Проектирование фундаментов под 9-этажное здание в открытом котловане

Проверяем фактическое  среднее  давление Р под подошвой фундамента при принятом размере b=1,2 м и зависящих от bсобственном  весе фундамента QIIи пригрузки GIIна фундаментную плиту от собственного веса грунта с внешней стороны фундамента:

, где

QII – собственный вес 1 пог. м. фундамента складывается из веса железобетонной подушки ФЛ12.24-3, 4-х бетонных стеновых фундаментных блоков сплошных толщиной 0.4 м – ФБС-4, высотой 0.6 м и пригрузки от пола подвала на внутренней консольной части ак опорной части:

, где

Удельный вес бетона блоков ФБС  – 4 и пола подвала принят равным 22кН/ ;

Удельный вес железобетона фундаментной подушки ФЛ12.30-3 принят равным 24кН/ ;G=0,4*1,2*1,8*18=15,552-вес грунта на консольной части.

Тогда среднее напряжение РIIпод подошвой фундамента на  1  пог. м. его длинны составит:

.

Среднее давление под подошвой фундамента РII не должно превышать расчётного сопротивления Rрабочего слоя основания, т.к. расчёт ведётся по модели линейного деформирования грунта.

Определим разницу между Rи PII:

  ;

 

г)Ленточный  фундамент внутренней стены здания с подвалом.

Слой №1: мощность-1,6 м;

Расчётная величина удельного веса грунта: γII=17 кН/ ;

Слой №2: мощность – 1,1м;

Индекс текучести: IL=-0,815;

Расчётная величина удельного веса грунта:γII=21кН/ ;

Удельный вес твёрдых частиц:γs=26,5кН/ ;

Расчётное значение угла внутреннего  трения:φII=23°;

Расчётное значение удельного сцепления: сII=12кПа;

Слой №3: мощность-0,9м;

Расчётная величина удельного веса грунта:γII=18,9кН/ ;

Удельный вес твёрдых частиц:γs=26,2кН/ ;

Расчётное значение угла внутреннего  трения:φII=31°;

Слой №4: мощность-2,45м;

Расчётная величина удельного веса грунта:γII=20,4 кН/ ;

Удельный вес твёрдых частиц:γs=26,5кН/ ;

Расчётное значение угла внутреннего  трения:φII=31°30;

Слой №5: мощность-9,7м;

Индекс текучести: IL=0,375

Расчётная величина удельного веса грунта:γII=19,1кН/ ;

Удельный вес твёрдых частиц:γs=26,8 кН/ ;

Расчётное значение угла внутреннего  трения:φII=17°;

Расчётное значение удельного сцепления: сII=15кПа;

 

Определяем  среднее давление под подошву  фундамента определяется по формуле:

;  (i=1,2,3…), где

NфIIi- расчётная нагрузка от веса фундамента и грунта на его обрезах, определяется по формуле:

, где

γср- средний удельный вес грунта и материала фундамента, принимается равным 17,45 кН/ ;

d- глубина заложения фундамента, d=2.1м.

 

 

NII1=1*1*0,54*20=10,8 кН

NII2=2*1*0,54*20=21,6 кН

NII3=3*1*0,54*20=32,4 кН

 

 

 

3.)Расчётное сопротивление грунта  основания вычисляется по формуле:

, где

 

γс1 и γс2- коэффициенты условий работы грунтового основания и здания во взаимодействии с основанием принимаются по таб.3 СНиП[6], γс1=1,25,γс2=1;

k- коэффициент надёжности, k=1;

Мγ, Мq, Mc–коэффициенты, принимаемые по таб.4 СНиП[6]  в зависимости от расчётного значения угла внутреннего трения φIIгрунта, находящегося непосредственно под подошвой фундамента, т.е. «рабочего слоя»,

Мγ= 0,665,Мq= 3,6555, Mc=6,245;

Kz- коэффициент, принимается равным 1 при ширине фундамента b<10м;

b- ширина подошвы фундамента, м;

-осреднённое расчётное значение удельного веса грунтов, залегающих выше отметки подошвы фундамента, определяется по формуле:

