Проектирование фундаментов под 9-этажное здание в открытом котловане

для фундаментов мелкого заложения - n = n¢ = 1.

n_с – коэффициент сочетания пост. и вр. нагрузок (снеговая и т. д.).n_c = 1.

 

N_II = 220+28 = 248 кН/м – для внешних стенпо оси 1,5

N_II = 286+53 = 339 кН – для внутренних стен по оси 2,4

 

N_I = 220*1.1+1.4*0.9*28 = 277.3 кН/м – для внешних стен по оси 1,5

N_I = 286*1.1+1.4*0.9*53 = 381.4 кН– для внутренних стен по оси 2,4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Определение глубины заложения фундамента.

 

а).  Определим глубину заложения  фундамента исходя из конструктивных особенностей здания.

, где

- глубина заложения фундамента, м

=2.5 (м) – разность отметок пола первого этажа и пола подвала;

=0,2 (м) – толщина  пола подвала, принимаемая в  пределах 0,15-0,2 м

=0,5 (м) – заглубление подошвы фундамента от низа пола подвала

=0.9 (м) – высота цокольной части здания

 

 

Б). Определим глубину заложения  фундамента в зависимости от глубины промерзания.

Вычислим безразмерный климатический  коэффициент  для города Кострома, в районе которого запланировано возведение данного здания. Коэффициент численно равен сумме абсолютных значений среднемесячных отрицательных температур за зиму в данном регионе.

В соответствии со СНиП 2.01.01-82,

 

Нормативная глубина промерзания  определяется по формуле:

,  где

- величина, для песков средней крупномти принимаемая равной 0,3

 

Расчётная глубина сезонного промерзания  грунта определяется по формуле:

, где

- коэффициент,  учитывающий влияние теплового  режима здания (в данном проекте  предусмотрено устройство отапливаемого  подвала).

 

Из двух полученных значений и выбираем наибольшее

 

Таким образом, глубина заложения  фундамента проектируемого здания составляет 2.3 м.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Подбор фундаментной подушки графическим способом.

Расчет ленточного фундамента под наружные стены

Подбираем графическим  методом площадь подошвы фундамента А_ф.

p₂≤R.

а) определяем среднее давление p_2,iпод подошвой фундамент для каждой площади:

, i=1,2,3…

 

 

 

 

 

 

 

б) Вычисляем расчетное сопротивление  грунта основания по ф-ле СНиП 2.02.01-83^*.

 

и - коэф-ты условий работы грунтового основания и здания во взаимодействии с основанием.

1 (супесь текучая с ).

(гибкая конструктивная  схема здания).

_z=1 (ширина подошвы фундамента заведомо меньше 10м);

b-ширина подошвы фундамента, м.

k=1 – т.к. прочностные характеристики грунта φ_IIи С_IIопределены непосредственно по результатам испытаний грунтов;

M_γ, M_q, M_c – коэффициенты, принимаемые по таблице 4 СНиП [2]в зависимости от значения φ_II слоя грунта под подошвой фундамента:

M_γ=0.36, M_q=2.43, M_c=4.99.

осредненное (по слоям) расчетное значение удельного  веса грунтов, залегающих выше отметки  подошвы фундамента.

 

 

кН/м³ (удельный вес грунта, залегающего ниже подошвы фундамента).

d₁= (приведенная глубина заложения фундамента со стороны подвала);

d_b- глубина подвала- расстояние от уровня планировки до пола подвала,м.d_b=1.6 м.

Определяем значение R₁при b=0м:

R₁=

R₂(b=3.2м)=

 

Строим график:

 

 

 

По каталогу конструктивных элементов  принимаем ленточный фундамент ФЛ28.24-3 высотой 500мм.

         Определим  значение R при такой ширине и высоте фундамента:

R₂(b=2.8м)=

Выполним проверку среднего фактического давления под подошвой фундамента

 

Собственный вес фундамента Q_II складывается из веса железобетонной  плиты ФЛ28.12-3, стеновых блоков и пригрузки от пола подвала на внутренней консольной части опорной плиты

Вес грунта на консольной части фундаментной плиты с наружной стороны:

Итак:полная расчетная нагрузка, действующая на грунт на отметке

подошвы фундамента при ширине опорной плиты b=2.8 м составляет:

При этом среднее напряжение p_IIпод подошвой фундамента на 1 пог.м его длины составит:

Сравниваем  полученное значение p_II при принятых размерах фундаментной плиты ФЛ12.24-3 с расчетным сопротивлением R грунта основания:

Условие на контакте подошвы фундамента и грунта выполняется.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Расчет ленточного фундамента под внутренние стены по осясям 2, 3, 4

 

Определим глубину заложения фундамента исходя из конструктивных особенностей здания.

, где

- глубина заложения фундамента, м

=2.5 (м) – разность отметок пола первого этажа и пола подвала;

=0,2 (м) – толщина  пола подвала, принимаемая в  пределах 0,15-0,2 м

=0,5 (м) – заглубление подошвы фундамента от низа пола подвала (высота столб.фундамента)

=0.9 (м) – высота цокольной части здания

 

Подбираем графическим  методом площадь подошвы фундамента А_ф.

p₂≤R.

а) определяем среднее давление p_2,iпод подошвой фундамент для каждой площади:

, i=1,2,3…

 

 

 

 

 

 

 

 

б) Вычисляем расчетное сопротивление  грунта основания по ф-ле СНиП 2.02.01-83^*.

 

и - коэф-ты условий работы грунтового основания и здания во взаимодействии с основанием.

1 (супесь текучая с ).

(гибкая конструктивная  схема здания).

_z=1 (ширина подошвы фундамента заведомо меньше 10м);

b-ширина подошвы фундамента, м.

k=1 – т.к. прочностные характеристики грунта φ_IIи С_IIопределены непосредственно по результатам испытаний грунтов;

M_γ, M_q, M_c – коэффициенты, принимаемые по таблице 4 СНиП [2]в зависимости от значения φ_II слоя грунта под подошвой фундамента:

M_γ=0.36, M_q=2.43, M_c=4.99.

осредненное (по слоям) расчетное значение удельного  веса грунтов, залегающих выше отметки  подошвы фундамента.

 

 

кН/м³ (удельный вес грунта, залегающего ниже подошвы фундамента).

d₁= (приведенная глубина заложения фундамента со стороны подвала);

d_b- глубина подвала- расстояние от уровня планировки до пола подвала,м.d_b=1.6 м.

Определяем значение R₁при b=0м:

R₁=

R₂(b=4.0м)=

 

Строим график:

 

 

 

По каталогу конструктивных элементов  принимаем ленточный фундамент ФЛ32.12-3 высотой 500мм.

         Определим  значение R при такой ширине и высоте фундамента:

R₂(b=3.2м)=

Выполним проверку среднего фактического давления под подошвой фундамента

 

Собственный вес фундамента Q_II складывается из веса железобетонной  плиты ФЛ32.12-3, стеновых блоков и пригрузки от пола подвала на внутренней консольной части опорной плиты

Итак:полная расчетная нагрузка, действующая на грунт на отметке

подошвы фундамента при ширине опорной плиты b=2.8 м составляет:

При этом среднее напряжение p_IIпод подошвой фундамента на 1 пог.м его длины составит:

Сравниваем  полученное значение p_II при принятых размерах фундаментной плиты ФЛ12.24-3 с расчетным сопротивлением R грунта основания:

Условие на контакте подошвы фундамента и грунта выполняется.

 

 

3. ПРОЕКТИОВАНИЕ СВАЙНЫХ ФУНДАМЕНТОВ

ЛЕНТОЧНЫЙ ФУНДАМЕНТ

1. Назначение предварительной глубины заложения ростверка и

решение надростверковой  конструкции ленточного фундамента.

 

На начальном этапе разработки проекта глубина заложения ростверка  dрможет быть назначена лишь предварительно, так как неизвестна высота ростверка hр, которая вычисляется после определения

Рсв– расчетной нагрузки, допускаемой на одну сваю. Назначив предварительно из конструктивных соображений hр=0,5 м, получим глубину заложения ростверка dр.

 

dр=2.5+0.2+0.5-0.9=2.3 м.

 

 

Инженерно-геологические условия  и глубина промерзания при  назначении dрвданном случае не учитываются. Полученную при dр=2.3 м отметку подошвы ростверка и соответственно дна котлована  следует считать так жепредварительной. Она должна быть откорректирована после вычисления hр.

