Проектирование фундамента без подвала

Название	Проектирование фундамента без подвала
Дата	14.02.2022
Размер	1.12 Mb.
Формат файла
Имя файла	RGZ1_Fundamenty_gotovoe №1.docx
Тип	Документы #360890

ИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего образования
«Санкт-Петербургский горный университет»
Кафедра строительства горных предприятий и подземных сооружений
Расчетно-графическое задание №1

(схема 3 (Краснодар), вариант 8)
Дисциплина: фундаменты и грунты оснований
Тема: проектирование фундамента без подвала

Выполнил: студент гр. ГС-18-1 __________ /Иванов А. А. /

(подпись) (Ф.И.О.)

Проверил: доцент ___________ /Смирнова О. М./

(подпись) (Ф.И.О.)

Санкт-Петербург

2021 год

Исходные данные 4

Определение пригодных для основания под фундамент слоев 5

Определение глубины заложения фундамента 10

Определение размеров подошвы фундамента 10

Определение высоты плитной части и уточнение полной высоты фундамента 13

Армирование отдельно стоящего фундамента в части здания без подвала 16

Библиографический список 21

Исходные данные

Рис.1 Краснодар, схема 8

Рис.2 Схема №8, административно-бытовой корпус

Таблица 1. Нагрузки на обрез фундамента в наиболее невыгодных сочетаниях

F_v, кН	F_h, кН	M, кН
2500	15	140

Таблица 2. Мощность слоев по скважинам

№ варианта	№ слоя	Мощность слоев по скважинам							Глубина УГВ, м
№ варианта	№ слоя	1	2	3	4	5	6
8	1	0,5	0,6	0,8	0,9	0,8	0,6	4,8
	2	2,5	3,0	3,5	3,8	3,5	3,0
	3	5,2	5,8	6,0	6,2	5,9	5,8

Таблица 3. Характеристики грунтов

№ слоя	Грунт	γ_S, кН/м³	γ, кН/м³	W	W_L	W_p	E, МПа	ϕ, град.	C, кПа
1	Пылевато-глинистый	27,1	19,0	0,15	0,21	0,09	20,0	21	27
2	Пылевато-глинистый	27,2	19,0	0,14	0,19	0,10	20,0	23	30
3	Пылевато-глинистый	27,3	20,0	0,16	0,33	0,15	27,0	20	70

Определение пригодных для основания под фундамент слоев

Рассмотрим первый слой:

1) Удельный вес сухого грунта (по ГОСТ 25100-2011):

где γ – удельный вес грунта, кН/м³; W – влажность грунта.

2) Коэффициент пористости (по ГОСТ 25100-2011):

где γ_s – удельный вес твердых частиц грунта, кН/м³; γ_d – удельный вес сухого (скелета) грунта, кН/м³.

3) Удельный вес грунта во взвешенном состоянии (по ГОСТ 25100-2011):

,

где γ_w – удельный вес воды, приблизительно равный 10 кН/м³.

4) Степень влажности (коэффициент водонасыщения) (по ГОСТ 25100-2011):

,

где W – влажность грунта, %.

5) Число пластичности (по ГОСТ 25100-2011):

,

где W_L – влажность на границе текучести, %; W_P – влажность на границе раскатывания, %.

6) Показатель текучести

7) Полная влагоемкость (по ГОСТ 25100-2011):

8) Показатель текучести полностью водонасыщенного грунта

Вывод: по ГОСТ 25100-2011 первый слой – по коэффициенту водонасыщению относится к средней степени водонасыщения, по числу пластичности

- относится к суглинкам, по показателю текучести к тугопластичным суглинкам. Согласно таблице А9, при коэффициенте пористости e = 0,64, суглинки тугопластичные при показателе текучести I_L= 0,5, R_0расч. принимаем равным после интерполяции вариаций 233 МПа. Так как R_0расч. > R₀ (где R₀ = 150 МПа) принимаем данный слой грунта пригодным для использования в качестве естественного основания под фундаменты.

