Оценка грунтов и инженерно-геологических условий участка строительства жилого дома. Расчет постоянных и временных нагрузок. Конструирование ленточного фундамента из сборных железобетонных блоков. Определение осадки фундамента и несущей способности свай.
Аннотация к работе
В соответствии с заданием необходимо запроектировать основание и фундамент под жилой дом в городе Брянск. 8)Расчетное сопротивление грунта, для выбора основания под фундамент определяем по табл. 8)Расчетное сопротивление грунта, для выбора основания под фундамент определяем по табл. 7) Расчетное сопротивление грунта, для выбора основания под фундамент определяем по табл. В соответствии с пунктом 2.27 и 2.28 [2] глубина промерзания определяется по формуле: ,м kh=0,7 коэффициент, учитывающий влияние теплового режима сооружения на промерзание грунта и наружные стены при температуре 5°С.
Введение
В соответствии с заданием необходимо запроектировать основание и фундамент под жилой дом в городе Брянск. Наружные стены из силикатного кирпича толщиной 640 мм, внутренние из силикатного кирпича толщиной 380 мм, кровля - 4 слоя рубероида на мастике, защитный слой - гравий, перекрытия из ж/б многопустотных панелей по серии 1.141-1.
На участке строительства пробурено 3 скважины. Каждая скважина проходит 2 слоя грунта, заглубляясь в третий. Глубина скважин - м.
1.
Обработка результатов исследований физико-механических свойств грунтов
1.1 Инженерно-геологический элемент №1
1)Число пластичности: IP=WL-WP,%
WL=26% - влажность на границе текучести, WP=16%- влажность на границе раскатывания
IP=26-16=10%
Так как 7%?IP?17%, следовательно, тип грунта - суглинок, по табл. 2.4 [1]
2) Показатель текучести: , д.е.
- влажность д.е.
По показателю текучести определяем консистенцию, по табл.2.5 [1]: Il? 0 следовательно, суглинок твердый.
3) Плотность сухого грунта: , г/см3 г/см3 ?=1,80 г/см3 плотность грунта
- влажность
4)Коэффициент пористости: ,д.е. ?s=2,65 г/см3 - плотность частиц д.е.
Определяем плотность сложения грунта по табл. 2.3 [1]: так как e0 >0,70, следовательно пески рыхлые.
5)Степень влажности: ,д.е.
?W=1 г/см3- плотность воды
=0,556д.е.
6)Пористость: , д.е. д.е.
7)Полная влагоемкость: , %
%
8)Расчетное сопротивление грунта, для выбора основания под фундамент определяем по табл. 3.1 [1] (по коэффициенту пористости и текучести)
R0=241
1.2
Инженерно-геологический элемент №2
1)Число пластичности: IP=WL-WP,%
WL=25% - влажность на границе текучести, WP=17%- влажность на границе раскатывания
IP=25-17=8%
Так как 7%?IP?17%, следовательно, тип грунта - суглинок, по табл. 2.4 [1].
2)Показатель текучести: , д.е.
- влажность д.е.
По показателю текучести определяем консистенцию, по табл.2.5 [1]: 0?Il?0,25, следовательно, суглинок полутвердый.
3) Плотность сухого грунта: , г/см3
, г/см3 ?=1,76 г/см3 плотность грунта
4) Коэффициент пористости: ,д.е. ?s=2,70 г/см3 - плотность частиц д.е.
5) Степень влажности: ,д.е.
?W=1 г/см3- плотность воды
=0,578д.е.
6) Пористость: , д.е.
7)Полная влагоемкость: , %
,%
8)Расчетное сопротивление грунта, для выбора основания под фундамент определяем по табл. 3.1 [1] (по коэффициенту пористости и показателю текучести)
R0= 235 КПА
1.3 Инженерно-геологический элемент №3
1) Гранулометрический состав определяется по табл. 2.1 [1]: 0 0 0,4<25%
0 0 0,4 10.7<25%
0 0 0,4 10,7 40,8>50%
Следовательно, песок средней крупности.
2)Плотность сухого грунта: , г/см3
, г/см3 ?=1,8 г/см3 плотность грунта
3)Коэффициент пористости: ,д.е. ?s=2,66г/см3 - плотность частиц д.е.
Определяем плотность сложения грунта по табл. 2.3 [1]: так как 0,55 < e0 < 0,70, следовательно пески средней плотности.
4)Степень влажности: ,д.е.
?W=1 г/см3- плотность воды
=0,564д.е.
По степени влажности определяем влажность песка по табл. 2.2 [1]:так как 0,5?Sr?0,8, следовательно, пески влажные
5)Пористость:
, д.е.
6. Полная влагоемкость: , %
,%
7) Расчетное сопротивление грунта, для выбора основания под фундамент определяем по табл. 3.1 [1] (в зависимости от плотности и крупности)
R0=400 КПА
1.4 Определение модуля деформации по результатам испытания ИГЭ №1 штампом
Модуль деформации определяется по формуле:
?=0,79 безразмерный коэффициент, учитывающий форму штампа d=0,798 диаметр штампа в метрах ?=0,3 коэффициент Пуассона
?p=(p2-p1),
КПА - приращение давления на штамп между двумя точками, взятыми на определенном прямолинейном участке
?S=(S2-S1), м - приращение осадки штампа, между двумя точками
Вид, тип, разновидность Суглинок твердый Суглинок полутвердый Песок средний
1. Влажность грунта W% 15 17 14
2. Влажность на границе текучести WL,% 26 25 -
3. Влажность на границе раскатывания WP,% 16 17 -
4. Плотность грунта, ?, г/см3 1,80 1,76 1,82
5. Плотность частиц грунта ?S, г/см3 2,71 2,70 2,66
6. Плотность сухого грунта ?d, г/см3 1,565 1,504 1,596
7. Удельный вес ?, КН/м3 17,8 17,3 18,0
8. Коэффициент пористости, e0 0,731 0,794 0,66
9. Полная влагоемкость Wsat,% 26,9 29,4 24,81
10. Число пластичности IP,% 10 8 -
11. Число текучести IL, д.е. 0,125 0 -
12. Степень влажности Sr, д.е. 0,556 0,578 0,564
13. Угол внутреннего трения ?° 23 28 34
14. Удельное сцепление с, КПА 25 23 -
15. Пористость n, д.е. 0,422 0,442 0,39
16. Модуль деформации Е, КПА 14344,055 19530
17. Расчетное сопротивление R0, КПА 241 235 400 железобетонный фундамент строительство дом
2. Оценка инженерно-геологических условий участка застройки
2.1 Краткая оценка площадки
Участок строительства расположен в городе Брянске. Рельеф участка относительно ровный. На строительном участке не устраивается планировка. Разрез участка представлен следующими инженерно-геологическими элементами: ИГЭ№1 представлен твердым суглинком.
Возраст DQIV
Расчетное сопротивление R0=241
Основные характеристики слоя: Е=14344,055 КПА
?II =23°
CII=25 КПА
?II= 17,8 КН/м3
Данный слой рекомендуется использовать в качестве основания под фундамент.
ИГЭ№2 представлен полутвердым суглинком.
Возраст a-DQIV
Расчетное сопротивление R0= 235 КПА
Основные характеристики слоя: Е= 19530 КПА
?II =28°
CII=23 КПА
?II= 17,3 КН/м3
Данный слой рекомендуется использовать в качестве основания под фундамент.
ИГЭ№3 представлен песком влажным средней крупности.
Возраст DQIII
Расчетное сопротивление R0= 400 КПА
Основные характеристики слоя: Е= КПА
?II =34°
?II= 18 КН/м3
Данный слой не рекомендуется использовать в качестве основания под фундамент.
2.2 Определение расчетной глубины промерзания грунтов
В соответствии с пунктом 2.27 и 2.28 [2] глубина промерзания определяется по формуле: ,м kh=0,7 коэффициент, учитывающий влияние теплового режима сооружения на промерзание грунта и наружные стены при температуре 5°С. dfn - нормативная глубина промерзания
,м d0=0,23 (суглинки и глины), берем для первого слоя грунта
Mt - среднее значение суммы абсолютных среднемесячных отрицательных температур за зиму в районе строительства, Mt=27,2 (по заданию).
