Несущие конструкции одноэтажного промышленного здания с мостовыми кранами среднего режима работы
Содержание
Содержание 1
Краткая характеристика объекта 2
Определение физических свойств грунтов и механических свойств грунтов. 3
Определение нагрузок. Сечение 1 – 1 6
Определение нагрузок. Сечение 2 – 2 7
Определение нагрузок. Сечение 3 – 3 8
Определение глубины заложения фундамента 9
Определение размеров подошвы внецентренно нагруженного фундамента. 10
Определение осадки и просадки. Сечение 1-1 11
Расчет висячей забивной сваи 13
Определение осадок свайного фундамента 14
Расчет осадок свайных фундаментов 15
Технико-экономические сравнения 16
Расчет осадок свайных фундаментов. Сечение 1-1 18
Расчет осадок свайных фундаментов. Сечение 3-3 20
Заключение 22
Литература 23
Краткая характеристика объекта
Проектируемое здание – бытовой корпус. Ширина здания 18м, длина – 48м, здание многоэтажное, высота здания от уровня чистого пола 20м, а высота этажа –2,5м. Здание с подвалом.
Наружные стены из кирпича толщиной 510мм и стеновых панелей толщиной 300мм, внутри здания колонны. Перекрытие - многопустотные панели толщиной 220мм. Кровля – рулонная из 4 слоев рубероида.
Несущие конструкции в здании малочувствительны к неравномерным осадкам.
«Основания зданий и сооружений» величина предельных деформаций
Sи=10см. Заданные усилия на обрезах фундамента приведены в таблицах
Площадка строительства находиться г. Краснодар. Глубина промерзания грунта 0,8м.
Рельеф площадки спокойный с небольшим понижением по краям.
Инженерно-геологические условия выявлены по средствам бурения
4-х скважин.
При бурении выявлены следующие слои: 1) чернозем –1,8м; 2) суглинок желтый – 4,5м; 3) глина бурая – 4,2м; 4) супесь – 5,7м; 5) песок – 3,8 м . Слои расположены повсеместно .
Подошва слоев находиться на глубине
- чернозем –1,8м;
суглинок желтый – 4,5м;
глина бурая –4,2м.
супесь – 5,7м;
песок –3,8м;
Грунтовые воды обнаружены в четвертом слое. Оценивая данные инженерно-геологических условий следует заметить, что грунты вполне удовлетворяют проектируемому зданию. Влияние сооружения на возникновение геологических процессов (оползни) исключено, т.к. местность ровная. В результате лабораторных исследований была составлена таблица физико-механических свойств грунтов.
Определение физических свойств грунтов и механических свойств грунтов.
Схема расположение геологических выработок.
Геологические колонки.
Табл. 1
|
№ инженерно- геологическ. элементов |
Условные обозначения |
Литологическое Описание |
Мощность слоев грунта для скважин |
Грунтовые воды в Скв 1 глубина в м от поверхн. |
||||
|
Скв 1 |
Скв 2 |
Скв 3 |
Скв 4 |
появлен |
устан |
|||
|
ИГЭ-1 |
Чернозем |
1,9 |
1,8 |
2,0 |
1,8 |
|||
|
ИГЭ-2 |
Суглинок желтый |
4,7 |
4,5 |
3,9 |
4,5 |
|||
|
ИГЭ-3 |
Глина бурая |
4,0 |
4,2 |
4,1 |
4,2 |
|||
|
ИГЭ-4 |
Супесь |
6,0 |
5,7 |
6,0 |
5,7 |
11,0 |
11,0 |
|
|
ИГЭ-5 |
Песок |
4,0 |
3,8 |
4,0 |
3,8 |
ИГЭ-1
Дано: W = 0,25; WL = 0,17; WP = 0,13; s = 2,64т/м³; = 1,7т/м³; w = 1т/м³.
Данный глинистый грунт является супесью.
e = s / (1+ W) – 1 = 2,64 / 1,7 (1 + 0,25) – 1 = 0,94 коэффициент пористости.
ИГЭ-2
Дано: W = 0,23; ; WL =0,28; WP = 0,18; rs = 2,66т/м³; r = 1,97т/м³; rw = 1т/м³. Jp = WL – WP = 0,28 - 0,18 = 0,1-число пластичности.
Данный глинистый грунт является суглинком, т.к. 0,07 Jp= 0,10< 0,17
JL = (W – WP) / (WL – WP) = (0,23 – 0,18) / (0,28 – 0,18) = 0,5
Данный грунт является суглинком тугопластичным, т.к. 0< JL=0.5=0,5
e=rs/r(1+W)– 1 = 2,66/ 1,97 (1 + 0,23) – 1 = 0,661коэффициент пористости.
Sr=Wxrs/exrw = 0,23 x 2,66 / 0,661 x 1 = 0,926 степень влажности.
Данный грунт непросадочный, т.к. 0.926 ≥ 0,8
eL = WL x rs /rw = 0,28 x 2,66 / 1,0 = 0,74
Jss = (eL – e ) / (1 + e ) = (0,74– 0,661) / (1 + 0,661) = 0,048
gs = rs x 10 = 2,66 x 10 = 26,6 кН/м³ - удельный вес грунта.