, где

h1 и h2- мощности вышележащих слоёв грунта;

γII1 иγII2 – расчётная величина удельного веса грунта вышележащих слоёв;

сII– среднее значение удельного сцепления грунта, залегающего под подошвой фундамента;

d1- приведённая глубина заложения фундамента со стороны подвала, определяется по формуле:

, где

hs – толщина слоя грунта от отметки подошвы фундамента до отметки низа пола подвала, м;

hсf – толщина конструкции пола подвала, м;

γсf – расчётное значение удельного веса материала конструкции пола подвала, кН/ ;

db– глубина подвала – расстояние от уровня планировки до пола подвала, м.

Т. к. величина расчётного сопротивления  R изменяется по линейному закону, то определяем значения

- приb=0

- при b=4

По полученным значениям строим график:

 

 

 

Точка пересечения R=f(b) и РII=f(b) определяет предварительное значение требуемой ширины подошвы ленточного фундамента, b=1,3м.

По каталогу железобетонных конструкций  принимаем типовую фундаментную подушку ФЛ14.12-3 шириной b=1,4м, длинной 1,2м, высотой 0.3м.

Определение нового значения расчётного сопротивленияR:

Проверяем фактическое среднее давление под  подошвой фундамента.

Собственный вес 1 пог. м фундамента из подушек  ФЛ 14.12.3, пола подвала и четырех

стеновых  бетонных блоков ФБС-4 (толщиной 0,4 м, высотой 0,6 м):

 

       Q_II=1,4*0,3*24+(1,4-0,4)*0,2*22+0,4*0,6*4*22=35,6кН

Удельный  вес бетона блоков ФБС-4 и пола принят равным γбиγсf

=22 кН/ _.Удельный вес железобетона фундаментной подушки принят равным γжб=24кН/ ;

Полная  расчетная нагрузка :N_II +Q_II=318+35.6=353.6кН/м

Среднее давление под подошвой фундамента на участке длиной 1 м:

Разница значений p_II и R в проекте для отдельно стоящих фундаментов не должна превышать 20%.

Так как разница значений p_II и R составляет 2,%, то ширина подошвы фундамента запроектирована экономично.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.Определение стабилизированной осадки фундамента мелкого заложения методом послойного суммирования.

 

Ширина фундамента наружной стены  b= 1,2 м, глубина заложения d=2.1м.

 

 

 

 

 

а) Вычисление ординат эпюры природного давления σzg,i;

 

Эпюра природного давления на отметке  DLпринимается равной нулю.

-на границеIиII слоёв:

-на отметке подошвы фундамента: -на границе IIи IIIслоёв

-на границе IIIи IVслоёв:

-на границе IVиV слоёв:

 

-в Vслое:

 

б) Вычисление ординат вспомогательной  эпюры 0.2σzg,i:

σzg	27,2	37,7	50,3	65,42	77,75	166,32
0.2σzg,i			10,06	13,08	15,55	33,26

 

 

в) Вычисление ординат эпюры дополнительного  давления σzр,i:

Сначала вычисляется верхняя ордината эпюры σzр,0 непосредственно под подошвой фундамента при z=0:

Затем вычисляем другие ординаты эпюры  по формуле:

, для различных глубин z1откладываемых от подошвы фундамента

;b=1,2 м.

 

ξ=2z/b	z=ξ*b/2	α	σzp,i, кПа	hi	0.2σzg, кПа	Слои основания
0.00	0.00	1.00	199.55	0.48	10.06	II слой супесь твердая
0.8	0.48	0.881	175.8
1	0.6	0.818	163.2	0.12
1.6	0.96	0.642	128.11	0.36	13.08	III слой песок мелкий
2.4	1.44	0.477	95.2	0.48
3.2	1.92	0.374	74.6	0.48	15,55	IV слой песок средний
4.0	2.4	0.306	61.1	0.48
4.4	2.64	0.280	55.87	0.24
4.8	2.88	0.258	51.5	0.24	33,26	V слой суглинок тугопластичный
6.4	3.84	0.196	39.1	0.96
8.0	4.8	0.158	31.5	0.96
9.6 11,2	5.76 6,72	0.132 0,113	26.3 22,5	0.96 0,96		ВС

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

г) Вычисление деформационных характеристик слоев грунта основания.

