14-этажный 84-квартирный жилой дом

3. ВАРИАНТНОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЛЕНТОЧНОГО ФУНДАМЕНТА.

3.1 Расчёт фундамента мелкого заложения на естественном основании

3.1.1 Выбор глубины заложения фундамента

Составляем геологическую колонку грунтов слагающих строительную площадку:

Рис.1. Схема к выбору глубины заложения фундамента.

Из инженерно-геологических условий строительной площадки видно, что в качестве основания можно использовать 2-ой слой (суглинок мягкопластичный), который не является просадочным грунтом.

Необходимо учитывать и тот факт, что заглубление подошвы фундамента ниже WL также нежелательно, т.к. возрастает трудоемкость и стоимость работ по устройству фундамента. Следовательно, основание фундамента - 2-ый слой суглинок мягкопластичный.

Определим нормативную глубину сезонного промерзания по формуле: ; либо по схематической карте /2/. По карте находим, что для г. Бреста:

Определяем расчетную глубину сезонного промерзания:

м;

где: kh = 0,4 - коэффициент, учитывающий влияние теплового режима сооружения, табл.13/2/.

Учитывая, что глина полутвердая может служить надёжным основанием, заглубляем фундамент в несущий слой на 0,60м.

Принимая во внимание то, что в рассматриваемой части здания есть подвал и, учитывая инженерно геологические условия строительной площадки, принимаем глубину заложения фундаментов 3,90 м, что больше .

Окончательно принимаем d1 = 3,90м.

3.1.1. Определение размеров фундамента

·        Определяем площадь фундамента:

где: кН/м3 - среднее значение удельного веса материала фундамента и грунта на его уступах.

·        Определяем ширину фундамента:

.

·        Расчетное сопротивление грунта под фундаментом:

где:  - коэффициент условий работы грунтового основания, табл. 15/2/;

 - коэффициент условий работы здания во взаимодействии с основанием, табл. 15/2/, зависящий от вида грунта и отношения:.

k=1,1 - коэффициент надежности, п. 2.174/8/.

  - коэффициенты, зависящие от , табл.16/2/;

, при b<10м (b=4,33м - ширина подошвы фундамента).

- расчетное значение удельного веса грунта, залегающего ниже подошвы фундамента.

 - расчетное значение удельного веса грунта, залегающего выше подошвы фундамента:

d1 - приведенная глубина заложения наружных и внутренних фундаментов от пола подвала, определяемая по формуле:

;

где: hs - толщина слоя грунта выше подошвы фундамента со стороны подвала, м;

 - расчетное значение удельного веса материала пола подвала, ;

 - толщина конструкции пола подвала, м.

.

db=2м - глубина подвала(т.к. глубина подвала 2,2м, что больше 2м);

- Ширина фундамента при R1= 237,6кПа

Значение R2 отличается от предыдущего значения R1 на 3,5%, что меньше 5%,

Выбираем плиту ФЛ.32.12, шириной 3,20 м, высотой 0,50 м. Поскольку высота плиты 0,50 м, то отметка подошвы фундамента изменится Следовательно окончательная глубина заложения фундамента равна 4,1 м.

·        Фактическое давление под подошвой фундамента:

кПа;

.

Условие, необходимое для расчета по деформациям, выполняется. Производить расчет на прерывистость не требуется.

3.1.2 Определение сечения арматуры подошвы фундамента

Рис.2. К определению сечения арматуры.

Принимаем арматуру Æ16 S400(As=20,1см2) с шагом 100мм. Распределительную арматуру принимаем Æ6 S400 с шагом 250мм.

3.1.3Определение осадки фундамента

Строим эпюру распределения напряжений от собственного веса грунта в пределах глубины  ниже подошвы фундамента.

Вертикальное напряжение от собственного веса грунта определяют в характерных горизонтальных плоскостях:

·        отметка подошвы фундамента:

кПа;

·        на подошве второго слоя:

кПа;

·        на отметке уровня подземных вод:

кПа;

·        на подошве третьего слоя:

 кПа;

где: - удельный вес грунта с учетом взвешивающего действия воды:

кН/м3

·        на кровле четвертого слоя (водоупор , т.к. JL = 0,24 < 0,25. ):

 кПа;

·        на подошве четвертого слоя

 кПа;

Далее определяем дополнительное (вертикальное) напряжение в грунте под подошвой фундамента по формуле:

,

где: 235кПа; 68,01кПа

тогда: кПа.

Толщину грунта ниже подошвы фундамента разбиваем на слои , толщиной 0,4b:

.

Эпюру распределения дополнительных вертикальных напряжений в грунте строим используя формулы:

где: - вертикальное напряжение от собственного веса грунта на уровне подошвы фундамента от веса вышележащих слоев.

где:  - коэффициент, принимаемый по табл. 55 /8/ в зависимости от формы подошвы фундамента, соотношения сторон прямоугольного фундамента  и относительной глубины, равной .

Вычисление  для любых горизонтальных сечений ведем в табличной форме (табл. 3)

По полученным результатам строим эпюру  и определяем нижнюю границу сжимаемой зоны (В.С.). Она находится на горизонтальной плоскости, где соблюдается условие: .

Так как расчеты не дали результатов, то нижнюю границу сжимаемой зоны определяем графическим способом (см. рис.3).

Определяем осадку основания каждого слоя по формуле:

где: - безразмерный коэффициент для всех видов грунтов.

Осадка основания фундамента получается суммированием величины осадки каждого слоя:

где: - предельно допустимая осадка сооружения;  (для многоэтажных бескаркасных сооружений с несущими стенами из крупных панелей СНБ 5.01.01.-99 т. Б.1.).

