Расчет и проектирование фундамента для 3-хэтажного жилого здания в гУсть-Илимск

 

 

Продолжение таблицы 3.2

1	2	3	4	5
- внутренняя стена – сборная  железобет.(3 эт.) δ=0,16 м     γ=25 кН/м3 0,16×25×2,8×3×1,0 - линолеум (3 эт.) δ=0,008 м     γ=18 кН/м3 - шпунтовая доска δ=0,03 м     γ=5 кН/м3 - лага деревянная δ=0,04 м     γ=5 кН/м3 - слой теплоизоляции δ=0,03 м     γ=1,25 кН/м3	-     0,144   0,15   0,20   0,038	33,60     2,009   0,698   0,465   0,176	1,1     1,2   1,2   1,2   1,3	36,96     2,41   0,837   0,558   0,23
		Σ=115,18 кН		Σ=142,647 кН
2. Временные нагрузки - снеговая - полезная нагрузка на чердачное перекрытие - полезная нагрузка на перекрытие	1,0   0,7   1,5	4,65   3,255   20,925	1,4×0,9   1,4×0,95   1,4×0,95	5,859   4,329   27,83
		Σ=28,83 кН		Σ=38,018 кН
Итого на 1 пог. м стены		Σ=144,01 кН		Σ=180,665 кН
Примечание 1. Коэффициент надежности gf определяют в соответствии с рекомендациями [4]. 2. При учете сочетаний, включающих постоянные и не менее 2-х временных нагрузок, расчетные значения временных нагрузок следует умножать на коэффициент сочетаний для длительных нагрузок y = 0,95.

 

Определяют нагрузки, действующие на наружную стену в сечении 3-3, грузовая площадь А = 4,65 м2.

Таблица 3.3 – Сбор нагрузок в сечении 3-3

Наименование нагрузки	Нормативные нагрузки		Коэффициент надежности по нагрузке	Расчетные нагрузки, кН
	на ед.площади, кН/м2	на всю грузовую площадь, кН
1	2	3	4	5
1. Постоянные нагрузки - волнистый асбестоцементный лист δ=0,01 м     γ=18 кН/м3 - обрешетка δ=0,05 м     γ=5 кН/м3 - стропильная нога δ=0,18 м     γ=5 кН/м3 - цементно-песчаный раствор δ=0,02 м     γ=18 кН/м3	0,18   0,25   0,9     0,36	0,837   0,116   0,135     1,674	1,3   1,1   1,1     1,3	1,088   0,128   0,149     2,176

Продолжение таблицы 3.3

1	2	3	4	5
- утеплитель (мин.плита) δ=0,33 м     γ=0,5 кН/м3 - гидроизоляция (слой из рубероида) δ=0,01 м     γ=6 кН/м3 - железобетонная плита междуэт. перекрытий (3 этажа + чердач. перекр.) δ=0,16 м     γ=25 кН/м3 3,15×0,16×25×4 - железобетонная ребристая плита (3 этажа) - внутренняя стена – сборная  железобет.(3 эт.) δ=0,16 м     γ=25 кН/м3 0,16×25×2,8×3×1,0 - линолеум (3 эт.) δ=0,008 м     γ=18 кН/м3 - шпунтовая доска δ=0,03 м     γ=5 кН/м3 - лага деревянная δ=0,04 м     γ=5 кН/м3 - слой теплоизоляции δ=0,03 м     γ=1,25 кН/м3 - лестницы – железобет.  (3 этажа) δ=0,16 м     γ=25 кН/м3 0,16×25×3×1,2	0,17     0,06     4,0         6,0     -     0,144   0,15   0,20   0,038     4,0	0,79     0,279     50,40         21,6     33,60     2,009   0,698   0,465   0,176     14,40	1,3     1,3     1,3         1,3     1,1     1,2   1,2   1,2   1,3     1,3	1,028     0,363     65,52         28,08     36,96     2,41   0,837   0,558   0,23     18,72
		Σ=105,579 кН		Σ=130,167 кН
2. Временные нагрузки - снеговая - полезная нагрузка на чердачное перекрытие - полезная нагрузка на перекрытие - полезная нагрузка на лестницу	1,0   0,7   1,5   3,0	4,65   3,255   20,925   10,80	1,4×0,9   1,4×0,95   1,4×0,95   1,4×0,95	5,859   4,329   27,830   14,364
		Σ=39,63 кН		Σ=52,382 кН
Итого на 1 пог. м стены		Σ=145,209 кН		Σ=182,549 кН
Примечание 1. Коэффициент надежности gf определяют в соответствии с рекомендациями [4]. 2. При учете сочетаний, включающих постоянные  и не менее 2-х временных нагрузок, расчетные значения временных нагрузок следует умножать на коэффициент сочетаний для длительных нагрузок y = 0,95.

 

 

4. Выбор типа основания

 

Судя по геологическому разрезу, площадка имеет спокойный рельеф с абсолютными отметками: 98,70 м, 98,60 м, 98,10 м. Грунт имеет выдержанное залегание грунтов. На основание будут действовать небольшие нагрузки, так как максимальная погонная нагрузка меньше 300 кН/м. Грунты, находясь в естественном состоянии, могут служить основанием для фундаментов мелкого заложения. Для такого типа фундамента основанием будет служить слой №3 - суглинок тугопластичный с Ro = 216,43 кПа. Для свайного фундамента в качестве рабочего слоя лучше использовать слой №4 - глину тугопластичную.

 

 

 

 

5. Выбор рационального вида фундаментов

 

Выбор вида фундаментов производят на основе технико-экономического сравнения вариантов наиболее часто используемых в практике индустриального строительства фундаментов:

1. мелкого заложения;
2. свайных фундаментов.

