-Насыпь не слежавшаяся
122.50
2880
2050
- 3,100
II-Супесь
2750
пластичная
3500
300
hпп=1500
119.00 -4,300
y=20кН/м2 FL 119,750
III-Суглинок c=866 b=2100 c=866
4000
текучепластичный
bm=3832
115.00
Рис.5. К расчету песчаной подушки.
Природное давление грунта на кровле подстилающего слоя(на1,5м ниже подошвы фундамента) определяется по формуле:
- где d– глубина заложения подошвы столбчатого фундамента;
- d= 3,25м;
- hпп – толщина песчаной подушки;hпп= 1,5м;
- γ’II а– осредненное(по слоям) расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих выше кровли подстилающего слоя; определяется по формуле:
- где γi и hi – расчетные значения удельных весов(с учетом взвешивающего действия воды) и мощностей слоев грунтов, залегающих выше кровли подстилающего слоя;
- γ’II а=(2,75·19,5+20·1,5)/(3,25+1,5)=17,605кН/м³;
- σzg=17,605·4,75=83,62кПа.
По табл.1 приложения2 СНиП2.02.01-83* «Основания зданий и сооружений» определяем значение коэффициента затухания α. Коэффициент затухания определяется в зависимости от отношения длины к ширине фундамента(для фундамента с отношением сторон l/b=1 (т.к. столбчатый фундамент квадратный в плане) η=1) и от коэффициента ζ (зависящего от конструктивного решения
песчаной подушки).
Коэффициент ζ определяется по формуле: , где Z – высота расчетной зоны затухания; Z= hпп= 1,5м; b– ширина стлобчатого фундамента;
- b= 2,1м;
ζ=2·1,5/2,1=1,428
При η=1,0 и ζ= 1,428 коэффициент затухания α определяется методом интерполяции:
ζ 1,2 1,428 1,6
α 0,606 0,5165 0,449
α=0,5165
Дополнительное давление на кровле подстилающего слоя(на уровне подошвы песчаного песчаной подушки) определяется по формуле:
σzp = σzp,0·α=385,915·0,5165=199,33кПа
σ= σzg+ σzp =199,33+83,62=282,95кПа
Уточненное значение расчетного сопротивления грунта основания определяем по формуле:
- где γС1 – коэффициент условий работы грунтов;
- для суглинка с показателем текучести IL= 0,96 γС1 = 1,1;
- γС2 – коэффициент условий работы здания во взаимодействии с основанием, зависящий как от вида грунтов, залегающих непосредственно под подошвой песчаной подушки, так и от отношения длины здания L= 69,0м к его высоте H= 46,8м;
- для суглинка с показателем текучести IL= 0,96 γС2 = 1,0;
- k– коэффициент надежности;
- если прочностные характеристики грунта(φ и С) определены по результатам непосредственных испытаний грунтов строительной площадки, то коэффициент надежности принимается равным k= 1,0;
- Mγ, Mg, Mc – коэффициенты, принимаемые в зависимости от значения угла внутреннего терния грунта, находящегося непосредственно под подошвой песчаной подушки;
- для суглинка текучепластичного при φ= 14° коэффициенты будут равны: Mγ =0,29;
- Mg = 2,17;
- Mc= 4,69;
- Kz– коэффициент, зависящий от конструктивных особенностей фундамента;
- при ширине фундамента(меньшей стороне подошвы) менее 10м (bпп = 3,83м) коэффициент принимается равным Kz=1,0;
- bпп– ширина песчаной подушки;
- bпп=3,83м;
- γ II– расчетное значение удельного веса грунта, залегающего ниже подошвы песчаной подушки; γ II=19,4кН/м³
d1– приведенная глубина заложения песчаной подушки, определяемая по формуле:
Расчет и конструирование фундаментов мелкого заложения и свайных ...
... по технико-экономическим показателям. К расчету нами приняты: 1. фундамент мелкого заложения; 2. свайный фундамент на забивных железобетонных сваях; 2.3. Оценка конструктивной характеристики здания или сооружения. Проектируемое сооружение ... E = в/ mv = 0,6/0,347 = 0,37 (МПа) 5. Песок средней крупности (залегание слоя 12,1-15,0 м): плотность скелета грунта: г d = г /(1+ w) = 15,2/(1 + 0,22) = ...
- где hs – толщина слоя от отметки подошвы фундамента до отметки низа пола подвала;
- hs = 0,6м;
- hпп – толщина песчаной подушки;
- hпп= 1,5м;
- hcf– толщина принятой конструкции пола подвала;
- hcf= 0,3м;
- γcf– расчетное значение удельного веса материала конструкции пола подвала; γcf= 22,0кН/м³
γ’II – осредненное(по слоям) расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих выше подошвы песчаной подушки; определяется по формуле:
- γ’II =(2,75·19,5+20·1,5)/(3,25+1,5)=17,605кН/м³;
d1= 0,6+1,5+0,3·(22/17,605)=2,475
dВ– глубина подвала– расстояние от уровня планировки до пола подвала; dВ = 2,05м;
- СII– коэффициент сцепления грунта, лежащего ниже подошвы песчаной подушки(суглинка текучепластичного);
- СII = 14кПа;
R=279,96кПа
Т.к. σ> R(282,95кПа>279,96кПа), то запроектированные размеры фундамента и принятая толщина песчаной подушки не удовлетворяют требованиям СНиП 2.02.01-83* «Основания зданий и сооружений». Увеличим ширину песчаной подушки до 4,5м. Тогда:
R=285,11кПа.
