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 23Краткая 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
|№ | | |Мощность слоев грунта |Грунтовые |
|инженерно- |Условные|Литологическое|для скважин |воды в Скв 1 |
|геологическ| | | |глубина в м |
|. |обозначе|Описание | |от поверхн. |
|элементов |ния | | | |
|ИГЭ-2 | |Суглинок |4,7 |4,5 |3,9 |4,5 | | |
| | |желтый | | | | | | |
|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/мі; ( = 1,7т/мі; (w =
1т/мі.
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; (s = 2,66т/мі; ( = 1,97т/мі; (w
= 1т/мі. 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=(s/((1+W)– 1 = 2,66/ 1,97 (1 + 0,23) – 1 = 0,661коэффициент
пористости.
Sr=Wx(s/ex(w = 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 (s /(w = 0,28 x 2,66 / 1,0 = 0,74
Jss = (eL – e ) / (1 + e ) = (0,74– 0,661) / (1 + 0,661) = 0,048
(s = (s x 10 = 2,66 x 10 = 26,6 кН/мі — удельный вес грунта.
Удельный вес грунта во взвешенном состоянии :
(взв = ((s — (w) / (1 + e) = (26,6 – 10) / (1+ 0,661) = 10,0 кН/міИГЭ-3
Дано: W = 0,26; WL = 0,37; WP = 0,19; рs = 2,74т/мі; р = 2,0т/мі; рw =
1т/мі.
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<0,5e = (s / ( (1+ W) – 1 = 2,74 / 2 (1 + 0,26) – 1 = 0,73
Sr = W x (s / e x (w = 0,26 x 2,74 / 0,73 x 1 = 0,97
Данный грунт непросадочный, т.к. 0,97 ? 0,8
eL = WL x (s /(w = 0,37 x 2,74 / 1,0 = 1,01
Jss = (eL – e ) / (1 + e ) = (1,01 – 0,73) / (1 + 0,73) = 0,16
(s = (s x 10 = 2,74 x 10 = 27,4 кН/мі — удельный вес грунта.
Удельный вес грунта во взвешенном состоянии :
(взв = ((s — (w) / (1 + e) = (27,4 – 10) / (1+ 0,73) = 10,0 кН/міИГЭ- 4
Дано: W = 0,25; WL = 0,24; WP = 0,19; рs = 2,67т/мі; р = 1,95т/мі; рw =
1т/мі.
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 = (s / ( (1+ W) – 1 = 2,67 / 1,95 (1 + 0,25) – 1 = 0,711
Sr = W x (s / e x (w = 0,25 x 2,67/ 0,711x 1 = 0,939
Данный грунт непросадочный, т.к. 0,939 ? 0,8
eL = WL x (s /(w = 0,24x 2,67 / 1,0 = 0,64
Jss = (eL – e ) / (1 + e ) = (0,64 – 0,711) / (1 + 0,711) = 0,041-
показатель просадочности.(s = (s x 10 = 2,67 x 10 = 26,7 кН/мі — удельный вес грунта.
Удельный вес грунта во взвешенном состоянии :
(взв = ((s — (w) / (1 + e) = (26,7 – 10) / (1+ 0,711) = 9,43 кН/міИГЭ-5
Дано: W = 0,24; (s = 2,67т/мі; ( = 2т/мі; (w = 1т/мі.