Расчет производится для сечения с максимальной нагрузкой – по сечению 3-3. Расчетная нагрузка Nр=182,55 кН.

5.1 Расчет фундаментов мелкого заложения

Устанавливают глубину заложения подошвы фундамента, зависящую от глубины промерзания, свойств основания грунтов и конструктивных особенностей сооружения.

Для г. Братска нормативная глубина промерзания м.

Расчетную глубину промерзания определяют по формуле:

,       (5.1.1)

где – коэффициент влияния теплового режима здания на промерзание грунтов у наружных фундаментов отапливаемых здания (принимается равным 0,6 в соответствии с табл. 1 [3]).

=0,6×3,0=1,8 м.

Глубину заложения принимают по конструктивным соображениям.

Рисунок 5.1.1 – Расчетная схема

=3,0-1,1=1,9 м.

 < , следовательно принимают глубину заложения не менее = 1,9 м.

Далее ведут расчет методом последовательных приближений для центрально нагруженного фундамента в следующем порядке:

1. Предварительно определяют площадь подошвы фундамента:

,      (5.1.2)

где No – расчетная нагрузка в сечении 3 – 3, кН;

Ro – расчетное сопротивление грунта под подошвой фундамента, кПа;

h – глубина заложения подошвы фундамента, м;

kзап – коэффициент заполнения (принимается равным 0,85);

g – удельный вес материалов фундамента (принимается равным 25 кН/м3).

 м2.

2. По табл. 6.5 и 6.6 [8] подбирают подходящие типовые фундаментные подушки и стеновые блоки.

Таблица 5.1.1 – Марка железобетонной плиты и стенового блока

Марка плиты, блока	Размеры плиты, блока мм			Масса, т
	длина	ширина	высота
ФЛ 8.12	1180	800	300	0,685
ФБС 12.4.6	1180	400	580	0,640

 

3. Определяют расчетное значение сопротивления R по формуле 7 [3]:

,   (5.1.3)

где gс1 и gс2 – коэффициенты условий работы, принимаемые по таблице 3 [3], gс1=1,2 и gс2=1,1;

k – коэффициент принимаемый равным 1,1, так как прочностные характеристики грунта (сn=24,5 кПа и jn=21,3° - для суглинка тугопластичного с коэффициентом пористости е=0,72) приняты по таблице 2 приложения 1 [3];

Мg, Мq, Mc – коэффициенты, принимаемые по табл. 4 [3]; Мg=0,583, Мq=3,3, Mc=5,9;

kZ – коэффициент, принимаемый при b < 10 м равным 1,0;

b – ширина подошвы фундамента, м;

gII – расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундаментов (при наличие подземных вод определяется с учетом взвешивающего действия воды), кН/м3;

 – то же, для грунтов залегающих выше подошвы;

сn – расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента, кПа;

d1 – глубина подвала;

db – глубина заложения фундаментов безподвальных сооружений, м.

,     (5.1.4)

где γn – удельный вес грунтов соответствующих слоев, кН/м3;

hn – толщина соответствующих слоев, м.

Значение удельного веса грунтов при наличии подземных вод определяют по формуле:

,       (5.1.5)

где γс – удельный вес твердых частиц грунта, кН/м3;

γw – удельный вес воды, кН/м3.

 кН/м3;

 кН/м3;

 кПа.

4. Определяют значение среднего давления под подошвой фундамента:

,     (5.1.6)

где Nf – вес фундамента, кН/м3;

Ng – вес грунта на обрезах фундамента, кН/м3;

b – ширина фундамента, м;

l = 1 м, так как все нагрузки приведены на погонный метр.

Рисунок 5.1.2 – Расчетная схема фундамента мелкого заложения в сечении 3-3

 кН;

 кН;

 кПа;

Р = 268,18 кПа < R = 279,24 кПа на 4 %, что удовлетворяет условиям проектирования.

 

5.2 Расчет свайного фундамента

Проектирование свайных фундаментов ведут в соответствии с [5]. Для центрально нагруженного фундамента расчеты выполняют в следующем порядке:

1. Назначают глубину заложения ростверка:

= 97,3, при глубине заложения  d = 1,4 м.

2. Выбирают тип и вид сваи: забивные сваи марки С, квадратные в сечении, с продольным и поперечным армированием ствола.
3. Назначают размеры (длина и поперечное сечение) сваи с учетом геологического строения площадки. Острие сваи должно входить в более плотный грунт на глубину не менее 1 метра. Заготовительная длина сваи:

,     (5.2.1)

где – отметка начала заострения сваи;

  – длина заделки сваи в ростверк.

 м.

Принимают сваю марки С 5-25.

Рисунок 5.2.1 – Заложение свайного фундамента

Средняя глубина определяется от отметки рельефа. Первым слоем является чернозем – дорогостоящий материал, поэтому делается срезка верхнего слоя на 0,35 м.

4. Определяют несущую способность сваи по грунту

,    (5.2.2)

где gс – общий коэффициент условия работы равный 1,0;

R – расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи принимается в соответствии с табл. 1 [5], R =3385 кПа;

А – площадь опирания на грунт сваи, м2;

U – наружный периметр поперечного сечения сваи, м;

gCR и gcf – коэффициенты условий работы грунта под нижним концом и на боковой поверхности сваи (принимаем gCR = 1,0 и gcf = 1,0 в соответствии с табл. 3 [5]);

fi – расчетное сопротивление i-го слоя грунта основания на боковой поверхности сваи, принимаемое по табл. 2 [5], кПа;

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

 кН

5. Определяют ориентировочное число свай в фундаменте

,      (5.2.3)

где No – расчетная нагрузка на фундамент, кН/м;