 

Компрессионные  испытания.

2слой  – супесь твердая (глубина  отбора 2м).

 

Р, кПа	е
0.0	0.457
50	0.454
100	0.451
200	0.448
400	0.444

 

 

 

 

 

Коэффициент сжимаемости:

Относительный коэффициент сжимаемости:

Модуль деформации:

 

3слой  – песок мелкий, плотный, маловлажный  (глубина отбора 3,5м).

 

 

Р, кПа	е
0.0	0.530
50	0.527
100	0.524
200	0.521
400	0.516

 

 

 

 

 

 

Коэффициент сжимаемости:

Относительный коэффициент сжимаемости:

 

Модуль деформации:

 

 

 

Штамповые испытания

IVслой песок средней крупности (глубина отбора 4,5м)

 

 

 

Р, кПа	S, мм
0.0	0.0
50	0,32
100	0,66
150	1,00
200	1,34
250	1,68
300	2,02
350	2,38
400	2,95

 

 

 

;

 

 

 

 

Vслой – суглинок пластичный (глубина отбора 9 м)

 

 

 

 

Р, кПа	S, мм
0.0	0.0
50	0.87
100	1.75
150	2.62
200	3.5
250	4.92
300	7.41
350	14.2

 

 

 

 

 

 

; ;

 

 

д) Вычисление осадки фундамента  для  наружных стен.

Осадка в каждом грунтовом слое складывается из осадок входящих в  него элементарных слоев полных и  неполных.

IIслой (два элементарных слоев):

 

III слой (два элементарных слоёв):

 

IV слой (три элементарных слоёв):

V слой (пять элементарных слоёв):

 

Суммарная осадка S=0,45+0,2+0,2+1 =1,85<S_ПРЕД=10 см.

Поэтому условие расчета по 2-му предельному  состоянию можно считать выполненным.

 

 

 

Внутренняя стена.

 

Ж) Вычисление ординат эпюры природного давления σzg,i;

 

Эпюра природного давления на отметке  DLпринимается равной нулю.

-на границеIиII слоёв:

-на отметке подошвы фундамента: -на границе IIи IIIслоёв

-на границе IIIи IVслоёв:

-на границе IVиV слоёв:

 

-в Vслое:

 

д) Вычисление ординат вспомогательной эпюры 0.2σzg,i:

σzg	28,9	41,5	52	67,12	79,45	168,02
0.2σzg,i			10,4	13,42	15,89	33,6

 

 

е) Вычисление ординат эпюры дополнительного давления σzр,i:

Сначала вычисляется верхняя ордината эпюры σzр,0 непосредственно под подошвой фундамента при z=0:

Затем вычисляем другие ординаты эпюры  по формуле:

, для различных глубин z1откладываемых от подошвы фундамента

;b=1,4 м.

 

 

ξ=2z/b	z=ξ*b/2	α	σzp,i, кПа	hi	0.2σzg, кПа	Слои основания
0.00	0.00	1.00	211,1	0.48	4,62	II слой супесь твердая
0.68	0.48	0.929	196,11
0,86	0.6	0.881	185,98	0.12
1,4	0.96	0.699	147,56	0.36	7,64	III слой песок мелкий
2.06	1.44	0.550	116,11	0.48
2,74	1.92	0.420	88,66	0.48	10,11	IV слой песок средний
3,4	2.4	0.356	75,15	0.48
3,8	2.64	0.322	67,97	0.24
4,1	2,88	0.306	64,6	0.24	27,82	V слой суглинок тугопластичный
5,5	3.84	0.223	47,08	0.96
6,86	4.8	0.185	39,05	0.96
8,2 9,6 10,9	5.76 6,72 7,68	0.154 0,132 0,117	32,51 27,87 24,7	0.96 0,96		ВС