МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ
ПРИДНІПРОВСЬКА АКАДЕМІЯ БУДІВНИЦТВА ТА АРХІТЕКТУРИ
Кафедра Підстави і фундаменти
Курсовий проект
«Розрахунок і проектування фундаментів мілкого закладення і
пальових фундаментів ».
Виконав студент 808 групи
Перевірив асистент
Дніпропетровськ
2007
Довжина будівлі 48 м
Ширина будівлі 27 м
Кількість прогонів 3
Ширина прольотів ---
АБ 9 м
БВ 6 м
ВГ 12 м
Кількість поверхів 5
Висота поверху 3,6 м
Крок колон по рядах ---
А 6 м
Б 12 м
У 12 м
Г 6 м
Вид колон (матеріал) ЖБК
Перетин колон (база) 0,4 х 0,4 м
Навантаження на фундаменти 10 кН/м3
Ряд А
N 2500 кН
Mx 290 кН/м3
Mу 120 кН/м3
Ряд Б:
N 4500 кН
Mx 350 кН/м3
Mу 160 кН/м3
Ряд В:
N 5400 кН
Mx 420 кН/м3
Mу 90 кН/м3
Ряд Г:
N 3500 кН
Mx 470 кН/м3
Mу 45 кН/м3
Планувальна позначка - 0,15 м
Позначка підлоги підвалу ---
Район будівництва м.Дніпропетровськ
Будівля (тип) неопалюване
Фізико-механічні властивості грунтів
Таблиця 1
Аналіз інженерно-геологічних умов майданчика
Геологічний розріз
По основних фізичних характеристиках і класифікаційними показниками грунтів майданчика визначаються фізико-механічні характеристики грунтів майданчики, що забезпечують можливість визначення розрахункового опору і деформації підстав, а саме:
1) піщаного грунту:
- Коефіцієнт пористості е
де - Щільність мінеральних частинок
W - природна вологість - Природна щільність
- Ступінь вологості грунту
2) супіски пилувата
- Коефіцієнт пористості е
3) глина четвертинна
- Коефіцієнт пористості е
- Число пластичності грунту за значеннями вологостей на межі плинності і розкочування
Ip = Wl - Wp = 0,4 - 0,2 = 0,2
- Показник текучості грунту
За обчисленими фізико-механічними характеристиками і класифікаційними показниками грунту по табл.1 дод.1 СНиП 2.02.01-83 визначаються міцнісні і деформаційні характеристики грунту С, j, Е,
Всі обчислені і певні фізико-механічні характеристики грунтів заносяться в зведену таблицю фізико-механічних характеристик грунтів майданчика.
Таблиця 2
I. Проектування фундаменту мілкого закладання на природній основі
1. Вибір глибини закладення фундаменту
Глибина закладення фундаменту залежить від:
- Кліматичного району будівництва (глибини промерзання грунту);
- Технологічних особливостей проектованої будівлі (наявності підвалів, технологічних каналів, розташованих в підземній частині будівлі, технологічних відстійників, що водять кнурів, підвідних трубопроводів та ін);
- Конструктивних особливостей проектованої будівлі або споруди;
- Фактора інженерно-геологічних умов.
1.1. З урахуванням глибини промерзання глибина закладення фундаменту призначається за розрахунковою схемою глибини сезонного промерзання грунту df, яка встановлюється таким чином:
Нормативна глибина сезонного промерзання грунту визначається за формулою:
м,
де Mt - безрозмірний коефіцієнт., чисельно рівний сумі абсолютних значень середньомісячних негативних температур за зиму в даному районі за СНіП 2.01.01-82 "Будівельна кліматологія і геофізика" (для Дніпропетровська Mt = -13,3).
d0 - величина в метрах, приймається рівною:
· Для суглинків і глин - 0,23
· Для супісків, пісків дрібних і пилуватих - 0,25
· Для пісків середньої крупності, великих і гравелистих - 0,30
· Для великоуламкових грунтів - 0,34
Розрахункова глибина сезонного промерзання грунту визначається: (м)
де kh - коеф., що враховує вплив теплового режиму споруди приймається 0,8.
Глибина закладення фундаментів по першому фактору (глибині промерзання):
м
1.2. З урахуванням технологічних особливостей проектованої будівлі глибина закладення фундаменту повинна призначатися на 0,5 м нижче за позначку технологічних підвалів, тобто:
де dn - позначка підлоги підвалу або підлоги технологічного простору проектованого об'єкта.
Підвалу в цьому будинку немає.
1.3. З урахуванням конструктивних особливостей будівлі глибину закладення фундаменту рекомендується призначати в залежності від діючих навантажень і приймати при
1000 <g <2000 кH d = 1,5 м
2000 <g <3000 кН d = 2,0 м
3000 <g <5000 кН d = 2,5 м
g> 5000 кН d = 3,0 м (При N = 5400 кН)
1.4. При аналізі інженерно-геологічних умов враховують такі чинники:
· Фундамент повинен бути заглиблений у несучий шар грунту мінімум на 0,5 м ;
· Фундамент повинен прорізати верхні шари слабкого грунту;
· Під підошвою фундаменту не можна залишати тонкий шар несучого грунту.
Висновок: Виходячи з аналізу інженерно-геологічних умов, конструктивних особливостей будівлі, приймаємо глибину закладення фундаменту
При цьому несучим шаром є пісок дрібнозернистий з характеристиками: C = 2 кПа, E = 28 МПа, ц = 32 ˚, = 19,3 кН/м3.
2. Розрахунок площі підошви з перевіркою контактних напружень
Попередньо розміри фундаменту в плані визначаються від крайовій розрахункового опору R кр. при ширині фундаменту b = 1м:
(1)
де - Коефіцієнти умов роботи основ ( ) І споруд ( ) Приймаються за табл.3 СНиП 2.02.01-83;
К - коефіцієнт, що дорівнює 1, якщо міцнісні характеристики грунту (j і С) визначені безпосередніми випробуваннями, К = 1,1, якщо j і С прийняті по табл.1-3 дод.1 СНиП 2.02.01-83 "Підстави будівель і споруд ";
- Коефіцієнти, прийняті за табл.4 СНиП 2.02.01-83
kz - коефіцієнт впливу площі фундаменту. Для фундаментів шириною
b <10м, Кz = 1
b> 10м, Кz = Z0 / b +0,2 (Z0 = 8,0 м )
b - ширина фундаменту (прийнята нами b = 1м)
- Розрахункове значення питомої ваги грунтів залягають нижче підошви фундаменту;
- Розрахункове значення питомої ваги грунтів залягають вище підошви фундаменту,
кН/м3
- Питомі ваги грунтів, що залягають вище підошви фундаменту (див. рис.)
CII - розрахункове значення питомої зчеплення грунту, що залягає безпосередньо під підошвою фундаменту;
d1 - глибина закладення фундаментів без підвальних будівель (приміщень) від рівня планування або приведена глибина закладення зовнішніх і внутрішніх фундаментів від підлоги підвалу, яка визначається за формулою (якщо немає підвалу, то d1 = d):
hs - товщина шару грунту вище підошви фундаменту з боку підвалу, м;
hcf - товщина підлоги підвалу, м.
- Питома вага конструкції підлоги підвалу.
dв - глибина підвалу - відстань від рівня планування до підлоги.
Визначається площа фундаменту в першому наближенням за формулою:
По певній площі фундаменту обчислюються розміри фундаменту в плані:
де б-співвідношення сторін фундаменту ( = L / b) або сторін перерізу колони або споруди. За обчисленими розмірами фундаменту в плані встановлюється опір грунту основи за формулою (1):
I. 1) При b = 1 м , R = 514,27 кПа
2) A = м2
3) м
4)
II. 1) При b = 3,45 м , R = 596,6 кПа
2) A = м2
3) м
III. 1) При b = 3,17 м , R = 587,26 кПа
2) A = м2
3) м
Припиняємо підбір.
Обчислені розміри фундаменту в плані округлюють у більшу сторону до кратних 0,1 м для цивільних будівель, тобто приймаємо b = 3,2 м , А l = 3,2 м , Відповідно A = м2 R = 587,26 кПа.
2.1 Перевіряємо контактні напруги.
1. ;
2. Перевіряються контактні напруги по підошві фундаментів за умови:
кПа
кПа
N, Mx, My - зусилля, що передаються на фундамент від споруди (за завданням або розрахунку рами)
Wx, Wy - момент опору підошви фундаменту
м3
3. Конструювання фундаменту
За завданням вигляд колони - залізобетонна, розмірами 0,4 х 0,4 м .
3.1. Тип фундаменту призначають із умови жорсткості
мм
мм
Фундамент приймаємо з подколонніка.
3.2. Розміри подколонніка в плані призначаються конструктивно і приймаються рівними:
bпк = Bк +0,6 = 0,4 +0,6 = 1 м
lпк = lк +0,6 = 0,4 +0,6 = 1 м
Для вибраного типу фундаментів визначається висота конструкції фундаменту або його плитної частини за формулою:
,
м
де
l, b - розміри підошви фундаменту в плані;
- Розміри перерізу колони (за завданням).
- Розрахунковий опір бетону на розтяг, кПа;
- Середній тиск підошви фундаменту, кПа.
Реальна висота (з урахуванням захисного шару) обчислюється за формулою:
Приймаються оптимальну висоту, рівну 900 мм (Кратну 150 мм )
При даній висоті конструктивно доцільно встановити 3 ступеня по - 300 мм .
4. Розрахунок фундаменту на продавлювання
Перевіряємо умову жорсткості конструкції фундаменту за умовою:
- Фундамент гнучкий.
Продавлювання відбувається по поверхні усіченої піраміди, верхнім підставою якої є нижнє перетин підставу подколонніка або колони, а грані розташовані під кутом 45 °
де: Aтр - площа поверхні грані піраміди продавлювання;
Aпр - площа продавлювання - площа підошви фундаменту за межами піраміди продавлювання.
кПа - розрахунковий опір бетону на розтяг.
м2
м2
де м
кН
кн.
- Умова виконується.
5. Армування конструкцій фундаменту (розрахунок на вигин)
При визначенні зусиль у конструкції фундаменту (підошви фундаменту) у заданому перерізі, за розрахункову схему приймається консольна балка з жорсткою заробкою в заданому перерізі - що залишилася частини фундаменту, на яку діє навантаження.
Підбір робочої арматури виробляємо по двох сторонах:
Перетин 1-1
кПа
кНм
см2
Площа перерізу одного стержня:
см2
З сортаменту вибираємо арматуру діаметром 12 мм з As1 = 1,313 см2, тоді As = 5х1, 313 = 6,565 см2.
Перетин 2-2
кПа
кНм
см2
Площа перерізу одного стержня: см2
З сортаменту вибираємо арматуру діаметром 9 мм з As1 = 0,636 см2, тоді As = 5х0, 636 = 3,18 см2
Перетин 3-3
кПа
кНм
см2
Площа перерізу одного стержня: см2
З сортаменту вибираємо арматуру Вр-1 діаметром 4 мм з As1 = 0,126 см2, тоді As = 5х0, 126 = 0,63 см2
Приймаються сітку С1 з арматуру А-400 діаметром 12 мм . За стороні l і b її кількість становитиме шт.
ПРИДНІПРОВСЬКА АКАДЕМІЯ БУДІВНИЦТВА ТА АРХІТЕКТУРИ
Кафедра Підстави і фундаменти
Курсовий проект
«Розрахунок і проектування фундаментів мілкого закладення і
пальових фундаментів ».
Виконав студент 808 групи
Перевірив асистент
Дніпропетровськ
2007
І подібні дані
(Варіант 1 / 25)Довжина будівлі
Ширина будівлі
Кількість прогонів 3
Ширина прольотів ---
АБ
БВ
ВГ
Кількість поверхів 5
Висота поверху
Крок колон по рядах ---
А
Б
У
Г
Вид колон (матеріал) ЖБК
Перетин колон (база) 0,4 х
Навантаження на фундаменти 10 кН/м3
Ряд А
N 2500 кН
Mx 290 кН/м3
Mу 120 кН/м3
Ряд Б:
N 4500 кН
Mx 350 кН/м3
Mу 160 кН/м3
Ряд В:
N 5400 кН
Mx 420 кН/м3
Mу 90 кН/м3
Ряд Г:
N 3500 кН
Mx 470 кН/м3
Mу 45 кН/м3
Планувальна позначка -
Позначка підлоги підвалу ---
Район будівництва м.Дніпропетровськ
Будівля (тип) неопалюване
Фізико-механічні властивості грунтів
Таблиця 1
Найменування грунту | Потужність шару, м | с, кН/м3 | СS, кН/м3 | W, | Wl, | Wp, | ц, ˚ | c, кг/см2 | м | Кф, см / сек | Р, кг/см2 | S, м | |||
Чорнозем | 0.8 - 0.9 | 1,66 | - | 0,14 | - | - | - | - | - | - | - | - | |||
Пісок дрібнозернистий | 6,0 - 5.6 | 1,93 | 2,65 | 0,2 | - | - | - | - | 0,27 | - | - | - | |||
Супісок пилуватий | 4,5-3,8 | 1,5 | 2,66 | 0,21 | 0,2 | 0,2 | 17 | 7,0 | 0,3 | 0,1 | 0,62 | ||||
0,2 | 1,22 | ||||||||||||||
0,3 | 1,83 | ||||||||||||||
0,4 | 2,8 | ||||||||||||||
Глина четвертинна | неогрн. | 1,98 | 2,74 | 0,23 | 0,4 | 0,2 | - | - | 0.43 | - | - | - | |||
Ур.Гор.Вод. | |||||||||||||||
Аналіз інженерно-геологічних умов майданчика
Геологічний розріз
По основних фізичних характеристиках і класифікаційними показниками грунтів майданчика визначаються фізико-механічні характеристики грунтів майданчики, що забезпечують можливість визначення розрахункового опору і деформації підстав, а саме:
1) піщаного грунту:
- Коефіцієнт пористості е
де
W - природна вологість
- Ступінь вологості грунту
2) супіски пилувата
- Коефіцієнт пористості е
3) глина четвертинна
- Коефіцієнт пористості е
- Число пластичності грунту за значеннями вологостей на межі плинності і розкочування
Ip = Wl - Wp = 0,4 - 0,2 = 0,2
- Показник текучості грунту
За обчисленими фізико-механічними характеристиками і класифікаційними показниками грунту по табл.1 дод.1 СНиП 2.02.01-83 визначаються міцнісні і деформаційні характеристики грунту С, j, Е,
Всі обчислені і певні фізико-механічні характеристики грунтів заносяться в зведену таблицю фізико-механічних характеристик грунтів майданчика.
Таблиця 2
C, кПа | j | E, Мпа | |||
Чорнозем | 16,6 | - | - | - | - |
Пісок дрібнозернистий | 19,3 | 26,5 | 2 | 32 | 28 |
Супісок пилуватий | 15 | 26,6 | 7 | 17 | 9,52 |
Глина четвертинна | 19,8 | 27,4 | 61 | 19,5 | 22,5 |
I. Проектування фундаменту мілкого закладання на природній основі
1. Вибір глибини закладення фундаменту
Глибина закладення фундаменту залежить від:
- Кліматичного району будівництва (глибини промерзання грунту);
- Технологічних особливостей проектованої будівлі (наявності підвалів, технологічних каналів, розташованих в підземній частині будівлі, технологічних відстійників, що водять кнурів, підвідних трубопроводів та ін);
- Конструктивних особливостей проектованої будівлі або споруди;
- Фактора інженерно-геологічних умов.