Удельный вес грунта во взвешенном состоянии :
gвзв = (gs - gw) / (1 + e) = (26,6 – 10) / (1+ 0,661) = 10,0 кН/м³
ИГЭ-3
Дано: W = 0,26; WL = 0,37; WP = 0,19; рs = 2,74т/м³; р = 2,0т/м³; рw = 1т/м³.
Jp = WL – WP = 0,37-0,19=0,18
Данный глинистый грунт является глиной, т.к. 0,18 >0,17.
JL = (W – WP) / (WL – WP) = (0,26 – 0,19) / (0,37 – 0,19) = 0,39
Глинистый грунт является глиной тугопластичной, т.к. 0,25 < JL=0.39<0,5
e = rs / r (1+ W) – 1 = 2,74 / 2 (1 + 0,26) – 1 = 0,73
Sr = W x rs / e x rw = 0,26 x 2,74 / 0,73 x 1 = 0,97
Данный грунт непросадочный, т.к. 0,97 ≥ 0,8
eL = WL x rs /rw = 0,37 x 2,74 / 1,0 = 1,01
Jss = (eL – e ) / (1 + e ) = (1,01 – 0,73) / (1 + 0,73) = 0,16
gs = rs x 10 = 2,74 x 10 = 27,4 кН/м³ - удельный вес грунта.
Удельный вес грунта во взвешенном состоянии :
gвзв = (gs - gw) / (1 + e) = (27,4 – 10) / (1+ 0,73) = 10,0 кН/м³
ИГЭ- 4
Дано: W = 0,25; WL = 0,24; WP = 0,19; рs = 2,67т/м³; р = 1,95т/м³; рw = 1т/м³.
Jp = WL – WP = 0,24-0,19=0,05-число пластичности
Данный глинистый грунт является супесью, т.к. 0,01 Jp= 0,05< 0,07
JL = (W – WP) / (WL – WP) = (0,25 – 0,19) / (0,24 – 0,19) = 1,2
Глинистый грунт является текучим, т.к JL=1,2 1
e = rs / r (1+ W) – 1 = 2,67 / 1,95 (1 + 0,25) – 1 = 0,711
Sr = W x rs / e x rw = 0,25 x 2,67/ 0,711x 1 = 0,939
Данный грунт непросадочный, т.к. 0,939 ≥ 0,8
eL = WL x rs /rw = 0,24x 2,67 / 1,0 = 0,64
Jss = (eL – e ) / (1 + e ) = (0,64 – 0,711) / (1 + 0,711) = 0,041-показатель просадочности.
gs = rs x 10 = 2,67 x 10 = 26,7 кН/м³ - удельный вес грунта.
Удельный вес грунта во взвешенном состоянии :
gвзв = (gs - gw) / (1 + e) = (26,7 – 10) / (1+ 0,711) = 9,43 кН/м³
ИГЭ-5
Дано: W = 0,24; rs = 2,67т/м³; r = 2т/м³; rw = 1т/м³.
Суммарное количество частиц:9+28+27=64%
Данный грунт является песком средней крупности, т.к. 0,61%0,50%
e = rs / r (1+ W) – 1 = 2,67 / 2 (1 + 0,24) – 1 = 0,655
Песок средний, средней плотности
Sr = W x rs / e x rw = 0,24 x 2,67 / 0,655 x 1 = 0,98
Данный грунт насыщенный водой, т.к. 1>0,98 ≥ 0,8
Механические (деформационные):
- коэффициент относительной сжимаемости mv = / E0; МПа¹
mv = -
mv = 0,62/ 11 = 0,056
mv = 0,43 / 16 = 0,027
mv = 0,74 / 3 = 0,247
mv = 0,74 / 33 = 0,0224
Определение нагрузок. Сечение 1 – 1
Fгр = 3х 6 = 18м² Табл. 2
|
№ |
Нагрузки |
Норматив. нагрузки |
Коэф-т надежности по нагрузке |
Расчетная нагрузка кН |
|
|
На ед.площ кН/м² |
От груза площади кН |
||||
|
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 |
Постоянные : От защитного слоя гравия, втопленного в битумную мастику толщ.20мм: 0,02м х 21кН/м3 Гидроизоляционный ковер, 4 слоя рубероида на битумной мастике: 0,004м х 6кН/ м³ х 4 Цементная стяжка толщ.25мм = 18 кН/м³ : 0,025м х 18 кН/м³ Утеплитель – газобетон = 1,15 кН/м³ толщ.150мм: 0,15м х 1,15 кН/м³ Пароизол.1сл.рубероида на битум, мастике: 0,01м х4кН/ м³ От плит перекрытий и покрытий 25х0,22х7 Собственный вес ж/б балки Цементная стяжка толщ. 30 мм =18 кН/м3 1х1х0,03х18 От стеновых панелей за вычетом оконных проемов толщ. 300 мм =25 кН/м3 0,3х25х6х22,5 От колонны 0,4мх 0,4м х25х19,9 Вес цокольной части стены 0,25х2,1х25х6 |
0,42 0,096 0,45 0,17 0,04 38,5 - 0,54 - - - |
7,56 1,73 8,1 3,1 0,72 693 36 9,72 1012,5 79,6 78,75 |
1,3 1,3 1,3 1,3 1,3 1,1 1,1 1,3 1,1 1,1 1,1 |
9,83 2,25 10,53 4,04 0,94 762,3 39,6 12,64 1113,75 87,56 86,62 |
|
Итого: |
2130,06 |
||||
|
Временные От снега для III района |
1 |
18 |
1,4 |
25,2 |
|
|
Всего: 2155,26 |
Определение нагрузок. Сечение 2 – 2
Fгр = 6 х 6=36² Табл.3
|
№ |
Нагрузки |
