Построение инженерно-геологических разрезов

 

Строим инженерно-геологические разрезы по направлениям, являющимся наиболее информативными. То есть будут разрезы I-I - по скважинам 1-3 и II-II - по скважинам 2-3. Они дают наибольшую информацию о состоянии рельефа строительной площадки, а расчетные сечения I-I (Б-2) и II-II (А-2) попадают в инженерно-геологический разрез II-II.

 

  

 

 

Расчет и проектирование фундамента мелкого заложения в сечении

I - I (Б-2)

4.1. Общие положения.

 

Строительство ведется в г.Казань.

Расчет и проектирование фундамента (ФМЗ-1) производим по заданной расчетной нагрузке на обрез фундамента: N_II=1350 кН и М_II=70 кН×м. В осях 1-4 и А-Г имеется отапливаемый подвал высотой h _подв=2,5м

Так как грунт в ИГЭ-2, где ставится фундамент, является слабым, то на его месте делаем песчаную подушку с характеристиками ИГЭ-1.

Мощность h₁=4,8м, начальное расчетное сопротивление R_о=100 кПа и модуль деформации Е_о = 11000 кПа ИГЭ-1 является достаточными, чтобы использовать данный слой грунта в качестве несущего.

Назначаем класс бетона фундамента В20. Толщину защитного слоя принимаем а_s=35мм. Железобетонные колонны прямоугольного сечения b_c  h_c=0,4  0,4 м.

 

4.2.1. Определение высоты фундамента по конструктивным требованиям.

 

Предварительную высоту плитной части фундамента принимаем d=0,25 м, исходя из того, что d_min=0,2м. А предварительную глубину стакана фундамента h_cf вычислим по формуле:

h_cf= h₃+0,05=0,6+0,05=0,65 м.

где 0,05 м – зазор между нижним торцом колонны и дном стакана;

     h₃ - глубина заделки колонны в стакан фундамента; определяется из условий:

 

а) жесткой заделки колонны в стакане фундамента. Колонна двухветвевая, величину заделки принимаем равной:

h₃=1.5 h_с=1,5 0,4=0,6 м

б) анкеровки продольной рабочей растянутой арматуры колонны:

h₃=25 d_s=25 16=400 мм=0,4 м,

 

Класс бетона колонн принимаем В15.Окончательно принимаем h₃=0,6 м.

H_f = h_cf + d = 0,65 + 0,25 = 0,9 м – полная высота фундамента по конструктивным        требованиям.

 

 

4.2.2. Определение расчётной высоты фундамента.

       Уточняем требуемую рабочую высоту плитной части фундамента h _{0 pl}  по приближенной формуле:

где h_c и b_c- соответственно, высота и нирина колонны; N_I – расчетная нагрузка, передаваемая колонной на уровне обреза фундамента =γ_f *N_II=1.2*1350=1620 кН; γ_{f –} коэффициент надежности по нагрузке =1.2; α=0,85; R_bt- расчетное сопротивление бетона растяжению, для бетона кл. В15 R_bt=0.75 МПа; p_гр – реактивный отпор грунта на его уступах, определяется по формуле:

       Определяем требуемую расчетную высоту плитной части фундамента h_pl=h_0pl+a_s=0.5+0.04=0.54 > 0.3/. Условие выполняется. Округляем до 0,6, кратное 0,3.

Определяем расчетную высоту фкндамента H_f = h_pl+h_cf=0.6+0.65=1.25. Так как минимальная высота H_f=1.5м, то такой её и принимаем.

 

4.3. Определение глубины заложения фундамента.

 

Определение глубины заложения фундамента производим согласно п. 2.25-2.23 [1] в следующей последовательности.

1. Определяем расчетную глубину промерзания d_f несущего слоя грунта по формуле  d_f = k×d_fn =0,4×1,7=0.68м.

где к=0,4 – коэффициент, учитывающий температурный режим здания, принимается табл.1 [1];  

  d_fn – нормативная глубина промерзания грунта, определяется в зависимости от климатического района строительства по 2.26 [1], для г. Казань  d_fn =1,7 м. 

                    

2. Выясняем, зависит ли глубина заложения фундамента от глубины промерзания грунтов. Определяем для этого d_f +2=0,68+2=2,68 м.

Так как d_w=2,2 < d_f + 2=2,68 м, то для нашего несущего слоя – суглинок твердый, глубина заложения фундамента назначается не менее расчетной глубины промерзания грунта.

 

3. Определим глубину заложения фундамента по конструктивным требованиям:

d_f = h_подв+h_cf+h₁+ H_f -0,45 =2.5+0.1+0.21.5-0.45=3.85м,

где H_f =1,5м – высота фундамента;

  h_ц  = 0,45м - высота цоколя.

 

Вывод: Так как расчетная глубина промерзания грунта меньше, чем конструктивная глубина заложения фундамента, то в качестве расчетного значения принимаем большую из них, т.е. d_f =3,85м.

Абсолютная отметка подошвы фундамента FL=DL – d_f= 76.5-3.85 = 72.65м

4.4. Определение размеров подошвы фундамента.

 

Следующая последовательность определения размеров подошвы фундамента:

 

1. Так как фундамент испытывает воздействие нормальной силы N_II и изгибающего момента М_II, он считается внецентренно нагруженным. Следовательно, фундамент проектируется прямоугольным в плане вытянутым в плоскости действия момента, при этом и соотношение сторон подошвы фундамента принимается в пределах h=b_f /l_f=0.6-0.85. Принимаем h=0.75.

 

2. Зададимся предварительными размерами подошвы фундамента: b_f =2,1 м и l_f=2,7 м.

3. Соотношение длины здания к его высоте L/H=60/12,85=4,71 м

 

4. Уточним расчетное сопротивление несущего слоя грунта основания, с учетом предположения о возможном замачивании просадочного слоя грунта в период эксплуатации здания и использования расчетных значений прочностных характеристик в водонасыщенном состоянии согласно п.3.9.б[1] :

где g_с1 и g_с2 –коэффициенты условий работы, принимаются по табл. 3[1], g_с1 =1,2 и g_с2 =1,06;

k=1- коэффициент, т.к. прочностные характеристики грунта определены испытаниями;

М_g, М_q, M_c-коэффициенты, зависящие от угла внутреннего трения j несущего слоя грунта, для

j=27°- М_g=0,91, М_q=4,64, M_c=7,14, принимаются по табл. 4[1];

b_f – ширина подошвы фундамента, b_f =2,1;

k_z=1 – коэффициент, т.к. ширина подошвы фундамента b_f <10 м;

d_b – глубина подвала;

с_II - расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента, с_II=1 кПа;

g’_II - осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих выше подошвы фундамента, определяется по формуле:

,

здесь g₁=p₁*g - удельный вес грунта ненарушенной структуры ИГЭ-1; р₁=1,95 г/см³ – плотность грунта ненарушенной структуры ИГЭ-1; g=10м/с²- ускорение свободного падения; g_II-то же, ниже подошвы фундамента. Так как расчетное сечение I-I расположено ближе к скважине №3, значит, толщи грунта принимаем по скважине №3. Тогда:

 

 

где g_i = p_i×g – удельный вес грунта ненарушенной структуры ИГЭ –2,3,4,5;

 g_sb1 - удельный вес грунта ИГЭ-1 с учетом взвешивающего действия воды:   

 g_sb2=

здесь g_w - удельный вес воды,

      g_s2 = p_s2×g = 2,65 × 10 = 26,5 кН/м³  - удельный вес твердых частиц;

 

5. Уточним ширину и длину подошвы фундамента с выше уточненным расчетным сопротивле­нием R и округляем их кратно 0,3м в большую сторону:

Принимаем b_f =2,1 м и l_f=2.7 м

 

6. Определяем максимальное и минимальное краевое давление и среднее давление

под подошвой внецентренно нагруженного фундамента в предположение линейного распределения напряжений в грунте.

где  - момент сопротивления подошвы фундамента.

7. Для исключения возникновение в грунте пластических деформаций проверяем выполнение следующих условий:

.

,

Все условия выполняются, и недонапряжение составляет около 9,4%<10%, что допускается, поэтому принимаем в качестве расчетных размеров размеры плитной части равные b_f =2,1 м и l_f=2.7м.

 

4.5. Вычисление вероятной осадки фундамента.

 

Вычисление вероятной осадки ФМЗ-2 в сечении I-I производится методом послойного суммирования в следующей последовательности.

 

1. Вычислим ординаты эпюр природного давления s_zg и вспомогательной 0,2s_zg :

Точка О – на поверхности земли

s_zg=0;                                                                                         0,2s_zg=0;

точка 1 - на границе 1 и 2 слоев

s_zgо=g₁×h₁=19,5×2.2=42.9 кПа;                                               0,2s_zgо=8.58 кПа;

точка 2 - на уровне подошвы фундамента

s'_zg1= s_zgо+g_1sb×h_2/1=42.9+9.71×1.65=58.9 кПа;                      0,2s_zg1=11.78 кПа;

точка 3 - на границе 2-го и 3-го слоев

s'_zg3 = s_zg2 +g_sb1×h_2/2=58.9+9.71×1.55=73.95 кПа;                  0,2s_zg3=14.79 кПа;

точка 4 - на границе 3-го и 4-го слоев

s'_zg4 = s_zg3 +g_3sb×h₃=73.95+9.59×2,9=101.76 кПа;                       0,2s_zg4=20.35 кПа;

s_zg4 = s'_zg4 +g_w×(h₁+ h₂+h₃ -h_w)=101.76+10×6.1=162.76 кПа;     0,2s_zg4=32.55 кПа;

точка 5 - на границе 4-го и 5-го слоев

s_zg5 = s_zg4 +g₄×h₄=162.76+20×5.2=266.76 кПа;                           0,2s_zg5=53.35 кПа;

точка 6- вертикальное напряжение по подошве фундамента 5-го слоя

s_zg6 = s_zg5 +g₅×h₅=266.76+19.5×6=383.76 кПа;                           0,2s_zg6=76.75 кПа;

 

2. По полученным значениям ординат на геологическом разрезе в масштабе строим эпюру природного давления s_zg и вспомогательной 0,2s_zg. (рис.4.1)

 

3. Определим дополнительное вертикальное давление на основание от здания по подошве фундамента: р_о = р - s_zgо = 315.09-58.9=256.2 кПа

4. Разбиваем толщу грунта под подошвой фундамента на элементарные подслои толщиной _i=(0,2¸0,4)b_f. Принимаем _i=0,2b_f=0,1×2,1=0,42 м.

5. Определим дополнительные вертикальные нормальные s_zр напряжения на глубине z_i от подошвы фундамента: s_zр =a_i p_о,

a_i  - коэффициент рассеивания напряжений для соответствующего слоя грунта, для его определения принимаем по таб.1[1] x=0,95×z_i  и h=1,28

6. По полученным данным строим эпюру дополнительных вертикальных напряжения s_zр от подошвы фундамента (рис.4.1.)

7. Определим высоту сжимаемой толщи основания H_с, нижняя граница которой ВС принимается на глубине z=H_с, где выполняется условие равенства s_zр =0,2s_zg (рис.4.1.)

8. Теперь определим величину общей осадки по формуле:

 

где b=0,8 – безразмерный коэффициент;

s^ср_zр,i - среднее значение дополнительного вертикального нормального напряжения от подошвы фундамента в i-ом слое грунта;

 

 

        Таблица 4.1.

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться: