Проектирование оснований и фундаментов гражданских зданий

 

 

2.2. Выполнение вертикальной привязки фундаментов здания. Выделение    рациональных вариантов фундаментов.

    В инженерно-геологическом разрезе (рис.2.1) показан уровень принятой планировки участка, соответствующий абсолютной отметке 142,75 м. На 0,85 м выше намечается положение уровня пола первого этажа здания – 0.000 (143,60). По типовому проекту в пределах контура здания уровень пола технического подполья соответствует относительной отметке «-1,800».

    Анализируя возможные  к выполнению варианты фундаментов, можно выделить два рациональных:

1-й вариант – ленточный фундамент на естественном основании.

2-й вариант – фундамент на уплотненном грунтовыми сваями грунте: в слабых песчаных грунтах полость сваи формируется при забивке инвентарной металлической сваи и в последующем заполняется песком средней крупности с уплотнением; в слабых глинистых грунтах полость сваи формируется при забивке инвентарной трубы с наконечником или взрывом цепи зарядов взрывчатого вещества в скважине и в последующем заполняется местным грунтом с уплотнением.

 

3. Конструктивная  характеристика здания. Определение  нагрузок на фундаменты в расчетных сечениях.

    Расчет фундаментов  производится в 4 сечениях, указанных  на плане типовой секции здания.

    Расчет оснований  проводится по двум группам  предельных состояний:

- по первой группе предельных  состояний (прочности и несущей  способности) проверяется прочность конструкций фундаментов и устойчивость сооружения; расчет производится по расчетным усилиям, определяемым с учетом коэффициентов надежности по нагрузке (оср. **f =1,18).

- по второй группе предельных  состояний (по деформациям) определяются  размеры фундаментов и их осадки, которые не должны превышать предельных нормативных значении; расчет производится по расчетным усилиям при коэффициенте надежности по нагрузке **f =1.

 

Рис.2.1 Инженерно-геологический разрез

 

 

 

 

 

 

 

3.1. Выделение расчетных сечений и определение грузовых площадей.

3.1.1. Постоянные нагрузки.

Нагрузки, действующие на 1м2 грузовой площади.

Определяются постоянные нагрузки, действующие от 1м2 покрытия и перекрытия.

Табл. 2. Постоянная нагрузка от 1 м2 покрытия (кровля).

Наименование нагрузок и их подсчет	Нормативная нагрузка, кН\м2	Расчетная нагрузка, кН\м2
		**f	II г.п.с.	**f		I г.п.с.
4 слоя рубероида на  мастике	0,4	1,0	0,4		1,2	0,48
Стяжка ц.п. раствор М-100 0,03·18=0,54 кН\м2	0.6	1,0	0,6		1,3	0,78
Утеплитель керамзит 250 кг\м3 – 200 0,2·2,5=0,500 кН\м2	0,5	1,0	0,5		1,3	0,65
Панели многопустотные ж\б по серии 1.141-1	3,2	1,0	3,2		1,1	3,52
Итого:			4,7			5,43

 

 

Табл.3. Нагрузки от междуэтажного перекрытия.

Наименование нагрузок и их подсчет	Нормативная нагрузка, кН\м2	Расчетная нагрузка, кН\м2
		**f	II г.п.с.	**f		I г.п.с.
Паркет, линолеум по легкобетонной подготовке	0,9	1,0	0,9		1,2	1,08
Панели многопустотные ж\б по серии 1.141-1	3,2	1,0	3,2		1,1	3,52
Итого:			4,1			4,6

 

 

Табл.4. Нагрузки от лестничных конструкций.

Наименование нагрузок и их подсчет	Нормативная нагрузка, кН\м2	Расчетная нагрузка, кН\м2
		**f	II г.п.с.	**f		I г.п.с.
Лестничные площадки и марши	3,8	1,0	3,8		1,1	4,18
Итого:			3,8			4,18

 

 

Нагрузки от собственного веса стен.

Исходные данные:

          Толщина наружной стены 680 мм ; удельный вес =14 кН\м3

          Толщина внутренней стены 380 мм ; удельный вес =18 кН\м3

 

а.) Внутренняя стена с проемами , ось Г.

