Розрахунок і проектування дев’ятиповерхового шестисекційного житлового будинку

Размещено на http://www.allbest.ru/

29

Размещено на http://www.allbest.ru/

Вихідні характеристики ґрунтів основи

Розріз № 9

Номер шару ґрунту	Глибина підошви шару від поверхні, м	Товщина шару ґрунту, м	Абсолютна відмітка підошви шару	Абсолютна відмітка РПВ, м	Найменування ґрунту	Питома вага ґрунту, г, кН/м3	Питома вага часток ґрунту, гs, кН/м3	Природна вологість W	Межа текучості, WL	Межа розкочування, Wp
94,2
1	1,1	1,1	93,1		Суглинок з включенням торфу - насипний шар	14,7
2	1,7	0,6	92,5	93,0	Супісок	20,2	26,7	0,20	0,25	0,19
3	3,5	1,8	90,7		Суглинок	18,0	26,8	0,29	0,37	0,23
4	-	-	-		Пісок середньої крупності	20,4	26,7	0,21	-	-

Варіант по навантаженню № 5

Варіант	№ схеми	Координата ряду колон	Нормативне навантаження Nоп	Нормативний момент Моп	Переріз колони	Сума абсолютних значень середньомісячних мінусових температур за зиму, М	Середньодобова температура повітря в приміщенні, що примикає до фундаментів, Тсер
5	3	А Б	0,48 0,6	0.03	400 500	34	17

розрахункове навантаження опір паль

Схема будівлі, під яку проектується фундамент

Рис. 1.3. Схема № 3. Дев'ятиповерховий шестисекційний житловий будинок

На підставі вхідних даних визначаємо фізико-механічні властивості кожного шару основи і результат зводимо до таблиці

Зведена таблиця фізико-механічних властивостей ґрунтів

Показник	Позначення		Номер геологічних шарів	Формула для розрахунків
		1-й	2-й	3-й	4-й
Питома вага твердих частинок ґрунту	гs, кН/м3	__	26,7	26,8	26,7	із завдання
Питома вага ґрунту	г, кН/м3	14,7	20,2	18	20,4	із завдання
Природна вологість ґрунту	W, частка одиниці	__	0,20	0,29	0,21	із завдання
Питома вага сухого ґрунту	гd, кН/м3	14,7	16,83	13,95	16,85
Коефіцієнт пористості	е	0	0,58	0,92	0,58
Коефіцієнт водонасичення	Sr, частка одиниці	0	0,92	0,84	0,96
Межа розкочування	Wp, частка одиниці	__	0,19	0,23	-	із завдання
Межа текучості	WL,, частка одиниці	__	0,25	0,37	-	із завдання
Число пластичності	Ip, частка одиниці, %	__	6%	14%	-
Показник текучості	IL, частка одиниці	__	0,16	0,42	-
Найменування глинястих ґрунтів по Ip, IL			Супісок пласт тичний	суглинок туго пластичний	Пісок середн. щільності Насичений водою
Модуль деформації	Е, МПа		21,6	8,6	37
Кут внутрішнього тертя	цn, град		28,4	17,4	37,1
Питоме зчеплення ґрунту	сn, кПа		16,4	17,6	1,7
Розрахунковий опір ґрунту	Ro, кПа		276	175	400

Будуємо геологічний розріз та епюру розрахункових опорів ґрунтів

Визначаємо розрахункове навантаження та розрахункових характеристик ґрунтів

Розрахункове навантаження за І групою граничних станів

Для зовнішній стінки

кН

кН/м

Для внутрішній стінки

кН

кН/м,

де г_f - середній коефіцієнт перевантаження (г_f ? 1,2),

N_on - нормативне навантаження, що діє у рівні обрізу фундаменту, кН/м;

M_on - нормативний момент, що діє у рівні обрізу фундаменту, кН•м/м.

Розрахункове навантаження за ІІ групою граничних станів

Для зовнішній стінки

кН

кН/м

Для внутрішній стінки

кН

кН/м

де N_oII - розрахункове навантаження, що діє у рівні обрізу фундаменту, кН або кН/м;

M_oII - розрахунковий момент, що діє у рівні обрізу фундаменту, кН•м або кН•м/м.

Нормативні та розрахункові характеристики ґрунтів за несучою здатністю

№ шару	Питома вага, кН/м3	Питоме зчеплення, кПа	Кут внутрішнього тертя, град
	гn	I гр. ст.	II гр. ст.	cn	I гр. ст.	II гр. ст	цn	I гр. ст.	II гр. ст
		гg	гI	гg	гII		гg	cI	гg	cII		гg	цI	гg	цII
1	14,7	1,1	13,3	1,0	14,7	-	-	-	-	-
2	20,2	1,1	18,3	1,0	20,2	16,4	1,5	10,9	1,0	16,4	28,4	1,15	24,69	1,0	28,4
3	18	1,1	16,3	1,0	18	17,6	1,5	11,7	1,0	17,6	17,4	1,15	15,13	1,0	17,4
4	20,4	1,1	18,5	1,0	20,4	1,7	1,5	1,13	1,0	1,7	37,1	1,1	33,7	1,0	37,1

Розрахунок фундаменту на природній основі

Визначаємо попереднє заглиблення підошви фундаменту

1. За умовою промерзання

Глибина закладення фундаменту визначається за умовою

де d_f - розрахункова глибина сезонного промерзання ґрунту, визначається за формулою:

де d_fn - нормативна глибина сезонного промерзання ґрунтів, визначається за формулою:

де M_t =34⁰С - сумма абсолютних середньомісячних мінусових температур за зиму в даному районі

d_o - величина яка нормується за СНиП , для суглинків 0,28 м;

м

k_h = 0,76 коефіцієнт, який враховує вплив середньодобової температури повітря у приміщенні

на глибину промерзання ґрунту біля фундаментів стін; приймається для зовнішніх стін опалюваних споруд

м

2. Підошва фундаменту повинна заглиблюватись в опорний шар ґрунту на величину не менше 0,5 м.

3. З конструктивних міркувань глибина закладення фундаменту повинна задовольняти умову:

,

де d_sf - величина, що визначається за формулами:

для стрічкових фундаментів будівель без підвалів

;

м

де h=0,5м - висота плитної частини фундаменту

0,15м - відстань від землі до початку стінки підвалу

м

Приймаємо глибину закладання фундаменту 1,6м.

Оскільки глибина підошви фундаменту знаходиться нижче РПВ тоді потрібно примітити гідроізоляційний шар з зовнішнього боку стінки фундаменту.

Визначення розмірів підошви фундаментів.

Визначаємо розміри підошви фундаменту з урахуванням площі підошви фундаменту

де N_oII - розрахункове навантаження, що діє у рівні обрізу фундаменту

1)N_oII = N_on=480 Кн

2)N_oII = N_on=600 кН

з =1,15 - коефіцієнт, який враховує позацентрове навантаження і момент

R_o =175 кПа- розрахунковий опір ґрунту основи

г_mt - середнє значення питомої ваги ґрунту і матеріалу фундаменту, г_mt = 16 кН/м³ так як є наявність підвалу

d =2,15м - глибина закладення фундаменту

м²

м²

Оскільки в будівлі прийняти стрічковий фундаменту під стіни його ширина b=А=3,5м та b=А=3,8м довжиною l=1000 отже приймаємо типову фундаментну плиту для зовнішнього та внутрішнього фундаменту розміром м

Розрахунковий опор ґрунту основи за характеристиками міцності

Розрахунковий опір ґрунту основи, кПа, визначається за формулою [1]

де г_с1=1,2- коефіцієнти умов роботи, для суглинків залежить від показника текучості

г_с2=1,1 - коефіцієнти умов роботи, для суглинків залежить від показника текучості та від спів відношення (відношення довжини споруди до її висоти)

k - коефіцієнт надійності по ґрунту, приймається k = 1,1, якщо міцнісні характеристики ґрунту (та )прийняті по таблицям

М_г, М_q, M_c - коефіцієнти, що залежать від кута внутрішнього тертя ґрунту основи

; ; ;

k _z - коефіцієнт, який приймається рівним: k_z = 1, при b<10

b =3,2м- ширина підошви фундаменту

г_II - усереднене розрахункове значення питомої ваги ґрунтів, що залягають нижче підошви фундаменту на глибину 0,5b, кН/м³. Питома вага ґрунтів, що залягають нижче рівня підземних вод (РПВ), але вище водоупору, повинна визначатися з урахуванням зважуючої дії води, визначається за формулою

кН/м³

- усереднене розрахункове значення питомої ваги ґрунтів, що залягають вище підошви фундаменту, в межах глибини d₁, кН/м³; визначається за формулою

кН/м³

c_II=20,4 кПа - розрахункове значення питомого зчеплення ґрунтів, що залягають безпосередньо під підошвою фундаменту,;

d₁ = d=1,6 - глибина закладання фундаменту

d_b =0- глибина підвалу

- для внутрішніх та зовнішніх стін

Після визначення розрахункового опору ґрунту R уточнюють розміри підошви фундаменту, замість підставимо

м²

Так як b=А=1,55м довжиною l=1000 приймаємо типову фундаменту плиту під зовнішню стіну розміром м

м²

Так як b=А=1,7 довжиною l=1000 приймаємо типову фундаменту плиту під внутрішню стіну розміром м

Перевірку напружень під підошвою фундаменту

1) Центрально-навантажений фундамент повинен задовольняти умов

де, p - середній тиск підошви фундаменту на основу,

де N_oII - зовнішнє розрахункове навантаження на обріз фундаменту, N_oII = N_on=480 кН та

N_oII = N_on=600 кН

N_fII - розрахункове навантаження від ваги фундаменту;

N_gII - розрахункове навантаження від ваги ґрунту і підлоги над уступами фундаменту, кН.

- розміри фундаменту під зовнішню стіну м , м

під внутрішню стінум , м

При розрахунках фундаментів будівель можна прийняти

г_mt - середнє значення питомої ваги ґрунту і матеріалу фундаменту, г_mt = 20 кН/м³ так як немає підвалу

d =1,6 - глибина закладення фундаменту,

тоді формула приймає вигляд

кПа - зовнішній фундамент

кПа - внутрішній фундамент

Перевірка

Для зовнішнього фундаменту

Для внутрішнього фундаменту

Умова виконана.

При розрахунку позацентрово-навантаженого фундаменту методом послідовного наближення досягають виконання таких умов:

2) для максимального (крайового) тиску p_max ? 1,2R;

3) для мінімального крайового тиску, виходячи з умови не допускати відриву підошви фундаменту від ґрунту, p_min ? 0.

Крайовий тиск визначається за формулами

кПа

де M_оII - момент від розрахункових навантажень, M_оII = M_on=36 кН•м

W - момент опору площі підошви фундаменту м^3,

м³

де підноситься до степеня сторона фундаменту, вздовж якої діє момент.

p_max =368,36кПа? 1,2R=кПа

Умова виконана.

кПа

p_min =295,64кПа

Умова виконана.

РОЗРАХУНОК ПАЛЬОВОГО ФУНДАМЕНТУ

Визначаємо попереднє заглиблення підошви ростверку

1. За умовою промерзання

Глибина закладення фундаменту визначається за умовою

де d_f - розрахункова глибина сезонного промерзання ґрунту, визначається за формулою:

де d_fn - нормативна глибина сезонного промерзання ґрунтів, визначається за формулою:

де M_t =34⁰С -сумма абсолютних середньомісячних мінусових температур за зиму в даному районі

d_o - величина яка нормується за СНиП , для суглинків 0,23 м;

м

k_h =0,54 коефіцієнт, який враховує вплив середньодобової температури повітря у приміщенні

на глибину промерзання ґрунту біля фундаментів стін; приймається для зовнішніх стін опалюваних споруд

м

Розрахунок осідання основи фундаменту

Розрахункова схема	Грун-ти	hi, м	г, кН/м3	?уzg, кПа	уzg, кПа	0,2уzg, кПа	z, м	2z/b	б	уzp, кПа	уzpi, кПа	Е, кПа	?S, см
	hi?0,4b?,12 l/b = 0,32 уzp = б(р-уzgo) =б(176,11)
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14
	Н.Г	0,7	14,4
				10,08	10,08	2,016
	Суглинок	0,7	18,2
				12,74	22,82	4,564
		0,75	8,2
				6,15	28,97	5,794	0	0	1	176,11
		1									161,67	8800	1,47
				8,2	37,17	7,434	1	0,71	0,836	147,23
		1									119,05	8800	1,08
				8,2	45,37	9,074	2	1,43	0,516	90,87
		1									72,56	8800	0,66
				8,2	53,57	10,714	3	2,14	0,308	54,24
		1,05									44,03	8800	0,40
				8,61	62,18	12,436	4,05	2,89	0,192	33,81
	Супесок	1	10,2								28,35	20000	0,27
				10,2	72,38	14,476	5,05	3,61	0,13	22,89
		1									19,72	20000	0,08
				10,2	82,58	16,516	6,05	4,32	0,094	16,55
		1
				10,2	92,78	18,556	7,05	5,04	0,071
		1
				10,2	102,98	20,596	8,05	5,75	0,056
		1
				10,2	113,18	22,636	9,05	6,46	0,044
		1

2. Підошва фундаменту повинна заглиблюватись в опорний шар ґрунту на величину не менше 0,5 м.конструктивних міркувань глибина закладення фундаменту повинна задовольняти умову:

,

де d_sf - величина, що визначається за формулами:

для стрічкових фундаментів будівель з підвалом

м

де d_b =1.1м- глибина підвалу

hp=0,45м - висота ростверку

0,4м - відстань від підлоги підвалу до обрізу фундаменту

0,15м - відстань від землі до початку стінки підвалу

Довжина та ширина ростверку дорівнює м (так як фундамент стрічковий) м для внутрішньої та зовнішньої стінки

м - поперечний перетин палі

ВИЗНАЧЕННЯ РОЗРАХУНКОВОГО ОПОРУ ПАЛІ

Визначення розрахункового опору палі ведемо в табличній формі

Розрахунковий переріз епюра напружень	грунти	hi , м	?hi, м	lср, м	IL	fi,кПа	?cf	u??cf?fi?hi, кН	?u??cf?fi??hi, кН	R, кПа	?cR	?cR?RA, кН	Fd, кН	Pd = Fd/?k, кН
	?k=	1,4		A =	0,04	u =	0,8	периметр палі	?с = 1		Fd =?c(?CR?RА+u??c?fihi)
	Н.Г	0,7	0,7	0,35	0		1	0
	Суглинок	1,4	2,1	1,4	0,6	9,6		10,752	10,752
		1	3,1	2,6		13,2		10,56	21,312
		1	4,1	3,6		15,2		12,16	33,472	660	1	26,4	59,87	42,77
		1	5,1	4,6		16,6		13,28	46,752	760		30,4	77,15	55,11
		1,1	6,2	5,65		17,65		15,532	62,284	816,25		32,65	94,93	67,81
	Супесок	0,8	7	6,6	0,3	42,6		27,264	89,548	3200		128	217,55	155,39
		1	8	7,5		43,5		34,8	124,348	3333		133,32	257,67	184,05
		1	9	8,5		44,5		35,6	159,948	3400		136	295,95	211,39
		1	10	9,5		45,5		36,4	196,348	3467		138,68	335,03	239,31
		1	11	10,5		46,5		37,2	233,548	3550		142	375,55	268,25

Визначимо попередньо число паль за формулою

де P_d=184,05- розрахунковий опір для попередньо вибраної довжини палі;

з=1,15 - коефіцієнт, який враховує роботу паль за наявності моменту зовнішніх сил у рівні підошви ростверку, Якщо на фундамент діє тільки осьове стисливе навантаження, то з=1;

N_I - повне навантаження на всі палі в фундаменті, кН, визначається за формулою

де г_f - коефіцієнт надійності за навантаженням, для нормативного навантаження на обріз фундаменту і ваги ґрунту над уступами ростверку г_f = 1,15, для ваги ростверку г_f = 1,1;

- нормативне навантаження у рівні обрізу фундаменту

- для зовнішніх стін

- для внутрішніх стін

G_p - вага погонного метра ростверку під стіну; визначаємо за формулою

кН

де V_n =0,45 м³- об'єм одного погонного метра ростверку,.

г_т - питома вага залізобетону, приймається 25 кН/м³.

G_g - вага ґрунту над уступами ростверку одного метра ростверку під стіну, визначаємо за формулою

кн. - для зовнішніх стін

кН. - для внутрішніх стін

де V_g - об'єм ґрунту над уступами на метр довжини ростверку під стіни, м³;

г_n - питома вага ґрунту, кН/м³.

Тоді

кН. - для зовнішніх стін

кН - для внутрішніх стін

Знайдемо кількість паль для двох стінок

приймаємо кількість паль - для зовнішніх стін та довжиною м

приймаємо - для внутрішніх стін та довжиною м

Робимо перевірку центрально-навантаженого пальового фундаменту

Робимо перевірку позацентрово-навантаженого пальового фундаменту:

де N, N_max, N_min -середнє, максимальне та мінімальне навантаження на одну палю, кН;

M_I =36 кН•м - момент від розрахункових навантажень,;

N_d = N_I =576 кН - повне навантаження на всі палі для зовнішньої стінки ,

N_d = N_I =720 кН - повне навантаження на всі палі для внутрішньой

г_f - коефіцієнт надійності за навантаженням, г_f = 1,2;

n = 4 - прийняте число паль;

x_max =0,36м- відстань від головної центральної осі пальового поля до осі крайнього ряду паль,

х_і =0,36м- відстань від головної центральної осі пальового поля до осі кожної палі.

Перевіряється несуча здатність ґрунту основи одинокої палі за формулою

де G_паліI - вага палі, кН, визначається за формулою

де г_f - коефіцієнт надійності за навантаженням, г_f = 1,1;

г_т - питома вага залізобетону, приймається 25 кН/м³;

V_палі - об'єм палі, м

тут d - сторона палі, м;

l - довжина палі, м.

- для зовнішньої стінки

- для внутрішньої стінки

Оскільки умова виконана, тоді розрахунок виконаний вірно.

Перевірка напружень в основі пальового фундаменту як умовного масиву

Середньозважене значення розрахункового кута внутрішнього тертя визначається за формулою

де ц₁, ц₂,..., ц_n і l₁, l₂,…, l_n- розрахункові значення кутів внутрішнього тертя ґрунту і відповідні ділянки палі в межах її довжини.

де =16,4- кут внутрішнього тертя 1-го шару

=25- кут внутрішнього тертя 2-го шару

=4,1м

=1,8м

Визначають ширину b_y, довжину l_y і площу А_у умовного фундаменту abcd.

,

тут d - товщина палі або (за наявності кількох рядів) відстань між зовнішніми гранями крайніх рядів паль, м;

м

Площа підошви умовного фундаменту, м², визначається за формулою

м²

- для центрально-навантаженого пальового фундаменту

- для позацентрово-навантаженого пальового фундаменту

,

де R - розрахунковий опір ґрунту основи умовного масиву в рівні вістря палі та знаходимо за формулою

де г_с1=1,2- коефіцієнти умов роботи, для супісі залежить від показника текучості

г_с2=1,1 - коефіцієнти умов роботи, для супісі залежить від показника текучості та від спів відношення (відношення довжини споруди до її висоти)

k - коефіцієнт надійності по ґрунту, приймається k = 1,1, якщо міцнісні характеристики ґрунту (та )прийняті по таблицям

М_г, М_q, M_c - коефіцієнти, що залежать від кута внутрішнього тертя ґрунту основи

; ; ;

k _z - коефіцієнт, який приймається рівним: k_z = 1, при b<10

b_y =1,9м- ширина підошви фундаменту

г_II - усереднене розрахункове значення питомої ваги ґрунтів, що залягають нижче підошви фундаменту на глибину 0,5b, кН/м³. Питома вага ґрунтів, що залягають нижче рівня підземних вод (РПВ), але вище водоупору, повинна визначатися з урахуванням зважуючої дії води, визначається за формулою

кН/м³

- усереднене розрахункове значення питомої ваги ґрунтів, що залягають вище підошви фундаменту, в межах глибини d₁, кН/м³; визначається за формулою

кН/м³

c_II=14 кПа - розрахункове значення питомого зчеплення ґрунтів, що залягають безпосередньо під підошвою фундаменту,;

d₁ = d=8 - глибина закладання фундаменту

d_b =1,25- глибина підвалу

?N_II - сума розрахункових навантажень (по деформаціях) в площині підошви пальового фундаменту,

де N_oII - розрахункове навантаження, що діє у рівні обрізу фундаменту,; N_oII = N_on=480 кН - зовнішня

N_oII = N_on=600 кН- внутрішня

вага ростверку пальового фундаменту; = кН

вага паль в ростверку,;

кН

де об'єм однієї палі, кН;

г_т - питома вага залізобетону, кН/м³;

n - прийняте число паль в ростверку;

- вага ґрунтового масиву abcd, кН, з урахуванням зважуючої дії води;

-для зовнішньої стінки

-для внутрішньої стінки

Для зовнішньої стінки -

Для внутрішньої стінки -

M_on =30кН•м момент від розрахункових навантажень,

- момент опору площі підошви умовного масиву,

м³

- зовнішньої стінки

- внутрішньої стінки

для позацентрово-навантаженого пальового фундаменту

,

Оскільки усі умови виконуються, тоді розрахунок зроблено вірно.

РОЗРАХУНОК ПАЛЬОВОГО ФУНДАМЕНТУ ЗА ДЕФОРМАЦІЯМИ

Ведемо в табличній формі

Розрахункова схема	Грунти	hi, м	г, кН/м3	?уzg, кПа	уzg, кПа	0,2уzg, кПа	z, м	2z/b	б	уzp, кПа	уzpi, кПа	Е, кПа	?S, см
	hi?0,4b? l/b = 0,53 уzp = б(р-уzgo) =б(257,57)
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14
	Н.Г	0,7	0,7
				10,08	10,08	2,016
	Суглинок	0,7	18,2
				12,74	22,82	4,564
		0,7	8,2
				5,74	28,56	5,712
		0,7
				5,74	34,3	6,86
		0,7
				5,74	40,04	8,008
		0,7
				5,74	45,78	9,156
		0,7
				5,74	51,52	10,304
		0,7
				5,74	57,26	11,452
		0,6
				4,92	62,18	12,436
	Супесок	0,7	10,2
				7,14	69,32	13,864
		0,7
				7,14	76,46	15,292
		0,4
				4,08	80,54	16,108	0	0,00	1	257,57
		0,7									236,96	20000	0,66
				7,14	87,68	17,536	0,7	0,74	0,84	216,36
		0,7									172,57	20000	0,48
				7,14	94,82	18,964	1,4	1,47	0,5	128,79
		0,7									102,51	20000	0,29
				7,14	101,96	20,392	2,1	2,21	0,296	76,24
		0,7									62,07	20000	0,17
				7,14	109,1	21,82	2,8	2,95	0,186	47,91
		0,7									40,18	20000	0,11
				7,14	116,24	23,248	3,5	3,68	0,126	32,45
		0,7									28,20	20000	0,08
				7,14	123,38	24,676	4,2	4,42	0,09	23,95
		0,7									20,35	20000	0,06
				7,14	130,52	26,104	4,9	5,16	0,068	17,51
		0,7

Размещено на Allbest.ru

Размещено на Allbest.ru

...