Норматив.нагрузки |
Коэф-т надежности по нагрузке |
Расчетная нагрузка кН |
|
|
На ед.площ кН/м² |
От груза площади кН |
||||
|
1 2 3 4 5 6 7 8 9 |
Постоянные : От защитного слоя гравия, утопленного в битумную мастику толщ.20мм : 0,02м х 21кН/м3
Гидроизоляционный ковер, 4 слоя рубероида на битумной мастике: 0,004м х4х6кН/ м³ Цементная стяжка толщ.25мм = 18 кН/м³ : 0,025м х 18 кН/м³ Утеплитель – газобетон = 1,15 кН/м³ толщ.150мм: 0,15м х 1,15 кН/м³ Пароизол.1сл.рубероида на битум, мастике: 0,01м х4кН/ м³ От плит покрытий 7х 0,22х25кН
Собственный вес ж/б балки От линолеума на 7-ми этажах От колонны 0,4мх 0,4мх19,9м 25кН |
0,42 0,096 0,45 0,17 0,04 38,5 - 0,23 - |
15,1 3,46 16,2 6,12 1,44 1386 36 8,4 79,6 |
1,3 1,3 1,3 1,3 1,3 1,1 1,1 1,3 1,1 |
19,66 4,5 21,06 7,96 1,87 1524,6 39,6 10,92 87,56 |
|
Итого: |
1717,73 |
||||
|
10 |
Временные От снега для III района |
1 |
36 |
1,4 |
50,4 |
|
Всего: 1768,13 |
Определение нагрузок. Сечение 3 – 3
Fгр = 1 х 6 = 6 м² Табл.4
|
№ |
Нагрузки |
Норматив.нагрузки |
Коэф-т надежности по нагрузке |
Расчетная нагрузка кН |
|
|
На ед.площ кН/м² |
От груза площади кН |
||||
|
1 2 3 4 5 6 7 8 9 |
Постоянные : От защитного слоя гравия, утопленного в битумную мастику толщ.20мм : 0,02м х 21кН/м3
Гидроизоляционный ковер, 4 слоя рубероида на битумной мастике: 0,004м х4х6кН/ м³ Цементная стяжка толщ.25мм = 18 кН/м³ : 0,025м х 18 кН/м³ Утеплитель – газобетон = 1,15 кН/м³ толщ.150мм: 0,15м х 1,15 кН/м³ Пароизол.1сл.рубероида на битум, мастике: 0,01м х4кН/ м³ От плит покрытий 7х 0,22х25кН
Собственный вес ж/б балки От линолеума на 7-ми этажах От кирпичной кладки δ=510 мм p=18 кН/м3 0,51х18х19,9м |
0,42 0,096 0,45 0,17 0,04 38,5 - 0,23 182,6 |
2,52 0,58 2,7 1,02 0,24 231 36 1,38 1095,6 |
1,3 1,3 1,3 1,3 1,3 1,1 1,1 1,3 1,1 |
3,28 0,74 3,51 1,3 0,31 254,1 39,6 1,79 1205,1 |
|
Итого: |
1509,73 |
||||
|
10 |
Временные От снега для III района |
1 |
6 |
1,4 |
8,4 |
|
Всего: 1518,13 |
Определение глубины заложения фундамента
Определить глубину заложения фундаментов под наружные стены здания. Температура воздуха в помещениях здания 16ºС. Размер башмака под колонну 0,78х 0,78м. Здание возводится в г.Краснодаре. Нормативная глубина промерзания согласно СНиП dfn = 0,8м. Толщина кирпичной стены 51см, толщина панельной стены 30см, сечение колонн 40х40см, уровень подземных вод от планировочной отметки 11,0м.
Определим расчетную глубину промерзания df1 = n х dfn = 0,5х0,8= 0,4м.
Расстояние от расчетной глубины промерзания до уровня подземных вод не менее 2м должно быть:
df1 + 2м = 2,9 + 2 = 4,9м
dw = 11,0м > df1 + 2м = 4,9м
Для суглинков с показателем текучести JL<0,25 глубина заложения подошвы фундамента должна быть не менее df, т.е. 2,9м.
Из инженерно-геологических условий глубина заложения подошвы фундамента должна быть минимальной и в данном случае равна 2,9м. Из конструктивных особенностей здания глубина заложения подошвы фундамента будет df = 3,35м.
Определение размеров подошвы внецентренно нагруженного фундамента.
Дано: вертикальная нагрузка N011 = 2155,26кН и момент 2286,9 кН. Глубина заложения фундамента 3,35м. Подвал есть. Угол внутреннего трения грунта = 18 град; с = 10кПа.
Определим ориентировочно размеры подошвы фундамента, как центрально нагруженную :
Аф = N011/ (R – V*d )=2155,26/(227-20*3,35)=13,47м2.
Т. к. на фундамент ещё действует фундамент, который увеличивает Аф на 20% Аф=16,2 м2. При соотношении L/в=1 получим L=в =16,2=4 м. Назначаем размеры подошвы фундамента Lхв = 4х4м.
