Сбор нагрузок на ленточный фундамент по оси «А»

ОСНОВАНИЯ И ФУНДАМЕНТЫ

В данном разделе проекта выполняются расчет и конструирование ленточных сборных железобетонных фундаментов под стены и монолитных железобетонных столбчатых фундаментов под кирпичные колонны.

Исходные данные

Исходными данными для проектирования оснований и фундаментов являются материалы инженерно-геологических изысканий:

- план участка (рисунок 4.1),

- инженерно-геологический разрез строительной площадки (рисунок 4.2),

- данные о физико-механических свойствах грунтов (таблица 4.1).

Для определения характеристик грунтов до возведения здания были пробурены 6скважин глубиной по 12 м, со следующими абсолютными отметками устья: скв. №1 – «197,60», скв. №2 – «197,30», скв. №3 – «197,08», №4 – «197,12», №5 – «197,20», №6 – «197,52». Грунтовые воды не вскрыты.

Рисунок 4.1-Схема участка строительства

 

Рисунок 4.2-Инженерно-геологический разрез

 

Заключение о возможности использования грунтов в качестве основания

На основе анализа показателей физико-механических свойств грунтов делаем вывод о возможности использования их в качестве естественного основания. Грунты площадки строительства представлены следующими слоями:

- слой грунта мощностью 0,9 м подлежит удалению с площадки и замене на насыпной грунт (песок средней крупности), условное расчетное сопротивление R₀ = 200 кН/м²;

- суглинок лессовидный при естественной влажности, мощностью6,6м; условное расчетное сопротивление R₀ = 450 кН/м²;

- песок мелкий, плотный, средней степени водонасыщенности, мощность слоя 0,3 м;условное расчетное сопротивление R₀ = 140 кН/м²;

- глина опоковидная, мощность слоя около 0,4 м, условное расчетное сопротивление R₀ = 600 кН/м²;

- мергель трещиноватый, мощность слоя 3,8 м и далее, условное расчетное сопротивление R₀ = 740 кН/м².

Основанием фундамента служит суглинок лессовидный.

Для предотвращения возникновения неравномерных осадок необходимо устройство поясов армирования в фундаменте, по обрезу фундамента (армошвы) и в надземной части здания – на уровне перекрытий каждого этажа.

 

Сбор нагрузок

Расчёт ленточного фундамента на естественном основании

Глубина заложения фундамента

Глубина заложения ленточного фундамента определяется с учетом следующих условий: 1) глубины промерзания грунта; 2) грунтовых условий; 3) конструктивных особенностей.

Принимаем глубину заложения фундамента от планировочной отметки d = 1,4 м, что больше глубины промерзания грунта, равной 1,2 м. Относительная отметка подошвы фундамента «-1,550» (по оси «А»).

Расчет осадки фундамента

 

Определяем осадку фундамента под наружную стену. Метод послойного суммирования рекомендуется «СП 22.13330.2011 Основания зданий и сооружений. Актуализированная редакция СНиП 2.02.01-83*» для расчета осадок фундаментов шириной менее 10 м.

Для расчета этим методом грунт под подошвой фундамента разбиваем на слои толщиной h_i=0,2·b и определяем на каждой из этих глубин напряжение от собственного веса по формуле:

,

где n – число слоев в пределах толщи;

g_i – удельный вес грунта i-го слоя;

h_i – толщина i-го слоя;

Вертикальное дополнительное напряжение

σ_{zp =}a ∙ σ_zр0

a – принимается по табл. 1 прил. 2 «СП 22.13330.2011 Основания зданий и сооружений. Актуализированная редакция СНиП 2.02.01-83*»

σ_zр0 – дополнительное напряжение на подошве фундамента.

По полученным значениям s_zq и s_zp строим эпюры давлений на разных глубинах. Эти эпюры строим до нижней границы активной зоны, которую устанавливаем из условия s_zp£ 0,2s_zq. Величина осадки фундамента определяется по формуле:

,

Далее проверяем условие: S = åS_i£S_u,

где S_u – определяется по прил. 4 СП – S_u = 8 см.