1.1. З урахуванням глибини промерзання глибина закладення фундаменту призначається за розрахунковою схемою глибини сезонного промерзання грунту df, яка встановлюється таким чином:
Нормативна глибина сезонного промерзання грунту визначається за формулою:
де Mt - безрозмірний коефіцієнт., чисельно рівний сумі абсолютних значень середньомісячних негативних температур за зиму в даному районі за СНіП 2.01.01-82 "Будівельна кліматологія і геофізика" (для Дніпропетровська Mt = -13,3).
d0 - величина в метрах, приймається рівною:
· Для суглинків і глин - 0,23
· Для супісків, пісків дрібних і пилуватих - 0,25
· Для пісків середньої крупності, великих і гравелистих - 0,30
· Для великоуламкових грунтів - 0,34
Розрахункова глибина сезонного промерзання грунту визначається: (м)
де kh - коеф., що враховує вплив теплового режиму споруди приймається 0,8.
Глибина закладення фундаментів по першому фактору (глибині промерзання):
1.2. З урахуванням технологічних особливостей проектованої будівлі глибина закладення фундаменту повинна призначатися на
де dn - позначка підлоги підвалу або підлоги технологічного простору проектованого об'єкта.
Підвалу в цьому будинку немає.
1.3. З урахуванням конструктивних особливостей будівлі глибину закладення фундаменту рекомендується призначати в залежності від діючих навантажень і приймати при
1000 <g <2000 кH d =
2000 <g <3000 кН d =
3000 <g <5000 кН d =
g> 5000 кН d =
1.4. При аналізі інженерно-геологічних умов враховують такі чинники:
· Фундамент повинен бути заглиблений у несучий шар грунту мінімум на
· Фундамент повинен прорізати верхні шари слабкого грунту;
· Під підошвою фундаменту не можна залишати тонкий шар несучого грунту.
Висновок: Виходячи з аналізу інженерно-геологічних умов, конструктивних особливостей будівлі, приймаємо глибину закладення фундаменту
При цьому несучим шаром є пісок дрібнозернистий з характеристиками: C = 2 кПа, E = 28 МПа, ц = 32 ˚,
2. Розрахунок площі підошви з перевіркою контактних напружень
Попередньо розміри фундаменту в плані визначаються від крайовій розрахункового опору R кр. при ширині фундаменту b = 1м:
де
К - коефіцієнт, що дорівнює 1, якщо міцнісні характеристики грунту (j і С) визначені безпосередніми випробуваннями, К = 1,1, якщо j і С прийняті по табл.1-3 дод.1 СНиП 2.02.01-83 "Підстави будівель і споруд ";
kz - коефіцієнт впливу площі фундаменту. Для фундаментів шириною
b <10м, Кz = 1
b> 10м, Кz = Z0 / b +0,2 (Z0 =
b - ширина фундаменту (прийнята нами b = 1м)
CII - розрахункове значення питомої зчеплення грунту, що залягає безпосередньо під підошвою фундаменту;
d1 - глибина закладення фундаментів без підвальних будівель (приміщень) від рівня планування або приведена глибина закладення зовнішніх і внутрішніх фундаментів від підлоги підвалу, яка визначається за формулою (якщо немає підвалу, то d1 = d):
hs - товщина шару грунту вище підошви фундаменту з боку підвалу, м;
hcf - товщина підлоги підвалу, м.
dв - глибина підвалу - відстань від рівня планування до підлоги.
Визначається площа фундаменту в першому наближенням за формулою:
По певній площі фундаменту обчислюються розміри фундаменту в плані:
де б-співвідношення сторін фундаменту (
I. 1) При b =
2) A =
3)
4)
II. 1) При b =
2) A =
3)
III. 1) При b =
2) A =
3)
Припиняємо підбір.
Обчислені розміри фундаменту в плані округлюють у більшу сторону до кратних 0,1 м для цивільних будівель, тобто приймаємо b =
2.1 Перевіряємо контактні напруги.
1.
2. Перевіряються контактні напруги по підошві фундаментів за умови:
N, Mx, My - зусилля, що передаються на фундамент від споруди (за завданням або розрахунку рами)
Wx, Wy - момент опору підошви фундаменту
3. Конструювання фундаменту
За завданням вигляд колони - залізобетонна, розмірами 0,4 х
3.1. Тип фундаменту призначають із умови жорсткості
Фундамент приймаємо з подколонніка.
3.2. Розміри подколонніка в плані призначаються конструктивно і приймаються рівними:
bпк = Bк +0,6 = 0,4 +0,6 = 1 м
lпк = lк +0,6 = 0,4 +0,6 = 1 м
Для вибраного типу фундаментів визначається висота конструкції фундаменту або його плитної частини за формулою:
де
l, b - розміри підошви фундаменту в плані;
Реальна висота (з урахуванням захисного шару) обчислюється за формулою:
Приймаються оптимальну висоту, рівну
При даній висоті конструктивно доцільно встановити 3 ступеня по -
4. Розрахунок фундаменту на продавлювання
Перевіряємо умову жорсткості конструкції фундаменту за умовою:
Продавлювання відбувається по поверхні усіченої піраміди, верхнім підставою якої є нижнє перетин підставу подколонніка або колони, а грані розташовані під кутом 45 °
де: Aтр - площа поверхні грані піраміди продавлювання;
Aпр - площа продавлювання - площа підошви фундаменту за межами піраміди продавлювання.
де
5. Армування конструкцій фундаменту (розрахунок на вигин)
При визначенні зусиль у конструкції фундаменту (підошви фундаменту) у заданому перерізі, за розрахункову схему приймається консольна балка з жорсткою заробкою в заданому перерізі - що залишилася частини фундаменту, на яку діє навантаження.
Підбір робочої арматури виробляємо по двох сторонах:
Перетин 1-1
Площа перерізу одного стержня:
З сортаменту вибираємо арматуру діаметром
Перетин 2-2
Площа перерізу одного стержня:
З сортаменту вибираємо арматуру діаметром 9 мм з As1 = 0,636 см2, тоді As = 5х0, 636 = 3,18 см2
Перетин 3-3
Площа перерізу одного стержня:
З сортаменту вибираємо арматуру Вр-1 діаметром 4 мм з As1 = 0,126 см2, тоді As = 5х0, 126 = 0,63 см2
Приймаються сітку С1 з арматуру А-400 діаметром
6. Розрахунок опади методом пошарового підсумовування
1. Середній тиск підошви фундаменту Рср = 587,3 кПа
2. Природне тиск грунту на рівні підошви фундаменту.
3. Додаткове вертикальний тиск під підошвою фундаменту.
4. Розбиваємо підставу фундаменту на елементарні шари
4. Обчислюємо і будуємо епюру природного тиску
5. Обчислюємо і будуємо епюру
a - коефіцієнт загасання напруг. Залежить від співвідношення сторін фундаменту і відносної глибини, вибирається значення з таблиці СниП.
6. Знаходимо нижню межу стисливої товщі:
7. Вважаємо сумарну осадку по всіх верствах:
Розрахунки за даним алгоритмом наведені нижче у таблиці 3
Таблиця 3
№ ел. | Z, м | про | б | у zg0, кПа | 0.2 у zg0, кПа | у zpi, кПа | у zpiср, кПа | Е, кПа | S, м | ||||
0 | 0 | 0 | 1.000 | 55,60 | 11,12 | 531,70 | |||||||
1 | 0,64 | 0,6 | 0.972 | 67,95 | 13,59 | 515,75 | 523,72 | 0,009 | |||||
2 | 1,28 | 1,2 | 0.848 | 80,30 | 16,06 | 450,88 | 483,32 | 0,00884 | |||||
3 | 1,92 | 1,8 | 0.682 | 92,654 | 18,53 | 362,62 | 406,75 | 0,0074 | |||||
4 | 2,56 | 2,4 | 0.532 | 105,00 | 21,00 | 282,86 | 322,74 | 0,0059 | |||||
5 | 3,2 | 3,0 | 0.414 | 117,36 | 23,47 | 220,12 | 251,49 | 0,00459 | |||||
6 | 3,84 | 3,6 | 0.325 | 128,33 | 25,66 | 172,80 | 196,46 | 0,00359 | |||||
7 | 4,48 | 4,2 | 0.260 | 137,93 | 27,59 | 138,24 | 155,52 | 0,00836 | |||||
8 | 5,12 | 4,8 | 0.210 | 147,53 | 29,51 | 111,66 | 124,95 | 0,00672 | |||||
9 | 5,76 | 5,4 | 0.173 | 157,13 | 31,43 | 91,98 | 101,82 | 0,00547 | |||||
10 | 6,4 | 6,0 | 0.145 | 166,73 | 33,35 | 77,09 | 84,54 | 0,0045 | |||||
11 | 7,04 | 6,6 | 0.123 | 176,33 | 35,27 | 65,39 | 71,24 | 0,0038 | |||||
12 | 7,68 | 7,2 | 0.105 | 189,00 | 37,8 | 55,82 | 60,60 | 0,00138 | |||||
13 | 8,32 | 7,8 | 0.091 | 201,67 | 40,33 | 48,38 | 52,10 | 0,0012 | |||||
14 | 8,96 | 8,0 | 0,077 | 214,04 | 42,80 | 40,94 | 44,66 | 0,0010 | |||||
У = 0,0717 | |||||||||||||
Епюра розподілу напружень szp, szg
II. Фундаменти мілкого закладення на штучному підставі у вигляді грунтової подушки
1. Вибір глибини закладення фундаменту
1.1. Глибина закладення фундаменту залежить від:
- Кліматичного району будівництва (глибини промерзання грунту);
- Технологічних особливостей проектованої будівлі (наявності підвалів, технологічних каналів, розташованих в підземній частині будівлі, технологічних відстійників, що водять кнурів, підвідних трубопроводів та ін);
- Конструктивних особливостей проектованої будівлі або споруди;
- Фактора інженерно-геологічних умов.
Враховуючи те, що дана розрахунково-графічна робота - навчальна, приймаємо глибину закладення фундаменту з попередньому розрахунку, тобто
Під підошвою фундаменту знаходиться пісок дрібнозернистий, тому в навчальних цілях приймаємо подушку з суглинку (гs = 26,3 кН/м3, м = 20 кН/м3, W = 15%) з наступними фізико-механічними властивостями:
- Визначаємо коеф. пористості
Приймаються гd = 16,52 кН/м3;
- Визначаємо показник плинності
Висновок: Виходячи з аналізу інженерно-геологічних умов, конструктивних особливостей будівлі, приймаємо глибину закладення фундаменту d =
2. Розрахунок площі підошви з перевіркою контактних напружень
2.1. Попередньо розміри фундаменту в плані визначаються від крайовій розрахункового опору R кр. при ширині фундаменту b = 1м:
де
К - коефіцієнт, що дорівнює 1, якщо міцнісні характеристики грунту (j і С) визначені безпосередніми випробуваннями, К = 1,1, якщо j і С прийняті по табл.1-3 дод.1 СНиП 2.02.01-83 "Підстави будівель і споруд ";
kz - коефіцієнт впливу площі фундаменту. Для фундаментів шириною
b <10м, Кz = 1
b> 10м, Кz = Z0 / b +0,2 (Z0 =
b - ширина фундаменту (прийнята нами b = 1м)
CII - розрахункове значення питомої зчеплення грунту, що залягає безпосередньо під підошвою фундаменту;
d1 - глибина закладення фундаментів безпідвальних (приміщень) будівель від рівня планування або приведена глибина закладення зовнішніх і внутрішніх фундаментів від підлоги підвалу, яка визначається за формулою (якщо немає підвалу, то d1 = d):
hs - товщина шару грунту вище підошви фундаменту з боку підвалу, м;
hcf - товщина підлоги підвалу, м.
dв - глибина підвалу - відстань від рівня планування до підлоги.
Визначається площа фундаменту в першому наближенням за формулою:
По певній площі фундаменту обчислюються розміри фундаменту в плані:
де б-співвідношення сторін фундаменту (
За обчисленими розмірами фундаменту в плані встановлюється опір грунту основи за формулою (1):
I. 1) При b =
2) A =
3)
4)
II. 1) При b =
2) A =
3)
III. 1) При b =
2) A =
3)
Перевірка доцільності подальшого підбору:
Припиняємо підбір.
Обчислені розміри фундаменту в плані округлюють у більшу сторону до кратних 0,1 м для, тобто приймаємо b =
2.2. Перевіряємо контактні напруги.
1.
2. Перевіряються контактні напруги по підошві фундаментів за умови:
N, Mx, My - зусилля, що передаються на фундамент від споруди (за завданням або розрахунку рами)
Wx, Wy - момент опору підошви фундаменту
3. Конструювання фундаменту
3.1. Розміри подколонніка в плані призначаються конструктивно і приймаються рівними:
bпк = Bк + 0,6 =
lпк = lк + 0,6 =
Для вибраного типу фундаментів визначається висота конструкції фундаменту або його плитної частини за формулою:
де
l, b - розміри підошви фундаменту в плані;
Реальна висота (з урахуванням захисного шару) обчислюється за формулою:
Приймаються оптимальну висоту, рівну 900 мм (кратну 150 мм)
При даній висоті конструктивно доцільно встановити 3 ступеня по-300 мм.
4. Розрахунок на продавлювання
Перевіряємо умову жорсткості конструкції фундаменту за умовою:
Продавлювання відбувається по поверхні усіченої піраміди, верхнім підставою якої є нижнє перетин підставу подколонніка або колони, а грані розташовані під кутом 45 °
де: Aтр - площа поверхні грані піраміди продавлювання;
Aпр - площа продавлювання - площа підошви фундаменту за межами піраміди продавлювання.
де
5. Армування конструкцій фундаменту
При визначенні зусиль у конструкції фундаменту (підошви фундаменту) у заданому перерізі, за розрахункову схему приймається консольна балка з жорсткою заробкою в заданому перерізі - що залишилася частини фундаменту, на яку діє навантаження.
Підбір робочої арматури виробляємо по двох сторонах:
Перетин 1-1
Площа перерізу одного стержня:
З сортаменту вибираємо арматуру діаметром 12 мм з As1 = 1,313 см2, тоді As = 5х1, 313 = 6,565 см2
Перетин 2-2
Площа перерізу одного стержня:
З сортаменту вибираємо арматуру діаметром
Перетин 3-3
Площа перерізу одного стержня:
З сортаменту вибираємо арматуру діаметром 3 мм з As1 = 0,07 см2, тоді As = 5х0, 07 = 0,35 см2
Приймаються сітку С2 із арматуру А-400 діаметром
6. Вибір розмірів подушки
6.1. Визначення висоти подушки.
Виходячи з умови, що
6.2. Визначення розмірів подушки в плані.
Використовуємо формули:
б - кут природного укосу. Для суглинку (навколишнього грунту) він дорівнює 40.
В - кут розподілу напружень. Для піску (матеріал подушки) він дорівнює 30 ˚.
Отже, остаточно ухвалили наступні розміри грунтової подушки:
- На рівні низу
- На рівні верху
7. Розрахунок опади методом пошарового підсумовування
7.1. Середній тиск підошви фундаменту Рср = 381,23 кПа
7.2. Природне тиск грунту на рівні підошви фундаменту.
7.3. Додаткове вертикальний тиск під підошвою фундаменту.