.

Условие выполняется, т.е. деформации основания меньше допустимых.

Таблица 3.

Осадка основания  - условие выполняется .

Рис.3. К определению осадки фундамента методом послойного суммирования.

3.2 Проектирование свайных фундаментов

3.2.1 Определение глубины заложения ростверка

По схематической карте нормативная глубина промерзания: м. Расчетная глубина м.

Принимаем глубину заложения ростверка .

3.2.2 Определение длины сваи.

где: - глубина заделки сваи в ростверк

- глубина забивки сваи в несущий слой грунта

- расстояние от подошвы ростверка до несущего слоя грунта

.

Принимаем сваю С60, 3-2 (с поперечным армированием 4Æ10 S400).

3.2.3 Определение несущей способности сваи

где: U - периметр поперечного сечения сваи, U=1,2м;

- коэффициент работы сваи в грунте;

А - площадь поперечного сечения сваи, ;

- коэффициенты условий работы грунта соответственно под нижним концом и по боковой поверхности сваи;

hi - толщина i-ого слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью сваи, м;

fi - расчетное сопротивление i-ого слоя грунта по боковой поверхности сваи, кПа.

При z0=8,9м; R=2600кПа; A×R=0,09×2600=234кН.

Таблица 4

Рис.4. К выбору глубины заложения ростверка.

Расчетно-допустимая нагрузка на сваю:

где:  - для промышленных и гражданских сооружений.

Определяем количество свай:

Принимаем 2 сваи.

Расчетное усилие на сваю по материалу можно определять из условия:

;

где: m - коэффициент условий работы сечения, равный 1,0;

j - коэффициент продольного изгиба ствола, равный 1,0;

Rb=10,67МПа (для бетона марки )

Аb=0,09м2 - площадь поперечного сечения бетона;

RS =365МПа (S400); As=5,03см2=0,000503м2 .

.

Так как несущая способность сваи по грунту меньше несущей способности сваи по материалу:  < , то количество свай определено верно.

В дальнейших расчетах принимаем меньшее значение .

3.2.4 Проектирование ростверка

т.к. ар < 3×d=3×0,3=0,9 м, то располагаем сваи в два ряда, а с учетом плана фундамента здания принимаем расстояние между сваями 1000мм - по осям А, В, Г, Е и 900 мм - по оси 9 (сечение 3-3).

Рис.5. Двухрядное размещение свай.

Расчет фактического давления на сваю будем вести по осям А, В, Г, Е, т.к. расстояние между сваями там наибольшее и, следовательно, нагрузка будет больше.

Фактическое давление на сваю:

Т.к. проверка выполняется, то количество свай не меняем.

3.2.5 Определение осадки фундамента методом эквивалентного слоя

Должно соблюдаться условие .

Определяем средневзвешенное значение угла внутреннего трения:

Определяем ширину условного фундамента:

Определяем вес условного фундамента:

Определим объём и вес ростверка и свай:

;

Определим объём условного фундамента:

Определим объём и вес грунта:

Определяем вес условного фундамента:

Среднее давление по подошве условного массивного фундамента:

Уточняем расчетное сопротивление грунта по формуле:

где:  - коэффициент условий работы грунтового основания, табл. 15/2/;

 - коэффициент условий работы здания во взаимодействии с основанием, табл. 15/2/, зависящий от вида грунта и отношения:.

k=1,1 - коэффициент надежности, п. 2.174/8/.

 - коэффициенты, зависящие от , табл.16/2/;

, при b<10м (b=2,07м - ширина подошвы фундамента).

- расчетное значение удельного веса грунта, залегающего ниже подошвы фундамента.

- расчетное значение удельного веса грунта, залегающего выше подошвы фундамента:

d1 - приведенная глубина заложения наружных и внутренних фундаментов от пола подвала, определяемая по формуле:

;

где: hs - толщина слоя грунта выше подошвы фундамента со стороны подвала, м;

 - расчетное значение удельного веса материала пола подвала, ;

 - толщина конструкции пола подвала, м.

.

db=2м - глубина подвала;

<, т.е. условие выполняется.

Дополнительное вертикальное напряжение на уровне подошвы условного фундамента:

.

Мощность эквивалентного слоя вычисляется по формуле:

;

где: 1,38- коэффициент эквивалентного слоя табл. 7.2. /1/

.

Осадку свайного фундамента вычисляют по формуле:

где:  - коэффициент относительной сжимаемости грунта;

;

где:  (для глины ).

Рис.6. К определению осадки свайного фундамента.

3.2.6 Расчет ростверка по прочности

Изгибающие моменты в ростверке и поперечную силу на грани сваи, возникающие в период строительства, определяем по формулам:

где: qk - расчетная равномерно распределенная нагрузка от здания на уровне низа ростверка:

l - расстояние между сваями в осях, м.

d - сечение сваи, м.

Расчёт на эксплуатационные нагрузки производится в зависимости от местных условий по различным расчётным схемам. Для всех схем нагрузок величина а (длина полу основания эпюры нагрузки), м, определяется по формуле:

где: Ep - модуль упругости бетона ростверка, кПа;

Ip - момент инерции сечения ростверка;

Ek - модуль упругости стеновых панелей над ростверком, кПа;

Bk - ширина панели крупнопанельной стены или цоколя;

0,0314 - коэффициент, имеющий м/см;

Максимальную ординату эпюры нагрузки над гранью сваи Ро для схемы №4 принимаем равной q0:

Определение опорного и пролётного моментов, а также поперечной силы от нагрузок, возникающих в период строительства, производится по следующим формулам:

Страницы: 1, 2, 3, 4