Рст.пр. = Vcm·** –Aок·δст·n·** +0,7· Aок·n              [3.1]

Vст = (20,2·0,38)·39=299,36 м3  - объем стены

hcm =3,3·6+0,1+0,3=20,2 м – высота стены

δст =0,38м – толщина стены

lcm = 39,0 м – длина стены

hn =0,7 м – высота парапета

δп = 0,55 – толщина парапета

Aдв – площадь дверей по стене на одном этаже в пределах lcm

Aдв =1,01·2,11·6=12,78 м2

n=6 – количество этажей

0,7 кН\м2 – вес 1 м2 двойного остекления

Рст.пр. =299,36·18-12,78·0,38·6·18=4863,98 кН      [3.1]

Нагрузка на 1 п.м.

              [3.2]

б.) наружная стена с проемами, ось Д

hcm =3,3·6+0,3=20,1 м

lcm = 39,0+(2·0,68)=40,36м

Aок =1,81·2,11·13=49,64 м2

Vст = (20,1·0,68+0,7·0,55)·40,36=567,17 м3  объем стены с учетом парапета

δcm = 0,68 м

 Рст.пр. =267,17·14-49,64·0,68·6·14+49,64·0,7·6=53,13,42 кН.

в.) Наружная стена с проемами, ось 1

Рст.пр. = Vcm·** –Aок·δст·n·** +0,7· Aок·n

Vст =(20,1·0,68+0,7·0,55)·19,34=271,78 м3  - объем стены с учетом парапета

hcm =20,1 м – высота стены

δст =0,68 м – толщина стены

lcm = 18,12+(2·0,61)=19,34 м – длина стены

hn =0,7 м – высота парапета

δп = 0,55 – толщина парапета

Aок – площадь окон по фасаду на одном этаже в пределах lcm

Aок =1,21·2,11·1=2,55м2

n=6 – количество этажей

0,7 кН\м2 – вес 1 м2 двойного остекления

Рст.пр. =271,78·14-2,55·0,68·6·14+0,7·2,55·6=3669,97 кН

Нагрузка на 1 п.м.

г.) Наружная стена без проемов, ось 3.

Р=Vсm·**, кН                [3.3]

Vcm=hcm·δcm·lcm

для стен без проемов lcm=1, т.е. определяется погонный вес стены.

hcm =20,1 м

hn =0,7 м – высота парапета

δп = 0,55 – толщина парапета

Vcm=20,1·0,68·1+0,7·0,55·1=14,05 м3

Р=14,05·14=196,74 кН

Погонная нагрузка от стены по оси 3   Р=196,74 кН

Определение расчетных нагрузок от собственного веса стен

Табл.5. Расчетные нагрузки от собственного веса стен.

Наименование нагрузок и их подсчет	Нормативная нагрузка, кН\м2	Расчетная нагрузка, кН\м2
		**f	II г.п.с.	**f		I г.п.с.
Стена по оси «Г»	124,71	1,0	124,71		1,1	137,18
Стена по оси «Д»	131,65	1,0	131,65		1,1	144,81
Стена по оси «1»	189,76	1,0	189,76		1,1	208,73
Стена по оси «3»	196,74	1,0	196,74		1,1	216,41

 

3.1.2. Временные нагрузки

Нагрузки на перекрытия и снеговые нагрузки, согласно СНиП 2.01.07-85* могут относиться и к длительным и к кратковременным. При расчете по 1-ой группе предельных состояний они учитываются как кратковременные, по 2-ой группе предельных состояний – как длительные. Для определения длительных нагрузок берутся пониженные нормативные значения, для определения кратковременных нагрузок берутся полные нормативные значения.

    Снеговые  нагрузки.

  Снеговые нагрузки для снегового района IV

а.) для расчета по II группе предельных состояний:

                        

                    [3.4]

где  =2.4 кН\м2 - расчетное значение веса снегового покрова на 1 м² горизонтальной поверхности земли для  IV снегового района (г. Томск).(7, табл.4).

         =1 - коэффициент перехода от веса снегового покрова земли к снеговой нагрузке на покрытие (7, п. п.5.3-5.6, Прил.3)

Нормативная нагрузка от снега на 1 м2 покрытия здания:

                    [3.5]

 Пониженное значение нормативной нагрузки от снега на 1 м2 покрытия здания:

                           

                     [3.6]

где kn =0,5 – понижающий коэффициент (7,п.п.1.7).

S0 =1,68·0,5=0,84 кН\м2.