7.4. Розбиваємо підставу фундаменту на елементарні шари
7.5. Обчислюємо і будуємо епюру природного тиску
7.6. Обчислюємо і будуємо епюру
a - коефіцієнт загасання напруг. Залежить від співвідношення сторін фундаменту і відносної глибини, вибирається значення з таблиці СниП.
7.7. Знаходимо нижню межу стисливої товщі:
7.8. Вважаємо сумарну осадку по всіх верствах:
Розрахунки за даним алгоритмом наведені нижче у таблиці 4.
Таблиця 4
№ ел. | Z, м | про | б | у zg0, кПа | 0.2 у zg0, кПа | у zpi, кПа | у zpiср, кПа | Е, кПа | S, м | ||
0 | 0 | 0 | 1,000 | 55,60 | 11,12 | 325,63 | |||||
1 | 0,82 | 0,4 | 0,972 | 72,00 | 14,40 | 316,51 | 321,07 | 0,0086 | |||
2 | 1,64 | 0,8 | 0,848 | 88,40 | 17,68 | 276,13 | 296,32 | 0,00793 | |||
3 | 2,46 | 1,2 | 0,682 | 104,80 | 20,96 | 222,08 | 249,11 | 0,00667 | |||
4 | 3,28 | 1,6 | 0,532 | 120,63 | 24,12 | 173,24 | 197,66 | 0,00463 | |||
5 | 4,1 | 2,0 | 0,414 | 136,45 | 27,29 | 134,81 | 154,03 | 0,0036 | |||
6 | 4,92 | 2,4 | 0,325 | 152,28 | 30,45 | 105,83 | 120,32 | 0,0028 | |||
7 | 5,74 | 2,8 | 0,260 | 168,10 | 33,62 | 84,66 | 95,25 | 0,00223 | |||
8 | 6,56 | 3,2 | 0,210 | 183,93 | 36,79 | 68,38 | 76,52 | 0,0018 | |||
9 | 7,38 | 3,6 | 0,173 | 196,23 | 39,25 | 56,33 | 62,36 | 0,0043 | |||
10 | 8,2 | 4,0 | 0,145 | 208,53 | 41,71 | 47,22 | 51,78 | 0,0036 | |||
11 | 9,02 | 4,4 | 0,123 | 220,83 | 44,16 | 40,05 | 43,64 | 0,003 | |||
У = 0,049 | |||||||||||
Епюра розподілу напружень szp, szg
III Розрахунок пальових фундаментів
1. Вибір глибини закладення ростверку
1.1. Визначення глибини закладення ростверку залежить від кількох факторів:
- Глибини промерзання грунту. З попередніх розрахунків ми вже визначили цю величину
- Наявність конструктивних особливостей. У нашому випадку підвальних приміщень немає, тому
- Глибина закладення ростверку. Виходячи з умови, що
де
dр - глибина закладення ростверку, м;
hст - глибина склянки на фундаменті. Для наших фундаментів під ЗБК-колони hст = 0.
Враховуючи всі перелічені умови, приймаємо глибину закладення ростверку dр =
Приймаються шарнірне з'єднання ростверку і палі. Голова палі заходить в тіло ростверку на 5 - 10 см. приймаємо для розрахунку 10 см.
Тоді відмітка голови палі буде дорівнює -1,4 м.
2. Вибір несучого шару
Вважаємо, що несучим шаром буде глина четвертинна, тому, заглиблюють палю в шар глини на
Під нижнім кінцем палі знаходиться стискається грунт (Е <50 МПа). Подальший розрахунок ведемо як для висячої палі. Приймаються залізобетонну забивну палю квадратного перетину. Для вибраної нами довжини можна прийняти перетин 40 х 40 см.
3. Визначення несучої здатності палі
,
де n - кількість шарів з однаковими силами тертя по довжині палі;
гс - коефіцієнт умов роботи (гс = 1);
гсr і гсf - коефіцієнти умов роботи під підошвою палі і по боковій поверхні, залежать від умов виготовлення або занурення палі. (Гсr = 1 і гсf = 1);
А - площа перерізу палі;
R - розрахунковий опір під підошвою палі, залежить від довжини палі і грунту. (R = 6900 кПа);
U - периметр перетину палі;
l - відстань від середини шару до поверхні землі;
f - розрахунковий опір по боковій поверхні палі, залежить від l (приймається з БНІП).
Таблиця 5
кН
4. Визначення розрахункового навантаження на палю
Визначаємо за формулою:
кН.
гк - коефіцієнт запасу. Для розрахунку він дорівнює 1,4, якщо для польових випробувань, то дорівнює 1,25.
Визначимо необхідну кількість паль у фундаменті за формулою:
шт.,
де N - задана навантаження на фундамент.
5. Конструювання ростверку
Визначаємо фактичну навантаження на палю:
де y - відстань від головної осі до осі самої навантаженої палі
yi - відстань до осі кожної палі
кН
P> Nф; 843,50> 768 - умова виконується.
Розрахунок на продавлювання. Розрахунок не виробляємо, тому що конструкція ростверку жорстка.
7. Розрахунок деформацій фундаментів паль
м;
м;
м2;
м;
м3;
кН;
Виконуємо перевірку тиску під нижнім кінцем палі:
,
де
; Кz = 1.
кПа.
кПа.
413,99 кПа. <2375,52 кПа. - Умова виконується.
8. Розрахунок опади лінійно деформованого простору
8.1. Середній тиск підошви фундаменту Рср = 479,7 кПа
8.2. Обчислюємо і будуємо епюру природного тиску
8.3. Розраховуємо додаткову вертикальне навантаження
8.4. Висота розраховуються верств hi = 0,2 'b = 0,2' 4,09 = 0,82 м
8.5. Обчислюємо і будуємо епюру, де
б - коефіцієнт загасання напруг. Залежить від співвідношення сторін фундаменту і відносної глибини, вибирається значення з таблиці СниП.
8.6. Знаходимо нижню межу стисливої товщі:
У нашому випадку 60.305 кПа> 49,977 кПа, умова виконується.
8.7. Вважаємо сумарну осадку по всіх верствах:
8.8. Перевіряємо виконання умови S <Su. У нашому випадку 3,37 см < 12 см , Де Su = 12 см - Граничне значення опади
Розрахунки за даним алгоритмом наведені нижче у таблиці 6.
Таблиця 6
Епюра розподілу напружень szp, szg
IV. Техніко-економічне порівняння варіантів
Таблиця 7
Вважаю, що найбільш раціональний фундамент буде фундамент мілкого закладення на природній основі тому обсяг земляних робіт і обсяг бетону менше ніж у інших варіантів. Для подальшого розрахунку приймаємо фундаменти мілкого закладення на природній основі.
V. Розрахунок фундаменту мілкого закладання на природній основі по ряду Г
1. Вибір глибини закладення фундаменту
Глибина закладення фундаменту залежить від:
- Кліматичного району будівництва (глибини промерзання грунту);
- Технологічних особливостей проектованої будівлі (наявності підвалів, технологічних каналів, розташованих в підземній частині будівлі, технологічних відстійників, що водять кнурів, підвідних трубопроводів та ін);
- Конструктивних особливостей проектованої будівлі або споруди;
- Фактора інженерно-геологічних умов.
1.1. З урахуванням глибини промерзання глибина закладення фундаменту призначається за розрахунковою схемою глибини сезонного промерзання грунту df, яка встановлюється таким чином:
Нормативна глибина сезонного промерзання грунту визначається за формулою:
м,
де Mt - безрозмірний коефіцієнт., чисельно рівний сумі абсолютних значень середньомісячних негативних температур за зиму в даному районі за СНіП 2.01.01-82 "Будівельна кліматологія і геофізика" (для Дніпропетровська Mt = -13,3).
d0 - величина в метрах, приймається рівною:
· Для суглинків і глин - 0,23
· Для супісків, пісків дрібних і пилуватих - 0,25
· Для пісків середньої крупності, великих і гравелистих - 0,30
· Для великоуламкових грунтів - 0,34
Розрахункова глибина сезонного промерзання грунту визначається: (м)
де kh - коеф., що враховує вплив теплового режиму споруди приймається 0,8.
Глибина закладення фундаментів по першому фактору (глибині промерзання):
м
1.2. З урахуванням технологічних особливостей проектованої будівлі глибина закладення фундаменту повинна призначатися на 0,5 м нижче за позначку технологічних підвалів, тобто:
де dn - позначка підлоги підвалу або підлоги технологічного простору проектованого об'єкта.
Підвал у цьому будинку немає.
1.3. З урахуванням конструктивних особливостей будівлі глибину закладення фундаменту рекомендується призначати в залежності від діючих навантажень і приймати при
1000 <g <2000 кH d = 1,5 м
2000 <g <3000 кН d = 2,0 м
3000 <g <5000 кН d = 2,5 м
g> 5000 кН d = 3,0 м
1.4. При аналізі інженерно-геологічних умов враховують такі чинники:
· Фундамент повинен бути заглиблений у несучий шар грунту мінімум на 0,5 м ;
· Фундамент повинен прорізати верхні шари слабкого грунту;
· Під підошвою фундаменту не можна залишати тонкий шар несучого грунту.
Висновок: Виходячи з аналізу інженерно-геологічних умов, конструктивних особливостей будівлі, приймаємо глибину закладення фундаменту
м
При цьому несучим шаром є пісок дрібнозернистий з характеристиками: C = 2 кПа, E = 28 МПа, ц = 32 ˚, = 19,3 кН/м3.
2. Розрахунок площі підошви з перевіркою контактних напружень
Попередньо розміри фундаменту в плані визначаються від крайовій розрахункового опору R кр. при ширині фундаменту b = 1м:
(1)
де - Коефіцієнти умов роботи основ ( ) І споруд ( ) Приймаються за табл.3 СНиП 2.02.01-83;
К - коефіцієнт, що дорівнює 1, якщо міцнісні характеристики грунту (j і С) визначені безпосередніми випробуваннями, К = 1,1, якщо j і С прийняті по табл.1-3 дод.1 СНиП 2.02.01-83 "Підстави будівель і споруд ";
- Коефіцієнти, прийняті за табл.4 СНиП 2.02.01-83
kz - коефіцієнт впливу площі фундаменту. Для фундаментів шириною
b <10м, Кz = 1
b> 10м, Кz = Z0 / b +0,2 (Z0 = 8,0 м )
b - ширина фундаменту (прийнята нами b = 1м)
- Розрахункове значення питомої ваги грунтів залягають нижче підошви фундаменту;
- Розрахункове значення питомої ваги грунтів залягають вище підошви фундаменту,
кН/м3
- Питомі ваги грунтів, що залягають вище підошви фундаменту (див. рис.)
CII - розрахункове значення питомої зчеплення грунту, що залягає безпосередньо під підошвою фундаменту;
d1 - глибина закладення фундаментів безпідвальних (приміщень) будівель від рівня планування або приведена глибина закладення зовнішніх і внутрішніх фундаментів від підлоги підвалу, яка визначається за формулою (якщо немає підвалу, то d1 = d):
hs - товщина шару грунту вище підошви фундаменту з боку підвалу, м;
hcf - товщина підлоги підвалу, м.
- Питома вага конструкції підлоги підвалу.
dв - глибина підвалу - відстань від рівня планування до підлоги.
Визначається площа фундаменту в першому наближенням за формулою:
По певній площі фундаменту обчислюються розміри фундаменту в плані:
де б-співвідношення сторін фундаменту (б = l / b) або сторін перерізу колони або споруди. За обчисленими розмірами фундаменту в плані встановлюється опір грунту основи за формулою (1):
I. 1) При b = 1 м , R = 273,14 кПа
2) A = м2
3) м
4)
II. 1) При b = 4,05 м , R = 352,14 кПа
2) A = м2
3) м
III. 1) При b = 3,46 м , R = 336,85 кПа
2) A = м2
3) м
Припиняємо підбір.
Обчислені розміри фундаменту в плані округлюють у більшу сторону до кратних 0,1 м для цивільних будівель, тобто приймаємо b = 3,6 м , А l = 3,6 м , Відповідно A = м2 R = 336,85 кПа.
3. Перевіряємо контактні напруги
3.1. ;
3.2. Перевіряються контактні напруги по підошві фундаментів за умови:
кПа
кПа
N, Mx, My - зусилля, що передаються на фундамент від споруди (за завданням або розрахунку рами)
Wx, Wy - момент опору підошви фундаменту
м3
4. Конструювання фундаменту
За завданням вигляд колони - залізобетонна, розмірами 0,4 х 0,4 м .
4.1. Тип фундаменту призначають із умови жорсткості
мм
мм
Фундамент приймаємо з подколонніка.
4.2. Розміри подколонніка в плані призначаються конструктивно і приймаються рівними:
bпк = Bк +0,6 = 0,4 +0,6 = 1 м
lпк = lк +0,6 = 0,4 +0,6 = 1 м
Для вибраного типу фундаментів визначається висота конструкції фундаменту або його плитної частини за формулою:
,
м
де
l, b - розміри підошви фундаменту в плані;
- Розміри перерізу колони (за завданням).
- Розрахунковий опір бетону на розтяг, кПа;
- Середній тиск підошви фундаменту, кПа.
Реальна висота (з урахуванням захисного шару) обчислюється за формулою:
Приймаються оптимальну висоту, рівну 900 мм (Кратну 150 мм )
При даній висоті конструктивно доцільно встановити 3 ступеня по - 300 мм .
5. Розрахунок фундаменту на продавлювання
Перевіряємо умову жорсткості конструкції фундаменту за умовою:
- Фундамент гнучкий.
Продавлювання відбувається по поверхні усіченої піраміди, верхнім підставою якої є нижнє перетин підставу подколонніка або колони, а грані розташовані під кутом 45 °
де: Aтр - площа поверхні грані піраміди продавлювання;
Aпр - площа продавлювання - площа підошви фундаменту за межами піраміди продавлювання.
кПа - розрахунковий опір бетону на розтяг.
м2
м2
де м
кН
кн.
- Умова виконується.
6. Армування конструкції фундаменту (розрахунок на вигин)
При визначенні зусиль у конструкції фундаменту (підошви фундаменту) у заданому перерізі, за розрахункову схему приймається консольна балка з жорсткою заробкою в заданому перерізі - що залишилася частини фундаменту, на яку діє навантаження.
Підбір робочої арматури виробляємо по двох сторонах:
Перетин 1-1
кПа
кНм
см2
Площа перерізу одного стержня:
см2
З сортаменту вибираємо арматуру діаметром 12 мм з As1 = 1,313 см2, тоді As = 5х1, 313 = 6,565 см2.
Перетин 2-2
кПа
кНм
см2
Площа перерізу одного стержня: см2
З сортаменту вибираємо арматуру діаметром 8 мм з As1 = 0,503 см2, тоді As = 5х0, 503 = 4,024 см2
Перетин 3-3
кПа
кНм
см2
Площа перерізу одного стержня: см2
З сортаменту вибираємо арматуру діаметром 6 мм з As1 = 0,283 см2, тоді As = 5х0, 283 = 1,415 см2
Приймаються сітку з арматуру А-400 діаметром 12 мм . За стороні l і b її кількість становитиме шт.
7. Розрахунок опади методом пошарового підсумовування
7.1. Середній тиск підошви фундаменту Рср = 336,85 кПа
7.2. Природне тиск грунту на рівні підошви фундаменту.
кПа
7.3. Додаткове вертикальний тиск під підошвою фундаменту.
кПа
7.4. Розбиваємо підставу фундаменту на елементарні шари м
Обчислюємо і будуємо епюру природного тиску
7.5. Обчислюємо і будуємо епюру , Де
a - коефіцієнт загасання напруг. Залежить від співвідношення сторін фундаменту і відносної глибини, вибирається значення з таблиці СниП.
7.6. Знаходимо нижню межу стисливої товщі:
7.7. Вважаємо сумарну осадку по всіх верствах:
Розрахунки за даним алгоритмом наведені нижче у таблиці 8
Таблиця 8
Перевіряємо виконання умови S <Su. У нашому випадку 3,70 см < 8 см , Де Su = 8см - граничне значення опади. Умова виповнилося.
Епюра розподілу напружень szp, szg
де n - кількість шарів з однаковими силами тертя по довжині палі;
гс - коефіцієнт умов роботи (гс = 1);
гсr і гсf - коефіцієнти умов роботи під підошвою палі і по боковій поверхні, залежать від умов виготовлення або занурення палі. (Гсr = 1 і гсf = 1);
А - площа перерізу палі;
R - розрахунковий опір під підошвою палі, залежить від довжини палі і грунту. (R = 6900 кПа);
U - периметр перетину палі;
l - відстань від середини шару до поверхні землі;
f - розрахунковий опір по боковій поверхні палі, залежить від l (приймається з БНІП).
Таблиця 5
hi, м | li, м | fi, кПа | hi * fi, кН / м | |
1,5 | 2,25 | 31,25 | 46,88 | |
1,5 | 3,75 | 37,25 | 55,88 | |
1,5 | 5,25 | 40,5 | 60,75 | |
1,5 | 6,75 | 31,75 | 47,63 | |
1,5 | 8,25 | 33,25 | 49,88 | |
1,5 | 9,75 | 33,875 | 50,81 | |
1,5 | 11,25 | 66,75 | 100,13 | |
1 | 12,5 | 68,5 | 68,5 | |
480,50 | ||||
4. Визначення розрахункового навантаження на палю
Визначаємо за формулою:
гк - коефіцієнт запасу. Для розрахунку він дорівнює 1,4, якщо для польових випробувань, то дорівнює 1,25.
Визначимо необхідну кількість паль у фундаменті за формулою:
де N - задана навантаження на фундамент.
5. Конструювання ростверку
Визначаємо фактичну навантаження на палю:
де y - відстань від головної осі до осі самої навантаженої палі
yi - відстань до осі кожної палі
P> Nф; 843,50> 768 - умова виконується.
Розрахунок на продавлювання. Розрахунок не виробляємо, тому що конструкція ростверку жорстка.
7. Розрахунок деформацій фундаментів паль
Виконуємо перевірку тиску під нижнім кінцем палі:
де
413,99 кПа. <2375,52 кПа. - Умова виконується.
8. Розрахунок опади лінійно деформованого простору
8.1. Середній тиск підошви фундаменту Рср = 479,7 кПа
8.2. Обчислюємо і будуємо епюру природного тиску
8.3. Розраховуємо додаткову вертикальне навантаження
8.4. Висота розраховуються верств hi = 0,2 'b = 0,2' 4,09 =
8.5. Обчислюємо і будуємо епюру, де
б - коефіцієнт загасання напруг. Залежить від співвідношення сторін фундаменту і відносної глибини, вибирається значення з таблиці СниП.
8.6. Знаходимо нижню межу стисливої товщі:
У нашому випадку 60.305 кПа> 49,977 кПа, умова виконується.
8.7. Вважаємо сумарну осадку по всіх верствах:
8.8. Перевіряємо виконання умови S <Su. У нашому випадку
Розрахунки за даним алгоритмом наведені нижче у таблиці 6.
Таблиця 6
№ ел. | Z, м | про | б | у zg0, кПа | 0.2 у zg0, кПа | у zpi, кПа | у zpiср, кПа | Е, кПа | S, м |
0 | 0 | 0 | 1,000 | 259,58 | 51,92 | 154,41 | 22,5 х103 | ||
1 | 0,80 | 0,4 | 0,972 | 275,42 | 55,08 | 150,08 | 152,25 | 22,5 х103 | 0,00433 |
2 | 1,60 | 0,8 | 0,848 | 291,26 | 58,25 | 130,94 | 140,51 | 22,5 х103 | 0,00399 |
3 | 2,40 | 1,2 | 0,682 | 307,10 | 61,42 | 105,31 | 118,13 | 22,5 х103 | 0,00336 |
4 | 3,20 | 1,6 | 0,532 | 322,94 | 64,59 | 82,15 | 93,73 | 22,5 х103 | 0,00266 |
5 | 4,00 | 2,0 | 0,414 | 338,78 | 67,75 | 63,93 | 73,04 | 22,5 х103 | 0,0020 |
6 | 4,80 | 2,4 | 0,325 | 354,62 | 70,92 | 50,18 | 57,05 | 22,5 х103 | 0,00162 |
0,0153 |
Епюра розподілу напружень szp, szg
Фундамент на природній основі | Фундамент на штучному підставі | Пальовий фундамент | |
Обсяг землі м3 | 2747,52 | 14808,81 | 3432,36 |
Об'єм бетону м3 | 165,63 | 295,66 | 662,48 |
Обсяг зворотної засипки | 2581,89 | 113,63 | 2770,88 |
Кількість арматури, кг | 792,12 | 1502,256 | 284,6 |
Доп. роботи | пристрій гідроізоляції та дренажу | ущільнення грунтової подушки | забивання та доставка паль |
Осаду, мм | 66 | 49 | 15 |
Таблиця 7
Вважаю, що найбільш раціональний фундамент буде фундамент мілкого закладення на природній основі тому обсяг земляних робіт і обсяг бетону менше ніж у інших варіантів. Для подальшого розрахунку приймаємо фундаменти мілкого закладення на природній основі.
V. Розрахунок фундаменту мілкого закладання на природній основі по ряду Г
1. Вибір глибини закладення фундаменту
Глибина закладення фундаменту залежить від:
- Кліматичного району будівництва (глибини промерзання грунту);
- Технологічних особливостей проектованої будівлі (наявності підвалів, технологічних каналів, розташованих в підземній частині будівлі, технологічних відстійників, що водять кнурів, підвідних трубопроводів та ін);
- Конструктивних особливостей проектованої будівлі або споруди;
- Фактора інженерно-геологічних умов.
1.1. З урахуванням глибини промерзання глибина закладення фундаменту призначається за розрахунковою схемою глибини сезонного промерзання грунту df, яка встановлюється таким чином:
Нормативна глибина сезонного промерзання грунту визначається за формулою:
де Mt - безрозмірний коефіцієнт., чисельно рівний сумі абсолютних значень середньомісячних негативних температур за зиму в даному районі за СНіП 2.01.01-82 "Будівельна кліматологія і геофізика" (для Дніпропетровська Mt = -13,3).
d0 - величина в метрах, приймається рівною:
· Для суглинків і глин - 0,23
· Для супісків, пісків дрібних і пилуватих - 0,25
· Для пісків середньої крупності, великих і гравелистих - 0,30
· Для великоуламкових грунтів - 0,34
Розрахункова глибина сезонного промерзання грунту визначається: (м)
де kh - коеф., що враховує вплив теплового режиму споруди приймається 0,8.
Глибина закладення фундаментів по першому фактору (глибині промерзання):
1.2. З урахуванням технологічних особливостей проектованої будівлі глибина закладення фундаменту повинна призначатися на
де dn - позначка підлоги підвалу або підлоги технологічного простору проектованого об'єкта.
Підвал у цьому будинку немає.
