Строительство в Севастополе — сообщество мастеров строителей и отделочников
Строительные работы в Севастополе
Глубину заложения фундаментов определяем исходя из конструктивных особенностей здания (наличие подвала, нагрузки и воздействия), конструкции фундаментов, инженерно – геологических условий строительной площадки. Определим минимальную глубину заложения исходя из нормативной глубины промерзания по формуле: df=kh*dfn (7) где kh – коэффициент, учитывающий влияние теплового режима здания на глубину промерзания грунта у фундаментов наружных стен, определяем по таблице 13 [1]; dfn – нормативная глубина промерзания, определяемая по карте нормативных глубин промерзания, для города круглое dfn= 1,09м м Для сечения 4–4 (часть здания с подвалом), принимаем глубину заложения независимо от глубины промерзания. Планировочная отметка DL= 173,6 (-0,7) м, тогда получаем отметку чистого пола 174,3м, отметка пола подвала174,3–3=171,3 м, отметка подошвы фундамента 171,3-0,3-0,5= =170,5м.Таким образом d=173,6–170,5=3,1 м. Рисунок 2 – К определению глубины заложения в сечении 5-5 Для сечения 5-5 глубину заложения определим исходя из конструктивных особенностей фундамента. Верхний обрез стаканного фундамента проектируем на 150 мм ниже отметки чистого пола 1-го этажа, глубину заделки сборных колонн сплошного сечения Нз принимаем равной: где hk – больший размер колонны (в данном случае 600 мм) м.Принимаем 0,8м. Толщину дна стакана примем 250 мм, тогда hf=0.8+0.25=1.05 м.Высота плитной части 0,3 или 0,45м. Таким образом исходя из условия, что минимальная высота фундамента 1500мм,а глубина промерзания 0,5м окончательно принимаем типовой монолитный фундамент высотой 1500 мм. Фундамент устанавливаем с таким расчетом чтобы верх фундамента находился в уровне планировочной отметки. Глубина заложения в этом случае d=1500мм. Первый слой, суглинок тугопластичный, его мощность равна 2,01 , фундамент стаканного типа распологаем во втором грунте, суглиноке мягко-пластичном его мощность 3,32м. Данный грунт не просадочный и может служить надежным основанием. Размеры подошвы фундамента под колонны определим методом последовательного приближения. (см.рисунок 2) Определим площадь подошвы фундамента под колонну в плане по формуле: 15. Допускается ли закладывать подошвы соседних фундаментов на разных отметках? Исходя из каких условий определяют отметку обреза фундамента мелкого заложения
3 Расчёт фундаментов мелкого заложения
3.1 Определение глубины заложения фундаментов.
Рисунок 1– К определению глубины заложения в сечении 4–4
(8)3.2 Проектированиестолбчатогофундамента
3.2.1 Определение размеров подошвы столбчатого фундамента
м2.
м,
Уточняем расчетное сопротивление по формуле:
(11)
где gС1 и gС2 – коэффициенты условий работы, учитывающие особенности работы разных грунтов в основании фундаментов и принимаемые по таблице 16, [1].
k – коэффициент, принимаемый: k=1,1 – т.к. они приняты по нормативным таблицам;
kZ – коэффициент принимаемый kZ=1 при b<10 м; b – ширина подошвы фундамента, м;
gIIи gII - усредненные расчетные значения удельного веса грунтов, залегающих соответственно ниже подошвы фундамента (при наличии подземных вод определяется с учетом взвешивающего действия воды) и выше подошвы, кН/м3;
СII – расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента, кПа;
db – глубина подвала – расстояние от уровня планировки до пола подвала, м;
Мg, Мq, Мс – безразмерные коэффициенты, принимаемые по таблице 17;[1]
d1 – глубина заложения фундаментов бесподвальных сооружений или приведенная глубина заложения наружных и внутренних фундаментов от пола подвала: d1=hS+hcfgсf/
, м (12)
hcf – толщина конструкции пола подвала, м;
gcf – расчетное значение удельного веса конструкции пола подвала, кН/м3.
