5-7-и этажный жилой монолитный дом в микрорайоне №20 в г. Новоуральске

 

 

5.1.2 Определение нагрузок на фундаменты.

 

Нормативные значения усилий на уровне обреза фундаментов от нагрузок и воздействий воспринимаемых рамой каркаса.

                                                                               Таблица 5.1.4.

Усилие и единица измерения	Постоянная	Снег	Ветер	Нормативная, времен-ная
Nn,i (кН)	43924,5	687,1	0	3182,63
Mn,i (кНм)	0	0	+5927,3	0
Qn,i (кН)	0	0	+227,1	0

 

Нормативные значения усилий на уровне обреза фундамента для основных сочетаний нагрузок.

                                                                                          Таблица 5.1.5.

Усилие и единица измерения	Индексы нагрузок и правило подсчета
	(1)+(2)	(1)+(3)	(1)+(4)	(1)+0.9[(2)+(3)+(4)]
Nn (кН)	44611,6	43924,5	47107,13	47407,3
Mn (кНм)	0	5927,3 -5927,3	0	5927,3 -5927,3
Qn (кН)	0	227,1 -227,1	0	227,1 -227,1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

   

Наиболее неблагоприятным является сочетание нагрузок: N и М – постоянной и всех кратковременных, Q – постоянной и ветровой.

Для расчетов по деформациям (γ_i=1.0)

 

N_II =  N_n• γ_i = 47407,3•1.0 = 47407,3 кН

 

М_II =  М_n• γ_i = 5927,3•1.0 = 5927,3 кНм

 

Q_II =  Q_n• γ_i = 227,1•1,0 = 227,1 кН

 

Для расчетов по несущей  способности  (γ_i=1.2)

 

N_I =  N_n• γ_i = 47407,3•1.2 = 56888,8 кН

 

М_I =  М_n• γ_i = 5927,3 •1.2 = 7112,8 кНм

 

Q_I =  Q_n• γ_i = 227,1•1,2 = 272,52 кН

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5.1.3. Оценка инженерно  - геологических и гидрогеологических условий площадки строительства.

 

Планово высотная привязка здания на площадке строительства приведена  на рисунках 5.1.5 (размеры и отметки в метрах). Инженерногеологический разрез, построенный по данным скважин 1 и 3, построен на рисунке 5.1.3., а скважин 2 и 4 на рисунке 5.1.4. Вычисляем необходимые показатели свойств и состояния грунтов по приведенным в таблице 5.1.3. исходным характеристикам.

 

 

рисунок 5.1.3.

 

                                     рисунок 5.1.4.

 

План площадки строительства.

рисунок 5.1.5.

 

 

 

Определяем  необходимые показатели свойств  и состояния грунтов.

Число пластичности:

J_p = W_L – W_p .

 

Плотность сухого грунта:

r_d = r_n / (1+0,01W),

 

Пористость грунта:

n = (1 - rd/rs)*100, %

 

Коэффициент пористости:

 

e=n / (100 – n);

 

Показатель текучести:

JL = (W – Wp ) / (WL – Wp);

 

Расчетные значения удельного веса и удельного веса частиц:

g_I=rI*g;

g_II=rII*g;

g_s=rs*g;

 

 

 

Слой 1 – суглинок.

 

Число пластичности: I_p = W_L  – W_P = 29,5 – 13,5 = 16%

 

Плотность сухого грунта:

 

ρ_d = ρ/(1+0,01w) = 1.96/(1+0,01•23,9) = 1.58 т/м³;

 

Пористость и коэффициенты пористости:

 

n = (1 – ρ_d/ρ_s)•100 = (1 – 1,58/2,72)•100 = 41,9%;

 

e = n/(100 – n) = 0,72;

 

Показатель текучести:

 

I_L = (W – W_P)/( W_L – W_P) = (23,9 – 13,5)/(29,5 – 13,5) = 0,65;

 

По показателю текучести  суглинок находится в мягкопластичном  состоянии (ГОСТ 25100-95). Расчетные значения удельного веса и удельного веса частиц.

 

 

γ_I¹ = ρ_Ig = 1,91•9,81 = 18,74кН/м³;

 

γ_II¹ = ρ_IIg = 1,93•9,81 = 18,93кН/м³;

 

γ_S¹ = ρ_Sg = 2,72•9,81 = 26,68 кН/м³;

 

Удельный вес суглинка из-за отсутствия грунтовых вод не производим.

Для определения расчетного сопротивления  грунта по СНиП 2.02.01-83* примем условные размеры фундамента d₁ = d_усл = 2м и        b_усл = 1м. Коэффициенты γ_С1 и γ_С2 принимаем по таблице 3 СНиП 2.02.01-83*. γ_С1 = 1,1 (I_L > 0,5), γ_С2 = 1,0.

 

R_усл¹ = [(γ_С1¹ γ_С2)/k]•( Mγ¹k_Zbγ_IISb¹ + M_q¹(d_W γ_II¹ + (2 – d_W)γ_IISb¹) + M_С¹C_II¹)

 

φ_II = 18⁰          Mγ ¹ = 0,43            M_q  = 2,73                  M_С = 5,31

 

R_усл¹ = [(1,1•1)/1]•(0,43•1•1•9,7 + 2,73•(0•18,93+(2–0)•9,7)+5,31•22,0) = 1,1•(4,171 +78,16+116,82) = 219,066 кПа

 

Е = 13,0 Мпа;

 

 

 

 

 

 

Слой 2 (дресвяный габбро)

 

Плотность сухого грунта:

 

ρ_d = ρ/(1+0.01w) = 2,21/(1+0,01•29) = 1,73 т/м³ ;

 

Пористость и коэффициенты пористости:

 

n = (1 – ρ_d/ρ_s)•100 = (1 – 1,73/3,03)•100 = 42,4%;

 

e = n/(100 – n) = 0,736;

 

R_усл² = [(γ_С1² γ_С2)/k]•( Mγ²k_Zbγ_IISb² + M_q²(d_W γ_II¹ + (h₁ – d_W)γ_IISb¹) + M_С²C_II²)

 

R_усл¹=[(1,1•1)/1]•(0,6•10,2+3,34•(0•27+(2,3–0)•10,13)+5,9•31=293,5 кПа;

 

 

Слой 3 (габбро средней прочности)

 

Плотность сухого грунта:

 

ρ_d = ρ/(1+0.01w) = 2,90/(1+0,01•29)=2,31 т/м³ ;

 

Пористость и коэффициенты пористости:

 

n = (1 – ρ_d/ρ_s)•100 = (1 – 2,31/3,03)•100 = 23%;

 

e = n/(100 – n) = 0,299;

 

R_усл³ = [(γ_С1³γ_С2)/k]•(Mγ³k_Zbγ_IISb³ + M_q³(d_W γ_II¹ + (h₁ – d_W)γ_IISb¹ +

h² γ_IIsb² )+  M_С³C_II³)

 

R_усл³ = [(1,1•1)/1]•(0,62•10,6 + 3,14•(0•27 + (2,3 –  0)•10,13  + 2,2•10,2)+ 5,9•40)  = 424,8 кПа;

 

 

Вывод:

В целом площадка пригодна для возведения здания. Рельеф –  спокойный с небольшим уклоном  в сторону скважины 3. Уклон составляет 1,92%. Грунты имеют достаточную прочность и малую сжимаемость для того, чтобы их использовать в качестве естественного основания. Грунтовых вод необнаружено, что значительно улучшает условия строительства фундаментов.

Определим глубину сезонного  промерзания:

d_f  = k_hd_fn

 

d_fn= d₀√M_t , d₀  для суглинков и глин 0,23.

 

 M_t = 70,9

 

d_fn = 0,23•√70,9 = 1,94м

 

k_h = 0,8 (табл.1 СНиП 2.02.01-83*)

 

d_f  = 0,8•1,94 = 1,56м

 

d_W < d_f  + 2м, I_L  > 0.25

 

Суглинок, залегающий в  зоне промерзания, в соответствии с  таблицей 2 СНиП 2.02.01-83* является пучинистым грунтом, поэтому глубина заложения  фундамента здания должна быть принята не менее расчетной глубины промерзания суглинка d_f  = 1,56м , а при производстве работ в зимнее время необходимо предохранение основания от промерзания.

 

 

 

 

5.2.Расчет и проектирование фундамента.

 

 

Проектируется монолитный фундамент мелкого заложения  на естественном основании.

5.2.1. Определяем глубину заложения фундамента с учетом трех факторов.

Первый фактор – учет глубины сезонного промерзания грунта. Грунты основания пучинистые, поэтому глубина заложения фундамента d от отметки планировки DL должна быть не менее расчетной глубины промерзания. Для t_вн = +15⁰ и грунта основания представленного суглинком по п. 2.28 СНиП 2.02.01-83*

 

d ≥ 1.56м

 

Второй фактор - учет конструктивных особенностей здания. Для заданных условий использования подвала в жилых или технических нуждах, и при условии высоты от пола до потолка подвала не менее 2,5 метров. Толщина бетонной подушки принимается равной 600 мм.

 

d = 2,5+0,6-1,2 = 2,00м

 

Третий фактор – инженерно-геологические и гидрогеологические условия площадки. С поверхности на глубину до 2,3 м залегает слой 1 суглинка, достаточно прочный и малосжимаемый. (R_усл = 219.066 кПа, Е = 13.0 МПа). Подстилающие слои 2 и 3 по сжимаемости и прочности не хуже 1-го. В этих условиях, глубину заложения целесообразно принять минимальную, однако достаточную из условий промерзания и конструктивных требований. С учетом всех трех факторов принимаем глубину заложения от поверхности планировки (DL)  d = 2,00 м , Н_ф = 1,9 м , рисунок 5.2.1. Для того чтобы заглубление фундамента в несущий слой в самой низкой точке рельефа оптимальным абсолютную отметку подошвы принимаем 332,6 м, конструктивно.

 

 

 

 

 

5.2.2. Площадь подошвы фундамента A_mp принимаем конструктивно:

 

A_mp = 507,5 м²

 

 

 

5.2.3. Принимаем фундамент с размером подошвы A = lb = 507,5 м² , Н_ф = 1,9 м , толщина плиты 600мм, объем бетона V_fun = 304,5 м³ .

 

Вычисляем расчетное  значение веса фундамента

G_fun = V_fun γ_b γ_f  = 304,5•25•1 = 7612,5 кН

 

Уточняем R для принятых размеров фундамента

l = 29,0м, b=22,8м, d = 0,6м.

 

 R_усл = [(1,1•1)/1]•(0,62•22,8 + 3,14•(2,3•27 + (2,3 – 0)•10,13) + 5,9•40) = 570,1 кПа

 

 

 

5.2. 4. Выбираем основанием для фундамента  габбро средней прочности. Слой Дресвяного габбро убираем и заменяем его подушкой из щебня, толщиной слоя до 1,5 метра.

Вертикальная составляющая силы предельного сопротивления  основания, сложенного скальными грунтами  N_u, кН, независимо от глубины заложения фундамента вычисляется по формуле:

 

N_u = R_Cb'l',

 

где  R_C – расчетное значение предела прочности на одноосное сжатие скального грунта, кПа;

b' и l' – соответственно приведенные ширина и длина фундамента, м, вычисляемые по формулам:

<p class="dash041e_0441_043d_043e_0432