Требуется
рассчитать и запроектировать основания и фундаменты одноэтажного двухпролетного
промышленного здания. Габаритные параметры и характеристика условий
строительства здания приведены в таблице:
L1,
м
L2,
м
H1,
м
H2,
м
Hпр,
м
Q1,
т
Q2,
т
tвн,
оС
Район
строительства
Мt
Sо,
кПа
Wо,
кПа
24
24
14,4
18,0
-4,8
5
16
5
Соликамск
59,6
2,0
0,30
Железобетонные
колонны основного каркаса имеют шарнирное сопряжение со стальными фермами, шаг
колонн каркаса 12 м. Шаг стальных стоек фахверка 6 м.
Qcol
II=Qn*γf=(10,6+0,9*(1,9+50,4+0,7))*1=58,3*1=58,3 кН.
Для расчетов
по несущей способности:
Ncol
I=Nn*γf=1583,7 *1,2=1900,4 кН,
Mcol
I=Mn*γf=585,1 *1,2=702,1 кНм,
Qcol
I=Qn*γf=58,3 *1,2=70,0 кН.
Оценка
инженерно-геологических и гидрогеологических условий площадки строительства
Схема планово-высотной
привязки здания
Инженерно-геологический
разрез I-I с посадкой здания и фундаментов на естественном основании
Показатели
свойств и состояния грунта
№
слоя
ρd,
т/м3
n,
%
e
Sr
Ip,
%
IL
,
кН/м3
γs,
кН/м3
γsb,
кН/м3
Rусл,
кПа
2
1,52
44
0,786
0.74
11
0,45
26,6
9,3
220,72
3
1,45
47
0,89
0.97
5
1,2
26,8
8,89
315,56
4
1,62
39
0,64
0.83
-
-
26,2
9,88
726,8
Слой 2 –
Суглинок
Число
пластичности: IP = WL – WP = 33,9–22,9 = 11%.
Плотность
сухого грунта: ρd = = =
1,52 т/м3.
Пористость и
коэффициент пористости:
n = (1 – ρd/
ρs)*100 = (1–1.52/2,71)*100 = 44%,
e = n/(100-n)
= 44/(100–44) = 0.786.
Показатель
текучести: IL = = =
0,45
Расчетные
значения удельного веса и удельного веса частиц:
γI
= ρI*g = 1.89*9.81 = 18,5 кН/м3,
γII
= ρII*g = 1.91*9.81 = 18,7 кН/м3,
γS
= ρS*g = 2.71*9.81 = 26.6 кН/м3.
Удельный вес
суглинка, расположенного ниже УПВ:
γsb
= = = 9.3 кН/м3,
Для
определения условного расчетного сопротивления грунта по формуле СНиП 2.02.01–83*
принимаем условные размеры фундамента d1= =dусл=2 м. и bусл
=1 м. Установим в зависимости от заданных геологических условий и
конструктивных особенностей здания коэффициенты. По таблице 3 СНиП 2.02.01–83*
принимаем: gc1 = 1,1 для суглинков (0,25<JL<0,5), gc 2 =1 для зданий с гибкой
конструктивной схемой.
Коэффициент
k=1 принимаем по указаниям п.2.41 СНиП 2.02.01–83*.
При jII = 20° по табл. 4 СНиП 2.02.01–83*
имеем Mg = 0,51; Mq = 3,06; Mc = 5,66.
Удельный вес
грунта выше подошвы условного фундамента до глубины dw=0,7 м.
принимаем без учета взвешивающего действия воды gII =18,70 кН./м3.,
а ниже УПВ, т.е. в пределах глубины d = dусл – dw =2–0,7=1,3
м. и ниже подошвы фундамента, принимаем gsb = 9.30 кН./м3.;
удельное сцепление cII = 21 кПа.
(Rусл = 726,8 кПа., Ncol II max = 1583,7 кН.,
Е=30 МПа.>10 МПа.)
Заключение
В целом площадка пригодна для возведения здания.