,м
,м
Примем расчетную глубину промерзания равную
2.3 Выбор глубины заложения подошвы ленточного фундамента
На глубину заложения влияют следующие факторы: 1) Расчетная глубина промерзания df должна быть меньше глубины заложения фундаментов;
2) Конструктивные особенности здания (наличие подвала);
3) Инженерно-геологические условия строительной площадки;
4) Гидрогеологические условия строительной площадки - грунтовые воды не вскрыты.
DB - глубина подвала (расстояние от уровня земли до пола подвала);
hcf -толщина пола подвала hcf = 0,1 м hs - толщина слоя грунта выше подошвы фундамента со стороны подвала, hs=0,5м;
d1 - приведенная глубина заложения фундамента, определяется по формуле: , м ?cf - расчетное значение удельного веса подвала ?cf=22КН/м3;
?II?- осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих выше подошвы фундамента,
, КН/м3 м
2.5 Инженерно-геологический разрез
3. Нагрузки, действующие в расчетных сечениях
Расчет оснований и фундаментов проводится по двум группам предельных состояний.
По I группе предельных состояний определяем несущую способность свайного фундамента. Проверяется прочность конструкции фундамента и устойчивость основания. Расчет проводится по расчетным усилиям с коэффициентом надежности ?f>1.
По II группе предельных состояний определяется размер подошвы ленточного фундамента и осадка основания. Расчет ведется по расчетным усилиям с коэффициентом надежности ?f=1.
3.1 Выбор расчетных сечений и определение грузовых площадей
Сечение 1-1
Наружная несущая стена без окон lct=1 пог.м. м м
Сечение 2-2
Внутренняя несущая стена с лестницей lct=1 пог.м.
3,84 м м
Сечение 3-3
Внутренняя несущая стена с лестницей lct=1 пог.м.
2,92
Сечение 4-4
Внутренняя несущая стена lct=1 пог.м. м м
Сечение 5-5
Наружная несущая стена с балконом lct=1 пог.м. м м
Сечение 6-6
Внутренняя несущая стена lct=1 пог.м. м м
3.2 Постоянные нагрузки
3.2.1 Постоянные распределенные нагрузки на 1 м2 покрытия и перекрытия
Таблица 3.2 Расчетные нагрузки от собственного веса стен
Нормативная нагрузка, КН Расчетные нагрузки
PII PI
Стена по оси 1 258 , 832 1 258 , 832 1,1 284,72
Стена по оси 2 1 1,1 149,81
Стена по оси 3 1 1,1 149,81
Стена по оси 2 1 1,1 149,81
Стена по оси 2 258 , 832 1 258 , 832 1,1 284,72
Стена по оси 4 1 1,1 149,81
3.3 Временные нагрузки
Нагрузки на перекрытия и снеговые нагрузки, согласно СНИП 2.01.07-85*, могут относиться к длительным и кратковременным.
При расчете по I группе предельных состояний, они учитываются как кратковременные.
При расчете по II группе предельных состояний как длительные.
Для определения длительных нагрузок берутся пониженные нормативные значения, для кратковременных - полные нормативные значения.
