Проектирование административно бытового здания
Для определения меры неоднородности гранулометрического состава сыпучих грунтов следует вычислить величины d60, d10 — диаметры частиц, меньше которых в данном грунте содержится по массе соответственно 60% и 10% частиц. Эти величины можно определить по графику (Рис.1), построенному с помощью вспомогательной таблицы № 1. Расчет прочности фундаментной подушки по I группе предельных состояний… Читать ещё >
Проектирование административно бытового здания (реферат, курсовая, диплом, контрольная)
1. Исходные данные для проектирования
2. Оценка физико-механических свойств грунтов площадки строительства
2.1 Определяемые характеристики
2.2 Вычисляемые характеристики
3. Сбор нагрузок в заданных сечениях
4. Расчет и проектирование фундаментов мелкого заложения
4.1 Сечение 1−1 (ленточный фундамент под наружной несущей стеной в безподвальной части здания)
4.1.1 Расчет глубины заложения подошвы фундамента
4.1.2 Подбор площади подошвы фундамента.
4.1.3 Расчет осадок системы «Основание — Фундамент»
4.1.4 Расчет прочности тела фундамента. Сечение 1−1
4.2 Сечение 2−2 (столбчатый фундамент под внутренней несущей центральной колонной)
4.2.1 Расчет глубины заложения подошвы фундамента
4.2.2 Подбор площади подошвы фундамента
4.2.3 Расчет осадок системы «Основание — Фундамент»
4.3 Сечение 3−3 (столбчатый фундамент наружной несущей колонны производственной части здания)
4.3.1 Расчет глубины заложения подошвы фундамента
4.3.2 Подбор площади подошвы фундамента
4.3.3 Расчет осадок системы «Основание — Фундамент»
5. Расчет и проектирование свайных фундаментов
5.1 Сечение 1−1 (забивные сваи)
5.1.1 Расчет несущей способности свай
5.1.2 Проверка давления под свайным массивом
5.1.3 Расчет осадок системы «Основание — Фундамент»
5.2 Сечение 2−2 (забивные сваи)
5.2.1 Расчет несущей способности свай
5.2.2 Проверка давления под свайным массивом
5.2.3 Расчет осадок системы «Основание — Фундамент»
1. Исходные данные для проектирования Проектируемое здание представляет собой административно бытовое здание прямоугольное в плане размерами в осях 29 400×38 700 этажность в 7 этажей высотой 25,6 м с подвалом. Конструктивная схема здания неполнокаркасная, кровля плоская совмещенная. Согласно заданию на проектирование требуется разработать два варианта фундаментных конструкций: сборно-монолитный и свайный.
строительство фундамент свайный здание
2. Оценка физико-механических свойств грунтов площадки строительства.
2.1 Определяемые характеристики Приводимые ниже характеристики определены либо лабораторным путем, либо получены в результате полевых испытаний.
Слой № 1. Песок.
Мощность слоя 3,1 м.
Плотность грунта при природной влажности =1,80 кН/м3
Плотность твердых частиц грунта s = 2,67 кН/м3.
Природная влажность грунта W = 12%.
Удельное сцепление с = 0 кПа.
Угол внутреннего трения = 34,2
Слой № 2. Глина.
Мощность слоя 3 м.
Плотность грунта при природной влажности =1,98 кН/м3
Плотность твердых частиц грунта s = 2,74 кН/м3.
Природная влажность грунта W = 24%.
Влажность на границе пластичности Wp =23%
Влажность на границе текучести WL =41%.
Удельное сцепление с = 59,6 кПа.
Угол внутреннего трения = 19,4
Слой № 3. Песок.
Мощность слоя 20 м.
Плотность грунта при природной влажности =1,76 кН/м3
Плотность твердых частиц грунта s = 2,66 кН/м3.
Природная влажность грунта W = 9%.
Удельное сцепление с = 0 кПа.
Угол внутреннего трения = 38
2.2 Вычисляемые характеристики Плотность сухого грунта
Слой № 1:
Слой № 2:
Слой № 3:
Удельный вес грунта природного сложения
(где g?10 м/сек2)
Слой № 1:
Слой № 2:
Слой № 3:
Удельный вес твердых частиц
Слой № 1:
Слой № 2:
Слой № 3:
Удельный вес сухого грунта
Слой № 1:
Слой № 2:
Слой № 3:
Пористость
Слой № 1:
Слой № 2:
Слой № 3:
Коэффициент пористости
Слой № 1:
Слой № 2:
Слой № 3:
— Степень влажности
(где — плотность воды).
Слой № 1:
Слой № 2:
Слой № 3:
Число пластичности
Слой № 1: — Песок Слой № 2: — Глина Слой № 3: — Песок Показатель текучести
Слой № 1: ;
Слой № 2:
Слой № 3: ;
Коэффициент пористости при влажности на границе текучести
Слой № 1:
Слой № 2:
Слой № 3:
Удельный вес насыщенного водой грунта
Слой № 1: ;
Слой № 2:
Слой № 3: ;
Удельный вес взвешенного водой грунта
Слой № 1:
Слой № 2: ;
Слой № 3:
Коэффициент неоднородности СU.
Для определения меры неоднородности гранулометрического состава сыпучих грунтов следует вычислить величины d60, d10 — диаметры частиц, меньше которых в данном грунте содержится по массе соответственно 60% и 10% частиц. Эти величины можно определить по графику (Рис.1), построенному с помощью вспомогательной таблицы № 1.
Таблица № 1. Данные для построения кривых гранулометрического состава
Диаметр частиц d, мм | Диаметр частиц м, мкм | Логарифм диаметра частиц lg (м), ед. | Содержание частиц данного диаметра, % | Суммарное содержание частиц диаметром не более данного, % | |||||
ИГЭ — 1 | ИГЭ — 2 | ИГЭ — 3 | ИГЭ — 1 | ИГЭ — 2 | ИГЭ — 3 | ||||
<0,005 0,005−0,01 0,01−0,05 0,05−0,10 0,10−0,25 0,25−0,5 0,5−1,00 1,00−2,00 >2,00 | ? 5 5−10 10−50 50−100 100−250 250−500 500−1000 1000−2000 >2000 | ? 0,70 1,00 1,70 2,00 2,40 2,70 3,00 3,30 >3,30 | ; ; ; 37,8 61,9 0,2 0,1 ; ; | 10,7 49,3 30,4 9,6 ; ; ; ; ; | ; ; ; 9,9 66,2 23,4 0,5 ; ; | ; ; ; 37,8 99,7 99,9 100% | 10,7 90,4 100% | ; ; ; 9,9 76,1 99,5 100% | |
Слой № 1:
Слой № 3:
Высота капиллярного поднятия воды
.
Для каждого слоя определяем величину d10 (по рис. 1).
Слой № 1:
Слой № 2:
Слой № 3:
Значения параметров: угол внутреннего трения; удельное сцепление с; модуль общих деформаций Е; определяются для пылевато-глинистых грунтов по табл.2 [1], для песчаных грунтов по табл. 3.
Расчетное сопротивление грунта R0 определяется по табл. 2 для пылевато-глинистых грунтов, и по табл. 3 для песчаных грунтов.
Определяемые и вычисляемые характеристики грунта, а также показатели, отражающие его механические свойства, заносят в сводную ведомость (Таблица № 2).
Таблица № 2. Сводная ведомость нормативных значений характеристик физико-механических свойств грунтов
№ | Наименование грунтовой характеристики | Условные обозначения | Единицы измерения | Номера слоев грунтов | |||
1(верхн) | 2(средн) | 3(нижн) | |||||
Мощность слоя | h i | м | 3,1 | 3,0 | 20,0 | ||
Плотность грунта (природная) | г/см3 | 1,80 | 1,98 | 1,76 | |||
Плотность твердых частиц грунта | S | г/см3 | 2,67 | 2,74 | 2,66 | ||
Влажность грунта (природная) | доли единицы | 0,12 | 0,24 | 0,09 | |||
Влажность на границе текучести | L | доли единицы | ; | 0,41 | ; | ||
Влажность на границе пластичности | P | доли единицы | ; | 0,23 | ; | ||
Плотность сухого грунта | d | г/см3 | 1,61 | 1,6 | 1,61 | ||
Пористость грунта | n | доли единицы | 0,4 | 0,42 | 0,4 | ||
Коэффициент пористости | e | доли единицы | 0,66 | 0,71 | 0,65 | ||
Коэффициент пористости на границе текучести | eL | доли единицы | ; | 1,12 | ; | ||
Степень влажности | Sr | доли единицы | 0,5 | 0,93 | 0,37 | ||
Число пластичности | IP | доли единицы | ; | 0,18 | ; | ||
Показатель текучести | IL | доли единицы | ; | 0,06 | ; | ||
Показатель структурной устойчивости | ISS | доли единицы | ; | 0,24 | ; | ||
Удельный вес грунта | кН/м3 | 19,8 | 17,6 | ||||
Удельный вес сухого грунта | d | кН/м3 | 16,1 | 16,1 | |||
Удельный вес твердых частиц грунта | S | кН/м3 | 26,7 | 27,4 | 26,6 | ||
Удельный вес насыщенного водой связного грунта | sat | кН/м3 | ; | 20,1 | ; | ||
Удельный вес взвешенного водой песчаного грунта | sb | кН/м3 | 10,02 | ; | 9,96 | ||
Степень неоднородности песков | CU | доли единицы | ; | 2,4 | |||
Высота капиллярного поднятия воды | dcap | см | 11,2 | 6,1 | |||
Сила удельного сцепления | cn | кПа | ; | 59,6 | ; | ||
Угол внутреннего трения | n | градус | 34,2 | 19,4 | |||
Модуль деформации | En | МПа | 22,2 | ||||
Расчетное сопротивление грунта основания | RO | кПа | |||||
3. Сбор нагрузок в заданных сечениях Для расчёта прикладываем к каркасу следующие нагрузки:
1. Нагрузка от собственного веса элементов.
2. От веса покрытия и снега.
3. Временная на перекрытия и от веса перегородок и конструкции пола.
4. Ветровая с учётом знакопеременного характера нагрузки и пульсационной составляющей.
В данном курсовом проекте предлагается выполнить основные расчеты фундаментов в трех характерных сечениях для следующих распространенных видов фундаментов:
1 — 1: Наружная несущая стена в безподвальной части административного корпуса (ленточный фундамент);
3 — 3: Внутренняя несущая центральная колонна административного корпуса (столбчатый фундамент);
5 — 5: Наружная несущая колонна производственной части здания (столбчатый фундамент);
Рис. 1
Согласно условной схеме сооружения, приведенной на рис. 2, грузовые площади по сечениям составляют:
§ ;
§ ;
§ .
Нагрузки в заданных сечениях приведены в таблице № 3.
Таблица № 3
Вид нагрузки | Формула | Норм. знач., кН (кН/п.м.) | Чn=0,95 | ш | Расч. знач., кН (кН/п.м.) | |||
FVOII | гf | FVOI | ||||||
Сечения 1−1 | ||||||||
Постоянные вес фунд. стены вес кирп. стены вес перекрытия вес кровли вес пола Длительные: вес перегородки полезная нагрузка снеговая | ф· d· ст · 1п.м. = 0,8· 1,3·24·1 к· N·hэт·к·1п.м.=0,77·7·3,3·19·1 GПЕР· (N-1)·A1−1= 23· 0,12·3,15·6 GПОКР· A1−1 = 1,6· 3,15 GПОЛА · (N-1) · A1−1 = 1· 6·3,15 GПЕРЕГ · (N-1) · A1−1 = 1,1· 6·3,15 GПЕР, ВР · (N-1) · A1−1 = 2· 6·3,15 GСНЕГ · A1−1 = 1,71· 3,15 | 24,96 52,2 5,04 18,9 20,79 37,8 5,4 | 23,71 321,1 49,59 4,8 19,75 35,9 5,13 | 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 0,95 0,95 0,95 | 23,71 321,1 49,59 4,8 18,77 34,1 4,9 | 1,1 1,1 1,1 1,3 1,1 1,2 1,2 1,4 | 26,1 353,21 54,55 6,24 19,8 22,52 40,92 6,86 | |
У=475 | У=530 | |||||||
Сечение 2−2 | ||||||||
Постоянные: — вес колонны — вес ригеля — вес перекрытия — вес кровли Длительные: — вес перегородок — полезная нагрузка — вес снега | 23 * 0,5 * 0,4 * 3,3* 7 23 * 0,2 * 0,2 * 6 * 7 23 * 0,12 * 27 * (7 + 1) 1,6* 27 1,1* 7 * 27 2,0* 7 * 27 1,71* 27 | 106,26 38,64 596,16 43,2 207,9 46,17 | 36,71 566,35 41,04 197,5 359,1 43,86 | 1,00 1,00 1,00 1,00 0,95 0,95 0,95 | 36,71 566,35 41,04 187,7 341,14 41,67 | 1,1 1,1 1,1 1,3 1,2 1,2 1,4 | 111,1 40,38 53,35 225,16 409,4 58,34 | |
У=1316 | У=1521 | |||||||
Сечение 3−3 | ||||||||
Постоянные: — вес стены — вес колонны — вес ригеля — вес покрытия — вес кровли Длительные: — вес снега Кратковременные: — крановая — продольн. тормоз. | 18,5 * 0,15 * 15* 7,2+(18,5 * 0,15 * 0,5* 7,2) 23 *0,5* 0,5 * 15 23 * 1,4 * 0,3 * 12 23 * 0,105 * 43,2 1,7* 43,2 1,71* 43,2 10 * 14,5 / 7,2 | 309,69 86,25 115,92 104,33 73,44 73,88 20,1 | 294,2 81,94 110,13 99,12 69,77 70,18 19,09 | 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 0,95 0,90 0,85 | 294,2 81,94 110,13 99,12 69,77 66,67 85,5 16,23 | 1,1 1,1 1,1 1,1 1,3 1,4 1,1 1,1 | 323,63 90,13 121,14 109,03 90,7 93,34 94,05 17,86 | |
У=824 | У=940 | |||||||
4. Расчет и проектирование фундаментов мелкого заложения
4.1 Сечение 1−1 (ленточный фундамент под наружной несущей стеной в безподвальной части здания)
4.1.1 Расчет глубины заложения подошвы фундамента Глубина заложения определяется с учетом:
1. Климатических особенностей района строительства.
2. Гидрогеологических условий района строительства.
3. Конструктивных особенностей сооружения.
3.1. Наличие подвала.
3.2. Наличие уже существующих фундаментов.
Расчетная глубина промерзания:
df = Kh dfn, м где Kh — коэффициент, учитывающий влияние теплового режима сооружения принимаемый для наружных фундаментов отапливаемых зданий по табл. 1 (Kh=0.5 — сооружение без подвала, полы по грунту, среднесуточная температура 20 С).
dfn — нормативная глубина промерзания грунта, принимаемая по схематической карте (dfn=1,6 м).
df =0,8· 1,6=1,28 м
4.1.2 Подбор площади подошвы фундамента Вычисляем предварительные размеры подошвы фундамента в плане.
где СР — усредненное значение удельного веса материала фундамента и грунта на его уступах (СР = 20 кН/м3).
АПРЕД — предварительная площадь подошвы фундамента, принимаемая равной.
1п.м.· bПРЕД — для ленточного фундамента.
FV02 — суммарная вертикальная сила на обрез фундамента от действия постоянных длительных и кратковременных нагрузок.
Несущий слой грунта: песок крупный.
bПРЕД=1,4 м Уточняем расчетное сопротивление R по формуле 7[1].
где С1; С2 — коэффициенты условий работы, принимаемые равными 1,4 и 1,3.
k — зависит от способа назначения характеристик грунта (k=1,1).
kz — зависит от ширины ФЛ (k=1 т.к. b10м).
M; Mq; Mc — коэффициенты, принимаемые по табл.8 [Ведомость безразмерных элементов] (M=1,56; Mq=7,3; Mc=9,3).
— удельный вес грунтов, залегающих выше подошвы фундамента (=0,8=0,8· 18=14,4 кН/м3).
Уточняем размеры подошвы фундамента:
Примем bут=1,7 м После назначения основных размеров подошвы фундамента производим проверку условия:
где GФ.ГР. — вес фундамента и грунта на его уступе.
По данным расчета производим конструирование фундаментов в сечение 1−1:
Выбор фундаментных блоков (ФБС) — при СТ=0,77 м принимаем ФБС-5 и ФБС-3.
Выбор фундаментной блок-подушки — при bУТ=1,7 м по сортаменту принимаем ФЛ28 из конструктивных соображений т. к. ширина стены равна 0,77 м и совокупность блоков под нее 0,8 м, а верхнее основание блок-подушкек меньших размеров не подходит под ширину фундамента.
Конструкция фундаментов в сечении 1−1 приведена на рис. 3.
Расчет осадок системы «Основание — Фундамент».
Определение осадок основания здания выполняем методом послойного суммирования, рекомендуемый для расчета фундаментов шириной до 10 м.
— ф.1 =0,8;
— толщина элементарного слоя грунта основания;
— модуль общей деформации элементарного слоя грунта;
— среднее значение вертикальных напряжений от дополнительного давления в элементарном слое грунта. Определяется как среднее значение между напряжением на верхней и нижней границе элементарного слоя;
Несущую толщу грунта разбивают на элементарные слои до глубины:
Если, тогда разбиваем до той глубины, где выполняется условие
Если, тогда разбиваем до той глубины, где выполняется условие
z — глубина залегания подошвы элементарного слоя от подошвы фундамента;
— дополнительное вертикальное давление на основание;
— среднее давление под подошвой фундамента;
— вертикальное напряжение от собственного веса грунта на уровне подошвы фундамента;
— удельный вес грунта под подошвой фундамента;
— вертикальное напряжение от дополнительного давления на уровне подошвы фундамента;
— вертикальные напряжения от бытового давления на нижней границе элементарного слоя;
Расчет осадки выполняем в табличной форме.
;
;
;
;
;
Таблица 4 — Расчет осадки основания
№ элем-го слоя | hi, м | Глубина — z, м | ж=2z/b | бi | Обознач. давления | уz (pi), КПа | уz (qi), КПа | 0,2уz (qi) КПа | E, Мпа | ?, кН/м3 | |
0 — 1 | 0,000 | Ро | 172,24 | 23,400 | 4,680 | ||||||
1 — 2 | 1,12 | 1,12 | 0,800 | 0,881 | Р1 | 151,75 | 43,560 | 8,712 | |||
2 — 3 | 0,18 | 1,30 | 0,930 | 0,840 | Р2 | 144,68 | 46,800 | 9,360 | |||
3 — 4 | 0,80 | 2,10 | 1,500 | 0,670 | Р3 | 115,40 | 61,200 | 12,240 | |||
4 — 5 | 0,70 | 2,80 | 2,000 | 0,550 | Р4 | 94,732 | 73,800 | 14,760 | |||
5 — 6 | 1,12 | 3,92 | 2,800 | 0,420 | Р5 | 72,340 | 93,960 | 18,792 | 22,2 | 19,8 | |
6 — 7 | 1,12 | 5,04 | 3,600 | 0,337 | Р6 | 58,045 | 114,12 | 22,824 | 22,2 | 19,8 | |
7 — 8 | 0,76 | 5,80 | 4,143 | 0,297 | Р7 | 51,160 | 129,17 | 25,834 | 22,2 | 19,8 | |
8 — 9 | 1,12 | 6,92 | 4,943 | 0,251 | Р8 | 43,232 | 148,89 | 29,780 | 17,6 | ||
9 — 10 | 1,12 | 8,04 | 5,743 | 0,218 | Р9 | 37,550 | 168,602 | 33,720 | 17,6 | ||
10 — 11 | 1,12 | 9,16 | 6,543 | 0,192 | Р10 | 33,070 | 188,314 | 37,670 | 17,6 | ||
На глубине 9,16 м выполняется условие .
Полученное значение расчетной осадки S сравниваем с предельно допустимой величиной Su.
S=2,3 (см) < SU = 8 (см), — проверка выполняется.
4.1.3 Расчет прочности тела фундамента. Сечение 1−1.
Расчет прочности фундаментной подушки по I группе предельных состояний заключается в проверке принятой толщины фундаментной подушки и определении площади рабочей арматуры. Толщину фундаментной подушки принимаем равной по п. 5.1 поэтому расчет прочности фундамента на продавливание не выполняется.
Расчет прочности по нормальным сечениям. Расчетная схема фундамента при расчете по I группе предельных состояний представлена на рис. 4.
Требуемая площадь арматуры:
где RS — расчетное сопротивление арматуры растяжению (RS=365МПа для арматуры класса A-III).
М1−1 — изгибающий момент от действия реактивного давления Р01.
h0 — полезная высота плиты (h0=430 мм).
Рис. 2
где Р01 -реактивное давление под подошвой фундамента.
с — консоль ФЛ (с=1000мм).
где АФ — площадь подошвы фундамента (АФ=2,8 м2).
GФ.ГР — удельный вес грунта и фундамента (GФ.ГР=72,8 кН).
FV01 — суммарная вертикальная сила на обрез фундамента от действия постоянных, длительных и кратковременных нагрузок (FV01=530 кН).
Принимаем рабочую арматуру — 9 стержней 12 мм класса A-III.
Из конструктивных соображений принимаем шаг рабочей арматуры S=300мм.
4.2 Сечение 2−2 (столбчатый фундамент под внутренней несущей центральной колонной)
4.2.1 Расчет глубины заложения подошвы фундамента Расчет глубины заложения подошвы фундамента производится аналогично приведенному в пункте 4.1.1.
df =0,8· 1,6=1,28 м Принимаем глубину заложения 1,3 м.
4.2.2 Подбор площади подошвы фундамента Подбор площади подошвы фундамента сечения 3−3 производится аналогично приведенному в пункте 4.1.2.
Вычисляем предварительные размеры подошвы фундамента в плане.
Несущий слой: песок крупный.
Уточняем расчетное сопротивление R.
Уточняем размеры подошвы фундамента Уточняем расчетное сопротивление R.
После назначения основных размеров подошвы фундамента производим проверку условия:
314,6<315,4 кПа Условие выполняется. =0,26%.
По данным расчета производим конструирование фундамента в сечении 2−2:
Размеры в плане: 2,4×1,9 м.
Размеры ступеней в плане:
1-я ступень: 300×350 мм — 300×250 мм
2-я ступень: 300×350 мм — 300×250 мм
3-я ступень: 450×175 мм — 450×175 мм Размер колонны в плане: 500×400 мм Конструкция фундаментов в сечении 3−3 приведена на рис. 3.
Рис. 3
4.2.3 Расчет осадок системы «Основание — Фундамент»
Расчет осадки выполняем в табличной форме.
;
;
;
;
;
Таблица 5 — Расчет осадки основания
№ элем-го слоя | hi, м | Глубина — z, м | ж=2z/b | бi | Обознач. давления | уz (pi), КПа | уz (qi), КПа | 0,2уz (qi) КПа | E, Мпа | ?, кН/м3 | |
0 — 1 | 0,000 | Ро | 291,200 | 23,40 | 4,68 | ||||||
1 — 2 | 0,76 | 0,76 | 0,800 | 0,830 | Р1 | 241,696 | 37,08 | 7,416 | |||
2 — 3 | 0,54 | 1,30 | 1,370 | 0,594 | Р2 | 172,973 | 46,80 | 9,360 | |||
3 — 4 | 0,76 | 2,06 | 2,170 | 0,353 | Р3 | 102,800 | 60,48 | 12,096 | |||
4 — 5 | 0,04 | 2,10 | 2,210 | 0,346 | Р4 | 100,760 | 61,20 | 12,240 | |||
5 — 6 | 0,7 | 2,80 | 2,950 | 0,223 | Р5 | 64,940 | 73,80 | 14,760 | |||
6 — 7 | 0,76 | 3,56 | 3,748 | 0,150 | Р6 | 43,680 | 88,85 | 17,770 | 22,2 | 19,8 | |
7 — 8 | 0,76 | 4,32 | 4,548 | 0,106 | Р7 | 30,870 | 103,9 | 20,780 | 22,2 | 19,8 | |
8 — 9 | 0,76 | 5,08 | 5,348 | 0,080 | Р8 | 23,300 | 118,95 | 23,790 | 22,2 | 19,8 | |
На глубине 5,08 м выполняется условие .
Полученное значение расчетной осадки S сравниваем с предельно допустимой величиной Su.
S=1,77 (см) < SU = 8 (см) — проверка выполняется.
4.3 Сечение 3−3 (столбчатый фундамент наружной несущей колонны производственной части здания)
4.3.1 Расчет глубины заложения подошвы фундамента Расчет глубины заложения подошвы фундамента производится аналогично приведенному в пункте 4.1.1.
df =0,8· 1,6=1,28 м Принимаем глубину заложения 1,3 м.
4.3.2 Подбор площади подошвы фундамента Подбор площади подошвы фундамента сечения 3−3 производится аналогично приведенному в пункте 4.1.2.
Вычисляем предварительные размеры подошвы фундамента в плане.
Уточняем расчетное сопротивление R.
Уточняем размеры подошвы фундамента Принимаем bут =1,7 м.
Уточняем расчетное сопротивление R.
После назначения основных размеров подошвы фундамента производим проверку условия:
Условие выполняется. =1,9%.
По данным расчета производим конструирование фундамента в сечении 5−5:
Размеры в плане: 1,7×1,7 м.
Размеры ступеней в плане:
1-я ступень: 500×350 мм
2-я ступень: 500×175 мм Размер колонны в плане: 500×500 мм Конструкция фундаментов в сечении 5−5 приведена на рис. 4.
Рис. 4
4.3.3 Расчет осадок системы «Основание — Фундамент»
Расчет осадки выполняем в табличной форме.
;
;
;
;
;
Таблица 6 — Расчет осадки основания
№ элем-го слоя | hi, м | Глубина — z, м | ж=2z/b | бi | Обознач. давления | уz (pi), КПа | уz (qi), КПа | 0,2уz (qi) КПа | E, Мпа | ?, кН/м3 | |
0 — 1 | 0,000 | Ро | 287,720 | 23,40 | 4,68 | ||||||
1 — 2 | 0,68 | 0,68 | 0,800 | 0,800 | Р1 | 230,176 | 35,64 | 7,128 | |||
2 — 3 | 0,62 | 1,30 | 1,530 | 0,476 | Р2 | 136,955 | 46,80 | 9,36 | |||
3 — 4 | 0,68 | 1,98 | 2,330 | 0,273 | Р3 | 78,548 | 59,04 | 11,808 | |||
4 — 5 | 0,12 | 2,10 | 2,470 | 0,249 | Р4 | 71,643 | 61,20 | 12,24 | |||
5 — 6 | 0,68 | 2,78 | 3,270 | 0,155 | Р5 | 44,60 | 73,44 | 14,70 | |||
6 — 7 | 0,02 | 2,80 | 3,300 | 0,153 | Р6 | 44,02 | 73,80 | 14,76 | |||
7 — 8 | 0,68 | 3,48 | 4,100 | 0,104 | Р7 | 29,93 | 87,30 | 17,46 | 22,2 | 19,8 | |
8 — 9 | 0,68 | 4,16 | 4,900 | 0,075 | Р8 | 21,60 | 100,73 | 20,15 | 22,2 | 19,8 | |
9 — 10 | 0,68 | 4,84 | 5,700 | 0,056 | Р9 | 16,12 | 114,2 | 22,84 | 22,2 | 19,8 | |
На глубине 4,84 м выполняется условие .
Полученное значение расчетной осадки S сравниваем с предельно допустимой величиной Su.
S=1,43 (см) < SU = 8 (см) — проверка выполняется.
5. Расчет и проектирование свайных фундаментов
5.1 Сечение 1−1 (забивные сваи)
5.1.1 Расчет несущей способности свай Сваи С4−30 — сборные железобетонные, поперечное сечение 300×300мм, длиной 4 м.
Расчетное схема проектируемого фундамента представлено на рис. 7.
Расчета висячих свай их несущая способность определяется по формуле 8[1]:
где С — коэффициент условий работ по грунту (для забивных свай С=1, для буронабивных С=0,8).
CF,CR — коэффициент условий работы грунта под пятой сваи и на боковой поверхности сваи, зависит от способа погружения табл. 3 (CR=1, CF=1).
R — расчетное сопротивление грунта под пятой сваи, зависит от глубины погружения сваи табл.1[1] (R=6380 кН).
А — площадь поперечного сечения сваи (А=d2=0,32=0,09 м2).
u — наружный периметр сваи (u=4d=4•0,3=1,2м).
fi — расчетное сопротивление грунта i-го слоя на боковой поверхности сваи табл. 2.
hi — толщина i-го слоя грунта.
Расчет fihi — члена формулы 8[1] удобно производить в табличной форме.
Таблица № 7
№ | zi | fi | hi | fihi | |
1,3 2,3 3,3 4,3 | 37,1 43,8 49,5 53,9 | 1,0 1,0 1,0 1,0 | 37,1 43,8 49,5 53,9 | ||
hifi | 184,3 | ||||
Вычисляем расчетное значение:
где g — коэффициент надежности сваи по грунту (g=1,4).
Определяем предварительное количество свай на 1п.м.
Определяем предварительный шаг свай при их однорядном расположении:
По нормам погружения свай шаг должен удовлетворять следующим условиям:
; - условие выполняется.
Принимаем n=1 шт. на 1п.м.
Схема расположения свай по подошве фундамента представлена на рис. 5.
Рис. 5
Определяем площадь подошвы ростверка Определяем ориентировочный вес ростверка и грунта Определяем нагрузку приходящуюся на 1 сваю.
Условие выполняется.
5.1.2 Проверка давления под свайным массивом При этом должно выполняться условие, где R — расчетное сопротивление грунта, вычисляемое по формуле 7 [1]
где АФ — площадь условного фундамента.
FV02 — суммарная вертикальная сила на обрезе фундамента от действия постоянных, длительных и кратковременных нагрузок.
GГР, Р — вес грунта и ростверка.
где GР.ГР. — вес ростверка и грунта.
GСВ. — вес сваи.
GУСЛ.ГР. — вес грунтового массива.
где СР — усредненный удельный вес грунта (СР = 20 кН/м3).
АУСЛ — площадь условного фундамента.
— ширина условного фундамента
Угол внутреннего трения грунта ц/ определяется по формуле:
где — угол внутреннего трения слоев грунта.
Определим расчетное сопротивление грунта:
где С1; С2 — коэффициенты условий работы, принимаемые по табл. 3 (С1=1,25; С2=1,1).
k — зависит от способа назначения характеристик грунта (k=1,1).
kz — зависит от ширины ФЛ (k=1 т.к. b10м).
M; Mq; Mc — коэффициенты, принимаемые по табл.4[1] (M=0,486; Mq=2,958; Mc=5,555).
— удельный вес грунтов, залегающих выше подошвы фундамента (=).
с — удельное сцепление грунта (с = 59,6 кПа).
Условие выполняется.
5.1.3 Расчет осадок системы «Основание — Фундамент»
Расчет осадки выполняем в табличной форме.
;
;
;
;
;
Таблица 8 — Расчет осадки основания
№ элем-го слоя | hi, м | Глубина — z, м | ж=2z/b | бi | Обознач. давления | уz (pi), КПа | уz (qi), КПа | 0,2уz (qi) КПа | E, Мпа | ?, кН/м3 | |
0 — 1 | 0,000 | Ро | 346,480 | 86,400 | 17,280 | ||||||
1 — 2 | 0,564 | 0,564 | 0,800 | 0,881 | Р1 | 302,606 | 96,552 | 19,310 | |||
2 — 3 | 0,564 | 1,128 | 1,600 | 0,642 | Р2 | 220,520 | 106,704 | 21,340 | |||
3 — 4 | 0,564 | 1,692 | 2,400 | 0,477 | Р3 | 153,540 | 116,856 | 23,370 | |||
4 — 5 | 0,408 | 2,100 | 2,980 | 0,400 | Р4 | 137,400 | 124,200 | 24,840 | |||
5 — 6 | 0,564 | 2,664 | 3,800 | 0,322 | Р5 | 111,570 | 134,352 | 26,870 | |||
6 — 7 | 0,136 | 2,800 | 4,000 | 0,306 | Р6 | 106,030 | 136,800 | 27,360 | |||
7 — 8 | 0,564 | 3,364 | 4,800 | 0,258 | Р7 | 89,400 | 147,970 | 29,600 | 22,2 | 19,8 | |
8 — 9 | 0,564 | 3,928 | 5,600 | 0,223 | Р8 | 77,270 | 159,140 | 31,830 | 22,2 | 19,8 | |
9 — 10 | 0,564 | 4,492 | 6,400 | 0,196 | Р9 | 67,910 | 170,310 | 34,062 | 22,2 | 19,8 | |
10 — 11 | 0,564 | 5,056 | 7,200 | 0,175 | Р10 | 60,634 | 181,480 | 36,296 | 22,2 | 19,8 | |
11 — 12 | 0,564 | 5,620 | 8,000 | 0,158 | Р11 | 54,750 | 192,650 | 38,530 | 22,2 | 19,8 | |
12 — 13 | 0,180 | 5,800 | 8,227 | 0,152 | Р12 | 52,670 | 203,820 | 40,764 | 22,2 | 19,8 | |
13 — 14 | 0,564 | 6,364 | 9,027 | 0,140 | Р13 | 48,500 | 213,750 | 42,750 | 17,6 | ||
13 — 14 | 0,564 | 9,928 | 9,900 | 0,12 | Р14 | 41,580 | 223,700 | 44,740 | 17,6 | ||
При помощи номограммы для определения значений по СНиП 2.02.03−85 'Свайные фундаменты'.
; Hc/h=1,1;
На глубине 9,928 м выполняется условие .
Полученное значение расчетной осадки S сравниваем с предельно допустимой величиной Su.
S=2,7 (см) < SU = 8 (см) — проверка выполняется.
5.2 Сечение 2−2 (забивные сваи)
5.2.1 Расчет несущей способности свай Расчет несущей способности свай производится аналогично приведенному в пункте 5.1.1.
Сваи С4−30 — сборные железобетонные, поперечное сечение 300×300мм, длиной 4 м.
Для центрально-нагруженного куста свай округляем n=4шт.
Схема расположения свай по подошве фундамента представлена на рис. 6.
Рис.6
Условие выполняется.
5.2.2 Проверка давления под свайным массивом Проверка основания по деформациям производится аналогично пункту 5.1.2.
Определим II,mt — осредненное расчетное значение угла внутреннего трения грунта.
II,mt =
где mb — количество рядов свай по ширине фундамента (mb=2).
ml — количество рядов свай по ширине фундамента (ml=2).
Таким образом ширина условного фундамента равняется bусл = lусл = 2,45 м.
Расчетная схема фундамента сечения 2−2 представлена на рис. 10.
При этом должно выполняться условие
где R — расчетное сопротивление грунта, вычисляемое по формуле 7[1].
где АФ — площадь условного фундамента.
FV02 — суммарная вертикальная сила на обрезе фундамента от действия постоянных, длительных и кратковременных нагрузок. (FV02 =1316 кН).
GГР, Р — вес грунта и ростверка.
где GР.ГР. — вес ростверка и грунта.
GСВ. — вес сваи.
GУСЛ.ГР. — вес грунтового массива.
где СР — усредненный удельный вес грунта (СР = 20 кН/м3).
АУСЛ — площадь условного фундамента.
Определим расчетное сопротивление грунта:
где С1; С2 — коэффициенты условий работы, принимаемые по табл. 3 (С1=1,25; С2=1,1).
k — зависит от способа назначения характеристик грунта (k=1,1).
kz — зависит от ширины ФЛ (k=1 т.к. b10м).
M; Mq; Mc — коэффициенты, принимаемые по табл.4[1] (M=0,486; Mq=2,958; Mc=5,555).
— удельный вес грунтов, залегающих выше подошвы фундамента (=).
с — удельное сцепление грунта (с = 59,6 кПа).
Условие выполняется.
5.2.3 Расчет осадок системы «Основание — Фундамент»
Расчет осадки выполняем в табличной форме.
;
;
;
;
;
Таблица 9 — Расчет осадки основания
№ элем-го слоя | hi, м | Глубина — z, м | ж=2z/b | бi | Обознач. давления | уz (pi), КПа | уz (qi), КПа | 0,2уz (qi) КПа | E, Мпа | ?, кН/м3 | |
0 — 1 | 0,000 | Ро | 143.970 | 93.6 | 17,280 | ||||||
1 — 2 | 0,98 | 0,98 | 0,800 | 0,800 | Р1 | 115,176 | 111,24 | 22,248 | |||
2 — 3 | 0,98 | 1,96 | 1,600 | 0,449 | Р2 | 64,643 | 128,88 | 25,776 | |||
3 — 4 | 0,14 | 2,10 | 1,715 | 0,417 | Р3 | 60,036 | 131,4 | 26,280 | |||
4 — 5 | 0,70 | 2,80 | 2,980 | 0,280 | Р4 | 40,312 | 28,800 | ||||
5 — 6 | 0,98 | 3,78 | 3,086 | 0,172 | Р5 | 24,763 | 163,404 | 32,681 | 22,2 | 19,8 | |
На глубине 3,78 м выполняется условие .
Полученное значение расчетной осадки S сравниваем с предельно допустимой величиной Su.
S=0,883 (см) < SU = 8 (см) — проверка выполняется.
1. СНиП 2.02.01−83 «Основания зданий и сооружений».
2. СНиП 2.02.03−85 «Свайные фундаменты».
3. «Пособие по проектированию фундаментов на естественном основании под колонны зданий и сооружений к СНиП 2.03.01−84 и СНиП 2.02.01−83».
4. Берлинов М. В., Ягупов Б. А. «Примеры расчетов оснований и фундаментов», Стройиздат, Москва, 1986 год.
5. Сорочан Е. А. «Справочник проектировщика. Основания, фундаменты и подземные сооружения», Стройиздат, Москва 1985 год.
6. ГОСТ 13 580–85 «Плиты железобетонные ленточных фундаментов».
7. ГОСТ 13 579–78 «Блоки бетонные стен подвалов».
8. «Решение отдельных этапов проектирования оснований и фундаментов зданий и сооружений», Часть№ 1 «Фундаменты мелкого заложений», Самара, 1996 год.
9. «Расчет прочности фундаментов мелкого заложения по материалу конструкций» — Методические указания, Самара 2005 год.