По таблицам 16-17[1] для заданных грунтовых условий и при соотношении L/H=54/12,6=4,3 найдем значения коэффициентов:gс1=1,1; gс2=1; Mg=0,49; Мq=2,98; Мс=5,58. А также gII=27,1; gII’=16,25; CII=19,5.
Для фундамента без подвала db=0; d1=d=2,4м, тогда:
кПа
Уточним размеры фундамента м
Принимаем, с округлением и в соответствии с размерами типовых монолитных фундаментов, l=3,3м, b=2,7
Получаем следующее расчетное сопротивление:
кПа
Определим расчетные нагрузки на фундамент:
(13)
кНм
(14)
Определим вес фундамента:
кН
Вес грунта обратной засыпки:
кН
кН
Определим эксцентриситет:
Так как е=0,16м>2,7/30=0,09м, то фундамент необходимо рассчитывать как внецентренно нагруженный, т.е. должны выполняться условия:
; ;
(15)
Максимальное и минимальное давление под подошвой внецентренно нагруженного фундамента:
(16)
где W – момент сопротивления подошвы фундамента;
кПа
кПа
Условия (14):
Pmax=232,42 кПа<1.2x260.88=313,06кПа
Pmin=135,22 кПа > 0;
Pср=215,37 кПа < R=260,88 кПа
Условия выполняются. Значит размеры подошвы фундамента подобраны верно. Недонапряжение составляет: %
studfiles.net
Тема 2. Проектирование фундаментов мелкого заложения.
Лекция № 3.
Классификация фундаментов мелкого заложения. Назначение формы и основных размеров фундамента. Выбор глубины заложения подошвы фундамента. Монолитные и сборные фундаменты. Материал фундаментов.
Классификация фундаментов мелкого заложения
Основным назначением любого фундамента является передача нагрузки от несущих конструкций сооружения на грунты основания. На фундамент возлагается задача распределить нагрузку так, чтобы давление по его подошве не приводило бы к недопустимым деформациям основания сооружения, кроме того, фундаменты должны обеспечивать как можно меньшую неравномерность осадок отдельных частей сооружения.
Таким образом, при проектировании фундаментов после принятия глубины заложения стремятся подобрать такие размеры их подошвы и выбрать такую их конструкцию, которые обеспечивали бы допустимые деформации оснований сооружений. Основными типами фундаментов мелкого заложения являются отдельные, ленточные, сплошные, стоечные и комбинированные фундаменты. Для изготовления фундаментов мелкого заложения применяется, в основном, железобетон. Они могут быть сборными, монолитными и сборно-монолитными.
Характерной особенностью фундаментов мелкого заложения является передача на основание вертикальных, горизонтальных и изгибающих (от моментов) нагрузок от надфундаментной части сооружения или опоры моста только через их подошву, Боковая поверхность фундаментов мелкого заложения в работе не участвует из-за практической невозможности, как правило, обеспечить засыпку пазух между их боковыми поверхностями и котлованами грунтом, с плотностью равной или выше природной.
Водопропускные трубы под насыпями сооружают, как правило, с фундаментами мелкого заложения. Опоры мостов традиционной конструкции возводят как с фундаментами мелкого, так и со свайными фундаментами, а при значительных нагрузках с фундаментами глубокого заложения.
Выбор глубины заложения подошвы фундамента, назначение формы и основных размеров фундамента мелкого заложения
При выборе глубины заложения фундаментов решается вопрос о несущем слое грунта и типе основания. На выбор глубины заложения фундаментов влияют три фактора: инженерно-геологические условия площадки; климатические особенности местности и их воздействие на верхние слои грунта; конструктивные особенности сооружения [6, 9].
Конструкция фундамента мелкого заложения определяется главным образом глубиной его заложения и размерами в уровне обреза и подошвы.
Глубину заложения назначают с учетом гидрогеологических условий. Наименьшая глубина заложения зависит от глубины промерзания грунтов и их размыва поверхностными водами. По промерзанию грунты подразделяются на пучинистые и непучинистые.
В пучинистых грунтах, к которым относятся все грунты, кроме скальных, крупнообломочных с песчаным заполнением, песков гравелистых, крупных и средней крупности, глубина заложения фундаментов искусственных сооружений должна быть больше расчетной глубины промерзания на 0,25 м.
Расчетная глубина промерзания грунтов определяется согласно [15] по пп. 2.25-2.33 по формуле:
где kh - коэффициент, учитывающий влияние теплового режима эксплуатации сооружения, для неотапливаемых сооружений kh =1,1; do - величина, принимаемая равной, м, для: суглинков и глин - 0,23; супесей, песков мелких и пылеватых - 0,28; песков гравелистых, крупных и средней крупности - 0,30; крупнообломочных грунтов - 0,34; Mt - безразмерный коэффициент, численно равный сумме абсолютных значений отрицательных среднемесячных температур за зиму в данном районе строительства, принимаемых по СНиП по строительной климатологии и геофизике.
Фундаменты опор мостов недопустимо опирать на просадочные и заторфованные грунты, а также на глины и суглинки с показателем текучести IL>0,5. Такие грунты необходимо проходить, опирая подошву фундаментов на нижерасположенные более прочные грунты с залеганием в них подошвы фундамента.
В непучинистых грунтах, кроме скальных, глубина заложения фундаментов должна быть не менее 1 м, считая от дневной поверхности грунта или дна водотока. В скальные породы фундамент заглубляют в прочные слои, способные воспринимать давления от сооружения, не менее чем на 0,1 м. При возможности размыва фундаменты должны быть заглублены ниже дна реки после размыва у данной опоры не менее чем на 2,5 м. Обрез фундаментов на поймах рек располагают на уровне дневной поверхности грунта (после размыва), а в руслах рек - на 0,5 м ниже низкого уровня меженных вод и не выше нижней поверхности льда в реке плюс 0,25 м; в судоходных пролетах должны быть обеспечены глубины для прохода судов около опор.
В несущий слой грунта подошва фундамента должна быть заглублена не менее чем на 0,5 м. Для опор возводимых на суше, обрез фундамента назначают на 0,2-0,4 м ниже поверхности грунта.
Размеры фундамента в уровне его подошвы определяют в зависимости от величины передаваемых нагрузок и физико-механических свойств грунтов основания.
После назначения глубины заложения подошвы фундамента и отметки его обреза конструктивную площадь фундамента определяют по формуле:
Aк = lпbп = (lоп + 2hфtg)(bоп + 2hфtg),
где lоп, bоп - длина и ширина опоры по обрезу фундамента, м; lп, bп - длина и ширина подошвы фундамента, м; hф - высота фундамента, м; - угол развития фундамента.
Для того, чтобы в теле фундамента возникали преимущественно сжимающие напряжения, угол принимают в пределах 25-35°.
Фундаменты под массивные опоры мостов обычно сооружают ступенчатыми. В ступенчатых фундаментах высоту ступени hст назначают равной в пределах 0,7-2,5 м, ширину ступени bст - 0,4-1 м.
Класс бетона для монолитных фундаментов не ниже В20, для сборных - В25, при этом используется гидротехнический бетон.
Задавшись высотами ступеней фундамента hст так, чтобы в высоте фундамента hф укладывалось целое число ступеней, (высота ступени может быть одинаковой или различной), можно определить ширину каждой ступени по формуле:
bст = hстtg.
Количество ступеней в фундаменте принимается равным 2-4. Окончательно из конструктивных соображений размеры площади подошвы фундамента мелкого заложения можно определить по формулам:
n n
lп = lоп + 2 bст,i , bп = bоп + 2 bст,i, Aк = lпbп,
i=1 i=1
где n - число ступеней в фундаменте; bст,i - фактическая ширина ступени фундамента (с учетом ее округления кратно 100 мм).
studfiles.net
15. Допускается ли закладывать подошвы соседних фундаментов на разных отметках?
Фундаменты здания рекомендуется закладывать на одной отметке. Однако, если здание состоит из нескольких отсеков, то для ленточных фундаментов допускается применение различной глубины их заложения. При этом переход от более заглубленной части к менее заглубленной должен выполняться уступами (рис.Ф.9.4). Уступы должны быть не круче 1:2, а высота уступаhне более 60 см.
| Рис.Ф.9.4. Заложение соседних фундаментов на разной глубине |
Допустимая разность отметок заложения столбчатых фундаментов (или столбчатого и ленточного) определяется по формуле
где aрасстояние между фундаментами в свету;IиcIрасчетные значения угла внутреннего трения и удельного сцепления грунта;pсреднее давление под подошвой расположенного выше фундамента под действием расчетных нагрузок.
16. Как определяется расчетное значение сезонного промерзания грунта?
Расчетная глубина сезонного промерзания грунта определяется по формуле
где khкоэффициент, учитывающий влияние теплового режима сооружения и принимаемый для отапливаемых зданий в зависимости от конструкции полов и температуры внутри помещений, а для наружных и внутренних фундаментов неотапливаемых зданийkh= 1,1 (кроме районов с отрицательной среднегодовой температурой).
17. В каких грунтах глубина заложения фундаментов назначается независимо от расчетной глубины промерзания грунтов?
В скальных, крупнообломочных с песчаным заполнителем грунтах, песках гравелистых, крупных и средней крупности глубина заложения фундаментов назначается произвольно, так как в этих грунтах при замерзании не возникает сил морозного пучения.
18. Из каких материалов делаются фундаменты?
В качестве материала фундаментов применяются бетон, железобетон, бут, кирпич. Основными материалами для фундаментов являются железобетон и бетон, которые применяются при устройстве всех видов фундаментов в различных инженерно-геологических условиях.
Железобетонные фундаменты выполняются из бетона марки не ниже В15 с армированием горячекатаной арматурой из стали класса А-III.
Каменная кладка фундаментов из кирпича, бута и пустотелых блоков предусматривается в конструкциях, работающих на сжатие, в основном для ленточных фундаментов и стен подвалов.
Бутобетон и бетон применяются наиболее часто при устройстве фундаментов в траншеях при их бетонировании в распор со стенками.
В строительстве применяются бутовые, бутобетонные (в бетон втапливают бутовые камни в количестве 25-30 % объема кладки) и бетонные фундаменты с уступами или наклонными гранями (рис.Ф.9.10). Высота уступа hyдля бетона принимается обычно не менее 30 см, для бутобетона и бутовой кладки40 см.
|
|
| Рис.Ф.9.10. Отдельно стоящий столбчатый фундамент: а - с наклонными боковыми гранями; б - с уступами |
Положение боковой грани фундамента определяется углом жесткости , при котором в теле фундамента не возникают растягивающие напряжения. Угол жесткости, определяющий отношение между высотойhи ширинойbуступов, или наклон боковых граней (угол), зависит от марки бетона, бута, кирпича и изменяется от 30 до 40.
19. Отличаются ли конструктивно фундаменты мелкого и глубокого заложения?
Да, отличаются. Фундаменты глубокого заложения, в отличие от фундаментов мелкого заложения, имеют более развитую боковую поверхность и подошву фундамента.
Кроме того, фундаменты мелкого заложения устраиваются с разработкой котлованов, а фундаменты глубокого заложения непосредственно в грунте.
Армирование фундаментов также различно. У фундаментов мелкого заложения армируется только подошва (рис.Ф.9.11,а,б), а у фундаментов глубокого заложения как оболочка (наружная часть), так и днище фундамента (рис.Ф.9.11,в).
| Рис.Ф.9.11. Конструкция фундаментов мелкого (а,б) и глубокого (в) заложения: а - ленточный фундамент; б - столбчатый фундамент; в - опускной колодец: 1 - стеновые блоки; 2 - плита-подушка; 3 - фундаментная балка; 4 - опорная подушка; 5 - стакан; 6 - ступени; 7 - оболочка; 8 - нож; 9 - днище; 10 - перекрытие |
studfiles.net
Выбор глубины заложения фундаментов. Определение размеров подошвы фундаментов мелкого заложения при центральном приложении нагрузки
Выбор глубины заложения фундаментов.