Определяем расчетное сопротивление грунтов основания:
Для суглинка с показателем текучести JL ≥ 0.5 коэффициент пористости е=0,66 по табл. 4 СниП 2,02,01-83* находим =18 град и с = 10кПа. Затем по II находим коэффициенты Мv=0,43, Мq=2,73,Мс=5,31. Определяем соотношение L/H=48/20=2,4 и находим по табл. с1=1,2 и с2 =1,0. Т.к. расчетные характиристики получены косвенным путем , принимаем значение коэффициента к=1.Удельный вес gII=0,014 МН/м и gII=0,0163 МН/м3
NII= N0II+NфII+NгрII=2155,26+149,25+141,84=2446,35 кН,а значит эксцентриситет внешней нагрузки в уровне подошвы фундамента составит:
е=МII/NII=(2286,9(кН/м)/2446,35 кН=0,93м
значение 0,033в=0,033*4=0,132м условий е=0,93м 0,033в=0,132м показывает ,что данный фундамент необходимо рассчитать, как внецентренно сжатый.Определяем расчетное сопротивление основания для в=4м
R=(1,2*1,0/1)*(0,43*1*4*19,7+2,73*1,3*18,3+( 2,73-1)*2*18,3+5,31*10)=258,3кН/м2
Производится проверка напряжений в грунте под подошвой фундамента, исходя из условия , чтобы она не превышала расчетного давления на грунт R
PII R; PmaxII 1.2R ; PminII 0;
PII – среднее давление под подошвой фундамента от нагрузок для расчета оснований по деформациям, кН;
PmaxII и PminII – максимальное иминимальное краевое давление под подошвой фундамента, кН
PII=(N0II+NфII+NгрII )/в*L = NII/ в*L ;
NфII- расчетный вес фундамента;
NгрII - расчетный вес грунта на уступах фундамента, кН;
NфII= 23*(4*4*0,4+0,9*0,9*0,5)=156,5кН;
NгрII = (4*4*0,9- (4*4*0,4+0,9*0,9*0,5))*1*18,7=142,1кН;
PII=(2155,26+156,5+142,1)/4*4=153,4кН/м2
Найдем максимальное и минимальное краевые давления под подошвой фундамента при внецентренном :
PmaxII= NII/Аф(16е/в)
PmaxII=(2453,8/16,2)*(1+(6*0,93/4))=362,8кН;
PminII=(2453,8/16,2)*(1- (6*0,93/4))=211,3кН;
Проверяем выполнение условий
PmaxII =362,8кН 1.2R=1,2*258,3=310 кН
PminII=211,3 0;
PII=211,3 R=258,3
Все условия выполняются, следовательно, размеры фундамента подобраны удовлетворительно.
Определение осадки и просадки. Сечение 1-1
Размеры подошвы фундамента вхL= 4*4м. Глубина заложения подошвы фундамента 3.35м. Среднее давление под подошвой фундамента Рср=211.3кН. Удельный вес грунта s = 2,66кН/м³.
- находим значения эпюры вертикальных напряжений от действия собственного веса грунта и вспомогательной 0,2zg:
1) на поверхности земли :
zg=0; 0,2zg;
2) на контакте 0 и 1 слоя: zg0=0,017х1.85= 0,0314; 0,2zg= 0,00629;
3): на подошве фундамента
zg0=0,0314+0,0187х1.5= 0,0595; 0,2zg= 0,0119;
4) на контакте 1 и 2 слоя: zg1= 0,0595+ 0,0118х 3= 0,1156; 0,2zg1= 0,0231;
5) на контакте 2 слоя, уровня грунтовых вод и 3 слоя: zg1=0,1156+0,02х 4,2= 0,1996; 0,2zg1= 0,03992;
6) на контакте 3 и 4 слоя: zg3=0,1996+0,0195х 5,7= 0,311; 0,2zg3= 0,0621;
7) на подошве 5 слоя:
zg5=0,331+0,02х3, 8= 0,387; 0,2zg5= 0,0774;
- Определим дополнительное давление по подошве фундамента от нагрузок :
Ро=Рср- zg0 =0,2113-0,0595 = 0,1518 МПа
Соотношение = вхL= 4*4=1
Задаемся соотношением = 0,4 тогда высота элементарного слоя грунта
Z1=*в/2 = 0,4*4/2 =0,8м;
Условие Z1=0,8м 0,4в = 0,4*4 = 1,6м удовлетворяется с большим запасом.