Для данного варианта фундамента толщина слоя h_i£ 0,2b= 0,2 ∙ 1,2 = 0,24 м, где b = 1,2 м – ширина фундамента. Разбиваем толщу грунта на слои с h_i = 0,24 м.

Принимаем h₁ = 1,4 м– глубина заложения фундамента; h₂=..= h_i = 0,24 м.

Определяем природные напряжения s_zq для каждого слоя по формуле:

; ;

; ;

.

Определяем дополнительные напряжения s_zp для каждого слоя по формуле:

σ_{zp =}a ∙ σ_zр0

 

где σ_zP0 = P_ср – σ_zg0 = 154,60 – 23,38 = 131,22 кН/м²

σ_g0 = 23,38 кН/м² – природное напряжение на отметке подошвы фундамента;

a – коэффициент, принимаемый по прил. 2 табл. 1 «СП 22.13330.2011 Основания зданий и сооружений. Актуализированная редакция СНиП 2.02.01-83*» для ленточных фундаментов при h ≥ 10, в зависимости от относительной глубины, равной .

Определяем средние дополнительные напряжения для каждого слоя по формуле:

где  - дополнительные напряжения на верхней и нижней границах i – го слоя.

Определяем осадки слоев по формуле:

где b = 0,8 - безразмерный коэффициент;

Е_0i – модуль деформации слоя.

Значение полной стабилизированной осадки грунтовой толщи S по методу суммирования определяем как сумму осадок элементарных слоев грунта по формуле:

Все вычисления сводим в таблицу. Суммирование осадок производим выше нижней границы сжимаемой толщи, которая определяется по формуле:

σ_zp≤ 0,2 ∙ σ_zg

Граница сжимаемой толщи h_сж.т. = 5,5 м.

σ_zp = 19,68 кН/м²< σ_zg ∙ 0,2 = 0,2 ∙ 122,14 = 24,42 кН/м²

Суммарная осадка фундамента S = 3,14 см < S_u = 8 см.

Вывод: Расчетная стабилизированная осадка грунта S = 3,14 см меньше средней предельно допустимой осадки S_u = 8 см. Следовательно, проектируемый фундамент отвечает требованиям проверки по деформациям.

 

 

Рисунок 4.7 – Расчетная схема и таблица расчета осадки фундамента

 

Результаты расчета

Тип фундамента:

Cтолбчатый на естественном основании

 

1. - Исходные данные:

 

Тип грунта в основании фундамента:

Пылевато-глинистые, крупнообломочные с пылевато-глинистым заполнителем 0.25<I<0.5

 

Тип расчета:

Подбор подошвы с соотношением сторон a/b

 

Способ расчета:

Расчет основания по деформациям

 

Способ определения характеристик грунта:

Фиксированное R

 

Конструктивная схема здания:

Жёсткая, при (L/H)>4

 

Наличие подвала:

Нет

 

Исходные данные для расчета:

Расчетное сопротивление грунта основания 20 тс/м2

 

Cоотношение сторон (a/b) 1

Высота фундамента (H) 1,5 м

Глубина заложения фундамента от уровня планировки (без подвала) (d) 1,8 м

Усреднённый коэффициент надёжности по нагрузке 1,15

 

Расчетные нагрузки на фундамент:

Наименование Величина Ед. измерения Примечания

N                      69,5  тс

My                        0   тс*м

Qx                       0    тс

Mx                       0    тс*м

Qy 0                         тс

q    0                        0                       тс/м2     на грунт

 

2. - Выводы:

 

 

Максимальные размеры подошвы по расчету по деформациям a=3,06 м b=3,06 м

 

Расчетное сопротивление грунта основания 20 тс/м2

Максимальное напряжение под подошвой в основном сочетании 19,94 тс/м2

Минимальное напряжение под подошвой в основном сочетании 19,94 тс/м2

 

 

3. - Результаты конструирования:

 

 

 

Геометрические характеристики конструкции:

Наименование Обозначение  Величина Размерность

Ширина верхней части фундамента    b0 1.5 м

Длина верхней части фундамента L0 1.5 м

Высота ступени фундамента hn 0,6 м

Защитный слой верхней части фундамента  zv 3,5 cм

Защитный слой арматуры подошвы   zn 7,0 см

Длина верхней ступени вдоль оси Х   b1 0,78 м

Длина верхней ступени вдоль оси Y   a1 0,78 м

Количество ступеней вдоль оси Х nx 2  шт

Количество ступеней вдоль оси Y ny 2  шт

 

Расчет на продавливание подколонником и первой ступенью при заданной геометрии фундамента не требуется.