Расчетное значение длительной снеговой нагрузки:

                          

                   [3.7]

где  =0,95- коэффициент сочетаний для длительных нагрузок;

          **f =1 – коэффициент надежности по нагрузке.

б.) для расчета по I группе предельных состояний:

Расчетное значение кратковременной снеговой нагрузки:

                           

                   [3.8]

где =0,9- коэффициент сочетаний для кратковременных нагрузок; (7,п.1.12).

Нагрузки на перекрытия.

а.) для расчета по II группе предельных состояний

Пониженное значение нормативной нагрузки (7, табл.3).

    - аудитории, кабинеты - 0,7кПа

    - коридоры, лестницы  – 1,0 кПа

Расчетная длительная нагрузка:

РII =**f ·ψ1·pn [3.9]

    - аудитории, кабинеты - РII =1,0·0,95·0,7=0,665 кПа

    - чердачные помещения  – РII =1,0·0,95·0=0 кПа

    - коридоры, лестницы – РII =1,0·0,95 ·1,0=0,95 кПа

б.) для расчета по I группе предельных состояний

Полные значения нормативной нагрузки (7, табл.3).

    - аудитории, кабинеты - 2,0кПа

    - коридоры, лестницы  –3,0 кПа

Расчетная кратковременная нагрузка:

РI =**f ·ψ2· ψn1·pn                                                   [3.10]

    - аудитории, кабинеты - РI =1,3 ·0,9· 0,645·2,0=1,509 кПа

    - коридоры, лестницы  – РI =1,2 ·0,9· 0,645·3,0= 2,089 кПа

- коэффициент сочетаний, зависящий от количества этажей

                        

                 [3.11]

где  =1,0 - коэффициент сочетания для ленточного фундамента;

n=6– количество этажей;

 

 

 

Подсчет нагрузок в расчетных сечениях

Табл. Нагрузки действующие на 1м2 грузовой площади

Вид нагрузки	II г.п.с.	I г.п.с.
постоянные
кровля	4,7	5,43
Нагрузки от междуэтажных перекрытий	4,1	4,6
Нагрузки от лестничных конструкций	3,8	4,18
Перегородки	0,3	0,33
временные
Снег	0, 8	2,16
Аудитории, кабинеты	0,665	1,509
Коридоры, лестницы	0,95	2,089

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вид нагрузки	Сечение 1		Сечение 2		Сечение 3		Сечение 4
	Внутренняя несущая стена А1=5,85 м2		Наружная несущая стена А2=3,6 м2		Наружная самонесущая стена А3=0 м2		Наружная несущая стена А4=3,21 м2
	n0II кН\м	n0I кН\м	n0II кН\м	n0I кН\м	n0II кН\м	n0I кН\м	n0II кН\м	n0I кН\м
постоянные
1. Собственный вес стен	124,71	137,18	131,65	144,81	189,76	208,73	196,74	216,41
2. Покрытие (кровля)	4,7·5,85=27,5	5,43·5,85=31,7	4,7·3,6=16,92	5,43·3,6=19,54			-	-
3. Междуэтажные перекрытия	4,1·6·5,85=143,9	4,6·6·5,85=161,46	4,1·6·3,6= =88,56	4,6·6·3,6= =99,36			-	-
4. Лестничные конструкции	-	-	-	-	-	-	3,8·6·3,21=73,18	4,18·6·3,21=80,5
5. Перегородки	0,3·6·5,85=10,53	0,33·6·5,85=11,58	0,3· 3,6·6= =6,48	0,33· 3,6·6= =7,12	-	-	-	-
Итого	306,64	341,91	243,61	270,83	189,76	208,73	269,92	296,91
Временные
6. Снег	0,8·5,85=4,68	2,16·5,85=12,63	0,8·3,6=2,88	2,16·3,6=7,7	-	-	-
7. На междуэтажные перекрытия	0,665·5,85=3,89	1,5·5,85=8,77	0,665·3,6=2,39	1,5·3,6=5,4	-	-	-	-
8. На лестничные конструкции	-	-	-	-	-	-	0,95·3,21=3,04	2,08·3,21=6,67
Итого	8,57	21,4	5,27	13,17	-	-	3.04	6,67
Всего	315,21	363,32	248,88	284	189,76	208,73	272,96	303,58