Т.к. σ< R(282,95кПа>285,11кПа), то запроектированные размеры фундамента и принятая толщина песчаной подушки удовлетворяют требованиям СНиП 2.02.01-83* «Основания зданий и сооружений».
VI. РАСЧЕТ СВАЙНОГО ФУНДАМЕНТА ПОД КОЛОННУ 13-ЭТАЖНОГО ТЕРАПЕВТИЧЕСКОГО
КОРПУСА
Инженерно-геологические условия участка строительства следующие:
- Слой1: Насыпь неслежавшаяся. Мощность слоя 0,5м; Отметка подошвы слоя 122,5.
Слой2: Супесь пластичная. Мощность слоя 3,5м; γ= 19,5кН/м³; γs= 27,1кН/м³; W= 27,5%; WL= 30%; WP= 23%; IP= 7%; IL= 0,6; e= 0,77; φ= 16°; C=8; Отметка подошвы слоя 119,00.
Слой3: Суглинок текучепластичный. Мощность слоя 4,0м; ; γ= 19,4кН/м³; γs= 27,1кН/м³; W= 28,5%; WL= 29%; WP= 16%; IP= 13%; IL= 0,96; e= 0,79; φ= 14°; C=14; Ro= 159 кПа. Отметка подошвы слоя 115,00.
Слой4: Песок средней крупности средней плотности насыщенный водой. Мощность слоя 7м; γ= 20,6кН/м³; γs= 27,0кН/м³; W= 22,2%; e= 0,6; Sr= 0,99; φ= 31°; Ro= 400кПа. Отметка подошвы слоя 108,00.
Исходя из инженерно-геологических условий участка строительства, для устройства свайных фундаментов принимаем железобетонную сваю сечением 0,3х0,3м, стандартной длины l= 10м, С-10-30 (ГОСТ 19804.1-79); длина острия сваи 0,25м. Свая работает на центральное сжатие, следовательно, заделку сваи в ростверк принимаем равной 0,1м. Нижний конец сваи забивается в песок средней крупности средней плотности на глубину 4,70м. Толщину ростверка принимаем равной 0,5м. Для свайного фундамента принимаем толщину пола подвала 25см.
0,000
124,050
- 1,050 500
DL 123,000
I-Насыпь не слежавшаяся
122.50
2880
2050
- 3,100
2300
II-Супесь
500
пластичная 3500
- 3,850
119.00 FL 120,200
III-Суглинок
текучепластичный 4000
12700
10000
115.00
- 10,050
114.00 DL 114,000
IV — Песок
средней
4700
крупности
средней
плотности 7000
насыщенный
водой
108.00
Рис.6. К расчету сваи.
1. Расчет столбчатого фундамента под колонну здания по I группе предельных
состояний
Т.к. сваи передают нагрузку на грунты основания боковой поверхностью(за счет трения) и нижним концом, то данные сваи относятся к висячим сваям. Несущая способность висячей забивной сваи определяется по формуле:
- где γс – коэффициент условий работы свай в грунте, принимаемый γс = 1,0;
- γсR – коэффициент условий работы грунта под нижним концом сваи, учитывающий влияние способа погружения сваи на расчетные сопротивления грунта;
- принимается по табл.3 СНиП2.02.03-85 «Свайные фундаменты»;
- при погружении сплошных с закрытым нижним концом свай молотами γсR = 1,0;
- R – расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи, определяемое по табл.1 СНиП2.02.03-85 «Свайные фундаменты» в зависимости от вида грунта под нижним концом сваи и глубины погружения нижнего конца сваи;
- для песка средней крупности средней плотности при глубине погружения нижнего конца сваи Z6= 12,7м расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи будет равно R= 4216кПа;
- A– площадь опирания на грунт сваи, принимаемая по площади поперечного сечения сваи;
- при сечении сваи0,3х0,3м площадь опирания на грунт сваи будет равна А= 0,09м²;
- u – наружный периметр поперечного сечения сваи;
- при сечении сваи0,3х0,3м наружный периметр поперечного сечения сваи будет равен u= 1,2м;
- γсf – коэффициент условий работы грунта на боковой поверхности сваи, учитывающий влияние способа погружения сваи на расчетные сопротивления грунта;
- принимается по табл.3 СНиП2.02.03-85 «Свайные фундаменты»;
- при погружении сплошных с закрытым нижним концом свай молотами γсf = 1,0;
- fi – расчетное сопротивление i-го слоя грунта основания на боковой поверхности сваи, определяемое по табл.2 СНиП2.02.03-85 «Свайные фундаменты» методом интерполяции;
- при определении расчетных сопротивлений грунтов на боковой поверхности сваи пласты грунтов следует расчленять на однородные слои толщиной не более 2м (рис.7);
- всего получилось 6 слоев толщиной не более 2м;
- hi – толщина i-го слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью сваи (принимается толщины однородных слоев не более 2м);
- h1= 1,2м;
- h2= 2,0м;
- h3= 2,0м;
- h4= 1,0м;
- h5= 2,0м;
- h6= 1,7м.