Суммарное количество частиц:9+28+27=64%
Данный грунт является песком средней крупности, т.к. 0,61%(0,50%
e = (s / ( (1+ W) – 1 = 2,67 / 2 (1 + 0,24) – 1 = 0,655Песок средний, средней плотности
Sr = W x (s / e x (w = 0,24 x 2,67 / 0,655 x 1 = 0,98
Данный грунт насыщенный водой, т.к. 1>0,98 ? 0,8Механические (деформационные):
— коэффициент относительной сжимаемости mv = ( / E0; МПа№1) mv = —
2) mv = 0,62/ 11 = 0,056
3) mv = 0,43 / 16 = 0,027
4) mv = 0,74 / 3 = 0,247
5) mv = 0,74 / 33 = 0,0224Определение нагрузок. Сечение 1 – 1
Fгр = 3х 6 = 18мІ Табл. 2
| | |Норматив. нагрузки|Коэф-т |Расчетная|
|№ |Нагрузки | |надежности |нагрузка |
| | | |по нагрузке|кН |
| | |На |От груза| | |
| | |ед.площ |площади | | |
| | |кН/мІ |кН | | |
| |Постоянные : | | | | |
|1 |От защитного слоя гравия, |0,42 |7,56 |1,3 |9,83 |
| |втопленного в битумную мастику| | | | |
| | | | | | |
| |толщ.20мм: 0,02м х 21кН/м3 | | | | |
|2 | |0,096 |1,73 |1,3 |2,25 |
| |Гидроизоляционный ковер, 4 | | | | |
| |слоя рубероида на битумной | | | | |
| |мастике: 0,004м х 6кН/ мі х 4 | | | | |
|3 | |0,45 |8,1 |1,3 |10,53 |
| |Цементная стяжка толщ.25мм | | | | |
| |( = 18 кН/мі : 0,025м х 18 | | | | |
|4 |кН/мі | | | | |
| | |0,17 |3,1 |1,3 |4,04 |
| |Утеплитель – газобетон | | | | |
| |( = 1,15 кН/мі толщ.150мм: | | | | |
|5 |0,15м х 1,15 кН/мі | | | | |
| | |0,04 |0,72 |1,3 |0,94 |
| |Пароизол.1сл.рубероида на | | | | |
|6 |битум, мастике: 0,01м х4кН/ мі|38,5 |693 |1,1 |762,3 |
| | | | | | |
| | | | | | |
|7 |От плит перекрытий и покрытий|- |36 |1,1 |39,6 |
| | | | | | |
| |25х0,22х7 | | | | |
|8 | |0,54 |9,72 |1,3 |12,64 |
| |Собственный вес ж/б балки | | | | |
| | | | | | |
| | | | | | |
|9 |Цементная стяжка толщ. 30 мм |- |1012,5 |1,1 |1113,75 |
| |(=18 кН/м3 1х1х0,03х18| | | | |
| | | | | | |
| | | | | | |
| | | | | | |
|10 |От стеновых панелей за вычетом|- |79,6 |1,1 |87,56 |
| |оконных проемов толщ. 300 мм | | | | |
| |(=25 кН/м3 | | | | |
| |0,3х25х6х22,5 | | | | |
|11 | |- |78,75 |1,1 |86,62 |
| | | | | | |
| |От колонны 0,4мх 0,4м х25х19,9| | | | |
| | | | | | |
| | | | | | |
| | | | | | |
| | | | | | |
| |Вес цокольной части стены | | | | |
| |0,25х2,1х25х6 | | | | |
| |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=36І Табл.3
| | |Норматив.нагрузки |Коэф-т |Расчетная|
|№ |Нагрузки | |надежности |нагрузка |
| | | |по нагрузке|кН |
| | |На |От груза| | |
| | |ед.площ |площади | | |
| | |кН/мІ |кН | | |
| |Постоянные : | | | | |
|1 |От защитного слоя гравия, |0,42 |15,1 |1,3 |19,66 |
| |утопленного в битумную мастику| | | | |
| | | | | | |
| |толщ.20мм : 0,02м х 21кН/м3 | | | | |
|2 | |0,096 |3,46 |1,3 |4,5 |
| |Гидроизоляционный ковер, 4 | | | | |
| |слоя рубероида на битумной | | | | |
| |мастике: 0,004м х4х6кН/ мі | | | | |
|3 | |0,45 |16,2 |1,3 |21,06 |
| |Цементная стяжка толщ.25мм | | | | |
| |( = 18 кН/мі : 0,025м х 18 | | | | |
|4 |кН/мі |0,17 |6,12 |1,3 |7,96 |
| | | | | | |
| |Утеплитель – газобетон | | | | |
| |( = 1,15 кН/мі толщ.150мм:| | | | |
|5 | |0,04 |1,44 |1,3 |1,87 |
| |0,15м х 1,15 кН/мі | | | | |
| | | | | | |
|6 |Пароизол.1сл.рубероида на |38,5 |1386 |1,1 |1524,6 |
| |битум, мастике: 0,01м х4кН/ мі| | | | |
| | | | | | |
|7 | |- |36 |1,1 |39,6 |
