Промышленное здание в городе Соликамск (стр. 2 из 7)

=(1,1*1/1)*(0,47*1*1*8,89+2,89*(0,7*18,7+(5,6–0,7)*9,3)+5,48*17)=315,56 кПа.

Полное наименование грунта №3 – суглинок

(R_усл = 315,56 кПа., N_{col II max} = 1583,7 кН., Е=10,0 МПа.>5 МПа.)

Слой 4 – Пески

Число пластичности: I_P = W_L – W_P = –

Плотность сухого грунта: ρ_d =

= = 1,62 т/м³.

Пористость и коэффициент пористости:

n = (1 – ρ_d/ ρ_s)*100 = (1–1.62/2,67)*100 = 39%,

e = n/(100-n) = 39/(100–39) = 0,64.

Показатель текучести: I_L = –

Расчетные значения удельного веса и удельного веса частиц:

γ_I = ρ_I*g = 1.92*9.81 = 18,84 кН/м³,

γ_II = ρ_II*g = 1.94*9.81 = 19,03 кН/м³,

γ_S = ρ_S*g = 2.67*9.81 = 26.2 кН/м³.

Удельный вес суглинка, расположенного ниже УПВ:

γ_sb =

= = 9,88 кН/м³,

По таблице 3 СНиП 2.02.01–83* принимаем: g_c1 = 1,25 для песков мелких,

g_{c 2} =1,0.

При j_II = 35° по табл. 4 СНиП 2.02.01–83* имеем: M_g=1,68; M_q=7,71; M_c=9,58.

Удельный вес грунта g_sb = 9,88 кН./м³.; удельное сцепление c_II = 1,0.

Вычисляем условно расчетное сопротивление:

=

=(1,25*1/1)*(1,68*1*1*9,88+7,71*(0,7*18,7+(5,6−0,7)*9,3+1,5*8,89)+

+9,58*1)=726,8 кПа.

Полное наименование грунта №4 – пески

(R_усл = 726,8 кПа., N_{col II max} = 1583,7 кН., Е=30 МПа.>10 МПа.)

Заключение

В целом площадка пригодна для возведения здания. Рельеф площадки спокойный с небольшим уклоном в сторону скважины 3. Грунты имеют слоистое напластование, с выдержанным залеганием пластов (уклон кровли не превышает 2%). Все грунты имеют достаточную прочность, невысокую сжимаемость и могут быть использованы в качестве оснований в природном состоянии. Грунтовые воды расположены на небольшой глубине, что значительно ухудшает условия устройства фундаментов: при заглублении фундаментов более 0,70 м. необходимо водопонижение; возможность открытого водоотлива из котлованов, разработанных в суглинке, должна быть обоснована проверкой устойчивости дна котлована (прорыв грунтовых вод со стороны слоя суглинок); суглинок, залегающий в зоне промерзания является пучинистым грунтом, поэтому глубина заложения фундаментов наружных колонн здания должна быть принята не менее расчетной глубины промерзания суглинка. При производстве работ в зимнее время необходимо предохранение основания от промерзания.

Целесообразно рассмотреть следующие возможные варианты фундаментов и оснований:

1) фундамент мелкого заложения на естественном основании – суглинке;

2) фундамент на распределительной песчаной подушке (может быть достигнуто уменьшение размеров подошвы фундаментов и расчетных осадок основания);

3) свайный фундамент из забивных висячих свай; несущим слоем может служить слой №4, пески.

Следует предусмотреть срезку и использование почвенно-растительного слоя при благоустройстве и озеленении застраиваемого участка (п. 1.5 СНиП 2.02.01–83*).

Расчет и проектирование варианта фундамента на естественном основании

Проектируется монолитный фундамент мелкого заложения на естественном основании по серии 1.412–2/77 под колонну, расположенную по осям Л-5, для исходных данных, приведенных выше.

Определение глубины заложения фундамента

Первый фактор – учет глубины сезонного промерзания грунта. Грунты основания пучинистые, поэтому глубина заложения фундамента d от отметки планировки DL должна быть не менее расчетной глубины промерзания. Для t^вн = 10° и грунта основания, представленного суглинком, по СНиП 2.02.01–83*:

d ³d_f = K_h×d_fn = K_h×d₀

= 0,8×0,23×

= 1,45 м.

Коэффициент K_h = 0,8 принят как уточненный при последующем расчете в соответствии с указаниями, примечания к табл. 1 СНиП 2.02.01–83* (расстояние от внешней грани стены до края фундамента a_f = 1,1 м > 0,5 м).

Второй фактор – учет конструктивных особенностей здания. Для заданных размеров сечения двухветвевой колонны 1400х600 мм. и необходимой глубины ее заделки в стакан (1200 мм.) по серии 1.412–2/77 требуется подколонник типа Д площадью сечения 2100х1200 мм. Минимальный типоразмер высоты фундамента для указанного типа подколонника H_ф = 1,8 м. Таким образом, по второму фактору требуется d = H_ф + 0,15 = 1,8 + 0,15=1,95 м.

Третий фактор – инженерно-геологические и гидрогеологические условия площадки. С поверхности на большую глубину залегает слой 2, представленный достаточно прочным малосжимаемым суглинком (R_усл = 220,72 кПа). Подстилающие слои 3 и 4 по сжимаемости и прочности не хуже среднего слоя. В этих условиях, учитывая высокий УПВ, глубину заложения подошвы фундамента целесообразно принять минимальную, однако достаточную из условий промерзания и конструктивных требований.

С учетом всех трех факторов, принимаем глубину заложения от поверхности планировки (DL) с отметкой d =1,95 м., Н_ф = 1,8 м. Абсолютная отметка подошвы фундамента (FL) составляет – 83,45 м., что обеспечивает выполнение требования о минимальном заглублении в несущий слой. В самой низкой точке рельефа заглубление в несущий слой 2 от отметки природного рельефа (NL) равной 84,80 м. составляет: 84,80 – 83,45 = 1,35 м.

Определение площади подошвы фундамента

Площадь А_тр подошвы фундамента определяем по формуле:

А_тр = N_{col II} / (R_усл – g_mt×d) = 1583,7 / (220,72 – 20×1,80) = 8,58 м².,

где g_mt = 20 кН. / м³. – (без учета подвала) средний удельный вес материала фундамента и грунта на его уступах.

Выбор фундамента и определение нагрузки на грунт

Принимаем фундамент ФД 13–2 с размерами подошвы l = 4,2 м., b = 3,6 м., тогда А = l × b = 15,12 м²., Н_ф = 1,8 м., объём бетона V_fun = 10,9 м³.

Вычисляем расчетные значения веса фундамента и грунта на его уступах:

G_funII = V_fun×g_b×g_f = 10,9 × 25×1 = 275,5 кН.;

V_g = l×b×d– V_fun = 15,12× 1,80 – 10,9 = 16,32 м³.;

G_gII = (l×b×d– V_fun) ×g_II×g_f =16,32*0,95*18,7*1= 305,11 кН.

Все нагрузки, действующие на фундамент, приводим к центру тяжести подошвы:

N_totII = 1583,7 + 275,5+ 305,11 = 2164,3 кН.;

M_totII = 585,1 + 58,3 × 1,8 = 690,00 кН×м.;

Q_{tot II} = Q_{col II} = 58,3 кН.

Расчетное сопротивление грунта

Уточняем расчетное сопротивление R для принятых размеров фундамента (b = 3,6 м., l = 4,2 м., d = 1,8 м.):

R=(1,1*1/1)*(0,51*3,6*1*9,3+3,06*(0,7*18,70+(1,8−0,7)*9,3)+5,66*21)=

=228 кПа.

Давление на грунт под подошвой фундамента

Определяем среднее P_{II mt}, максимальное P_{II max} и минимальное P_{II min} давления на грунт под подошвой фундамента:

= N_{tot II}/А ± M_{tot II}/W = 2164,3 /15,12 ± 690 ×6/3,6×4,2² =

=(143,2 ± 65,2) кПа.

P_{II max} = 208,4 кПа. < 1,2×R = 1,2 ×228 = 273,6 кПа.;

P_{II min} = 78,00 кПа. > 0.

Т.к. грузоподъемность мостового крана Q = 16 т. < 75 т., то отношение

проверять не требуется.

P_{II mt} = 2164,3 /15,12 =143,2 кПа. < R = 228 кПа.

Все условия ограничения давлений выполнены.

Чертеж фундамента и эпюра контактных давлений по его подошве

Расчет осадки методом послойного суммирования

Для расчета осадки фундамента методом послойного суммирования составляем расчетную схему, совмещенную с геологической колонкой по оси фундамента Л-5.

Напряжение от собственного веса грунта на уровне подошвы фундамента при планировке срезкой в соответствии с п.1 прил. 2 СНиП 2.02.01–83*:

s_zg,0 = [g_II×d_w + g_sbII×(d– d_w)] = [18,7×0,7 + 9,3 × (1,8 – 0,7)] = 23,32 кПа.

Дополнительное вертикальное давление на основание от внешней нагрузки на уровне подошвы фундамента:

s_{zp 0} = P₀ = P_{II mt} – s_zg,0 = 143,2 – 23,32 = 119,88 кПа.

Соотношение сторон подошвы фундамента: η=l/b=4,2/3,6=1,17.

Значения коэффициента a устанавливаем по табл. 1 прил. 2 СНиП 2.02.01–83*.

Для удобства пользования указанной таблицей из условия:

принимаем толщину элемента слоя грунта h_i = 0,2 × b = 0,2 × 3,6 = 0,72 м.

Дальнейшие вычисления сводим в таблицу.

Определение осадки

zi, м.		zi + d, м.	a	szp = a×P0,кПа.	szg = szg,0 ++ gsb,i× ziт,кПа.	0,2×szg,кПа.	Е,кПа.
0	0	1,80	1,000	119,88	23,32	4,66	12000
0,72	0,4	2,52	0,966	115,80	30,02	6,00	12000
1,44	0,8	3,24	0,824	98,78	36,71	7,34	12000
2,16	1,2	3,96	0,644	77,20	43,41	8,68	12000
2,88	1,6	4,68	0,490	58,74	50,10	10,02	12000
3,60	2,0	5,40	0,375	44,96	56,80	11,36	12000
4,32	2,4	6,12	0,291	34,89	63,50	12,70	10000
5,04	2,8	6,84	0,230	27,57	70,19	14,04	10000
5,76	3,2	7,56	0,185	22,18	76,89	15,38	30000
6,48	3,6	8,28	0,152	18,22	83,58	16,72	30000
7,20	4,0	9,00	0,126	15,10	90,28	18,06	30000
7,92	4,4	9,72	0,107	12,83	96,98	19,40	30000
8,64	4,8	10,44	0,091	10,91	103,67	20,73	30000

Граница верхнего и среднего слоя условно смещена до глубины z_i = 3,6 м. от подошвы (фактическое положение на глубине z = 3,8 м.), а граница слоя №3 и слоя №4 смещена до глубины z_i = 5,04 м. от подошвы (фактическое положение на глубине z = 5,3 м.). На глубине H_c = 7,20 м. от подошвы фундамента выполняется условие СНиП 2.02.01–83 (прил. 2, п.6) ограничения глубины сжимаемой толщи основания (ГСТ):