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

N – расчетная нагрузка на сваю, кН, определяемая по формуле

,      (5.2.4)

 кН;

a – коэффициент, принимаемый для ленточных фундаментов 7,5;

g – удельный вес материала ростверка, кН/м3;

d – сторона поперечного сечения сваи, м;

h – глубина заложения подошвы ростверка.

.

Принимают однорядное расположение свай.

6. Производят размещение свай в плане и конструируют ростверк:

 

 

Определяют расчетное расстояние между осями свай:

,      (5.2.5)

где lf – длина грузовой площади, м.

 м.

Проверяют условие 3d < ap < 6d, 0,75 < 1,54 > 1,5, принимают ap = 1,5, следовательно n=0,67.

Рисунок 5.2.2 – Схема расположения свай в плане

7. Производят проверку фактической нагрузки, приходящейся на каждую сваю

,    (5.2.6)

где Nf – вес ростверка, кН/м3;

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

n – принятое количество свай в фундаменте, м-1.

Nf = 0,5∙0,5∙1∙25=6,25 кН;

 кН.

Превышение расчетной нагрузки над фактической составляет не более 5%.

8. Проверяют сжимающие напряжения в грунте в плоскости нижних концов свай

,     (5.2.7)

где Nsg – вес грунта и свай в объеме условного фундамента, кН/м3;

Аусл – площадь подошвы условного фундамента, м2, (рис. 5.2.2);

Rусл – расчетное сопротивление грунта под подошвой условного фундамента, кПа

(определяют по формуле (5.1.3)).

Для определения площади условного фундамента определяют средне взвешенный угол внутреннего трения:

,     (5.2.8)

где ji и hi – угол внутреннего трения и высота элементарного слоя грунта;

Н – длина сваи от ростверка до конца острия.

.

,      (5.2.9)

.

Тогда находят ширину условного фундамента:

,     (5.2.10)

 м;

 кН/м;

 кН/м3;

 кН;

 кПа.

 кН/м3;

 кПа.

Р = 266,55 кПа < R = 310,85 кПа – условие выполняется, следовательно, сжимающие напряжения в плоскости нижних концов свай допустимы.

 

5.3 Технико-экономическое сравнение вариантов

Оценка стоимости основных видов работ при устройстве фундаментов производят для одного погонного метра ленточного фундамента мелкого заложения и ленточного ростверка.

Объем котлована находим по формуле:

,      (5.3.1)

где a,b – ширина котлована понизу и соответственно поверху котлована, м;

u – глубина котлована, м;

l – длина котлована, м.

Для фундаментов мелкого заложения объем котлована будет равен:

 м3.

Для свайного фундамента будет равен:

 м3.

Сравнение стоимости фундаментов приводят в таблице 5.3.

Таблица 5.3 – Технико-экономическое сравнение вариантов

Наименование работ	Ед. изм.	Стоимость ед. изм., руб.	Вариант 1		Вариант 2
			объем	стоимость, руб.	объем	стоимость, руб.
1	3	4	5	6	7	8
1. Разработка глинистого грунта под фундамент	м3	228,0	7,13	1625,64	0,84	191,52
2. Устройство ростверка	м3	2975,4	-	-	0,15	446,31
3. Устройство ленточного фундамента	м3	6042,0	0,24	1450,08	-	-
4. Погружение ж/б свай длиной до 12 м из бетона марки В15 в грунты I группы	м3	9712,8	-	-	0,32	3035,25
Итого:			Σ=3075,72		Σ=3673,08

 

Вывод: по предварительной оценке стоимости основных видов работ при устройстве фундаментов из 2-х вариантов экономичнее является фундамент мелкого заложения. Поэтому все дальнейшие расчеты ведут применительно к ленточному фундаменту.

 

 

 

6. Расчет фундаментов выбранного вида

 

6.1 Расчет фундамента мелкого заложения в сечении 1-1

Определяем основные размеры и рассчитываем конструкцию сборного ленточного фундамента под наружную стену. Глубину заложения подошвы принимают аналогично глубине заложения внутренней стене (см. раздел 5.1).

6.1.1 По формуле (5.1.2) определяют площадь подошвы фундамента:

 м2.

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

Таблица 6.1.1 – Марка железобетонной плиты и стенового блока

Марка плиты, блока	Размеры плиты, блока мм			Масса, т
	длина	ширина	высота
ФЛ 6.12	1180	600	300	0,515
ФБС 12.4.6	1180	400	580	0,640

 

6.1.3 Определяют расчетное значение сопротивления R по формуле (5.1.3):

 кПа.

6.1.4 Определяют значение среднего давления под подошвой фундамента по формуле (5.1.6):

 кН;

 кН;

 кПа;

Р < R на 20 % – условие не выполняется, значит целесообразно в этом сечении проектировать прерывистый ленточный фундамент.

Расстояние между плитами определяют по формуле:

,     (6.1)

где - коэффициент условий работы (принимается по таблице 5.14 [7]);

  - длина фундамента, м.

 м.

 

Полная нагрузка на плиту:

 кН/м.

Давление по подошве:

 кПа.

Р = 254,15 кПа < R = 277,59 кПа на 8,8 %, значит фундамент запроектирован верно.

Рисунок 6.1 – Расчетная схема фундаментов мелкого заложения в сечении 1-1

 

6.2 Расчет фундамента мелкого заложения в сечении 2-2

Определяем основные размеры и рассчитываем конструкцию фундамента под внутрен-нюю стену. Глубина заложения принимаем аналогично глубине заложения внутренней стены сечением 3-3.

6.2.1 По формуле (5.1.2) определяют площадь подошвы фундамента:

 м2.

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

Таблица 6.2.1 – 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

 

6.2.3 Определяют расчетное значение сопротивления R по формуле (5.1.3):

 кПа.

4. Определяют значение среднего давления под подошвой фундамента по формуле (5.1.6):

 кН;

 кН;

 кПа;

Р = 265,82 кПа < R = 279,24 кПа на 5 %, что удовлетворяет условиям проектирования.

Рисунок 6.2 – Расчетная схема фундамента мелкого заложения в сечении 2-2

 

 

 

7. Расчет оснований по предельным состояниям

 

Расчет по 2 группе предельных состояний заключается в определении осадок, относительной неравномерности осадок и сопоставлении их с предельными значениями, установленными в зависимости от типа сооружения по приложению 4 [3].

Расчетные значения осадок определяют методом послойного суммирования в соответствии с требованиями приложения 2 [3].

  ,      (7.1)

где S и - расчетные значения абсолютных и средних осадок, м;

Su и - предельные значения абсолютных и средних осадок, м.

Расчет для линейно деформируемого слоя производят в следующем порядке:

1. Строят схему распределения вертикальных напряжений в основании. Слева от оси, проходящей через середину подошвы фундамента, строят эпюру напряжений от соб-ственного веса грунта определяемые по формуле:

, (7.2)

где gi – удельный вес грунта i-го слоя, кН/м3;

hi – мощность i-го слоя грунта, м;

n – число слоев грунта.

При наличии основании ниже УПВ водоупора на кровле его в эпюре отмечается скачок.

Эпюру дополнительных вертикальных напряжений строят справа от оси действия нагрузок. Значение дополнительных напряжений на уровне подошвы фундамента определяется по формуле:

Po = P - szq,o , (7.3)

где Р – среднее давление под подошвой фундамента, определяемое по формуле (5.1.6.), кПа;

szq,о – вертикальное напряжение от собственного веса грунта в уровне подошвы фундамента, кПа.

Расчет осадки производится от нагрузки R0, так как за время существования грунта осадки под действием собственного веса уже произошли и новую деформацию основания будет вызывать нагрузка, превосходящая значение .

 

Распределение дополнительных напряжений szq по глубине устанавливают по формуле:

szр = a∙Ро , (7.4)

где a – коэффициент, определяемый по табл. 1 приложения 2 [3], в зависимости от вида фундамента в плане и относительной глубины x = 2z / b.

Для сокращения количества операций расчет szр сводят в таблицу.

Нижняя граница сжимаемой толщи (НГСТ) отвечает условию:

szр = 0,2szq.. (7.5)

НГСТ определяют графическим методом: справа, от оси проходящей через центр подошвы фундамента, строится эпюра szq, ординаты которой уменьшают в пять раза. Точка пересечения образующих этой эпюры и эпюры szq – НГСТ. Мощность сжимаемой толщи На исчисляется от подошвы фундамента до НГСТ.

2. Для каждого слоя грунта в пределах глубины сжимаемой толщи по данным испытания определяют модуль деформации по формуле:

, (7.6)

где b - поправочный коэффициент, принимаемый для суглинков- 0,5, для глины - 0,4;

mv – коэффициент относительной сжимаемости, кПа-1.

, (7.7)

3. Величину осадки определяют по формуле

, (7.8)

где b - корректирующий коэффициент;

szрi – среднее значение дополнительного напряжения в i-ом слое грунта, кПа;

hi – толщина i-го слоя грунта, м;

n – число слоев, на которые разбита сжимающая толща.

4) Производится сравнение величин расчетных осадок с предельными. Если условие 7.1. не соблюдается, изменяем глубину заложения или параметры фундамента (геометрические).

 

7.1 Определение осадки в сечении 1-1

1. Строят эпюру szq от собственного веса грунта по формуле (7.2.).

Начальная точка будет находиться в месте пересечения оси фундамента с землёй.

 

Вертикальные напряжения от собственного веса грунта szq, на границах слоёв находим по формуле:

szq= ,                    (7.9)

где – удельный вес i-того слоя грунта;

hi – толщина i-того слоя грунта.

На поверхности земли: szq0 =0;

Под фундаментом: szq1 = 1,9×18,91 = 35,93 кПа;

На контакте 1 и 2 слоев: szq2 = 2,3×19,11+35,93 =79,88 кПа;

На контакте 2 слоя и УГВ: szq3 = 0,8×18,42+79,88 = 94,62 кПа;

На контакте 2 и 3 слоев: szq4 = 2×8,61+94,62 = 111,84 кПа;

На контакте 3 и 4 слоев: szq5 = 4,3×9,69+111,84 = 153,51 кПа;

На последнем слое: szq6 = 2,5×9,8+153,51 = 178,01 кПа.

2. Строится эпюра дополнительных напряжений szр.

Значение дополнительного напряжения на уровне подошвы фундамента определяется по формуле (7.3).

 кПа.

Найдем коэффициенты относительной сжимаемости и модули деформации по формулам (7.6) и (7.7):