Табл. 5
|
Наименование слоя грунта |
Глубина от поверхности, м |
Мощность слоя, м |
Е,МПа |
Z, м |
=2Z/в |
|
zp=хР0,МПа |
|
1) Чернозем |
1,85 |
1,85 |
4 |
- |
- |
- |
- |
|
2)суглинок желтый тугопластичный, непросадочный |
3,35 |
1,5 |
11 |
- |
- |
- |
- |
|
6,35 |
3,0 |
11 |
0,00 0,80 1,60 2,40 |
0,00 0,40 0,80 1,20 |
1,000 0,96 0,80 0,606 |
0,1518 0,1457 0,1214 0,092 |
|
|
3)глина бурая тугопластичная, непросадочная |
10,55 |
4,2 |
16 |
3,20 4,00 4,80 5,60 6,40 7,20 |
1,60 2,00 2,40 2,80 3,20 3,60 |
0,449 0,336 0,257 0,201 0,160 0,130 |
0,0682 0,051 0,039 0,0305 0,0243 0,020 |
|
4)супесь средней плотности, непросадочная |
16,25 |
5,7 |
3 |
8,00 8,80 9,60 10,40 11,20 12,0 12,80 |
4,00 4,40 4,80 5,20 5,60 6,00 6,40 |
0,108 0,091 0,070 0,066 0,058 0,051 0,040 |
0,0164 0,0138 0,0117 0,010 0,0088 0,0077 0,0061 |
|
5)песок средний,средней плотности. |
20,02 |
3,8 |
33 |
13,60 14,40 15,20 16,00 16,80 |
6,80 7,20 7,60 8,00 8,40 |
0,030 0,026 0,022 0,019 0,015 |
0,0049 0,0039 0,0033 0,0029 0,0023 |
Вычислим осадку фундамента с помощью послойного суммирования, пренебрегая различием модуля деформаций грунтов на границах слоев, приняв во внимание, что данное предположение незначительно скажется на окончательном результате:
S= (g+р(i+1)) х hi , где
2 Еi
- коофициент, зависящий от коофициента ;
(g+р(i+1))/2 – среднее напряжение в i-ом слое;
hi - высота i-ом слоя грунта;
Еi – модуль деформации i-го слоя грунта;
S= (0,8*0,8/11) * ((0,1518+0,1457+0,1457+0,1214+0,1214+0,092+0,092+0,0682)/2) + (0,8*0,8/16)*((0,0682+0,051+0,051+0,039+0,039+0,0305+0,0305+0,0243+0,0243+0,02+ 0,02+0,0164+0,0164+0,0138)/2)+(0,8*0,8/3)*((0,0138+0,0117+0,0117+0,01+0,01+0,0088+ 0,0088+0,0077+0,0077+0,0061+0,0061+0,0049)/2)+(0,8*0,8/33)*((0,0049+0,0039+0,0039+ 0,0033+0,0033+0,0029+0,0029+0,0023)/2)= 0,048м=4,8см
По табл.4,3 для производственного здания с полным ж/б каркасом Su=8см, S=4,8см Su= 8см, условие удовлетворяется, следовательно, полная осадка фундамента не превышает предельно допустимой.
Расчет висячей забивной сваи
В уровне планировочной отметке земли действует центрально-приложенное усилие от нормативной нагрузки N=2155,26 кН. По грунтовым условиям сваю целесообразно заглубить в третий слой ( глина бурая ), т. к. вышележащии слои характеризуются низким сопротивлением грунта. Минимальная длина сваи L должна быть L=0,1+5,75+0,25=6,1м, принимаем сваю С6-35 с L=6 м, круглую с радиусом 0,35м. Свая погружается с помощью забивки дизель-молотом. Найдем несущую способность одиночной висячей сваи:
Fd=с(сR*R*А+uсf*fi*hi), где
с=1-коэффициент условий работы сваи в грунте;
сR=1,0, сf = 1,0- коэффициент условий работы грунта соответственно под нижним концом и на боковой поверхности сваи, учитывающие влияние способа погружения сваи на расчетные сопротивления грунта;
R=2400 кПа- расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи;
А =0,35*0,35=0,1225м2- площадь опирания на грунт сваи;
U=4*0,35=1,4м – наружный периметр поперечного сечения сваи;
fi- расчетное сопротивление i-ом слоя грунта основания на боковой поверхности сваи, кПа;
hi-толщина i-ом слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью сваи, м;
Толщину грунта, прорезаемого сваей, разбиваем на слои толщиной не более 2м.
Для 1-го слоя при средней глубине его расположения Z1=1,5м, f=18кПа.
Для 2-го слоя при средней глубине его расположения Z2=3,0м, f=25кПа.
Для 3-го слоя при средней глубине его расположения Z3=4,5м, f=28кПа.
Для 4-го слоя при средней глубине его расположения Z4=6,0м, f=31кПа.
Для 5-го слоя при средней глубине его расположения Z5=7,2м, f=32,2кПа.
Для 6-го слоя при средней глубине его расположения Z6=8,7м, f=33,35кПа.
Для 7-го слоя при средней глубине его расположения Z7=10,2м, f=34,1кПа.
Для 8-го слоя при средней глубине его расположения Z8=11,7м, f=35,36кПа. Для 6-го слоя при средней глубине его расположения Z9=13,2м, f=36,56кПа.
Для 7-го слоя при средней глубине его расположения Z10=14,7м, f=37,9кПа.
Для 8-го слоя при средней глубине его расположения Z11=16,2м, f=38,72кПа.
Fd= 1(1*2400*0,1225+ 1,4(1*18*1,5+ 1*25*3+ 1*28*4,5+ 1*31*6+ 1*32,2*7,2+ 1*33,35*8,7+ 1*34,1*10,2+1*35,36*11,7+1*36,56*13,2+1*37,9*14,7+1*38,72*16,2))= 5004,31кПа;
Расчетная нагрузка, допускаемая на сваю:
N Fd/R=5004,3/1,4=3574,5кПа;
Найдем требуемое количество свай на 1 п.м.:
п= N*R/ Fd =2155,26*1,4/5004,3=1шт.