Факторы влияющие на глубину заложения:
1. Инженерно-геологическое строение участка.
Не могут служить основанием фундаментов: почвенно-растительный слой, насыпные грунты, культурный слой, нельзя непосредственно опирать фундамент на рыхлые пески, водонасыщенные глинистые грунты, на органоминеральные грунты (заторфированные, заилованные).
Минимальная глубина заложения подошвы фундамента составляет 0,5 м как от поверхности грунта, так и от поло подвала; не меньше чем слой грунта, который не может быть основанием.
2. Гидрогеологические условия площадки (подземные воды)
Фундамент должен располагаться выше уровня подземных вод на 20-30 см.
3. Климатические условия (глубина промерзания) Определяется по СНиП. Для Воронежа 1,1-1,3 м.
df = dfn * kh – глубина промерзания грунта
kh – коэффициент учета теплового режима здания
dfn – глубина промерзания грунта, которая возможна на открытой площадке полностью освобожденной от снега. Определяется 3 способами:
· , Mt – коэффициент численно равные сумме отрицательных температур за холодный период.
do = 0,23 м – (условная величина) для суглинков и глин, do = 0,28 м, для супесей и песков мелких и пылеватых, do = 0,3 м для остальных.
· данные многолетних наблюдений
· по карте изолиний глубин промерзания грунта (в СП или пособии к СНиП 2.02.01)
4. Глубина заложения фундаментов в соседних зданиях. (лучше на 1 отметке)
5. Глубина ввода коммуникаций.
Определение размеров подошвы:
Требование: 1) Ширину подошвы фундаментов мелкого заложения при центральном приложении нагрузки определяем из условия
,
где P - среднее давление под подошвой грунта, R – расчетное сопротивление грунтов основания.
2) S ≤ SU
N – продольная сила;
G – собственный вес фундамента;
Q – вес грунта на обрезе фундамента;
А – площадь фундамента. Для ленточного фундамента .
Для столбчатого квадратного
Для столбчатого прямоугольного
G и Q зависят от b, и поэтому для ленточного фундамента заменяем:
Для ленточного фундамента:
Для столбчатого квадратного:
- осредненный удельный вес фундамента и грунта на его обрезах, принимаемый равным 20 кН/м3.
d – глубина заложения фундамента
- коэффициенты условия работы, зависят от типа грунта и соотношения высоты и длины здания.
k – коэффициент принимаемый k=1, если прочностные характеристики грунта j и С определены непосредственными испытаниями, и k=1,1, если они приняты по табл. СНиП. В нашем случае k=1,1.
, , - коэффициенты, являющиеся функцией расчетного значения угла внутреннего трения [1(табл. 3.5)]
При j = Mγ = 1,06, Mq = 5,25, Mc = 7,67
kz – коэффициент, принимаемый при - kz=1, b – ширина подошвы фундамента. В нашем случае kz = 1.
d1 – глубина заложения фундаментов без подвальных сооружений или приведенная глубина заложения наружных и внутренних фундаментов от пола до подвала, определяемая по формуле:
, где
hs– толщина слоя грунта выше подошвы фундамента со стороны подвала;
hcf– толщина конструкции пола подвала;
- расчетное значение удельного веса конструкции пола подвала;
- осредненное (по слоям) расчетное значение удельного веса грунтов залегающих ниже подошвы фундамента
- тоже, залегающих выше подошвы фундамента;
- расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента;
db – глубина подвала, если подвала нет = 0..
В случае центрального нагружения =0.
Порядок расчета: 1 вариант. Приравниваем R=P и решаем уравнение: На первом этапе R=Ro. Далее делаем необходимое количество приближений (2-3).
Приравниваем и решаем квадратное и кубическое уравнение.
2 вариант. Графоаналитический способ. Строятся графики функций R и P в координатах R(P) и b, находится место их пересечения. Получаем требуемую ширину фундамента. Округляем в большую сторону до типового размера.
Проверим давление под подошвой фундамента при выбранных фундаментной плите и фундаментных блоках с учетом центрального нагружения.
Собственный вес фундамента
infopedia.su
3. Расчёт фундаментов мелкого заложения.
3.1 Определение глубины заложения фундаментов.
Рисунок 2 – К определению глубины заложения фундамента
Здание имеет подвал глубиной 3 м, следовательно, в любом случае подошва фундамента будет ниже глубины промерзания. Определим минимальную глубину заложения исходя из нормативной глубины промерзания по формуле:
df=kh*dfn (7)
где kh – коэффициент, учитывающий влияние теплового режима здания на глубину промерзания грунта у фундаментов наружных стен, определяем по таблице 13 [1];
dfn – нормативная глубина промерзания, определяемая по карте нормативных глубин промерзания, для города Быхов dfn= 1,05м
м
Назначаем глубину заложения фундамента в зависимости от п.1 и п.5 гл.4[17]. Отметка чистого пола, согласно заданию, при DL=-0,6 м будет равна 282,3 м, отметка пола подвала будет в этом случае равна 282,3-3=279,3 м. Так как высота первого слоя 7,9 м, отметка низа которого 273,8м, ставим фундаментную плиту в 1-й слой – суглинка твёрдого.
Отметка низа перекрытия над подвалом 282,0 м. Принимаем конструкцию фундамента из пяти блоков высотой 0,6м и подушки высотой 0.3 м. Таким образом, фундамент заглубляется в первый слой на 3,0м, и отметка подошвы фундамента составит 278,1 м.
Для того, чтобы посчитать глубину заложения фундамента нужно от отметки уровня земли отнять отметку низа подошвы фундамента: D=281,7-278,1=3,0м
Р
исунок 2 – К определению глубины заложения в сечении 1-1
Для сечения 1-1 глубину заложения определим исходя из конструктивных особенностей фундамента. Верхний обрез стаканного фундамента проектируем на 150 мм ниже отметки чистого пола 1-го этажа, глубину заделки сборных колонн сплошного сечения Нз принимаем равной:
(8)
где hk – больший размер колонны (в данном случае 600 мм)
м.Принимаем 0,9м.
Толщину дна стакана примем 250 мм, тогда hf=0.9+0.25=1.15 м. Высота плитной части 0,3 или 0,45м. Таким образом исходя из условия, что минимальная высота фундамента 1500мм,а глубина промерзания 1,05м окончательно принимаем типовой монолитный фундамент высотой 1500 мм. Фундамент устанавливаем с таким расчетом, чтобы верх фундамента находился в уровне планировочной отметки. Глубина заложения в этом случае d=1500мм.
3.2 Проектирование столбчатого фундамента.
Первый слой, суглинок твердый. В месте расположения фундамента стаканного типа его мощность 8,0м. Данный грунт является просадочным и не может служить надежным основанием. Второй слой, суглинок твердый, грунт является просадочным и не может служить надежным основанием мощностью 4,1м . В итоге имеем два слоя плохого грунта мощностью 12,1м. При глубине заложения фундамента 1,5м под подошвой остается 10,6м. Тогда с учетом того, что трамбование выполняют до 8м, песчаную подушку выполняем на глубину 2,6м (см. рисунок 3)
3.2.1 Устройство песчаной подушки
Зададимся характеристиками, которыми должен обладать грунт песчаной подушки: ρds=1,7 г/см3— требуемая плотность; Woпт=10%— оптимальная влажность для песка средней крупности. Определим физические характеристики грунта подушки.
Коэффициент пористости по формуле (4):
где ρs – плотность твердых частиц грунта, т/м3, принимаем 2,76 т/м3
Степень влажности грунта подушки:
Таким образом, исходя из полученных физических характеристик делаем вывод, что материалом песчаной подушки является песок средней крупности средней плотности, маловлажный.
Определим механические характеристики данного грунта по таблицам 4, 5 [1]:
R0=500 кПа; сn=1,3 кПа; φn=35,90; Еn=33 МПа.
studfiles.net