| |От плит покрытий 7х 0,22х25кН | | | | |
| | | | | | |
|8 | |0,23 |8,4 |1,3 |10,92 |
| |Собственный вес ж/б балки | | | | |
| | | | | | |
|9 | |- |79,6 |1,1 |87,56 |
| |От линолеума на 7-ми этажах | | | | |
| | | | | | |
| | | | | | |
| |От колонны 0,4мх 0,4мх19,9м | | | | |
| |25кН | | | | |
| |Итого: | | | |1717,73 |
| |Временные | | | | |
|10 |От снега для III района |1 |36 |1,4 |50,4 |
| Всего: |
|1768,13 |Определение нагрузок. Сечение 3 – 3
Fгр = 1 х 6 = 6 мІ Табл.4
| | |Норматив.нагрузки |Коэф-т |Расчетная|
|№ |Нагрузки | |надежности |нагрузка |
| | | |по нагрузке|кН |
| | |На |От груза| | |
| | |ед.площ |площади | | |
| | |кН/мІ |кН | | |
| |Постоянные : | | | | |
|1 |От защитного слоя гравия, |0,42 |2,52 |1,3 |3,28 |
| |утопленного в битумную мастику| | | | |
| | | | | | |
| |толщ.20мм : 0,02м х 21кН/м3 | | | | |
|2 | |0,096 |0,58 |1,3 |0,74 |
| |Гидроизоляционный ковер, 4 | | | | |
| |слоя рубероида на битумной | | | | |
| |мастике: 0,004м х4х6кН/ мі | | | | |
|3 | |0,45 |2,7 |1,3 |3,51 |
| |Цементная стяжка толщ.25мм | | | | |
| |( = 18 кН/мі : 0,025м х 18 | | | | |
|4 |кН/мі |0,17 |1,02 |1,3 |1,3 |
| | | | | | |
| |Утеплитель – газобетон | | | | |
| |( = 1,15 кН/мі толщ.150мм:| | | | |
|5 | |0,04 |0,24 |1,3 |0,31 |
| |0,15м х 1,15 кН/мі | | | | |
| | | | | | |
|6 |Пароизол.1сл.рубероида на |38,5 |231 |1,1 |254,1 |
| |битум, мастике: 0,01м х4кН/ мі| | | | |
| | | | | | |
|7 | |- |36 |1,1 |39,6 |
| |От плит покрытий 7х 0,22х25кН | | | | |
| | | | | | |
|8 | |0,23 |1,38 |1,3 |1,79 |
| |Собственный вес ж/б балки | | | | |
| | | | | | |
|9 | |182,6 |1095,6 |1,1 |1205,1 |
| |От линолеума на 7-ми этажах | | | | |
| | | | | | |
| | | | | | |
| |От кирпичной кладки ?=510 мм | | | | |
| |p=18 кН/м3 0,51х18х19,9м | | | | |
| |Итого: | | | |1509,73 |
| |Временные | | | | |
|10 |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 16єС. 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 (II=0,014 МН/м и (II=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(1(6е/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/мі.
— находим значения эпюры вертикальных напряжений от действия
собственного веса грунта и вспомогательной 0,2(zg:
1) на поверхности земли :
(zg=0; 0,2(zg;2) на контакте 0 и 1 слоя:
(zg0=0,017х1.85=
0,0314; 0,2(zg= 0,00629;3): на подошве фундамента
(zg0=0,0314+0,0187х1.5= 0,0595; 0,2(zg= 0,0119;4) на контакте 1 и 2 слоя:
(zg1= 0,0595+
0,0118х 3= 0,1156; 0,2(zg1= 0,0231;
5) на контакте 2 слоя, уровня грунтовых вод и 3 слоя:(zg1=0,1156+0,02х 4,2= 0,1996; 0,2(zg1= 0,03992;
6) на контакте 3 и 4 слоя:
(zg3=0,1996+0,0195х
5,7= 0,311; 0,2(zg3= 0,0621;
7) на подошве 5 слоя:(zg5=0,331+0,02х3, 8= 0,387; 0,2(zg5= 0,0774;
— Определим дополнительное давление по подошве фундамента от
нагрузок :
Ро=Рср- (zg0 =0,2113-0,0595 = 0,1518 МПаСоотношение ( = 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 |Глубина |Мощност|Е,МПа |Z, м |(=2Z/в |( |(zp=(хР|
|грунта |от |ь слоя,| | | | |0,МПа |
| |поверхно|м | | | | | |
| |сти, м | | | | | | |
|1) Чернозем |1,85 |1,85 |4 |- |- |- |- |
|2)суглинок желтый |3,35 |1,5 |11 |- |- |- |- |
|тугопластичный, | | | | | | | |
|непросадочный | | | | | | | |
| |6,35 |3,0 |11 |0,00 |0,00 |1,000 |0,1518 |