3.3.1 Снеговая нагрузка на покрытие по зданию а) Нагрузка для расчета по II группе предельных состояний:
S - полное нормативное значение
Sq =1,8 - расчетное значение веса снегового покрова, по СНИП 2.01.07-85* ?=1 - коэффициент перехода от веса снегового покрова к снеговой нагрузке на покрытия
Sn - пониженное значение снеговой нагрузки k =0,5 - коэффициент понижения
SII - расчетное значение длительной снеговой нагрузки, ?I=0,95 - коэффициент сочетания для длительной нагрузки б) Нагрузка для расчета по I группе предельных состояний:
?II=0,9 - коэффициент сочетания для кратковременной нагрузки
3.3.2 Нагрузки на междуэтажные перекрытия
Междуэтажные перекрытия - нагрузки от людей, животных, оборудования и включают квартиры жилых зданий, чердачные помещения, коридоры и лестницы. а) для расчета по II группе предельных состояний
Расчет длительных нагрузок рассчитывается по формуле
, КПА
Pn - понижающее значение нормативной нагрузки
- для квартир жилых зданий - 0,3 КПА
, КПА
- для чердачных помещений - 0 КПА
, КПА
- для коридорных лестниц - 1 КПА
, КПА ?f=1 - коэффициент надежности по нагружению
?I =0,95 б) для расчета по I группе предельных состояний
Расчет кратковременных нагрузок рассчитывается по формуле
, КПА
Pn - полное значение нормативной нагрузки
- для квартир жилых зданий - 1,5 КПА
КПА
- для чердачных помещений - 0,7КПА
КПА
- для коридорных лестниц - 3КПА
КПА ?f - коэффициент надежности по нагружению
- для квартир жилых зданий - 1,3
- для чердачных помещений - 1,3
- для коридорных лестниц - 1,2
?II =0,9
Коэффициент сочетаний определяется по формуле ?n1=1 для чердака
?А1=1 для ленточных фундаментов
Таблица 3.3
Вид нагружения По II группе предельных состояний По I группе предельных состояний
3 4. Вариант конструктивного решения фундамента и основания
Для сравнения рекомендуется принять следующие варианты фундаментов: 1) Сборный ленточный фундамент на естественном основании с обратной засыпкой песком средней крупности, средней плотности сложения с ?’II=16,5 КН/м3
2) Ленточный свайный фундамент, условия засыпки те же.
Для сравнения 2-х вариантов выбираем сечение с максимальной нагрузкой.
Сечение 5-5 n0II=491,51КН n0I=556,95 КН
5.
Вариант ленточного фундамента на естественном основании
5.1 Определение размеров подошвы ленточного фундамента
Ширина ленточного фундамента определяется по формуле: ,м [5.1] где n0II - расчетная нагрузка по II группе предельных состояний в заданном сечении. ?mg=20 КН/м3 - среднее значение удельного веса грунта на уступах фундамента и самого фундамента d =2,2 м - глубина заложения фундамента
R- расчетное сопротивление грунта, определяемое по формуле:
[5.2] где ?с1 и ?с2 - коэффициенты условий работы, принимаемые по табл.3.3 методических указаний;
?с1=1,25 зависит от вида грунта;
?с2=1,23 зависит от отношения длины сооружения к высоте(30,1/24,4=1,23);
k - коэффициент, учитывающий способ определения характеристик прочности грунта ?II и СІІ. Так как характеристики определяются лабораторным путем, то k=1;
- коэффициенты, принимаемые по табл.3.2. методических указаний, в зависимости от угла внутреннего трения несущего слоя ?II=23°: kz - коэффициент, зависящий от ширины подошвы фундамента, т.к. b<10м, то kz=1;
КН/м3 - удельный вес грунта несущего слоя;
КН/м3 - удельный вес грунта, расположенного выше подошвы фундамента;
м - приведенная глубина заложения фундамента со стороны подвала;
- глубина подвала;
- удельное сцепление грунта.
Решая совместно эти уравнения получим квадратное уравнение для вычисления подошвы фундамента:
[5.3]
То есть ширина подошвы фундамента определиться следующим образом: ,м [5.4] где ,
,м
Принимаем ФЛ 12.30
Сечение 1-1
,м
Принимаем ФЛ 10.30
Сечение 2-2 379,82 м
Принимаем ФЛ 8.24
Сечение 3-3
,м
Принимаем ФЛ 6.24
Сечение 4-4 501,58
,м
Принимаем ФЛ 10.30
Сечение 6-6
,м
Принимаем ФЛ 10.30
5.2 Конструирование ленточного фундамента из сборных железобетонных блоков
Под наружные стены используются блоки ФБС 24.6.6-Т и ФБС 24.6.3-Т (сечение 1-1, 5-5).
Под внутренние стены используются блоки ФБС 24.4.6-Т и ФБС 24.4.3-Т (сечение 2-2, 3-3 4-4, 6-6).