Расстояние между осями свай 3d=3*0,35=1,05м
Высота ростверка =h0+0,25м, но не менее 0,3м (h0- величина заделки сваи, м)
0,1+0,25=0,35м
Определение осадок свайного фундамента
Расчет фундамента из висячих свай и его основания по деформациям следует производить как для условного фундамента на естественном основании. Границы условного фундамента определяются:
Сверху –поверхность планировки;
Снизу – плоскостью проходящей через концы свай;
С боков –вертикальными плоскостями, относящимися от наружных граней свай крайних рядов на расстоянии К;
К= h*tgII,mt
4
где II,mt –осредненный угол внутреннего трения слоев грунта, в пределах глубины погружения сваи в грунт;
II,mt = hi*II,mt = (1/4) ((1,85*26+4,5*18)/(1,85+4,5)) =5,08
hi
Ширина условного фундамента:
Вусл= 1,0+0,25+6,35*tg5,08= 1,25+6,35*0,892=6,91
Площадь подошвы массива Аусл:
Аусл = Вусл*Lусл = 6,91*1,2= 8,29 м2;
Lусл –для ленточного фундамента равна 1м пог.,а для куста свай определяется так же, как Вусл;
Среднее давление на грунт под его подошвой :
Рср=N0II+GpII+GсвII+GrII = 1768,1+172,75+44,84*1,1+414,6 = 290,1кН;
Аусл 8,29
максимальное давление на грунт под его подошвой
Рmax = N0II+GpII+GсвII+GrII + М 1.2R,
Аусл w
N0II –расчетная нагрузка на уровень спланированной отметки земли;
GpII –вес ростверка ;
GсвII –вес всех свай;
GrII –ввес грунта в объеме условного фундамента;
М –изгибающий момент;
w –момент сопротивления подошвы условного фундамента;
R -расчетное сопротивление грунта на уровне подошвы условного фундамента.
R=(1,2*1,1/1)*(0,47*1*0,4*1,97+2,89*6,23*1,87+1,89*2*1,87+5,48*30)= 271,3кН
Pср= 290,1 R=271,3*1,2=325,6
Все условия выполняются
Расчет осадок свайных фундаментов
Расчет осадок свайных фундаментов выполняют для условного фундамента. Осадки фундаментов из отдельных кустов свай рассчитывают методом послойного элементарного суммирования, осадки фундаментов в виде свайных полей шириной b10м определяют методом линейно-деформируемого слоя конечной толщиной. Pср=0,29МПа, природное давление Находим значения эпюры вертикальных напряжений от действия собственного веса грунта и вспомогательной 0,2zg:
1) на подошве фундамента:
zg0=0,017*1,85+4,5*0,0187+0,02*2,7=0,169; 0,2zg= 0,0338;
2) на подошве 5 слоя: zg5= 0,169+0,02*1,5+0,0195*5,7+0,02*3,8=0,386; 0,2zg1= 0,077;
. Определим дополнительное давление по подошве фундамента от нагрузок :
Ро=Рср- zg0 =0,29-0,169 = 0,121 МПа
Задаемся соотношением = 0,4 тогда высота элементарного слоя грунта
Z1=*в/2 = 0,4*6,91/2 =1,38м;
Условие Z1=1,38м 0,4в = 0,4*6,91 = 2,76м удовлетворяется с большим запасом.
Табл.6
|
Наименование слоя грунта |
Глубина от поверхности, м |
Мощность слоя, м |
Е,МПа |
Z, м |
=2Z/в |
|
zp=хР0,МПа |
|
1) Чернозем |
1,85 |
1,85 |
4 |
- |
- |
- |
- |
|
2)суглинок желтый тугопластичный, непросадочный |
6,35 |
4,5 |
11 |
- |
- |
- |
- |
|
3)глина бурая тугопластичная, непросадочная |
9,05 |
2,7 |
16 |
- |
- |
- |
- |
|
10,55 |
1,5 |
16 |
0,00 1,40 |
0,00 0,405 |
1,00 0,976 |
0,121 0,118 |
|
|
4)супесь средней плотности, непросадочная |
16,25 |
5,7 |
3 |
2,80 4,20 5,60 7,00 8,40 |
0,81 1,22 1,62 2,03 2,43 |
0,88 0,75 0,64 0,54 0,473 |
0,106 0,091 0,077 0,065 0,057 |
|
5)песок средний,средней плотности. |
20,02 |
3,8 |
33 |
9,80 11,20 12,60 |
2,84 3,24 3,65 |
0,41 0,37 0,33 |
0,05 0,045 0,04 |
S= (g+р(i+1)) х hi , где
2 Еi
- коэффициент, зависящий от коэффициента ;
(g+р(i+1))/2 – среднее напряжение в i-ом слое;
hi - высота i-ом слоя грунта;
Еi – модуль деформации i-го слоя грунта;
S= 0,8*1,4 * (0,121+0,118+ 0,118+0,106)+0,8*1,4* ( 0,106+0,091+ 0,091+0,077+ 0,77+
16 2 2 3 2 2
0,065+0,065+0,057+0,057+0,05 )+0,8*1,4*( 0,05+0,045+ 0,045+0,04)=0,08м=8,0 см.
2 2 2 33 2 2
По табл.4,3 для производственного здания с полным ж/б каркасом Su=8см, S=8,0см = Su= 8см, условие удовлетворяется, следовательно, полная осадка фундамента не превышает предельно допустимой.
Технико-экономические сравнения
Технико-экономическое сравнение вариантов производиться по экономической эффективности..
Укрупненные единичные расценки на земляные работы,
устройство фундаментов и искусственных оснований
для фундамента мелкого заложения
табл.7
|
№ п.п. |
Наименование работ и конструкций |
Стоимость на единицу измерения, руб. коп. |
|
1 |
2 |
3 |
|
А |
Земляные работы |
|
|
1. |
Разработка грунта под фундаменты: При глубине выработки до 3,8м и ширине траншеи 4,0м, (м3)
|
3505руб 8коп. |
|
2.
|
Крепление стенок котлована досками: При глубине выработки до 5,0 м, (м2) |
147руб.65коп. |
|
Б |
Устройство фундаментов |
|
|
1. |
Фундаменты ж/б, сборные для промышленных зданий, м3 ж/бетона |
68руб.8коп. |
Итого: 3505руб.8коп+147руб.65коп+68руб.8коп=3722руб.25коп
Укрупненные единичные расценки на земляные работы,
устройство фундаментов и искусственных оснований
для свайного фундамента
табл.8
|
№ п.п. |
Наименование работ и конструкций |
Стоимость на единицу измерения, руб. коп. |
|
1 |
2 |
3 |
|
А |
Земляные работы |
|
|
1. |
Разработка грунта под фундаменты: При глубине выработки до 3,8м и ширине траншеи 6,9м, (м3)
|
405руб.3коп. |
|
2.
|
Крепление стенок котлована досками: При глубине выработки до 5м, (м2) |
35руб.9коп |
|
Б |
Устройство фундаментов |
|
|
1. |
Железобетонные сваи: Железобетонные до 3м (с забивкой ), м3 бетона |
49руб.4коп |
Итого: 405руб.3коп.+ 35руб.9коп+49руб.4коп= 490руб.6коп.
Величина осадки свайного фундамента Su=8,0см, а величина осадки фундамента мелкого заложения Su=4,8см.Т.к. нагрузки на фундаменты критически одинаковы, то принимаем, что разность осадки двух соответственно фундаментов равна 0, т.е. осадки соседних фундаментов равномерны. Т.к. деформации у свайного фундамента меньше, чем у фундамента мелкого заложения одинаковы, но свайный фундамент по ТЭП предпочтительней.
По расходу бетона:
на фундамент мелкого заложения: V=250м3;
на свайный фундамент: V=121,6м3.
Следовательно свайный фундамент выгоднее.
Расчет осадок свайных фундаментов. Сечение 1-1
Расчет осадок свайных фундаментов выполняют для условного фундамента. Осадки фундаментов из отдельных кустов свай рассчитывают методом послойного элементарного суммирования, осадки фундаментов в виде свайных полей шириной b10м определяют методом линейно-деформируемого слоя конечной толщиной. Рср=N0II+GpII+GсвII+GrII = 2155,26+172,75+44,84*1,1+414,6 = 336,8кН;
Аусл 8,29
Pср=0,337МПа, природное давление Находим значения эпюры вертикальных напряжений от действия собственного веса грунта и вспомогательной 0,2zg:
1) на подошве фундамента:
zg0=0,017*1,85+4,5*0,0187+0,02*2,7=0,169; 0,2zg= 0,0338;
2) на подошве 5 слоя: zg5= 0,169+0,02*1,5+0,0195*5,7+0,02*3,8=0,386; 0,2zg1= 0,077;
. Определим дополнительное давление по подошве фундамента от нагрузок :
Ро=Рср- zg0 =0,337-0,169 = 0,168 МПа
Задаемся соотношением = 0,4 тогда высота элементарного слоя грунта
Z1=*в/2 = 0,4*6,91/2 =1,38м;
Условие Z1=1,38м 0,4в = 0,4*6,91 = 2,76м удовлетворяется с большим запасом.
Табл.9
|
Наименование слоя грунта |
Глубина от поверхности, м |
Мощность слоя, м |
Е,МПа |
Z, м |
=2Z/в |
|
zp=хР0,МПа |
|
1) Чернозем |
1,85 |
1,85 |
4 |
- |
- |
- |
- |
|
2)суглинок желтый тугопластичный, непросадочный |
6,35 |
4,5 |
11 |
- |
- |
- |
- |
|
3)глина бурая тугопластичная, непросадочная |
9,05 |
2,7 |
16 |
- |
- |
- |
- |
|
10,55 |
1,5 |
16 |
0,00 1,40 |
0,00 0,405 |
1,00 0,976 |
0,121 0,118 |
|
|
4)супесь средней плотности, непросадочная |
16,25 |
5,7 |
3 |
2,80 4,20 5,60 7,00 8,40 |
0,81 1,22 1,62 2,03 2,43 |
0,88 0,75 0,64 0,54 0,473 |
0,106 0,091 0,077 0,065 0,057 |
|
5)песок средний,средней плотности. |
20,02 |
3,8 |
33 |
9,80 11,20 12,60 |
2,84 3,24 3,65 |
0,41 0,37 0,33 |
0,05 0,045 0,04 |
Вычисляем осадку фундамента:
S= (g+р(i+1)) х hi , где
2 Еi
- коофициент, зависящий от коофициента ;
(g+р(i+1))/2 – среднее напряжение в i-ом слое;
hi - высота i-ом слоя грунта;
Еi – модуль деформации i-го слоя грунта;
S= 0,8*1,4 * (0,121+0,118+ 0,118+0,106)+0,8*1,4* ( 0,106+0,091+ 0,091+0,077+ 0,77+
16 2 2 3 2 2
0,065+0,065+0,057+0,057+0,05 )+0,8*1,4*( 0,05+0,045+ 0,045+0,04)=0,14м=14,0 см.