| | | | |0,80 |0,40 |0,96 |0,1457 |
| | | | |1,60 |0,80 |0,80 |0,1214 |
| | | | |2,40 |1,20 |0,606 |0,092 |
|3)глина бурая |10,55 |4,2 |16 |3,20 |1,60 |0,449 |0,0682 |
|тугопластичная, | | | |4,00 |2,00 |0,336 |0,051 |
|непросадочная | | | |4,80 |2,40 |0,257 |0,039 |
| | | | |5,60 |2,80 |0,201 |0,0305 |
| | | | |6,40 |3,20 |0,160 |0,0243 |
| | | | |7,20 |3,60 |0,130 |0,020 |
|4)супесь средней | 16,25 |5,7 |3 |8,00 |4,00 |0,108 |0,0164 |
|плотности, | | | |8,80 |4,40 |0,091 |0,0138 |
|непросадочная | | | |9,60 |4,80 |0,070 |0,0117 |
| | | | |10,40 |5,20 |0,066 |0,010 |
| | | | |11,20 |5,60 |0,058 |0,0088 |
| | | | |12,0 |6,00 |0,051 |0,0077 |
| | | | |12,80 |6,40 |0,040 |0,0061 |
|5)песок |20,02 |3,8 |33 |13,60 |6,80 |0,030 |0,0049 |
|средний,средней | | | |14,40 |7,20 |0,026 |0,0039 |
|плотности. | | | |15,20 |7,60 |0,022 |0,0033 |
| | | | |16,00 |8,00 |0,019 |0,0029 |
| | | | |16,80 |8,40 |0,015 |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+u((сf*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=0,35мОпределение 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*tg(II,mt
4где (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=6,91Площадь 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
8,29максимальное давление на грунт под его подошвой
Рmax = N0II+GpII+GсвII+GrII + М ( 1.2R,
Аусл wN0II –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)=
271,3кНPср= 290,1 ( R=271,3*1,2=325,6
Все условия выполняютсяРасчет 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
b(10м определяют методом линейно-деформируемого слоя конечной толщиной.
Pср=0,29МПа, природное давление Находим значения эпюры вертикальных
напряжений от действия собственного веса грунта и вспомогательной 0,2(zg:
1) на подошве фундамента:
(zg0=0,017*1,85+4,5*0,0187+0,02*2,7=0,169; 0,2(zg= 0,0338;2) на подошве 5 слоя:
(zg5= 0,169+0,02*1,5+0,0195*5,7+0,02*3,8=0,386; 0,2(zg1=
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 |Глубина |Мощност|Е,МПа |Z, м |(=2Z/в |( |(zp=(хР|
|грунта |от |ь слоя,| | | | |0,МПа |
| |поверхно|м | | | | | |
| |сти, м | | | | | | |
|1) Чернозем |1,85 |1,85 |4 |- |- |- |- |
|2)суглинок желтый |6,35 |4,5 |11 |- |- |- |- |
|тугопластичный, | | | | | | | |
|непросадочный | | | | | | | |
|3)глина бурая |9,05 |2,7 |16 |- |- |- |- |
|тугопластичная, | | | | | | | |
|непросадочная | | | | | | | |
| |10,55 |1,5 |16 |0,00 |0,00 |1,00 |0,121 |
| | | | |1,40 |0,405 |0,976 |0,118 |
|4)супесь средней | 16,25 |5,7 |3 |2,80 |0,81 |0,88 |0,106 |
|плотности, | | | |4,20 |1,22 |0,75 |0,091 |
|непросадочная | | | |5,60 |1,62 |0,64 |0,077 |
| | | | |7,00 |2,03 |0,54 |0,065 |
| | | | |8,40 |2,43 |0,473 |0,057 |
|5)песок |20,02 |3,8 |33 |9,80 |2,84 |0,41 |0,05 |
|средний,средней | | | |11,20 |3,24 |0,37 |0,045 |
|плотности. | | | |12,60 |3,65 |0,33 |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
20,065+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 2По 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 заложениятабл.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|3505руб 8коп. |
| | | |
| |4,0м, (м3) | |
| | | |
|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 |68руб.8коп. |
| |зданий, м3 ж/бетона | |Итого: 3505руб.8коп+147руб.65коп+68руб.8коп=3722руб.25коп
