Расчет надежности основания и фундамента здания

Основным направлением экономического и социального развития города предполагается значительное увеличение объемов капитального строительства, так как возведение жилых зданий сопровождается сооружением общественных зданий, школ, предприятий общественного питания и бытового обслуживания. Уменьшение затрат на устройство оснований и фундаментов от общей стоимости зданий и сооружений, может дать значительную экономию материальных средств. Однако, добиваться снижения этих затрат необходимо без снижения надежности, т.е. следует избегать возведения недолговечных и некачественных фундаментов, которые могут послужить причиной частичного или полного разрушений зданий и сооружений. Необходимая надежность оснований и фундаментов, уменьшения стоимости строительных работ в условиях современного градостроительства зависит от правильной оценки физико - механических свойств грунтов, слагающих основания, учета его совместной работы с фундаментами и другими надземными строительными конструкциями.

В данном проекте выполняем расчет на продавливание монолитной плиты всего здания, а также расчет осадка основания s c использованием расчетной схемы в виде линейно-деформируемого слоя конечной толщины определяется методом послойного суммирования.

Положительные стороны фундамента:

повышенная надежность работы фундаментов,

простота возведения.

Отрицательные

увеличение земляных работы, материалоемкость.

Краткая характеристика проектируемого здания

Физико-механические свойства грунтов

Оценку инженерно-геологических условий площадки строительства производим путем изучения геологических разрезов в пределах контура сооружения и определения значений условных расчетных сопротивлений грунта.

Физико-механические свойства грунтов были определены в лабораторных условиях и их значения сводим в таблицу 1.

Таблицу № 1

По приведенным характеристикам необходимо для каждого грунтового слоя определить вид грунта и его состояние, а затем согласно СНиП 2.02.01-83 условно-расчетное сопротивление Rо.

Число пластичности

JP = WL - WP (1)

JP(1) = 0,33- 0,17 = 0,16 - суглинок

JP(2) = 0,43- 0,24 = 0,19 - глина

Коэффициент пористости

e = ( / )(1 + W) - 1 (2)

e (1) = 27,1/19,3 (1+0,35) - 1 = 0,895

e (2) = 27,3/19,7 (1 + 0,45) - 1 = 1,01

Показатель текучести

(3)

Суглинки полутвердые

Глина полутвердая

Степень влажности

(4)

Коэффициент относительной сжимаемости

(5)

кПа -1

кПа -1

Модуль деформации грунта

(6)

где:- коэффициент бокового расширения, определяемый по формуле (7)

 (7)

где:- коэффициент Пуассона

для суглинков = 0,35;

Условно расчетное сопротивление грунта R0.

Для супеси R0 определяется по табл. II 3 интерполяцией по формуле

(8)

где:e и JL - искомые значения коэффициента пористости и показателя консистенции

e1 и e2 - коэффициенты (табличные) пористости, между которыми находится искомый коэффициент.

R0 (1.0) и R0 (1.1) - расчетные сопротивления грунта для табличных коэффициентов e1 при JL=0 и JL=1.

е= 0,895; JL=0,5; e1= 0,7; e2=1,0;

R0 (1.0) = 250 кПа R0 (1.1) = 180 кПа

R0 (2.0) = 200 кПа R0 (2.1) = 100 кПа

е= 1,01; JL=0,54; e1= 0,8; e2=1,1;

R0 (1.0) = 300 кПа R0 (1.1) = 200 кПа

R0 (2.0) = 250 кПа R0 (2.1) = 100 кПа

Вывод:

1 слой - суглинок, полутвердый и тугопластичныйс R0= 116.81 кПа;

2 слой - глина, полутвердая, непросадочная с R0= 158.65 кПа;

Сбор нагрузок на монолитную плиту

Рис. 4. Схема к расчёту монолитной плиты

N=29686,45 т = 296864,5 кн;

N - принимаем по табл. 3.2 в загружениях 1,2,3 или 4 (с наибольшим значением) по строке RZ.

Расчет деформаций оснований. Определение осадки

1. При расчете деформаций основания с использованием расчетных схем, среднее давление под подошвой фундамента p не должно превышать расчетного сопротивления грунта основания R, кПа (тс/м2), определяемого по формуле

(9),

где с1 и с2 - коэффициенты, условий работы, принимаемые по табл. 3(СНиП 2.02.01.-83*)

k - коэффициент, принимаемый равным: k1=1, если прочностные характеристики грунта ( и с) определены непосредственными испытаниями, и k1 = 1,1, если они приняты по табл. 1-3 рекомендуемого приложения 1(СНиП 2.02.01.-83*);

М , Мq, Mc - коэффициенты, принимаемые по табл. 4; (СНиП 2.02.01.-83*).

kz - коэффициент, принимаемый равным:

при b 10 м - kz = 1, при b 10 м - kz = z0/b + 0,2 (здесь z0 = 8 м);

b - ширина подошвы фундамента, м;

II -осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента (при наличии подземных вод определяется с учетом взвешивающего действия воды), кН/м3 (тс/м3);

/II - то же, залегающих выше подошвы;

сII-расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента, кПа (тс/м2);

d1 -глубина заложения фундаментов бесподвальных сооружений от уровня планировки или приведенная глубина заложения наружных и внутренних фундаментов от пола подвала, определяемая по формуле

(10)

где hs - толщина слоя грунта выше подошвы фундамента со стороны подвала, м;

hcf - толщина конструкции пола подвала, м;

cf - расчетное значение удельного веса конструкции пола подвала, кН/м3 (тс/м3);

db -глубина подвала - расстояние от уровня планировки до пола подвала, м (для сооружений с подвалом шириной B 20 м и глубиной свыше 2 м принимается db = 2 м, при ширине подвала B 20 м - db = 0).

Среднее давление на подошве фундамента

kz = z0/b + 0,2=0,62

d=3,75+1*24/19,3=4,93 м

Nгр =L*b*h*II (11)

L - длина , м; b - ширина , м; h - высота , м

Nгр=106,5*1*2,4*19,3=4933 кн;

Nгр = Vф * (12)

Nф=2289.3*24=54943.2 кн;

Vф = Vпл + Vмбс + Vбл (13)

Vпл - обьём монолитной плиты , м3

Vмбс - обьём монолитного блок - стакана, м3

Vбл - обьём блоков, м3

Vф =1557+36,3+696=2289,3 м3;

Проверим: P R

Среднее давление на подошве фундамента

(14)

Р < R, условие выполняется.

2. Дополнительные вертикальные напряжения на глубине z от подошвы фундамента: zp - по вертикали, проходящей через центр подошвы фундамента, и zp,c - по вертикали, проходящей через угловую точку прямоугольного фундамента, определяются по формулам:

zp = p0 (15)

zp,c = p0/4 (16)

где - коэффициент, принимаемый по табл.1(СНиП 2.02.01.-83*). в зависимости от формы подошвы фундамента, соотношения сторон прямоугольного фундамента и относительной глубины, равной:

о = 2z/b при определении уzp и о = z/b при определении уzp,c;

p0 = p - zg,0 - дополнительное вертикальное давление на основание (для фундаментов шириной b 10 м принимается р0 = р);

р - среднее давление под подошвой фундамента;

zg,0 - вертикальное напряжение от собственного веса грунта на уровне подошвы фундамента (при планировке срезкой принимается zg,0 = d, при отсутствии планировки и планировке подсыпкой zg,0 = dn, где / - удельный вес грунта, расположенного выше подошвы, d и dn .

p0=p=229,12 кн

zg,0=72,4+19,3(9-3,75)=173,7 кн

zg,0=173,7+19,7*5,2=276,2

Осадка основания с использованием расчетной схемы линейно -деформируемого слоя конечной толщины определяется по формуле

, (17)

где р - среднее давление под подошвой фундамента (для фундаментов шириной b > 10 м принимается p = p0 );

b - ширина прямоугольного или диаметр круглого фундамента;

kc и km - коэффициенты, принимаемые по табл. 2 и 3(СНиП 2.02.01.-83*);

n - число слоев, различающихся по сжимаемости в пределах расчетной толщи слоя Н ;

ki и ki-1 - коэффициенты, определяемые по табл. 4(СНиП 2.02.01.-83*) в зависимости от формы фундамента, соотношения сторон прямоугольного фундамента и относительной глубины, на которой расположены подошва и кровля i-го слоя соответственно

Еi - модуль деформации i-го слоя грунта.

, (18)

где H0 и - принимаются соответственно равными для оснований, сложенных: пылевато-глинистыми грунтами 9 м и 0,15; песчаными грунтами - 6 м и 0,1;

kp - коэффициент, принимаемый равным: kp = 0,8 при среднем давлении под подошвой фундамента р = 100 кПа (1 кгс/см2); kp = 1,2 при р = 500 кПа (5 кгс/см2), а при промежуточных значениях - по интерполяции.

Н=(9+0,15*58,8)*1,0297=18,349м

Абсолютная осадка фундамента меньше предельно допустимой величины:

S=229,12*58,8*1,4/1,0*(0,078980,0502/7886+0,078980,0502/13309)=

=0,1096м<0,225м

Расчет на продавливание

Расчет на продавливание плитных конструкций (без поперечной арматуры) от действия сил, равномерно распределенных на ограниченной площади, должен производиться из условия

(19)

где F - продавливающая сила;

- коэффициент, принимаемый равным для бетона:

тяжелого 1,00

um - среднеарифметическое значений периметров верхнего и нижнего оснований пирамиды, образующейся при продавливании в пределах рабочей высоты сечения.

При определении um и F предполагается, что продавливание происходя по боковой поверхности пирамиды, меньшим основанием которой служит площадь действия продавливающей силы, а боковые грани наклонены под углом 45 к горизонтали (3.4а).

Продавливающая сила F принимается равной силе, действующей на пирамиду продавливания, за вычетом нагрузок, приложенных к большему основанию пирамиды продавливания (считая по плоскости расположения растянутой арматуры) и сопротивляющихся продавливанию.

Рис.4 Схемы для расчета железобетонных элементов на продавливание а - при наклоне боковых граней пирамиды продавливания под углом 45; б - то же, более 45

Если схема опирания такова, что продавливание может происходить только по поверхности пирамиды с углом наклона боковых граней более 45 (например, в свайных ростверках, (3.4б), правая часть(4.4) определяется для фактической пирамиды продавливания с умножением на h0/с. При этом значение несущей способности принимается не более значения, соответствующего пирамиде при с = 0,4 h0, где с - длина горизонтальной проекции боковой грани пирамиды продавливания.

Размещено на Allbest.ru