Подошва столбчатого фундамента

Рабочая арматура вдоль оси Х 15D 8 A-III

Подошва столбчатого фундамента

Рабочая арматура вдоль оси Y 15D 8 A-III

Подколонник столбчатого фундамента, грани параллельно оси X

Вертикальная рабочая арматура 8D 6 A-III

Подколонник столбчатого фундамента, грани параллельно оси Y

Вертикальная рабочая арматура 8D 6 A-III

 

ОСНОВАНИЯ И ФУНДАМЕНТЫ

В данном разделе проекта выполняются расчет и конструирование ленточных сборных железобетонных фундаментов под стены и монолитных железобетонных столбчатых фундаментов под кирпичные колонны.

Исходные данные

Исходными данными для проектирования оснований и фундаментов являются материалы инженерно-геологических изысканий:

- план участка (рисунок 4.1),

- инженерно-геологический разрез строительной площадки (рисунок 4.2),

- данные о физико-механических свойствах грунтов (таблица 4.1).

Для определения характеристик грунтов до возведения здания были пробурены 6скважин глубиной по 12 м, со следующими абсолютными отметками устья: скв. №1 – «197,60», скв. №2 – «197,30», скв. №3 – «197,08», №4 – «197,12», №5 – «197,20», №6 – «197,52». Грунтовые воды не вскрыты.

Рисунок 4.1-Схема участка строительства

 

Рисунок 4.2-Инженерно-геологический разрез

 

Заключение о возможности использования грунтов в качестве основания

На основе анализа показателей физико-механических свойств грунтов делаем вывод о возможности использования их в качестве естественного основания. Грунты площадки строительства представлены следующими слоями:

- слой грунта мощностью 0,9 м подлежит удалению с площадки и замене на насыпной грунт (песок средней крупности), условное расчетное сопротивление R₀ = 200 кН/м²;

- суглинок лессовидный при естественной влажности, мощностью6,6м; условное расчетное сопротивление R₀ = 450 кН/м²;

- песок мелкий, плотный, средней степени водонасыщенности, мощность слоя 0,3 м;условное расчетное сопротивление R₀ = 140 кН/м²;

- глина опоковидная, мощность слоя около 0,4 м, условное расчетное сопротивление R₀ = 600 кН/м²;

- мергель трещиноватый, мощность слоя 3,8 м и далее, условное расчетное сопротивление R₀ = 740 кН/м².

Основанием фундамента служит суглинок лессовидный.

Для предотвращения возникновения неравномерных осадок необходимо устройство поясов армирования в фундаменте, по обрезу фундамента (армошвы) и в надземной части здания – на уровне перекрытий каждого этажа.

 

Сбор нагрузок

Сбор нагрузок на ленточный фундамент по оси «А»

Расчет оснований по деформациям производится на основное сочетание нагрузок, по несущей способности - на основное и особое сочетание. Сбор нагрузок производится до отметки «-1,250».

Определяем собственный вес конструкций.

Покрытие:

- рулонная кровля, q =  0,09 кН/м²;

- цементно-песчаная стяжка, q = 0,015 м ^. 18 кН/м³ = 0,27 кН/м²;

- утеплитель –плиты «Изоруф», γ=150 кг/м³, δ=150 мм, q = 0,15 м ^. 1,5 кН/м³ ≈ 0,23 кН/м²;

- пароизоляция,q= 0,0075 кН/м²;

- профнастил, q = 0,064 кН/м²;

- монолитная плита q = 1,12 кН/м²;

- главные балки покрытия (2 двутавра №40), q = (2∙96,1)/6=32 кг/м² = 0,32 кН/м²;

Итого: q_покр = 0,09 + 0,27 + 0,23+ 0,0075 + 0,064 + 1,12 + 0,32 =2,10 кН/м².