500
I-Насыпь не слежавшаяся
122.50
z1=3400
2300
II-Супесь
пластичная
3500
z2=5000
h1=1200
z3=7000
119.00
z4=8500
z5=10000
h2=2000
III-Суглинок
z6=11850
текучепластичный
4000
z7=12700
h3=2000
115.00
h5=2000 h4=1000
114.00
lсв=9900
IV — Песок
средней
крупности
средней
плотности
7000
h6=1700
насыщенный
водой
108.00
Рис.7. К определению несущей способности висячей забивной сваи.
Определяем расчетное сопротивление слоев грунта основания на боковой поверхности сваи по табл.2 СНиП2.02.03-85 «Свайные фундаменты» методом интерполяции. Для этого пласты грунтов расчленяем на однородные слои толщиной не более2м (рис.7).
Средняя глубина слоя Zi грунта берется от планировочной отметки земли до отметки середины слоя грунта. Расчетные сопротивления слоев грунта основания на боковой поверхности сваи будут равны:
1 слой: супесь пластичная (IL= 0,6; Z1= 3,4м): т.к. IL< 1, то fi определяем методом интерполяции:
Z 3 3,4 4
IL=0.6 14 14.8 16
f1= 14,кПа
2 слой: суглинок текучепластичный (IL= 0,96; Z2= 5,0м):
Z 5,0
IL=0.9 7
IL=0.96 6,4
IL=1 6
f2= 6,4кПа
3 слой: суглинок текучепластичный (IL= 0,96; Z3= 7,0м):
Z 6,0 7,0 8,0
IL=0.9 6 6 6
IL=0.96 6,4 6 6
IL=1 6 6 6
f3= 6,0кПа
4 слой: песок средней крупности средней плотности насыщенный водой (Z4= 8,5м):
Z 8,0 8,5 10,0
f4 62 62,75 65
f4= 62,75кПа
5 слой: песок средней крупности средней плотности насыщенный водой (Z5= 10,0м):
f5= 65кПа
6 слой: песок средней крупности средней плотности насыщенный водой (Z6= 11,85м):
Z 10,0 11,85 15,0
f6 65 67,59 72
f6= 67,59кПа
Несущая способность висячей забивной сваи будет равна:
Fd=1·(1·4216·0,09+1,2·(1·1,2·14+1·2·6,4+1·2·6+1·1·62,75+1·2·65+1·1,7·67,59))=798,544кН.
Расчетную нагрузку, допускаемую на сваю по грунту, определяем по формуле:
- где γк – коэффициент безопасности по грунту, принимаемый γк = 1,4;
- Pсв=798,544/1,4=570,4кН.
Требуемое количество свай под колонну для фундамента, воспринимающего вертикальную нагрузку, определяется по формуле: где NI – расчетная нагрузка на столбчатый фундамент по I группе предельных состояний;
NI =1936,32кН
Pсв – расчетная нагрузка, допускаемую на сваю по грунту; Pсв = 570,4кН.
n=1936,32/570,4=3,39 сваи
При проектировании отдельно стоящего свайного фундамента количество свай округляется до целого чиста в большую сторону. Таким образом, принимаем свайный фундамент из четырех свай. Высоту ростверка также принимаем равной hр = 0,5м. Чтобы получить минимальные размеры ростверка в плане и тем самым уменьшить его материалоемкость, назначаем расстояние между осями свай равным минимально допустимому расстоянию 3∙d (3∙0,3 = 0,9м).
Расстояние от края ростверка до боковой грани сваи(свесы) принимаем равными 0,05м. Тогда размеры ростверка в плане будут 1,3х1,3м (рис.8).
Поверх ростверка устанавливаем подколонник БК-1 (размеры 0,8х0,8х0,6м).
50 150 900 150 50
1300
300
1300
Рис.8. План ростверка с расположением свай.
Фактическая нагрузка, приходящаяся на одну сваю, определяется по формуле:
- где NI – расчетная нагрузка на столбчатый фундамент по I группе предельных состояний;
NI =1936,32кН
Gр – вес ростверка; определяется по формуле:
- где hр– высота ростверка;
- hр= 0,5м;
- bр– ширина ростверка;
- bр= 1,3м;
- lр– длина ростверка;
- lр= 1,3м;
- γб – удельный вес бетона;
- γб= 24кН/м³;
- Gр=0,5·1,3·1,3·24=20,28кН
GБК – вес подколонника БК-1; определяется по формуле:
- где hБК– высота подколонника БК-1;
- hБК= 0,6м;
- bБК– ширина подколонника БК-1;
- bБК= 0,8м;
- lБК– длина подколонника БК-1;
- lБК= 0,8м;
- γб – удельный вес бетона;
- γб= 24кН/м³;
- n – принятое количество свай в ростверке;
- n= 4;
Nсв=(1936,32+1,2·(20,28+9,2))/4=492,92кН
Т.к. Nсв< Pсв (492,92кН< 570,4кН), то запроектированный свайный фундамент удовлетворяет требованиям СНиП2.02.01-83* «Основания зданий и сооружений.