Рельеф площадки спокойный с небольшим уклоном в сторону скважины 3. Грунты
имеют слоистое напластование, с выдержанным залеганием пластов (уклон кровли не
превышает 2%). Все грунты имеют достаточную прочность, невысокую сжимаемость и
могут быть использованы в качестве оснований в природном состоянии. Грунтовые
воды расположены на небольшой глубине, что значительно ухудшает условия
устройства фундаментов: при заглублении фундаментов более 0,70 м. необходимо
водопонижение; возможность открытого водоотлива из котлованов, разработанных в суглинке,
должна быть обоснована проверкой устойчивости дна котлована (прорыв грунтовых
вод со стороны слоя суглинок); суглинок, залегающий в зоне промерзания является
пучинистым грунтом, поэтому глубина заложения фундаментов наружных колонн
здания должна быть принята не менее расчетной глубины промерзания суглинка. При
производстве работ в зимнее время необходимо предохранение основания от
промерзания.
Целесообразно рассмотреть
следующие возможные варианты фундаментов и оснований:
1) фундамент
мелкого заложения на естественном основании – суглинке;
2) фундамент
на распределительной песчаной подушке (может быть достигнуто уменьшение
размеров подошвы фундаментов и расчетных осадок основания);
3) свайный фундамент из
забивных висячих свай; несущим слоем может служить слой №4, пески.
Следует предусмотреть срезку и использование
почвенно-растительного слоя при благоустройстве и озеленении застраиваемого
участка (п. 1.5 СНиП 2.02.01–83*).
Расчет и
проектирование варианта фундамента на естественном основании
Проектируется монолитный фундамент мелкого
заложения на естественном основании по серии 1.412–2/77 под колонну,
расположенную по осям Л-5, для исходных данных, приведенных выше.
Определение глубины заложения фундамента
Первый
фактор –
учет глубины сезонного промерзания грунта. Грунты основания пучинистые, поэтому
глубина заложения фундамента d от отметки планировки DL должна быть не менее
расчетной глубины промерзания. Для tвн = 10° и грунта основания,
представленного суглинком, по СНиП 2.02.01–83*:
d ³ df =
Kh×dfn = Kh×d0 = 0,8×0,23×= 1,45 м.
Коэффициент Kh
= 0,8 принят как уточненный при последующем расчете в соответствии с
указаниями, примечания к табл. 1 СНиП 2.02.01–83* (расстояние от внешней грани
стены до края фундамента af = 1,1 м > 0,5 м).
Второй
фактор –
учет конструктивных особенностей здания. Для заданных размеров сечения
двухветвевой колонны 1400х600 мм. и необходимой глубины ее заделки в стакан
(1200 мм.) по серии 1.412–2/77 требуется подколонник типа Д площадью сечения
2100х1200 мм. Минимальный типоразмер высоты фундамента для указанного типа
подколонника Hф = 1,8 м. Таким образом, по второму фактору требуется
d = Hф + 0,15 = 1,8 + 0,15=1,95 м.
Третий
фактор –
инженерно-геологические и гидрогеологические условия площадки. С поверхности на
большую глубину залегает слой 2, представленный достаточно прочным малосжимаемым
суглинком (Rусл = 220,72 кПа). Подстилающие слои 3 и 4 по сжимаемости и
прочности не хуже среднего слоя. В этих условиях, учитывая высокий УПВ, глубину
заложения подошвы фундамента целесообразно принять минимальную, однако
достаточную из условий промерзания и конструктивных требований.
С учетом всех
трех факторов, принимаем глубину заложения от поверхности планировки (DL) с отметкой
d =1,95 м., Нф = 1,8 м. Абсолютная отметка подошвы фундамента (FL)
составляет – 83,45 м., что обеспечивает выполнение требования о минимальном
заглублении в несущий слой. В самой низкой точке рельефа заглубление в несущий
слой 2 от отметки природного рельефа (NL) равной 84,80 м. составляет: 84,80 – 83,45
= 1,35 м.
Определение
площади подошвы фундамента
Площадь Атр
подошвы фундамента определяем по формуле: