Окончательно принимаем глубину заложения фундамента 2,6 м

2019-07-03

201

Обсуждений (0)

0.00 из 5.00 0 оценок

⇐ Предыдущая 12

4. Определение ширины подошвы столбчатого фундамента мелкого заложения на естественном основании для жилого здания с подвалом

Для колонны А:

Запроектируем фундамент под колонну 8-и этажного жилого здания с подвалом. Расчетная нагрузка, действующая на колонну . Длина здания , высота . Отметка пола подвала – 2.7м. Глубина заложения подошвы фундамента . Отметка пола 1-го этажа на 80 см выше планировочной отметки.

Материал основания: суглинок текучепластичный

, , , ,

Определяем ориентировочную ширину подошвы ленточного фундамента:

где - расчетная нагрузка от массы сооружения на 1 пог.м.

значение расчетного сопротивления грунта песчаной подушки.

осредненный удельный вес стеновых блоков фундамента и грунта.

глубина заложения фундамента.

Полученная щирина подошвы столбчатого фундамента является предварительной, т.к. ширина определена исходя из табличного значения расчетного сопротивления основания. По этому размеру приняв типовую фундаментную подушку ФЛ 32.12 (2 штуки 3,2*2,4), находим уточненное значение расчетного сопротивления грунта основания:

где - коэффициенты условий работы грунтового основания и здания во взаимодействии с основанием, определяемые по таблице 3 СНиПа 2.02.01-83.

– коэффициент надежности приняый равным 1 т.к. прочностные характеристики грунта заданны в проекте, по результатам непосредственных испытаний грунтов на строй. площадке.

- коэффициенты, принимаемые по таблице 4 СНиПа 2.02.01-83 в зависимости от расчетного значения угла внутреннего трения грунта, находящегося непосредственно под подошвой фундамента.

- коэффициент, при .

- глубина заложения фундамента от уровня планировки срезкой или подсыпкой.

- осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих выше отметки заложения подошвы фундамента (при наличии подземных вод) определяется с учетом взвешивающего действия воды), кН/м³.

где , , - мощности выше лежащих слоев.

- расчетное значение удельного веса грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента.

- расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента.

, - приведенная глубина заложения наружных и внутренних фундаментов от пола подвала.

где - толщина слоя грунта от отметки подошвы фундамента до отметки низа пола подвала.

- толщина конструкций пола подвала.

- расчетное значение удельного веса материала конструкций пола подвала.

- расстояние от уровня планировки до пола подвала

Т.к полученное расчетное сопротивление основания не существенно отличается от , то дальнейшее уточнение принятой ранее ширины фундамента не производим.

Проверяем фактическое среднее давление под подошвой фундамента. Общий объем фундамента, грунта на его уступах и пола подвала:

объем самого фундамента

объем грунта на обрезах фундамента

Удельный вес конструктивных элементов фундамента принимаем равным 24 кН/м³

Вес одного фундамента

Удельный вес грунта обратной засыпки принимаем равным 10,63 кН/м³

Проверяем среднее давление, действующее под подошвой фундамента при b=2,4 и заданных нагрузках:

Согласно СНиПу 2.02.01-83 п.2.41 среднее давление на основание под подошвой фундамента P не должно превышать расчетного сопротивления основания R более чем на 20%. Определим разницу между R и P:

<20%

Следовательно, ширина подошвы столбчатого фундамента запроектирована достаточно экономично.

Колонна Б:

Запроектируем фундамент под внутреннюю колонну 8-и этажного жилого здания с подвалом. Расчетная нагрузка, действующая на колонну . Длина здания , высота . Отметка пола подвала – 2.7м. Глубина заложения подошвы фундамента . Отметка пола 1-го этажа на 80 см выше планировочной отметки.

Материал основания: суглинок текучепластичный

, , , , .

Определяем ориентировочную ширину подошвы ленточного фундамента:

где - расчетная нагрузка от массы сооружения на 1 пог.м.

значение расчетного сопротивления грунта песчаной подушки.

осредненный удельный вес стеновых блоков фундамента и грунта.

глубина заложения фундамента.

Полученная щирина подошвы столбчатого фундамента

является предварительной, т.к. ширина определена исходя из табличного значения расчетного сопротивления основания. По этому размеру приняв типовую фундаментную подушку ФП 2,4*5,6 и одну подушку ФЛ 28.8, находим уточненное значение расчетного сопротивления грунта основания:

- коэффициент, при .

- глубина заложения фундамента от уровня планировки срезкой или подсыпкой.

- осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих выше отметки заложения подошвы фундамента (при наличии подземных вод ) определяется с учетом взвешивающего действия воды), кН/м³.

где , , - мощности выше лежащих слоев.

- расчетное значение удельного веса грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента.

- расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента.

- приведенная глубина заложения наружных и внутренних фундаментов от пола подвала.

где - толщина слоя грунта от отметки подошвы фундамента до отметки низа пола подвала.

- толщина конструкций пола подвала.

- расчетное значение удельного веса материала конструкций пола подвала.

- расстояние от уровня планировки до пола подвала

объем самого фундамента

объем грунта на обрезах фундамента

Удельный вес конструктивных элементов фундамента принимаем равным 24 кН/м³

Вес одного фундамента

Удельный вес грунта обратной засыпки принимаем равным 10,63 кН/м³

Проверяем среднее давление, действующее под подошвой фундамента при и заданных нагрузках:

Согласно СНиПу 2.02.01-83 п.2.41 среднее давление на основание под подошвой фундамента P не должно превышать расчетного сопротивления основания R более чем на 20%.

Определим разницу между R и P:

<20%

Следовательно, ширина подошвы столбчатого фундамента запроектирована достаточно экономично.

5. Определение модуля общей деформации E_o по результатам компрессионных и штамповых испытаний

Модули деформации E₀ определяются для всех слоев в грунте, входящих в сжимаемую толщу H_c . Материалом для определения модулей являются результаты лабораторных либо полевых испытаний каждого слоя, которые приводятся в задании.

По данным строятся графики зависимости:

1) Коэффициента пористости от давления – компрессионная кривая.

2) Осадки от давления – график испытаний пробной статической нагрузкой

Кроме данных об испытаниях грунтов необходима графическая схема с напластованием грунтов и эпюрами

Компрессионные свойства грунтов:

Скважина 1

Глубина

Размер штампа d=27.7

P, кПа	S
0	0
50	0,87
100	1,75
150	2,62
200	3,50
250	5,02
300	8,41
350	14,20

По результатам штамповых испытаний строим график зависимости осадки от давления под штампом.

Для слоя V :

Значения в соответствии с графиком равны:

Таким образом,

Скважина 1

Глубина

Размер штампа d=27.7

P, кПа	S
0,0	0,00
50	0,51
100	1,00
150	1,53
200	2,02
250	2,51
300	3,06
350	3,62
400	4,40

По результатам штамповых испытаний строим график зависимости

осадки от давления под штампом

Для слоя IV

Значения в соответствии с графиком равны:

Таким образом,

Скважина 2

Глубина ;

P, кПа	e
0,0	0,696
50	0,690
100	0,686
200	0,681
400	0,676

На рисунке показаны результаты компрессионных испытаний грунта V слоя – глины полутвердой.

Природное напряжение в середине сжимаемой части V слоя, согласно рис равно:

Напряжение в соответствии с рис равно:

На кривой =241,75 соответствует =0,679, и =290,1 соответствует =0,678

Коэффициент сжимаемости грунта в интервале изменения действующих напряжений равен:

Коэффициент относительной сжимаемости (относительной деформации, приходящейся на единицу напряжения )

Модуль линейной деформации E₀определяется по формуле:

6. Расчет осадок столбчатого фундамента 8-и этажного жилого дома для наружной колонны проходящей по оси А методом послойного суммирования

Ширина фундамента , длинна фундамента l=3,2, глубина заложения , η=l/b=3,2/2,4=1,33≈1,4 (рис. 1).

Среднее давление под подошвой .

Расчетная схема показана на рис.

Расчет осадки фундамента ведется в табличной форме.

Сначала строятся эпюры природного и дополнительного давлений.

Затем определяется величина действующего по подошве фундамента дополнительного давления:

где P-среднее фактическое давление по подошве фундамента;

-природное(бытовое) давление на отметке подошвы фундамента

кПа

Тогда:

Вычисляем ординаты эпюры , с помощью, которой можно графическим методом найти положение нижней границы сжимаемой толщи.

На поверхности:

На контакте I и II слоев

На контакте II и III слоев

Ниже уровня грунтовых вод удельный вес грунтов принимаем во взвешенном состоянии.

На контакте III и IV слоя

На контакте IV и V слоёв

Т. к V слой – глина полутвердая является водоупором, то на него давит столб воды выше кровли этого слоя. Тогда с учётом этого

В V слое ( глубина 14,7м )

Ординаты эпюры дополнительного осадочного напряжения:

Полученные данные сводим в таблицу:

№ слоя					h, м		Слои основания	Осадка
III	0	0	1	89,743		13,065	Суглинок текучепластичный	1,130999
	0,4	0,48	0,972	87,23	0,48
	0,8	0,96	0,848	76,102	0,48
	1,2	1,44	0,682	61,205	0,48
	1,6	1,92	0,532	47,743	0,48
	1,91	2,29	0,441	39,577	0,37
IV	2	2,4	0,414	37,154	0,11	22,39	Песок мелкий	0,18381
	2,4	2,88	0,325	29,166	0,48
	2,8	3,36	0,26	23,333	0,48
	3,2	3,84	0,21	18,846	0,48
	3,32	3,98	0,199	17,859	0,14
	3,6	4,32	0,173	15,526	0,48

Полная расчетная осадка фундамента получается суммированием величин осадок каждого слоя. Она должна быть меньше величины предельно допустимой осадки фундамента данного типа.

Осадка III слоя: S₃ = 1,130999 см

Осадка IV слоя: S₄ = 0,18381 см

Итак, осадка основания фундамента получается суммированием осадок всех слоев:

S₃+S₄=1,130999+0.18381=1,314809≈1,3см

Предельно допустимая осадка для зданий рассматриваемого типа составляет 8см при принятом размере фундамента требования СНиП выполняются.

7. Расчет осадок столбчатого фундамента 8-и этажного жилого дома для внутренней колонны проходящей по оси Б методом послойного суммирования

Ширина фундамента , l=5,6м глубина заложения , η=l/b=5,6/2,4=2,33≈2,4 (рис. 2).

Среднее давление под подошвой .

Определяется величина действующего по подошве фундамента дополнительного давления:

где P-среднее фактическое давление по подошве фундамента;

-природное(бытовое) давление на отметке подошвы фундамента

кПа

Тогда:

Ординаты эпюры дополнительного осадочного напряжения:

Полученные данные сводим в таблицу:

№ слоя					h, м		Слои основания	Осадка
III	0	0	1	100,163		13,065	Суглинок текучепластичный	1,329954
	0,4	0,48	0,976	97,759	0,48
	0,8	0,96	0,876	87,743	0,48
	1,2	1,44	0,739	74,02	0,48
	1,6	1,92	0,612	61,3	0,48
	1,91	2,29	0,529	52,986	0,37
IV	2	2,4	0,505	50,582	0,11	22,39	Песок мелкий	0,459525
	2,4	2,88	0,419	41,968	0,48
	2,8	3,36	0,349	34,957	0,48
	3,2	3,84	0,294	29,448	0,48
	3,6	4,32	0,25	25,041	0,48
	4	4,8	0,214	21,435	0,96
	4,27	5,12	0,194	19,432	0,8
	4,4	5,28	0,185	18,53	0,48

Осадка III слоя: S₃ = 1,329954 см

Осадка IV слоя: S₄ = 0,459525 см

Итак, осадка основания фундамента получается суммированием осадок всех слоев:

S₃+S₄=1,329954+0,459525=1,789119≈1,8см

8. Определение осадки ленточного фундамента под наружную стену проходящую по оси А методом эквивалентного слоя

Ширина подошвы фундамента , осадочное давление под подошвой фундамента В основании преобладает суглинок, поэтому по таблице определим мощность эквивалентного слоя при и отношении сторон подошвы фундамента ≈1,4 (рис. 3).

Осадку фундамента методом эквивалентного слоя определяем по формуле:

где - мощность эквивалентного слоя

.-коэффициент эквивалентного слоя, учитывающий жесткость и форму подошвы фундамента.

b=2,4м.- ширина подошвы фундамента.

В расчетной схеме сжимаемою толщу грунта, которая оказывает влияние на осадку фундамента , принимают равной двум мощностям эквивалентного слоя:

Определяем коэффициент относительной сжимаемости каждого слоя:

- для суглинка :

- для песка мелкого :

- для глины :

Определяем средний коэффициент относительной сжимаемости:

Полная осадка фундамента:

Предельно допустимая осадка для зданий рассматриваемого типа составляет 8см при принятом размере фундамента требования СНиП выполняются

9. Определение осадки столбчатого фундамента под внутреннюю стену проходящую по оси Б методом эквивалентного слоя

Осадку фундамента методом эквивалентного слоя определяем по формуле:

где - мощность эквивалентного слоя

.-коэффициент эквивалентного слоя, учитывающий жесткость и форму подошвы фундамента.

b=2,4м.- ширина подошвы фундамента.

Определяем коэффициент относительной сжимаемости каждого слоя:

- для суглинка :

- для песка мелкого :

- для глины :

Определяем средний коэффициент относительной сжимаемости:

Полная осадка фундамента:

10. Расчет свайного фундамента под наружную колонну по оси А 8-и этажного жилого здания

Район строительства г. Воронеж. По обрезу фундамента действует расчетная вертикальная нагрузка, полученная для расчета по II предельному состоянию N_II = 925,4 кН/м. Планировочная отметка DL равна 129,75.

Уровень грунтовых вод соответствует отметке WL = 127,65 м, т.е. находится на глубине 2,1 м. от планировочной отметки DL.

Инженерно-геологические условия.

№ слоя	Глубина от поверхности	Мощность слоя	I_L	e	R₀, кПа	, кН/м³		C_II , кПа	E₀ , кПа	грунт
I	0,49	0,49	-	-	-	16,5	-	-	-	Насыпь неслежавшаяся
II	2,1	1,61	0,22	0,79	218	18,8	17⁰	15	-	Суглинок полутвердый
III	4,89	2,79	0,74	0,8	174	19,6	15⁰	14	11099	Суглинок текучепластичный
IV	9,27	4,38	-	0,55	300	20,8	30⁰	-	19770	Песок мелкий.
V	14,7	5,43	0,21	0,55	508	21,4	17⁰	40	34959	Глина полутвердая

Дом имеет подвал, глубиной 1,9 м., площадка предполагаемого строительства сложена хорошими по прочности грунтами (в основании преобладают суглинки). Поэтому фундамент не глубокого заложения будет иметь явное преимущество перед свайным, т.к. объем земляных работ для обоих вариантов фундаментов будет практически одинаков, а трудоемкость забивки свай будет значительно выше, чем укладка песчаной подушки. Поэтому свайный фундамент проектируем как учебный вариант.

Глубина заложения ростверка:

Принимаем железобетонную забивную сваю сечением , стандартной длинны L = 4,5 м., С-4,5-30 (ГОСТ 19804.1-79), длина острия 0.25м. (рис. 5); свая работает на центральное сжатие, поэтому заделку сваи в ростверк принимаем 0,3 м. Нижний конец сваи забивается в песок мелкий на глубину 1,91 м.

Под подошвой ростверка залегает суглинок текучепластичный мощностью 1,69 м. Сопротивление на боковой поверхности сваи в суглинке (I_L=0,74):

на глубине z₁= 4,04м

f₁= 7,64кПа

Ниже залегает песок мелкий мощностью 2,51м. Делим его на два слоя 1,26м и 1,06м. Сопротивление на боковой поверхности сваи в песке (e=0,55):

на глубине z₂ = 5,52м

f₂ = 53,98 кПа,

на глубине z₃ = 6,77м

f₃ = 55,6 кПа.

Определяем несущую способность сваи:

Тогда расчетная нагрузка, допускаемая на сваю по грунту, составит:

где - коэффициент безопасности по грунту.

Определяем количество свай на 1 пог. м. фундамента:

где - расчетная нагрузка на фундамент по 1 предельному состоянию.

- коэффициент, зависящий от вида свайного фундамента; для отдельно стоящего фундамента под колонну

d = 0,3 м - сторона сваи.

d_р =2,5 м - высота ростверка и фундамента, не вошедшая в расчет при определении N_I.

- удельный вес бетона.

При проектировании отдельностоящего свайного фундамента количество свай округляется до целого числа в большую сторону, таким образом принимаем свайный фундамент из 4 свай.

Высота ростверка назначается ориентировачно из условия прочности ростверка на продавливание и изгиб:

Принимаем высоту ростверка из конструктивных соображений h_р=0,5м.

Чтобы получить минимальные плановые размеры ростверка и тем уменьшить его материалоемкость, назначаем минимально допустимое расстояние между осями свай, равное трем их диаметрам: , а расстояние от края ростверка до боковой грани сваи – по 0,05 (свесы). Принимаем размеры ростверка в плане 1,3*1,3м.

Расчетную нагрузку на сваю во внецентренно нагруженном фундаменте находят по формуле:

Определяем дополнительную вертикальную нагрузку, действующую по подошве ростверка, за счет собственного веса ростверка G_р и грунта засыпки G_гр на обрезе ростверка:

кН