5.3 Проверка напряжений под подошвой фундамента
Основное условие, которое должно выполняться при проектировании фундамента: где P - среднее давление под подошвой фундамента
R- расчетное сопротивление грунта
Среднее давление под подошвой фундамента определяется по формуле:
, КПА [5.5] где NOII - нагрузка на обрезе фундамента;
NFII - вес 1п.м. фундамента;
[5.6] где nпл - вес одного погонного метра плиты:
nбл - вес блоков:
кбл - количество блоков;
kgбл - количество доборочных блоков;
nkk - вес кирпичной кладки;
hkk - высота кирпичной кладки;
NGII - вес грунта на уступах фундамента:
[5.7]
А =b- ширина фундамента на 1п.м.
Сечение 1-1
ФЛ 10.30; ФБС 24.6.6-Т или ФБС 24.6.3-Т
Находим R по формуле [5.2] при b=1,0 м
P: NOII =395,87КН
0,74=8,998 КН
, КПА
Р=450,285<R= КПА - условие выполняется
Сечение 2-2
ФЛ 8.24; ФБС 24.6.6-Т или ФБС 24.6.3-Т
Находим R по формуле [5.2] при b=0,8м
P: NOII =314,12КН
КН
КПА
Р=441,075<R=606,69КПА - условие выполняется
Сечение 3-3
ФЛ 6.24; ФБС 24.4.6-Т или ФБС 24.4.3-Т
Находим R по формуле [5.2] при b=0,6 м
P: NOII =255,97КН
0,74=5,34 КН
, КПА
Р=485,86<R= КПА - условие выполняется
Сечение 4-4
ФЛ 10.30; ФБС 24.4.6-Т или ФБС 24.4.3-Т
Находим R по формуле [5.2] при b=1 м
P: NOII =409.69КН
КПА
Р=446,83<R=612,53КПА - условие выполняется
Сечение 5-5
ФЛ 12.30; ФБС 24.6.6-Т или ФБС 24.6.3-Т
Находим R по формуле [5.2] при b=1,2 м
P: NOII =491,51 КН
0,74=8,998 КН
КПА
Р=447,44<R=618,37КПА - условие выполняется
Сечение 6-6
ФЛ 10.30; ФБС 24.4.6-Т или ФБС 24.4.3-Т
Находим R по формуле [5.2] при b=1 м
P: NOII =409.69КН
КПА
Р=446,83<R=612,53КПА - условие выполняется
6. Определение осадки фундамента мелкого заложения методом послойного суммирования
Расчет основания по деформациям проводятся исходя из условия: S - совместная деформация основания и сооружения, определяемая расчетом;
Su - предельное значение совместной деформации основания и сооружения: для кирпичных зданий
Осадка определяется по формуле:
?=0,8 - реологический коэффициент для метода послойного суммирования;
- среднее значение дополнительного вертикального нормального напряжения в i слое грунта, КПА;
- толщина i слоя грунта, м;
- модуль деформации i слоя грунта.
Составляем расчетную схему.
Расчетная схема
Порядок расчета
1. Вертикальное нормальное напряжение от собственного веса грунта в уровне подошвы фундамента
2. Дополнительное напряжение от здания в уровне подошвы фундамента где Р= 485,86КПА - для сечения 5-5
, КПА
3. Толщину грунта ниже подошвы фундамента разбиваем на элементарные слои толщиной ,м
,м
4. В каждой точке расположенной ниже подошвы фундамента, находим напряжение от собственного веса грунта
КПА
5. Находим коэффициент затуханий ? определяем по табл.5.1 где z- расстояние от подошвы фундамента до рассматриваемой точки;
- для ленточных фундаментов
6. В каждой точке, расположенной ниже подошвы фундамента, находим вертикальные дополнительные напряжения от здания:
где
7. Строим эпюру
8. Определяем границу сжимающей толщи грунта, которая находиться на такой глубине под подошвой фундамента, где
7.1 Расчетная схема к определению несущей способности свай
7.2 Несущая способность сваи определяется по формуле:
- коэффициент условия работы сваи в грунте;
- коэффициенты условия работы под нижним концом основания и на боковой поверхности сваи, учитывающие влияние способа погружения сваи на расчетные сопротивление грунта (при погружении сваи забивным молотом);
А=0,3·0,3=0,09 м2 - площадь поперечного сечения сваи;
R=4136КПА - расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи;