Климатические, инженерно-геологические и гидрогеологические условия строительной площадки

2. Расчет  и конструирования фундаментов  мелкого заложения на естественном  основании.

2.1 Расчетная глубина промерзания  грунтов.

 

    Глубина заложения фундаментов назначается в результате совместного рассмотрения инженерно-геологических условий строительной площадки, конструктивных и эксплуатационных особенностей зданий и сооружений, величины и характера нагрузки на основание.

    По  инженерно-геологическим условиям глубина заложения фундаментов назначается в соответствии с особенностями напластования и свойствами отдельных пластов грунта, глубиной сезонного промерзания и оттаивания грунтов, уровнем подземных вод и его колебанием, рельефом строительной площадки.

    Глубина заложения фундамента из условия промерзания грунтов назначается в зависимости от их вида, состояния, начальной влажности, и уровня подземных вод в период промерзания. При промерзании грунты увеличиваются в объеме, в них развиваются силы морозного пучения, которые в отдельных грунтах могут превысить давления по подошве фундамента и быть причиной деформации зданий и сооружений.

    Различают нормативную d_fn и расчетную d_f глубину промерзания грунтов.

    Расчетная глубина промерзания:

   (6)

    k_h  - коэффициент влияния теплового режима здания на промерзание грунтов у наружных фундаментов (k_h  = 0,5 при t = 5 C для зданий с подвалом и техническим подпольем, k_h  = 1 при t = 15 C для зданий без подвала с полами по утепленному цокольному перекрытию)

    

    

2.2 Глубина заложения фундаментов.

 

    Глубина заложения фундаментов назначается  в результате совместного рассмотрения инженерно-геологических условий  строительной площадки, конструктивных и эксплуатационных особенностей зданий и сооружений, величины и характера нагрузки на основание.

    Напластование грунтов на каждой площадке сугубо индивидуально. При выборе типа и глубины заложения опорных частей фундаментов проектируемого сооружения следует вначале оценить прочность и сжимаемость слоев грунта по данным инженерно-геологических изысканий.

    Глубина заложения фундамента из условия  промерзания фунтов назначается в зависимости от их вида, состояния, начальной влажности и уровня подземных вод в период промерзания. При промерзании грунты увеличиваются в объеме, в них развиваются силы морозного пучения, которые в отдельных грунтах могут превысить давления по подошве фундамента и быть причинной деформации зданий и сооружений.

    Глубину заложения наружных и внутренних фундаментов отапливаемых сооружений с холодными подвалами и техническими подпольями принимают

по табл. 2 [1] с учетом уровня подземных вод  d_w.

      В нашем случае d_w=5,9 м

    Проверяем условия: d_w≤ d_f + 2; или dw> d_f + 2;

    

    

    5,9 > 0,685 + 2 > 2,685 (с подвалом)

    5,9 > 1,37 + 2 > 3,37 (без подвала)

Следовательно, значение глубины фундамента зависит  от d_f. 
 
 
 
 
 
 
 

2.3 Определение плановых размеров  фундаментов мелкого заложения  по расчетным сечениям из расчетов  по II предельному состоянию.

 

    Размеры подошвы фундаментов подбираются  по формулам сопротивления материалов для внецентренного и центрального сжатия от  действия расчетных нагрузок.

    Среднее давление по подошве фундамента ( р_II ,к Па) для расчета оснований по 2-ой группе предельных состояний определяется по формуле:

    

   (7)

N_o ^II- внешняя расчетная нагрузка на обрезе фундамента, кН

N_f ^II- расчетная нагрузка от веса фундамента, кН

N_d ^II - расчетная нагрузка от веса грунта и пола подвала, лежащих на уступах фундамента, кН

А-площадь  подошвы фундамента, равная (b*1)м² для ленточных фундаментов.

Получаем:   (8)

γ_mt- средний удельный вес грунта (γ_mt=20 кН/м³)

    При расчете нескальных грунтов давление по подошве фундамента не должно превышать условную критическую нагрузку:

Р < P_кр^у   (9)

R – расчетное сопротивление грунта основания, рассчитывается по формуле, учитывающей совместную работу сооружения и основания и коэффициенты надежности.

  (10)

где   - коэффициенты, условий работы принимаемые по СНиП  [1] т.3

    k = 1,1 - т.к. прочностные характеристики грунта (с и j) приняты по таблицам СНиП. [1].

    M_γ ,M_q , M_c  - коэффициент принимаемые по табл. 4 СНиП  [1].

    k_z - коэффициент принимаемый равный  b<10м - k_z  = 1

    b -  ширина подошвы фундамента.

      - осредненное расчетное значение удельного веса грунта, залегающего ниже подошвы фундамента (при наличии подземных вод определяется с учетом взвешивающего действия воды), кН/м³.

     - то же, залегающее выше подошвы.

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

    d₁ - глубина заложения фундаментов бесподвальных сооружений от уровня планировки или приведенная глубина заложения наружных и внутренних фундаментов от пола пола определяется по формуле:

    

  (11)

где    h_s - толщина слоя грунта выше подошвы со стороны подвала, м;

    h_cf - расчетное значение удельного веса конструкции пола подвала, кН/м³;

    g_cf – расчетное значение удельного веса конструкции пола подвала, м;

    d_b - глубина подвала, расстояние от уровня планировки до пола подвала, м (для сооружений с подвалом шириной В≤20 м и глубина свыше 2м принимается d_b=2м)

    1. Определение плановых размеров фундаментов мелкого заложения по расчетным сечениям из расчетов по II предельному состоянию под наружную стену по оси «А» в осях 1-5 без подвала.

Грунт, на который опирается фундамент – суглинок мягкопластичный.

Расчет  ведется по II группе предельных состояний

Нагрузка  по обрезу:  N_o^II   =  ( 285,0 + 20 ) = 305 кН/м

Характеристики  грунта:

    c_n = 17,2 ; φ_n^o = 16,6 ; γ_II = 18,8 кН/м³, γ_II`= 18,3 кН/м³

    

     (кПа)

    γ_mt=20 кН/м³, d = 2,17 м

    d_b = 0; d₁ = d =2,17

    Расчетное сопротивление:

    M_γ = 0,39; M_q = 2,57; M_c = 5,15; ;

    

 

    Так как метод подбора размеров фундамента графо-аналитический строим графики  зависимости P(b)и R(b)

Рисунок 2.

График  R(b) и P(b) 
 
 
 
 
 
 
 
 

b = 2 м, каталог ФЛ 20.12

Проверка: кПа

кПа

    1. Определение плановых размеров фундаментов мелкого заложения по расчетным сечениям из расчетов по II предельному состоянию под внутреннюю стену по оси «Б» в осях 5-9 с подвала.

Нагрузка  по обрезу: N_o^II = ( 367+44 ) = 411 кН/м

Характеристики  грунта:

    

    c_n = 40 ; φ_n^o = 15 ; γ_II = 18,8 кН/м³, γ_II`= 18,8 кН/м³

    

    γ_mt=20 кН/м³, d = 2,385 м

    d_b = 2 м;

     = 2,385 (м)

    d =2,385 м

    Расчетное сопротивление:

    M_γ = 0,32; M_q = 2,30; M_c = 4,84

     ;

      

 

    Так как метод подбора размеров фундамента графо-аналитический- строим графики  зависимости P(b)и R(b)

Рисунок 3.

График  R(b) и P(b) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

b = 1,6 м, каталог ФЛ 16.12

Проверка: кПа

кПа

 
 
 
 
 

2.4 Конструирование фундаментов мелкого  заложения.

    Принимаем  железобетонные плиты  для ленточных  фундаментов ФЛ 20.12, шириной 2000 мм, длинной 1180 мм и высотой 500 мм. Объем бетона 0,975 м³  и масса плиты 2,54 тонны.

    Стеновые  блоки для ленточных фундаментов  ФБС 12.5.6 , длиной 1180 мм, шириной 500 мм. и высотой  580 мм. Объем бетонного блока 0,33 м³  и масса блока 0,79 тонны.

    Для внутренних стен принимаем железобетонные плиты  для ленточных  фундаментов ФЛ 16.12, шириной 1600 мм, длинной 1180 мм и высотой 300 мм. Объем бетона 0,486 м³  и масса плиты 1,26 тонны.

    Стеновые  блоки для ленточных фундаментов  ФБС 12.5.6 , длиной 1180 мм, шириной 500 мм. и  высотой  580 мм. Объем бетонного  блока 0,33 м³  и масса блока 0,79 тонны.

    Грунтовые воды находятся ниже уровня конструкции  пола подвала, более чем 1 метр.

    Гидроизоляцию используют рулонного типа  наклеивают по выровненной штукатуркой  наружным поверхностям стен и предохраняют от механических повреждений стенкой из  кирпича. Зазор между изоляцией и стенкой заполняют    жидким цементным раствором.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

2.5 Расчет осадок фундамента.

    Осадка  оснований S , с использованием расчетной схемы линейно-деформируемоей среды определяется методом послойного суммирования. Метод основан на том, что осадка основания фундамента по центральной оси подошвы определяется как сумма осадок отдельных слоев грунта, на которые разбивается сжимаемая толща, в пределах каждого геологического слоя. Мощность каждого из слоев рекомендуется принимать hi = 0.4b, где b -ширина подошвы фундамента.