1.3. З урахуванням конструктивних особливостей будівлі глибину закладення фундаменту рекомендується призначати в залежності від діючих навантажень і приймати при
1000 <g <2000 кH d =
2000 <g <3000 кН d =
3000 <g <5000 кН d =
g> 5000 кН d =
1.4. При аналізі інженерно-геологічних умов враховують такі чинники:
· Фундамент повинен бути заглиблений у несучий шар грунту мінімум на
· Фундамент повинен прорізати верхні шари слабкого грунту;
· Під підошвою фундаменту не можна залишати тонкий шар несучого грунту.
Висновок: Виходячи з аналізу інженерно-геологічних умов, конструктивних особливостей будівлі, приймаємо глибину закладення фундаменту
При цьому несучим шаром є пісок дрібнозернистий з характеристиками: C = 2 кПа, E = 28 МПа, ц = 32 ˚,
2. Розрахунок площі підошви з перевіркою контактних напружень
Попередньо розміри фундаменту в плані визначаються від крайовій розрахункового опору R кр. при ширині фундаменту b = 1м:
де
К - коефіцієнт, що дорівнює 1, якщо міцнісні характеристики грунту (j і С) визначені безпосередніми випробуваннями, К = 1,1, якщо j і С прийняті по табл.1-3 дод.1 СНиП 2.02.01-83 "Підстави будівель і споруд ";
kz - коефіцієнт впливу площі фундаменту. Для фундаментів шириною
b <10м, Кz = 1
b> 10м, Кz = Z0 / b +0,2 (Z0 =
b - ширина фундаменту (прийнята нами b = 1м)
CII - розрахункове значення питомої зчеплення грунту, що залягає безпосередньо під підошвою фундаменту;
d1 - глибина закладення фундаментів безпідвальних (приміщень) будівель від рівня планування або приведена глибина закладення зовнішніх і внутрішніх фундаментів від підлоги підвалу, яка визначається за формулою (якщо немає підвалу, то d1 = d):
hs - товщина шару грунту вище підошви фундаменту з боку підвалу, м;
hcf - товщина підлоги підвалу, м.
dв - глибина підвалу - відстань від рівня планування до підлоги.
Визначається площа фундаменту в першому наближенням за формулою:
По певній площі фундаменту обчислюються розміри фундаменту в плані:
де б-співвідношення сторін фундаменту (б = l / b) або сторін перерізу колони або споруди. За обчисленими розмірами фундаменту в плані встановлюється опір грунту основи за формулою (1):
2) A =
3)
4)
II. 1) При b =
2) A =
3)
III. 1) При b =
2) A =
3)
Припиняємо підбір.
Обчислені розміри фундаменту в плані округлюють у більшу сторону до кратних 0,1 м для цивільних будівель, тобто приймаємо b =
3. Перевіряємо контактні напруги
3.1.
3.2. Перевіряються контактні напруги по підошві фундаментів за умови:
N, Mx, My - зусилля, що передаються на фундамент від споруди (за завданням або розрахунку рами)
Wx, Wy - момент опору підошви фундаменту
4. Конструювання фундаменту
За завданням вигляд колони - залізобетонна, розмірами 0,4 х
4.1. Тип фундаменту призначають із умови жорсткості
Фундамент приймаємо з подколонніка.
4.2. Розміри подколонніка в плані призначаються конструктивно і приймаються рівними:
bпк = Bк +0,6 = 0,4 +0,6 = 1 м
lпк = lк +0,6 = 0,4 +0,6 = 1 м
Для вибраного типу фундаментів визначається висота конструкції фундаменту або його плитної частини за формулою:
де
l, b - розміри підошви фундаменту в плані;
Реальна висота (з урахуванням захисного шару) обчислюється за формулою:
Приймаються оптимальну висоту, рівну
При даній висоті конструктивно доцільно встановити 3 ступеня по -
5. Розрахунок фундаменту на продавлювання
Перевіряємо умову жорсткості конструкції фундаменту за умовою:
Продавлювання відбувається по поверхні усіченої піраміди, верхнім підставою якої є нижнє перетин підставу подколонніка або колони, а грані розташовані під кутом 45 °
де: Aтр - площа поверхні грані піраміди продавлювання;
Aпр - площа продавлювання - площа підошви фундаменту за межами піраміди продавлювання.
де
6. Армування конструкції фундаменту (розрахунок на вигин)
При визначенні зусиль у конструкції фундаменту (підошви фундаменту) у заданому перерізі, за розрахункову схему приймається консольна балка з жорсткою заробкою в заданому перерізі - що залишилася частини фундаменту, на яку діє навантаження.
Підбір робочої арматури виробляємо по двох сторонах:
Перетин 1-1
Площа перерізу одного стержня:
З сортаменту вибираємо арматуру діаметром 12 мм з As1 = 1,313 см2, тоді As = 5х1, 313 = 6,565 см2.
Перетин 2-2
Площа перерізу одного стержня:
З сортаменту вибираємо арматуру діаметром 8 мм з As1 = 0,503 см2, тоді As = 5х0, 503 = 4,024 см2
Перетин 3-3
Площа перерізу одного стержня:
З сортаменту вибираємо арматуру діаметром 6 мм з As1 = 0,283 см2, тоді As = 5х0, 283 = 1,415 см2
Приймаються сітку з арматуру А-400 діаметром
7. Розрахунок опади методом пошарового підсумовування
7.1. Середній тиск підошви фундаменту Рср = 336,85 кПа
7.2. Природне тиск грунту на рівні підошви фундаменту.
7.3. Додаткове вертикальний тиск під підошвою фундаменту.
7.4. Розбиваємо підставу фундаменту на елементарні шари
Обчислюємо і будуємо епюру природного тиску
7.5. Обчислюємо і будуємо епюру
a - коефіцієнт загасання напруг. Залежить від співвідношення сторін фундаменту і відносної глибини, вибирається значення з таблиці СниП.
7.6. Знаходимо нижню межу стисливої товщі:
7.7. Вважаємо сумарну осадку по всіх верствах:
Розрахунки за даним алгоритмом наведені нижче у таблиці 8
Таблиця 8
№ ел. | Z, м | про | б | у zg0, кПа | 0.2 у zg0, кПа | у zpi, кПа | у zpiср, кПа | Е, кПа | S, м |
0 | 0 | 0 | 1.000 | 36,31 | 7,26 | 300,54 | |||
1 | 0,72 | 0,6 | 0.972 | 50,20 | 10,04 | 291,52 | 296,03 | 0,0061 | |
2 | 1,44 | 1,2 | 0.848 | 64,10 | 12,82 | 254,86 | 273,19 | 0,0056 | |
3 | 2,16 | 1,8 | 0.682 | 77,99 | 15,60 | 204,97 | 229,92 | 0,00473 | |
4 | 2,88 | 2,4 | 0.532 | 91,89 | 18,37 | 159,89 | 182,43 | 0,00375 | |
5 | 3,6 | 3,0 | 0.414 | 105,79 | 21,16 | 124,42 | 142,16 | 0,00292 | |
6 | 4,32 | 3,6 | 0.325 | 119,68 | 23,94 | 97,67 | 111,05 | 0,00228 | |
7 | 5,04 | 4,2 | 0.260 | 133,58 | 26,72 | 78,14 | 87,91 | 0,0018 | |
8 | 5,76 | 4,8 | 0.210 | 147,48 | 29,50 | 63,11 | 70,63 | 0,00145 | |
9 | 6,84 | 5,4 | 0.173 | 161,37 | 32,27 | 51,99 | 57,55 | 0,00118 | |
10 | 7,2 | 6,0 | 0.145 | 172,17 | 34,43 | 43,58 | 47,79 | 0,00289 | |
11 | 7,92 | 6,6 | 0.123 | 182,97 | 36,60 | 36,96 | 40,27 | 0,00244 | |
12 | 8,64 | 7,2 | 0.105 | 193,77 | 38,75 | 31,55 | 34,26 | 0,0020 | |
У = 0,0371 |
Епюра розподілу напружень szp, szg