2. Расчет столбчатого фундамента под колонну здания по II группе предельных
состояний (по деформациям) Расчет свайного фундамента и его основания по деформациям производим как для условного фундамента на естественном основании в соответствии с требованиями СНиП2.02.01-83* «Основания зданий и сооружений». Проверяем давление на грунт под подошвой условного свайного фундамента в плоскости нижних концов свай.
Угол распределения нагрузки от сваи на грунт αср(рис.9) определяется по формуле:
где φi и hi – угол внутреннего трения и толщина i-го слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью сваи (необходимо учитывать, что в работе сваи принимают участие только грунты, имеющие расчетное сопротивление):
αср=1/4·(14°·4м+31°·4,7м)/(4+4,7)=5°47’46”
Ширина условного фундамента определяется по формуле:
- где d– сторона сечения сваи;
- d= 0,3м;
lср– длина сваи, работающая с грунтом(в работе сваи принимают участие только грунты,
имеющие расчетное сопротивление); lср= 8,7м;
- Ср – расстояние между рядами свай;
- Ср= 0,6м;
Bусл=0,3+2·8,7·tg(5°47’46”)+0,6=2,666м
0,000
124,050
- 1,050 500
DL 123,000
I-Насыпь не слежавшаяся
122.50
2880
2050
- 3,100
2300
II-Супесь
500
пластичная 3500
- 3,850
119.00 FL 120,200
III-Суглинок
текучепластичный 4000
9900
115.00
8700 -10,050
114.00 DL 114,000
IV — Песок
средней
крупности
средней
плотности 7000
5°47’46»
насыщенный 5°47’46»
- 13,750
водой 110,300
2066
108.00
Рис.9. К определению давления на грунт под подошвой условного фундамента.
Площадь условного фундамента на1 пог.м определяется по формуле:
Аусл=Вусл·1,0
Аусл=2,666·1,0=2,666м²
Объем условного фундамента определяется по формуле:
- V=Аусл·Z7, где Z7– глубина погружения нижнего конца сваи;
- Z8= 12,7м;
V=2,666·12,7=33,86м³
Объем ростверка и стеновой части свайного фундамента определяется по формуле:
Vp=(bp·hp+bфбс·hсф)·1,0
где bр– ширина ростверка; bр= 1,3м;
- hр– высота ростверка;
- hр= 0,5м;
- bФБС– ширина фундаментного блока стены подвала;
- bФБС = 0,6м;
- hсф– высота стеновой части фундамента;
- hсф= 3,13м;
Vp=(1,3·0,5+0,6·3,13)·1,0=2,528м³
Объем свай на1пог.м свайного фундамента определяется по формуле:
Vсв=n·A·Lсв
где n– количество свай на1 погонный метр фундамента; n= 0,667сваи/пог.м;
- A– площадь поперечного сечения сваи;
- А= 0,09м²;
- lсв– длина сваи;
- lсв= 9,9м;
Vсв=0,667·0,09·9,9=0,594м³
Объем грунта на 1пог.м условного свайного фундамента определяется по формуле:
Vгр=V-Vp-Vсв=33,86-2,528-0,594=30,738м³
Вес свай, приходящихся на1 пог.м свайного фундамента, определяется по формуле:
Gсв=Vсв·yб=0,594·24=14,256кН
Вес ростверка и стеновой части свайного фундамента определяется по формуле:
Gp=Vp·yб=2,528·24=60,672кН
Вес грунта на1 пог.м условного фундамента определяется по формуле:
Gгp=Vгp·yII’,
где yII’ – осредненное(по слоям) расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих выше
подошвы условного фундамента; определяется по формуле:
- где γi и hi – расчетные значения удельных весов (с учетом взвешивающего действия воды) и мощностей слоев грунтов, залегающих выше подошвы песчаной подушки;
- Z7– глубина погружения нижнего конца сваи;
- Z7= 12,7м;
- с учетом взвешивающего действия воды удельный вес грунта определяется по формуле:
- γw – удельный вес воды;
- γw= 10кН/м³;
- e– коэффициент пористости6 слоя грунта(песка средней крупности средней плотности);
- e= 0,6;
ysв’=(20,6-10)/(1+0,6)=6,625кН/м³
yII’=(3,5·19,5+4·19,4+1·20,6+3,7·6,625)/12,7=15,036кН/м³
Gгp=Vгp·yII’=30,738·15,036=462,177кН
Давление на грунт под подошвой условного свайного фундамента в плоскости нижних концов свай определяется по формуле:
- где NIIA — расчетная нагрузка на ленточный фундамент поII группе предельных состояний;
- равна 271,05кН/м (получим из нагрузки на столбчатый фундамент, приводя к погонной нагрузке при шаге колонн 6м =>
- 1626,3/6=271,05кН/м);
- l– расчетная длина условного свайного фундамента;
- т.к. расчет ведется на пог.м длины
условного фундамента, то l= 1,0м;
- Gгр – вес грунта на1 пог.м условного фундамента;
- Gгр= 462,177кН;
- Gсв – вес свай, приходящихся на1 пог.м свайного фундамента;
- Gсв= 14,265кН;
- Gр – вес ростверка и стеновой части свайного фундамента;
- Gр= 60,672кН;
- Aусл– площадь условного фундамента на1 пог.м;
- Aусл= 2,666м²;
σ=P=(271,05·1+462,177+14,265+60,672)/2,666=303,137кПа
Расчетное сопротивление грунта под подошвой условного фундамента определяем по формуле:
- где γС1 – коэффициент условий работы грунтов;
- для песка мелкого насыщенного водой γС1 = 1,1;
- γС2 – коэффициент условий работы здания во взаимодействии с основанием, зависящий как от вида грунтов, залегающих непосредственно под подошвой условного фундамента, так и от отношения длины здания L= 69м к его высоте H= 48,8м;
- для песка средней крупности насыщенного водой γС2 = 1,2;
- k– коэффициент надежности;
- если прочностные характеристики грунта(φ и С) определены по результатам непосредственных испытаний грунтов строительной площадки, то коэффициент надежности принимается равным k= 1,0;
- Mγ, Mg, Mc – коэффициенты, принимаемые в зависимости от значения угла внутреннего терния грунта, находящегося непосредственно под подошвой условного фундамента;
- для песка средней крупности при φ= 31° коэффициенты будут равны: Mγ = 1,24;Mg = 5,95;
- Mc= 8,24;
- Kz– коэффициент, зависящий от конструктивных особенностей фундамента;
- при ширине фундамента(меньшей стороне подошвы) менее10м(Bусл = 2,666м) коэффициент принимается равным Kz=1,0;
- Bусл– ширина песчаной подушки;
- Bусл B =2,666м;
- yII– расчетное значение удельного веса грунта, залегающего ниже подошвы условного фундамента;
- с учетом взвешивающего действия воды yII=6,625кН/м³;
d1– приведенная глубина заложения условного фундамента, определяемая по формуле:
- где hр – высота ростверка;
- hр = 0,5м;
- lсв – длина сваи;lсв= 9,9м;
- hcf– толщина принятой конструкции пола подвала;
- для свайного фундамента hcf= 0,25м;
- γcf– расчетное значение удельного веса материала конструкции пола подвала;
- γcf= 22,0кН/м³;
yII’– осредненное(по слоям) расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих выше
подошвы условного фундамента; yII’=15,036кН/м³ ;
d1= 0,5+9,9+0,25·22/15,036=10,766м
dВ– глубина подвала– расстояние от уровня планировки до пола подвала; dВ = 2,05м;
- СII– коэффициент сцепления грунта, лежащего ниже подошвы условного фундамента(песка средней крупности средней плотности);
- СII = 0кПа;
R=1,1·1,2/1,0·(1,24·1·2,666·6,625+5,95·10,766·15,036+4,95·2,05·15,036+8,24·0)=
=1501,699кПа
Т.к. σ< R(303,137кПа < 1501,699кПа), то запроектированный свайный фундамент удовлетворяет требованиям СНиП2.02.01-83* «Основания зданий и сооружений».
VIII. РАСЧЕТ ОСАДОК ФУНДАМЕНТОВ
Расчет фундаментов по деформациям производим в соответствии с указаниями СНиП 2.02.01-83* «Основания зданий и сооружений» и СНиП2.02.03-85 «Свайные фундаменты». Расчет фундаментов по деформациям сводится к определению расчетных конечных величин осадок фундаментов, расчетной разности осадок соседних фундаментов и сравнению полученны расчетных величин с предельно допустимыми деформациями для данного типа здания.
1. Расчет осадок свайного фундамента под наружную стену здания методом
послойного суммирования(СНиП2.02.01-83* «Основания зданий и сооружений»).
Фактическое давление в уровне условного свайного фундамента равно Pф= 303,137кПа. Ширина условного свайного фундамента равна Bусл= 2,666м. Высота от спланированной отметки (DL) до подошвы условного свайного фундамента равна Z7= 12,7м. Строим эпюру природных напряжений σzg(рис.10
I-Насыпь не слежавшаяся 0 кПА
122.50 ó=17 êÍ /ì ?
8,5кПА
II-Супесь ó=19,4 êÍ /ì ?
пластичная
3500
119.00 76,4 кПа
III-Суглинок
ó=19,5 êÍ /ì ?
текучепластичный
4000
115.00 154,4 кПа
- 10,050
114.00
ó=20,6 êÍ /ì ? DL 114,000
175 кПа
IV — Песок
средней
ó=6,625 êÍ /ì ?
крупности
средней
плотности
7000
насыщенный -13,750
водой 110,300
199,5кПа
108.00 214,75 кПа
Рис.10. Эпюра природных напряжений по оси 1 σ .
zg Значения координат для построения эпюры природных напряжений определяем по формуле:
- где σi – природное напряжение на подошве рассматриваемого слоя;
- σi-1 – природное напряжение на кровле рассматриваемого;
- γi – удельный вес грунта рассматриваемого слоя с учетом взвешивающего действия воды;
- hi – толщина рассматриваемого слоя.
σ1=σ0+γ1∙h1=0+0,5∙17=8,5кПа
σ2=σ1+γ2∙h2=8,5+19,4∙3,5=76,4кПа
σ3=σ2+γ3∙h3=76,4+19,5∙4=154,4кПа
σ4=σ3+γ4∙h4=154,4+20,6∙1=175кПа
σ5=σ4+γ5∙h5=175+6,625∙3,7=199,5кПа
σ6=σ5+γ6∙h6=199,5+6,625∙2,3=214,75кПа
По эпюре природных напряжений находим значение природного напряжения в уровне условного свайного фундамента σzg,0 = 199,5кПа.
Дополнительное напряжение в уровне условного свайного фундамента определяем по формуле:
σzp,0=Pф-σzg,0=303,137кПа -199,5кПа=103,64кПа
Ординаты эпюры дополнительного осадочного напряжения определяем по формуле:
- σzp=α∙σzр,0, где α – коэффициент затухания напряжений, зависящий от геометрических параметров фундамента ( η ) и от относительной глубины рассматриваемой точки ( ζ );
- Расчет ординат эпюры дополнительного осадочного напряжения выполняем в табличной форме (табл.2).
Таблица 2.
ζ z=ζ∙Bусл/2 α σzp σzg 0,2∙σzg Слои основания
0,00 0,00 1 103,64 199,50 39,90 Песок средней крупности
0,40 0,53 0,977 101,25 203,03 40,61 Песок средней крупности
0,80 1,07 0,881 91,30 200,50 40,10 Песок средней крупности
1,20 1,60 0,755 78,24 204,03 40,81 Песок средней крупности
1,60 2,13 0,642 66,53 201,50 40,30 Песок средней крупности
2,00 2,67 0,55 57,00 205,03 41,01 Песок средней крупности
2,40 3,20 0,477 49,43 202,50 40,50 Песок средней крупности
2,80 3,73 0,42 43,52 206,03 41,21 Песок средней крупности
3,20 4,27 0,374 38,76 203,50 40,70 Песок средней крупности
3,60 4,80 0,328 33,99 207,03 41,41 Песок средней крупности
4,00 5,33 0,282 29,22 204,50 40,90 Песок средней крупности
0,000
124,050
- 1,050 500 I-Насыпь не слежавшаяся 0 кПА DL 123,000
122.50 ó=17 êÍ /ì ?
8,5кПА
II-Супесь ó=19,4 êÍ /ì ?
пластичная 3500
119.00 76,4 кПа
III-Суглинок
ó=19,5 êÍ /ì ?
текучепластичный 4000
115.00 154,4 кПа
ó=20,6 êÍ /ì ?
114.00 175 кПа
IV — Песок
средней
ó=6,625 êÍ /ì ?
крупности
средней
плотности 39,90кПа 7000
насыщенный
водой
199,5кПа 103,64кПа
бzg 7×530мм=3710 101,25кПа
91,30кПа
78,24кПа
3970
108.00 214,75 кПа
4800
бzp
57,00кПа
0,2бzg
225,60 кПа
41,16кПа
230,89 кПа
33,99кПа
41,41кПа
Рис. 11 . Схема к расчету осадки по методу элементарного суммирования для фундаментов глубокого заложения.
Согласно табл.2 строим эпюру дополнительных напряжений σzp. Построением прямолинейной эпюры 0,2∙σzg ограничиваем активную зону сжатия и находим зону Hs, в пределах которой считаем осадку (рис.11).
Осадка фундамента зависит от деформационных характеристик грунтов и площади эпюры дополнительного напряжения. Отметка подошвы свайного фундамента FL (110,300).
Для определения осадки необходимо найти модули деформации слоев грунта, входящих в активную зону сжатия. На основании табл.2 в данную зону входит один слой грунта – песок средне крупности средней плотности насыщенный водой (4 слой).
Образец грунта взят с глубины 9,0м (абсолютная отметка 114,00).
Для получения характеристик грунта проводились компрессионные испытания. Результаты испытаний указаны в табл.3.
Для определения модуля деформации необходимо знать, как изменяется коэффициент пористости грунта e при изменении давления в грунте основания в интервале от давления в природном состоянии (σzg) до полного давления, которое получается после постройки сооружения, (σz = σzg + σzp).
Т.к. отметка глубины отбора монолита (образца грунта) больше чем отметка подошвы фундамента (нижнего конца свай), то для определения модуля деформации принимаем значения давлений (σzg и σzp), соответствующие значениям давлений в уровне нижнего конца свай (σzg,0 и σzp,0).
Следовательно, σzg = σzg,0 = 199,50кПа, σzp = σzp,0 = 103,64кПа.
По табл.3 строим компрессионную кривую для песка на глубине 9,0м (график зависимости коэффициента пористости грунта от давления в грунте основания) и определяем значения коэффициента пористости, соответствующие давлениям σz и σzg (рис.12).
σz = σzg + σzp = 199,5 + 103,64 = 303,14кПа.
e
0,600
0,594 0,590 0,586 0,583 0,580 0,576
50кПа 100кПа 200кПа 303,14кПа 400кПа 600кПа
б
Рис. 12. Компрессионная кривая. Скважина 1, глубина 9,0м.
По компрессионной кривой получаем значения коэффициента пористости:
- для σ = 199,50кПа e = 0,586;
zg 1
- для σ = 303,14кПа e = 0,583.
z 2 Определяем модуль деформации по формуле: где β – безразмерный коэффициент; определяемый по формуле:
m0=(0,586-0,583)/(303,14-199,5)=0,02895∙10¯³
mv = 0,02895∙10¯³/(1+0,586)=0,01825∙10¯³
E0(5)=0,74/0,01825∙10¯³=40545кПА
Определяем полную осадку грунтов в пределах сжимаемой зоны H = 3,97м по формуле:
s
где β – коэффициент перехода от плоской задачи к пространственной; β = 0,8;
- σ – значение дополнительного давления на кровле i-го элементарного слоя грунта;
zp,i
σ – значение дополнительного давления на подошве i-го элементарного слоя грунта;
zp,(i+1)
h – толщина i-го элементарного слоя грунта в сантиметрах;
- i Eio – модуль деформации i-го элементарного слоя грунта;
103,56 101,25 53 101,25 91,30 53
2 40545 2 40545
91,30 78,24 53 78,24 66,53 53
2 40545 2 40545 S 0,8 0,563cм
66,53 57 53 57 49,43 53
2
40545
40545
49,43 43,52 53 43,52 41,16 25,7
2 40545 2 40545
Предельно допустимая осадка согласно СНиП 2.02.02-83* «Основания зданий и сооружений» для жилого здания с железобетонным каркасом составляет Su = 8,0см.
Т.к. S < Su (0,563см < 8,0см), то запроектированный свайный фундамент удовлетворяет требованиям СНиП 2.02.01-83* «Основания зданий и сооружений».
2. Определение осадки столбчатого фундамента мелкого заложения
методом эквивалентного слоя (методом Н.А.Цытовича)
Фундаменты мелкого заложения запроектированы на искусственном основании (песчаной подушке).
В соответствии с разделом IV мощность (толщина) песчаной подушки принята равной hпп = 1,5м. Ширина подошвы столбчатого фундамента принята равной b = 1,3м.
Осадочное давление под подошвой фундамента определяем по формуле:
- где Pф – фактическое давление под подошвой столбчатого фундамента;
- Pф= 303,137кПа;
- σzg,0 – природное давление на уровне подошвы столбчатого фундамента; определяется по формуле:
где γ и h – расчетные значения удельных весов и мощностей слоев грунтов, залегающих
i i выше подошвы фундамента;
σzg,0=0,5∙17+2,75∙19,5=62,125кПа
σzp,0=Pф-σzg,0=303,137кПа -62,125кПа=241,012кПа
Определяем мощность эквивалентного слоя по формуле:
где Aω – коэффициент эквивалентного слоя, учитывающий жесткость и форму подошвы фундамента и зависящий от коэффициентов относительной поперечной деформации νо грунтов, лежащие в сжимающей толще. Т.к. столбчатый фундамент мелкого заложения имеет квадратную форму, то соотношение его сторон равно η = l/b = 1. В сжимаемой толщи грунта (рис.13) залегают два вида грунта: песок и суглинок.
0,000
124,050
- 1,050 500
DL 123,000
I-Насыпь не слежавшаяся
122.50
- 3,100
II-Супесь 2100
2750
пластичная 3500
241,012кПА
h1=1500
119.00
z1=4540
H=2hэкв=5290
III-Суглинок
текучепластичный 4000
h2=3250
z2=2160
115.00
114.00 z3=270
IV-Песок
h3=540
средней
крупности
средней
плотности
насыщенный 7000
водой
108.00
Для определения коэффициента эквивалентного слоя принимается среднее значение коэффициентов относительной поперечной деформации грунтов, лежащие в сжимающей толще. Т.к. для песка νо,п = 0,3, а для суглинка νо,сг = 0,35, то для определения коэффициента эквивалентного слоя принимаем νо = 0,325. Для определения средней осадки жесткого фундамента при η = 1 и νо = 0,325 коэффициент эквивалентного слоя, принимаемый по таблице 7 «Методических указаний» методом интерполяции, равен Aω = Aωт =1,26;
- b – ширина подошвы столбчатого фундамента;
- b = 2,1м;
hэкв = 1,26∙2,1=2,646м В расчетной схеме сжимаемую толщу грунта, которая оказывает влияние на осадку фундамента, принимают равной двум мощностям эквивалентного слоя:
H = 2∙hэкв = 2∙2,646=5,292м
Для определения осадки необходимо найти модули деформации слоев грунта , входящих в активную зону сжатия. По рис.13 определяем, что в данную зону входит три слоя грунта: песок средней крупности средней плотности (песчаная подушка), суглинок текучепластичный и песок средней крупности средней плотности. Для песка средней крупности средней плотности модуль деформации принимаем по СНиП: = 35000кПа. Для суглинка текучепластичного модуль деформации определяем по данным штамповых испытаний.
