Строительные конструкции, Выбор фундаментов - Архитектура и строительство

Выбор фундаментов

Проектирование оснований и фундаментов заключается в выборе основания, типа, конструкции и основных размеров фундамента в совместном расчете основания и фундамента как одной из частей сооружения. Проектирование производится по данным инженерно-геологических и гидрогеологических изысканий, данным о климатических условиях района строительства с учетом местных условий.

За основание принимают массив грунта, на котором возводят сооружение. Если для оснований используют грунты в условиях природного залегания или после несложной предварительной подготовки, их называют естественными основаниями.

Грунты - раздробленные горные породы, состоящие из отдельных минеральных частиц различной формы и крупности, пустоты между которыми заполнены водой (раствором) или газом.

Фундамент - подземная часть здания, расположенная ниже поверхности земли, которая воспринимает нагрузку от надземной части и передает ее на основание.

Поверхность опирания фундамента на основание называется его подошвой, а расстояние от спланированной отметки земли до подошвы - глубиной заложения. Границу между фундаментом и опирающей конструкцией и границы между отдельными уступами называют обрезами.

В зависимости от геологического строения основание состоит из одного или нескольких слоев грунта и, соответственно, называется однородным или слоистым. Верхний пласт слоистого основания, на котором непосредственно расположен фундамент, называют несущим, а пласты, расположенные ниже - подстилающими слоями.

Основание, фундамент и наземная конструкция неразрывно связаны между собой, взаимно влияют друг на друга и должны рассматриваться как единая система. Деформация и устойчивость грунтов основания зависят от особенности приложения нагрузки, размеров и конструкции фундамента и всего сооружения. Основные размеры конструкции фундамента назначаются в зависимости от геологического строения строительной площадки, сжимаемости грунтов, а так же от давления, которое грунты могут воспринять.

Основной расчет производят по деформациям основания зданий и сооружений. В зависимости от угла внутреннего трения, удельного сцепления и модуля деформации, а так же по допускаемому давлению на грунт.

Глубина заложения фундаментов определяется с учетом:

    - назначения, конструктивных особенностей здания или сооружения (наличия подвалов, подземных коммуникаций. Фундаментов под оборудование и др. ); - глубины заложения примыкающих фундаментов рядом расположенных зданий и сооружений; - глубины сезонного промерзания грунтов; - СНиП 2.02.01-83 (выбор глубины заложения подошвы фундамента, назначения, типа и вида фундамента, определение расчетного сопротивления грунта основания, проверка среднего давления под подошвой); - расчет осадки фундамента.

Оценка инженерно-геологических условий площадки строительства

Площадка строительства находится в сельской местности пензенской области. Инженерно-геологические условия площадки строительства выявлены бурением пяти скважин на глубину 13-14 м. При бурении вскрыто следующее напластование грунтов (сверху вниз):

Слой 1 - насыпной ( мощность пласта 0,5 м);

Слой 2 - суглинки (мощность пласта 6,0 м);

Слой 3 - супеси (мощность пласта 10,0 м).

Подземные воды наблюдаются на глубине 11,5 м от дневной поверхности. Глубина сезонного промерзания - 1,5м.

Физико-механические характеристики слоев грунта с исходными данными инженерно-геологических изысканий приведены в задании.

Физико-механические характеристики грунтов

Суглинок

- коэффициент пористости:

; , (2.1)

Где - плотность частиц сухого грунта;

- плотность частиц грунта;

- влажность грунта.

- коэффициент относительной сжимаемости:

; , (2.2)

Где - коэффициент относительной сжимаемости.

- модуль деформации:

; ; (2.3)

- степень влажности:

; ; (2.4)

Где - удельный вес сухого грунта;

- удельный вес воды.

- показатель текучести:

; , (2.5)

Где - влажность на границе раскатывания;

- влажность на границе текучести.

При суглинки относятся к категории текучепластичных.

Супесь

- коэффициент пористости:

; (2.1)

- коэффициент относительной сжимаемости:

; (2.2)

- модуль деформации:

; (2.3)

- степень влажности:

; (2.4)

- показатель текучести:

. (2.5)

При 0<<1 супеси относятся к категории пластичных. Супеси являются насыщенными водой.

Оценка конструктивных особенностей здания и характера нагрузок

Фундамент рассчитываем для наиболее характерного участка здания банка - наружной стены. На плане первого этажа указываем основные несущие конструкции подземной части и определяем расчетные нагрузки, действующие в уровне обреза фундамента.

Расчетные величины действующих нагрузок определяются как произведение нормативных значений на коэффициенты надежности по нагрузке, которые должны соответствовать рассматриваемому предельному состоянию и учитывать возможные отклонения нагрузок в благоприятную сторону от нормативных значений.

Нагрузки и воздействия на основание, передаваемые фундаментом здания, должны устанавливаться расчетом, исходя из рассмотрения совместной работы здания и основания или фундамента и основания, и приниматься с учетом требований СНиП 2.01.07-85 "Нагрузки и воздействия".

В большинстве случаев расчет совместной работы надземной конструкции, фундамента и основания достаточно сложен, в связи с чем нагрузку на фундаменты определяют отдельно. При этом учитываются нагрузки, которые возникают при строительстве и эксплуатации зданий.

При проектировании фундаментов необходимо иметь в виду, что расчет оснований по деформациям должен производиться на расчетное сочетание нагрузок с коэффициентом надежности по нагрузке. При расчете оснований зданий и сооружений по первой группе предельных состояний (несущей способности) принимается: металлические конструкции ; бетонные конструкции ; железобетонные, каменные, деревянные ; крановая нагрузка ; снеговая и ветровая нагрузка.

Нормативные значения равномерно распределенных временных нагрузок на плиты перекрытий, лестницы и полы на грунтах приведены в СНиП 2.01.07

Нагрузки сечения 1-1:

Грузовая площадь:

Постоянные нагрузки:

Нагрузка от собственного веса стены:

(2.6)

Нагрузка от собственного веса плит перекрытия:

(2.7)

От собственного веса крыши:

(2.8)

Нагрузка от собственного веса перегородок:

(2.9)

Временные нагрузки:

Полезная нагрузка на этаж:

(2.10)

Нагрузка от веса снегового покрова:

(2.11)

Итого: (2.12)

Проектирование фундаментов мелкого заложения

Согласно заданию принимаем фундамент мелкого заложения. Здание банка имеет подвал. В основании фундаментов запроектированы сборные железобетонные плиты. Стены фундаментов - сборные ж/б блоки по ГОСТ 17.98-79. Отметка низа сборного фундамента находится на высоте -3,620 м.

Фундаменты мелкого заложения проектируются, как правило, по второй группе предельных состояний (по деформациям). Расчет фундаментов и их оснований по деформациям должен производиться на основные сочетания расчетных нагрузок, , с коэффициентами надежности, равными единице.

Предварительные размеры подошвы фундамента вычисляются на основе сравнения среднего давления под подошвой фундамента и расчетного сопротивления грунта основания:

, (2.13)

Где Р - давление под подошвой фундамента;

R - расчетное сопротивление грунта основания, контактирующего с подошвой фундамента.

Затем определяется величина расчетной осадки, которая сопоставляется с предельно допустимой, для данного типа здания:

, (2.14)

Где S - расчетная величина осадки;

S - предельно допустимая осадка.

Расчет осадки выполняется методом послойного суммирования.

Рассчитываем фундамент на естественном основании под наружную стену здания банка. Максимальная нагрузка по обрезу фундамента для расчета по деформациям =158,54 кН. Основанием служат суглинки с мощностью слоя 6,0 м. Подстилающий слой - супесь.

Стены несущие кирпичные. Принимаем непрерывный (ленточный) фундамент из железобетонных подушек и бетонных блоков (рис. 2.1).

расчетная схема ленточного фундамента

Рис. 2.1 Расчетная схема ленточного фундамента

Назначаем глубину заложения фундамента в соответствии с требованиями [ , пп. 2.25 - 2.33].

Расчетная глубина сезонного промерзания определяется по формуле:

(2.15)

[ , табл. 1];

.

Учитывая конструктивные особенности здания назначаем отметку подошвы фундамента -3,620 м.

Определяем ширину подошвы фундамента из условия, чтобы среднее давление под его подошвой Р не превышало расчетного сопротивления грунта основания R.

Назначаем в первом приближении ширину подошвы фундамента.

Определяем расчетное сопротивление грунта основания по [ , формула 7]:

; (2.16)

Где и - коэффициенты условий работы, принимаемые по [ , табл. 3].

;

;

- коэффициенты, принимаемые по [ ,табл. 4], при ;

- ширина подошвы фундамента;

- среднее значение удельного веса грунта, залегающего ниже подошвы фундамента;

- среднее значение удельного веса грунта, залегающего выше подошвы фундамента;

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

- глубина заложения фундамента в здании с подвалом.

,

(2.17)

;

Определяем примерную площадь подошвы на 1м фундамента, принимая среднее расчетное значение удельного веса фундамента и грунта при наличии подвала.

. (2.18)

Принимаем фундаментную подушку

Среднее давление под подошвой фундамента

(2.19)

206,15 > 198,78 ()

Расчет деформации основания фундамента

Деформации грунтов основания под нагрузкой происходят главным образом в результате перемещения и перегруппировки минеральных частиц, вызывающих сжатие и сдвиг грунтов. Сами частицы и воду в порах считают недеформируемыми. Вертикальные деформации естественных оснований могут происходить за счет осадки и просадки грунтов.

Осадка происходит при небольших, близких к вертикальным перемещениям частиц - сжатии грунта.

Расчетную осадку определяют методом послойного суммирования осадок отдельных слоев в пределах сжимаемой толщи основания. Осадка этим методом находится приближенно только от вертикальных напряжений. Толщу грунта ниже подошвы фундамента делят на элементарные слои. Расчетную осадку определяем на ЭВМ по учебной программе "OSADKA".

Совместная деформация основания и сооружения меньше предельного значения.

Похожие статьи




Строительные конструкции, Выбор фундаментов - Архитектура и строительство

Предыдущая | Следующая