Рассмотрим второй слой:

1) Удельный вес сухого грунта (по ГОСТ 25100-2011):

где γ – удельный вес грунта, кН/м³; W – влажность грунта.

2) Коэффициент пористости (по ГОСТ 25100-2011):

где γ_s – удельный вес твердых частиц грунта, кН/м³; γ_d – удельный вес сухого (скелета) грунта, кН/м³.

3) Удельный вес грунта во взвешенном состоянии (по ГОСТ 25100-2011):

,

где γ_w – удельный вес воды, приблизительно равный 10 кН/м³.

4) Степень влажности (коэффициент водонасыщения) (по ГОСТ 25100-2011):

,

где W – влажность грунта, %.

5) Число пластичности (по ГОСТ 25100-2011):

,

где W_L – влажность на границе текучести, %; W_P – влажность на границе раскатывания, %.

6) Показатель текучести

7) Полная влагоемкость (по ГОСТ 25100-2011):

8) Показатель текучести полностью водонасыщенного грунта

Вывод: по ГОСТ 25100-2011 второй слой – по коэффициенту водонасыщению относится к средней степени водонасыщения, по числу пластичности

- относится к суглинкам, по показателю текучести к тугопластичным суглинкам. Согласно таблице А9, при коэффициенте пористости e = 0,632, суглинки тугопластичные при показателе текучести I_L = 0,44, R_0расч_. принимаем равным после интерполяции вариаций 239 МПа. Так как R_0расч. > R₀ (где R₀ = 150 МПа) принимаем данный слой грунта пригодным для использования в качестве естественного основания под фундаменты.

Рассмотрим третий слой:

1) Удельный вес сухого грунта (по ГОСТ 25100-2011):

,

где γ – удельный вес грунта, кН/м³; W – влажность грунта.

2) Коэффициент пористости (по ГОСТ 25100-2011):

где γ_s – удельный вес твердых частиц грунта, кН/м³; γ_d – удельный вес сухого (скелета) грунта, кН/м³.

3) Удельный вес грунта во взвешенном состоянии (по ГОСТ 25100-2011):

,

где γ_w – удельный вес воды, приблизительно равный 10 кН/м³.

4) Степень влажности (коэффициент водонасыщения) (по ГОСТ 25100-2011):

,

где W – влажность грунта, %.

5) Число пластичности:

,

где W_L – влажность на границе текучести, %; W_P – влажность на границе раскатывания, %.

6) Показатель текучести (по ГОСТ 25100-2011):

7) Полная влагоемкость (по ГОСТ 25100-2011):

8) Показатель текучести полностью водонасыщенного грунта (по ГОСТ 25100-2011):

Вывод: по ГОСТ 25100-2011 третий слой – по коэффициенту водонасыщению относится к малой степени водонасыщения, по числу пластичности

- относится к супесям, по показателю текучести к пластичным супесям. Согласно таблице А9, при коэффициенте пористости e = 0,566, пластичные супеси при показателе текучести I_L = 0,055, R_0расч_. принимаем равным после интерполяции вариаций 280 МПа. Так как R_0расч. > R₀ (где R₀ = 150 МПа) принимаем данный слой грунта пригодным для использования в качестве естественного основания под фундаменты.

Определение глубины заложения фундамента

Исходя из экономических соображений глубина подошвы фундамента определяется от отметки DL на разрезе (см. приложение 1) на расстояние в данном случае находящееся в пределах от 1,2 до 1,5 м. Первоначально по конструктивным особенностям назначим глубину заложения фундамента 1,5 м.

Следующая проверка, которую необходимо совершить для определения глубины заложения фундамента – это проверка условия того, чтобы подошва находилась на глубине не менее 10-15 см ниже кровли несущего слоя. Исходя из представленного в приложении №1 разреза видно, что глубина 1,3 м для выполнения данного условия подходит.

Следующая проверка – проверка уровня грунтовых вод. Для нашего случая обратим внимание на построенный разрез (см. приложение 1). Уровень грунтовых вод располагается ниже уровня подошвы фундамента, следовательно – проверка пройдена.

Чтобы окончательно принять глубину заложения подошвы фундамента необходимо узнать глубину промерзания грунтов, которая назначается в соответствии с [2].

Нормативная глубина сезонного промерзания грунтов может быть вычислена по формуле:

𝑑_𝑓 = 𝑘_ℎ ∙ 𝑑_𝑓, где

𝑑_𝑓𝑛- нормативная глубина промерзания, принимаемая по схематической карте [1];

𝑘_ℎ-коэффициент теплового режима здания [1].

Учитывая исходные данные, принимаем 𝑑_𝑓𝑛 = 160 см, 𝑘_ℎ = 0,7:

𝑑_𝑓 = 80 ∙ 0,4= 32 см.

Так как d_f
Вывод: глубину заложения фундамента принимаем равной 1,5 м.

Определение размеров подошвы фундамента

Чтобы определить расчетное сопротивление грунта найдем ориентировочную площадь подошвы фундамента:

где 𝐹_𝜈𝐼𝐼 − значение вертикальной нагрузки от надземной части здания на обрезе фундамента по 2-й группе предельных состояний, кН; 𝛾_ср – среднее значение удельного веса материала фундамента и грунта на его ступенях, принимаемое для фундаментов сооружений без подвала равным 20 кН/м³; 𝑑 − глубина заложения фундамента, м.

Следовательно – ориентировочная ширина подошвы фундамента b = 3 м. Для построения графика найдем R при ширине фундаментов

Расчетное сопротивление грунта, на который опирается подошва фундамента, вычисляется по формуле:

где 𝛾_𝑐₁ и 𝛾_𝑐₂ – соответственно, коэффициенты условия работы грунтового основания [1], 𝛾_𝑐₁ = 1,2, 𝛾_𝑐₂ = 1; k – коэффициент, принимаемый равным k=1 – если прочностные характеристики грунта (c_II – удельное сцепление грунта и φ_II – угол внутреннего трения для расчета по деформациям) определены непосредственными испытаниями и k=1,1 – если они определены по таблицам, k=1,1; M_γ, M_q и M_c – коэффициенты, зависящие от значения 𝛾_𝐼𝐼 грунта, залегающего под подошвой фундамента [1], M_γ=0,66, M_q=3,65, M_c=6,24; k_z – коэффициент, принимаемый равным: при b < 10 м – kz = 1; при b ≥ 10 м – k_z = z_o/b + 0,2, (здесь z_o = 8 м); b – ширина подошвы фундамента, предварительно принимаем равным b=3 м; 𝛾_𝐼𝐼 и 𝛾′_𝐼𝐼 – расчетные значения удельного веса грунтов (для расчета по деформациям), залегающих, соответственно, ниже и выше подошвы фундамента, при этом осредненное значение удельного веса грунта, лежащего выше подошвы фундамента определяется как средневзвешенное по формуле:

Так как наш фундамент пересекает два расчетных пласта найдем средневзвешенное

между ними:

Ниже подошвы фундамента:

Предварительные размеры площади подошвы фундамента, при

Для ширины фундамента

м расчетное сопротивление грунта равно:

Для ширины фундамента

, расчетное сопротивление грунта равно:

Для ширины фундамента

, расчетное сопротивление грунта равно:

Определяем расчетную нагрузку от веса фундамента и грунта на его обрезах:

где

– средний удельный вес грунта и материала фундамента, принимаемый равным 20 кН/м³.

кH

кН

кН

Определим среднее давление под подошвой фундамента для каждого размера площади:

кПа

кПа

По полученным результатам давления под подошвой фундамента и расчетного сопротивления грунта основания построили график (рис.3) и графически определили ширину подошвы фундамента, 2,9 м, для точности и наглядности шаг разбивки b был уменьшен.

Рис. 3 Графическое определение плщади подошвы фундамента

Определение высоты плитной части и уточнение полной высоты фундамента

Предварительные размеры рабочей высоты плитной части фундамента:

где

– соответственно высота и ширина сечения колонны,

– расчетная нагрузка, передаваемая колонной на уровне обреза фундамента,

;

– коэффициент надежности по нагрузке,

, N₁= 3000 кН;

– поправочный коэффициент,

;

– коэффициент, учитывающий длительность действия нагрузки,

;

– коэффициент, учитывающий вид материала фундамента,

;

– расчетное сопротивление бетона растяжению,

=0,75 Мпа для бетона В15;

– реактивный отпор грунта от расчетной продольной нагрузки

без учета веса фундамента и грунта на его уступах,

кН

м

Высотра плитной части:

где

– защитный слой бетона,

мм

мм

Полная расчетная высота фундамента:

где

– глубина стакана в мм,

– глубина заделки колонный в стакан фундамента,

м

Полную высоту фундамента из конструктивных особенностей принимаем кратную 0,3 м и равную 1,5 м., что соответствует ранее выбранной расчетной высоте фундамента.

Рис. 4 Фундамент с стаканным сопряжением с колонной

Армирование отдельно стоящего фундамента в части здания без подвала

Предварительный размер отдельно стоящего фундамента:

Вертикальная нормативная нагрузка:

В качестве материала фундамента берем бетон класса В15, толщину
защитного слоя бетона а устанавливаем 4 см.

Определим расчетные нагрузки от веса фундамента и грунта на его ступенях,
принимая коэффициент надежности по нагрузке в соответствии СНиП [4] равным: для ж.б.
и бетонных конструкций равным

, для грунтов в природном залегании

Нагрузка от фундамента и грунта соответственно:

где

объем фундамента и грунта вычисленный геометрически,

удельный объем бетона и грунта.

Расчетная нагрузка фундамента и грунта соответственно:

Давление в грунте под подошвой фундамента от действия расчетных нагрузок:

Расчет на продавливание выполняют по условию:

,

где

– расчетная продавливающая сила,

– коэф., принимаемый для тяжелого ячеистого бетона, равным 0,6;

– расчетное сопротивление бетона растяжению,

;

– рабочая высота фундамента,

, высота защитного слоя бетона;

– среднее арифметическое между параметрами верхнего и нижнего оснований пирамиды продавливания в пределах полезной высоты фундамента h_0.

Для фундамента с квадратной подошвой:

Расчетная продавливающая сила:

Продавливающая сила

, это означает, что размеры пирамиды продавливания больше размеров фундамента, т.е. прочность фундамента на продавливания обеспечена.

Расчет на действие поперечной силы не производят, если выполняются условия:

Поперечная сила в сечениях I-I и II-II равна:

Рис.5. Схема к расчету конструкции центрально нагруженного фундамента

Следовательно, размеры фундамента приняты верно и не нужно увеличивать высоту поперечного сечения уступов фундамента.

Армирование фундамента осуществляется по результатам расчета нормальных сечений на действие изгибающих моментов в сечениях I-I и II-II:

Сечение арматуры на всю ширину фундамента:

где

– расчетное сопротивление арматуры растяжению (А400),

Принимаем 17 стержней,

.

Шаг рабочей арматуры принимаем 180 мм.

Процент армирование в расчетном сечении фундамента должен быть не ниже минимального допустимого процента армирование в изгибаемых элементах:

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

Библиографический список

Методические указания по выполнению курсовой работы / сост. Л.А. Голдобина. – СПб.: Санкт-Петербургский горный университет, 2017. – 52 с.: ил.
СП 22.13330.2011. «Основания зданий и сооружений».
Пособие по проектированию к СНиП 2.03.01-84 и СНиП 2.02.01-83.

Проектирование фундамента без подвала

Оглавление

Определение пригодных для основания под фундамент слоев

Определение глубины заложения фундамента

Определение размеров подошвы фундамента

Определение высоты плитной части и уточнение полной высоты фундамента

Армирование отдельно стоящего фундамента в части здания без подвала

Библиографический список