Надростверковая конструкция (стена  подвала) может оставаться такой  же, как вварианте фундамента неглубокого  заложения, поскольку каких-либоубедительных аргументов для отказа от той конструкции  нет.

 

 

2. Выбор вида свай, их длины и поперечного сечения.

Опыт жилищного строительства  указывает на то, что целесообразно  применять забивные сваи квадратного  сечения 30х30 см.Для назначения длины  сваи используется информация о грунтовых  условияхплощадки строительства по расчетному вертикальному сечениюинженерно-геологического разреза, а также о нагрузке и  глубине котлована. Чембольше нагрузка, тем длиннее должны быть сваи и  больше их поперечноесечение. Нижние концы  свай погружают в грунт с достаточно хорошейнесущейспособностью на глубину 1,5….2 м. Учитывая указанное, выбираем сваю С3.30,

(табл. 4.1,4.2 каталога конструкций)длиной3 м и сечением 30х30 см. Так как свая работает нацентральное сжатие ее заделка в ростверк достаточна на 10 см. Следовательно,рабочая длина сваи составляет2.9м (длина острия 0,25 м в длину сваи не входит). Нижний конец сваи при такой ее длине будет погружен в суглинок твердый на глубину 1,1м.

В случае несовпадения отметок NL и DL и  необходимости планировки территории срезкой, подсыпкой или намывом  до 3 м глубину погружения нижнего конца сваи Z и среднюю глубину расположения слоя грунта Zi следует принимать от отметки NL

 

3.  Определение несущей способности сваи по грунту F_d и расчетной

нагрузки Р_св на одну сваю.

Fd - определяется по формуле

γ_с - коэффициент условий работы сваи в грунте ; γс=1;

R - расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи, кПа, принимаемое по таблице №4

A – площадь поперечного сечения сваи, м2;

u – наружный периметр поперечного сечения сваи, м;

fi– расчетное сопротивление i-гослоя грунта основания на боковой поверхности сваи, кПа, принимаемое по таблице №5

hi–толщина i-го слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью сваи, м;

γсf– коэффициенты условий работы грунта соответственно под нижним концом и на боковой поверхности сваи В данном случае = γсf= 1.

 

Находим значения R и fiдля наших инженерно-геологических условий :

 

-для суглинка полутвердого, на глубине 9.2м R=4814 кПа;

 

-для супеси текучей на средней глубине слоя z₁=2.5 м, f₁=18.5 кПа;h₁=0.4м;

 

-для супеси текучей на средней глубине слоя z₂=3.7 м, f₁=21.4 кПа;h₁=2м;

 

-для супеси текучей на средней глубине слоя z₃=5.3 м, f₁=29.6 кПа;h₁=1.2м;

 

-для суглинка полутвердого на средней глубине слоя z₄=6.9 м, f₁=59.8 кПа;h₁=2м;

 

-для суглинка полутвердого на средней глубине слоя z₅=8.55 м, f₁=62.75кПа;h₁=1.3 м;

 

Площадь поперечного сечения сваи A=0,3²=0,09 м2.

 

Периметр площади поперечного  сечения сваи u=1,2 м.

 

Fd =1[1·4814·0.09+1.2(18.5·0.4+21.4·2+29.6·1.2+59.8·2+62.75·1.3)] =433.26+351.47=784.73кН.

Расчетная допускаемая нагрузка на сваю Рсвопределяется по формуле:

 

- коэффициент  надежности. Если F_dопределена расчетом, как в нашем случае, =1.4

 

 

 

 

 

4. Определение необходимого числа свай n в свайном фундаменте,

размещение их в плане, определение ширины b_р и высоты h_р  ростверка.

Необходимое число свай n на один погонный метр длины ленточного фундамента определяется по формуле:

_{определяем  шаг свай:}

N₁ – заданная вертикальная нагрузка.

8 d2 – осредненная грузовая площадь вокруг сваи, с которой передается нагрузка от собственного веса ростверка, надростверковой конструкции и грунтовой пригрузке на ростверке;

d – диаметр (сторона сваи);

h – высота ростверка и надростверковой подземной конструкции, нагрузка от которых не вошла в расчет при определении N1;