Укрупненные единичные расценки на земляные работы,
устройство фундаментов и искусственных оснований
для свайного фундаментатабл.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|405руб.3коп. |
| | | |
| |6,9м, (м3) | |
| | | |
|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
b(10м 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
8,29Pср=0,337МПа, природное давление Находим значения эпюры вертикальных
напряжений от действия собственного веса грунта и вспомогательной 0,2(zg:
1) на подошве фундамента:
(zg0=0,017*1,85+4,5*0,0187+0,02*2,7=0,169; 0,2(zg= 0,0338;2) на подошве 5 слоя:
(zg5= 0,169+0,02*1,5+0,0195*5,7+0,02*3,8=0,386; 0,2(zg1=
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 |Глубина |Мощност|Е,МПа |Z, м |(=2Z/в |( |(zp=(хР|
|грунта |от |ь слоя,| | | | |0,МПа |
| |поверхно|м | | | | | |
| |сти, м | | | | | | |
|1) Чернозем |1,85 |1,85 |4 |- |- |- |- |
|2)суглинок желтый |6,35 |4,5 |11 |- |- |- |- |
|тугопластичный, | | | | | | | |
|непросадочный | | | | | | | |
|3)глина бурая |9,05 |2,7 |16 |- |- |- |- |
|тугопластичная, | | | | | | | |
|непросадочная | | | | | | | |
| |10,55 |1,5 |16 |0,00 |0,00 |1,00 |0,121 |
| | | | |1,40 |0,405 |0,976 |0,118 |
|4)супесь средней | 16,25 |5,7 |3 |2,80 |0,81 |0,88 |0,106 |
|плотности, | | | |4,20 |1,22 |0,75 |0,091 |
|непросадочная | | | |5,60 |1,62 |0,64 |0,077 |
| | | | |7,00 |2,03 |0,54 |0,065 |
| | | | |8,40 |2,43 |0,473 |0,057 |
|5)песок |20,02 |3,8 |33 |9,80 |2,84 |0,41 |0,05 |
|средний,средней | | | |11,20 |3,24 |0,37 |0,045 |
|плотности. | | | |12,60 |3,65 |0,33 |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
20,065+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 2По 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
b(10м 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
8,29Pср=0,259МПа, природное давление Находим значения эпюры вертикальных
напряжений от действия собственного веса грунта и вспомогательной 0,2(zg:
1) на подошве фундамента:
(zg0=0,017*1,85+4,5*0,0187+0,02*2,7=0,169; 0,2(zg= 0,0338;2) на подошве 5 слоя:
(zg5= 0,169+0,02*1,5+0,0195*5,7+0,02*3,8=0,386; 0,2(zg1=
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 |Глубина |Мощност|Е,МПа |Z, м |(=2Z/в |( |(zp=(хР|
|грунта |от |ь слоя,| | | | |0,МПа |
| |поверхно|м | | | | | |
| |сти, м | | | | | | |
|1) Чернозем |1,85 |1,85 |4 |- |- |- |- |
|2)суглинок желтый |6,35 |4,5 |11 |- |- |- |- |
|тугопластичный, | | | | | | | |
|непросадочный | | | | | | | |
|3)глина бурая |9,05 |2,7 |16 |- |- |- |- |
|тугопластичная, | | | | | | | |
|непросадочная | | | | | | | |
| |10,55 |1,5 |16 |0,00 |0,00 |1,00 |0,091 |
| | | | |1,40 |0,405 |0,976 |0,089 |
|4)супесь средней | 16,25 |5,7 |3 |2,80 |0,81 |0,88 |0,08 |
|плотности, | | | |4,20 |1,22 |0,75 |0,068 |
|непросадочная | | | |5,60 |1,62 |0,64 |0,058 |
| | | | |7,00 |2,03 |0,54 |0,049 |
| | | | |8,40 |2,43 |0,473 |0,043 |
|5)песок |20,02 |3,8 |33 |9,80 |2,84 |0,41 |0,037 |
|средний,средней | | | |11,20 |3,24 |0,37 |0,034 |
|плотности. | | | |12,60 |3,65 |0,33 |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
20,049+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 2По 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.