 

Перекрытия (над 1 – 2 этажами):

- балки перекрытияq = 0,32кН/м²;

- монолитная плита q = 1,12 кН/м²

- конструкция пола q = 0,8 кН/м²;

- полезная нагрузка (для торговых залов по табл. 3 «СП 20.13330.2011 «Нагрузки и воздействия». Актуализированная редакция СНиП 2.01.07-85*)

q =4,0кН/м².

Итого: q_пер = 0,32 + 1,12 + 0,8 + 4,0 = 6,24кН/м².

Грузовая площадь равна А_гр=4,185·3,75=15,70 м² (рисунок5.3).

 

Рисунок 4.3 - Определение грузовой площади

 

Подсчет нагрузок ведется в табличной форме (таблица 4.2).

Таблица 4.2 - Сбор нагрузок на 1 п.м. ленточного фундамента

№ п/п	Вид нагрузки и расчет	Коэф-фици-ент надеж-ности по наг-рузкеgf	Усилие по I предель­ному со­стоянию NI, кН	Усилие по II предель­ному со­стоянию NII, кН
1	2	3	4	5
	Постоянные нагрузки
1	Покрытие: qп × Агруз =2,10 × 15,70 = 32,97 кН	1,2	39,56	32,97
2	Перекрытия(над 1-2 этажами) n пер · qпер × Агруз = 2·6,24 × 15,70 = 195,94 кН	1,2	235,13	195,94
3	Участок стены: (Аст– Аок) × d × g кирп.кл = (3,75·15 -·2∙2,72·1,7)·0,690·18 =583,7	1,1	642,07	583,70
4	Вес блоков подвала: V бл × g =(2 × 0,60∙0.60∙3.75) × 18=48.60 кН	1,1	53,46	48,60
	Временные нагрузки
5	Снеговая нагрузка: S × Агруз=1,80 × 15,70=28,26кН S 0 = S × m =1,80 × 0,7=1,26кН / м2 S =1,80кН / м 2;	1,4	28,26	19,78
	ИТОГО:		998,48	880,99

 

 

4.3.2 Сбор нагрузок на фундамент под центральную колонну (в осях 6;Д)

Нагрузка от покрытия: q_покр = 0,09 + 0,27 + 0,23 + 0,0075 + 0,064 + 1,12 + 0,32 = 2,10 кН/м²(см. п. 4.3.1).

Нагрузка от перекрытий: q_пер = 0,32 + 1,12 + 0,8 + 4,0 = 6,24 кН/м²(см. п. 4.3.1).

Грузовая площадь: А_гр=6·6=36 м² (рисунок 4.4).

Рисунок 4.4 – Схема определения грузовой площади при сборе нагрузок на фундамент под центральную колонну

 

Таблица 4.3 – Сбор нагрузок на фундамент под центральную колонну

№ п/п	Вид нагрузки и расчет	Коэф-фици-ентнадеж-ности по наг-рузкеgf	Усилие по I предель­ному со­стоянию NI, кН	Усилие по II предель­ному со­стоянию NII, кН
1	2	3	4	5
	Постоянные нагрузки
1	Покрытие: qп × Агруз =2,10 × 36 =75,6 кН	1,2	90,72	75,6
2	Перекрытия(над 1-2 этажами) n пер · qпер × Агруз = 2·6,24 × 36 =449,28 кН	1,2	539,14	449,28
3	Вес кирпичного столба 1-го этажа – 0,9 × 0,9 × 6,30 × 18 = 92 кН	1,1	101,20	92
	Вес кирпичного столба 2-го этажа – 0,64 × 0,64 × 4,2 × 18 = 31 кН	1,1	34,10	31
	Вес металлической стойки (труба квадратная 200×10 ГОСТ 30245-94) 3-го этажа – 576,2 × 4,2 = 2,5 кН	1,1	2,75	2,5
	Временные нагрузки
4	Снеговая нагрузка: S × Агруз=1,80 × 36=64,80кН S 0 = S × m =1,80 × 0,7=1,26кН / м2 S=1,80 кН / м 2;	1,4	64,80	45,36
	ИТОГО:		832,71	695,74