Образец грунта (суглинка текучепластичного) взят с глубины 3,0м (абсолютная отметка 120,00).
Для получения характеристик грунта проводились штамповые испытания. Результаты испытаний указаны в табл.4.
Таблица 4.
P(кПа) 0 50 100 150 200 250 300 350
S (мм) 0 4,01 7,98 10,03 16 27,41 52,24 94,11
Для определения модуля деформации необходимо знать, как изменяется осадка грунта S при изменении давления в грунте основания. По табл.4 строим график зависимости осадки от давления под штампом (рис.14).
0 50 100 150 200 250 300 350
4,01
7,98
10,03
16,00
27,41
52,24
94,11
Sì ì
Рис.14. График зависимости осадки от давления. Скважина 1, глубина 3,0м. Модуль деформации грунта определяется в пределах прямолинейного участка – приложенного при испытаниях давления от 50 до 100кПа.
Определяем модуль деформации по формуле:
- где ω – безразмерный коэффициент, зависящий от формы взятого для испытания штампа;
- для круглого штампа ω = 0,8;
- νо – коэффициент относительной поперечной деформации грунта, зависящий от вида грунта;
- для суглинков νо = 0,35;
- d – диаметр круглого штампа;
- d = 27,7см;
- Δσ – приращение напряжения, действующего на штамп в интервале определения модуля деформации;
- Δσ = σ2 – σ1 = 100 – 50 = 50кПа;
- ΔS – приращение осадки, соответствующей принятому интервалу определения модуля деформации;
- ΔS = S2 – S1 = 7,98 – 4,01 = 3,97мм = 0,397см;
Е02 0,8 1 0,35 2 27,7
2449кПа
0,397
Осадку фундамента методом эквивалентного слоя определяем по формуле:
- где hэкв – мощность эквивалентного слоя, определяемая по формуле;
- hэкв = 2,646м = 264,6см;
- mv – средний коэффициент относительной сжимаемости для всей сжимаемой толщи; определяется из условия, что полная осадка грунтов в пределах сжимаемой толщи H равна сумме осадок входящих в нее слоев, по формуле:
- где hi – толщина отдельных слоев грунта до глубины H;
- h1 = 1,5м;
- h2 = 3,25м;
- h2 = 0,54м;
mv,i – коэффициент относительной сжимаемости каждого слоя, определяемый по формуле:
- где νоi – коэффициент относительной поперечной деформации грунта, зависящий от вида грунта;
- для песков νо1 = 0,3;
- для суглинков νо2 = 0,35;
- 3 1 0,74
Eо,i – модуль деформации i-слоя; Е 0 35000кПа; Е0 2449кПа; Е0 35000кПа;
1 2 3
mv,3 mv,3 2,11 10 5 кПа1
Zi – расстояние от точки, соответствующей глубине H, до середины i-слоя; Z1 = 4,54м; Z2 =
2,16м; Z3=0,27м.
hэкв – мощность эквивалентного слоя, определяемая по формуле; hэкв = 2,646м;
1,5 2,11 10 5 4,54 3,25 2,61 10 5 2,16 0,54 2,11 10 5 0,27 m 2,357 10 5 кПа 1
2 2,646 2
σzp,0 – осадочное давление под подошвой фундамента; σzp,0 = 241,012кПа;
S 241,012 2,357 10 5 264,6 1,503см
Предельно допустимая осадка согласно СНиП 2.02.02-83* «Основания зданий и сооружений» для жилого здания с железобетонным каркасом составляет Su = 8,0см.
Т.к. S < Su (1,503 см < 8,0см), то запроектированный отдельно стоящий фундамент мелкого заложения удовлетворяет требованиям СНиП 2.02.01-83* «Основания зданий и сооружений».
IX. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
[Электронный ресурс]//URL: https://inzhpro.ru/kursovoy/stolbchatyiy-fundament/
1. ГОСТ 25001-82 «Грунты. Классификация».
2. СНиП 2.02.01-83 «Основания зданий и сооружений».
3. СНиП 2.01.07-85 «Нагрузки и воздействия».
4. СНиП II-1-82 «Строительная климатология и геофизика».
5. СНиП 2.02.03-85 «Свайные фундаменты».
6. СНиП 3.02.01-83 «Основания и фундаменты».
7. «Проектирование оснований и фундаментов в открытых котлованах» Методические указания.
8. «Свайные фундаменты. Примеры расчета и проектирования». Методические указания.