2 2 2 33 2 2
По табл.4,3 для гражданских зданий с кирпичными стенами Su=15см, S=14,0см Su= 15см, условие удовлетворяется, следовательно, полная осадка фундамента не превышает предельно допустимой.
Расчет осадок свайных фундаментов. Сечение 3-3
Расчет осадок свайных фундаментов выполняют для условного фундамента. Осадки фундаментов из отдельных кустов свай рассчитывают методом послойного элементарного суммирования, осадки фундаментов в виде свайных полей шириной b10м определяют методом линейно-деформируемого слоя конечной толщиной.
Рср=N0II+GpII+GсвII+GrII = 1518,13+172,75+44,84*1,1+414,6 = 259,9кН;
Аусл 8,29
Pср=0,259МПа, природное давление Находим значения эпюры вертикальных напряжений от действия собственного веса грунта и вспомогательной 0,2zg:
1) на подошве фундамента:
zg0=0,017*1,85+4,5*0,0187+0,02*2,7=0,169; 0,2zg= 0,0338;
2) на подошве 5 слоя: zg5= 0,169+0,02*1,5+0,0195*5,7+0,02*3,8=0,386; 0,2zg1= 0,077;
. Определим дополнительное давление по подошве фундамента от нагрузок
Ро=Рср- zg0 =0,259-0,169 = 0,091 МПа
Задаемся соотношением = 0,4 тогда высота элементарного слоя грунта
Z1=*в/2 = 0,4*6,91/2 =1,38м;
Условие Z1=1,38м 0,4в = 0,4*6,91 = 2,76м удовлетворяется с большим запасом.
Табл.10
|
Наименование слоя грунта |
Глубина от поверхности, м |
Мощность слоя, м |
Е,МПа |
Z, м |
=2Z/в |
|
zp=хР0,МПа |
|
1) Чернозем |
1,85 |
1,85 |
4 |
- |
- |
- |
- |
|
2)суглинок желтый тугопластичный, непросадочный |
6,35 |
4,5 |
11 |
- |
- |
- |
- |
|
3)глина бурая тугопластичная, непросадочная |
9,05 |
2,7 |
16 |
- |
- |
- |
- |
|
10,55 |
1,5 |
16 |
0,00 1,40 |
0,00 0,405 |
1,00 0,976 |
0,091 0,089 |
|
|
4)супесь средней плотности, непросадочная |
16,25 |
5,7 |
3 |
2,80 4,20 5,60 7,00 8,40 |
0,81 1,22 1,62 2,03 2,43 |
0,88 0,75 0,64 0,54 0,473 |
0,08 0,068 0,058 0,049 0,043 |
|
5)песок средний,средней плотности. |
20,02 |
3,8 |
33 |
9,80 11,20 12,60 |
2,84 3,24 3,65 |
0,41 0,37 0,33 |
0,037 0,034 0,03 |
Вычисляем осадку фундамента:
S= (g+р(i+1)) х hi , где
2 Еi
- коофициент, зависящий от коофициента ;
(g+р(i+1))/2 – среднее напряжение в i-ом слое;
hi - высота i-ом слоя грунта;
Еi – модуль деформации i-го слоя грунта;
S= 0,8*1,4 * (0,091+0,089+ 0,089+0,08)+0,8*1,4* ( 0,08+0,068+ 0,068+0,058+ 0,058+
16 2 2 3 2 2
0,049+0,049+0,043+0,043+0,037 )+0,8*1,4*( 0,037+0,034+ 0,034+0,03)=0,117м=11,7 см.
2 2 2 33 2 2
По табл.4,3 для гражданских зданий с кирпичными стенами Su=15см, S=11,7см Su= 15см, условие удовлетворяется, следовательно, полная осадка фундамента не превышает предельно допустимой.
Заключение
По данным инженерно-геологических изысканий грунты имеют слоистое напластование с выдержанным залеганием пластов. Все они могут служить естественным основанием.
Согласно расчету и технико-экономическому сравнению вариантов фундамента предпочтение отдано свайному фундаменту, а не фундаменту мелкого заложения.
Допускаемая нагрузка на оснавание 1768,1кН.
Отмостка вокруг здания выполнена шириной 0,9м из асфальта, уплотненного по щебню.
Литература
1. “Основания и фундаменты”. Учебник для строительныхспециальных вузов –2-е издание, переработанное и дополненное.-М., Высш. шк., 1998. Берлинов Н.В.
2. “Проектирование оснований и фундаментов(основы теории и примеры расчета)”, Учебное пособие для вузов-3-е издание,перераб.,и доп.. Веселов В.А.-М., Стройиздат.,1990г.
3.Методические указания
4. СНиП 2.02.01-83 “Основания зданий и сооружений”,- М.,Стройиздат,1985г.
1