1. Оценка  грунтовых условий  строительной площадки здания.

1. Исходные  данные.

Таблица 1. Физико-механические характеристики грунтов.

2. Построение  инженерно-геологического разреза

 

Схема расположения  скважин и контур здания приведена  на  рис. 1, а результаты инженерно-геологических  изысканий оговорены заданием на курсовое проектирование. Инженерно-геологический разрез площадки строительства показан на рис.2. Расстояние между скважинами С-1 и С-2 равно 40 м, размеры контура здания – 2L х 36 м, где L=24 м – пролет здания.  

В проекте условно  принято, что грунтовая среда  не агрессивна по отношению к железобетонным конструкциям.

Рисунок 1. План здания и скважин 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

3. Оценка  грунтов основания

 

В проекте к слабым грунтам относятся водонасыщенные глинистые грунты, у которых модуль общей деформации Ео < 5 МПа.

Оценка грунтов  основания выполнена послойно сверху вниз с использованием схемы грунтов основания, построенной по оси проектируемого фундамента (рис.3). 

Так как подвал в  здании отсутствует, то для каждого  слоя грунта, кроме почвенно-растительного, его расчетное сопротивление R определяется по формуле, следующей из формулы (7) [1]:

, где

  и   – коэффициенты условий работы, принимаемые по табл. 3 [1];

k – коэффициент, принимаемый равным: k = 1, если прочностные характеристики грунта (j и с) определены непосредственными испытаниями;

, , – коэффициенты, принимаемые  по табл. 4[1];

  –  коэффициент,  принимаемый равным  1 при b<10 м;

b – ширина подошвы фундамента, м; (для предварительной оценки грунтов основания принимается b = 1 м);

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

  – осредненное (в пределах b/2) расчетное значение удельного веса грунта, залегающего ниже подошвы фундамента (при наличии подземных вод определяется с учетом взвешивающего действия воды), кН/м³;

  – осредненное  расчетное значение  удельного веса  грунта выше подошвы  фундамента, кН/м³, определяется, как средневзвешенная величина в пределах от DL до FL. 

Слой № 10

  = 1,3;  = 1,0;

= 30°; = 1,15; = 5,59; = 7,95;

= 0; = 1,5 м;

;

;

; 

. 

Слой № 11

  = 1,3;  = 1,0;

= 35°; = 1,68; = 7,71; = 9,58;

= 0; = 2,9 м;

;

;

; 

Слой № 13

  = 1,4;  = 1,0;

= 18°, = 0,43; = 2,73; = 5,31;

= 28 кПа; = 6,8 м; 

; 

. 

Наибольшим  расчетным сопротивлением R = 960,26 кПа обладает слой № 13 – суглинок,  слой № 13 принимаем как несущий слой основания свайных фундаментов.

2. Сбор  действующих нагрузок

 

Усилия  от постоянных нагрузок, а также от действия кранов и ветра  принимают по прил. 3 и 4 [10] соответственно для средних и  крайних колонн.

Дополнительные  усилия от веса стеновых панелей , кН, и фундаментных балок , кН, определяют только для крайней колонны:

;

, где

  = 3 кН/м² – вес 1м² стеновой панели;

  = 2,5 кН/п.м. – вес 1 п.м фундаментной балки;

В = 6 м – шаг колонн по крайней оси;

  – высота стены:

, где

ОНСК = 16,2 м – отметка низа стропильной конструкции;

  0,9 м – высота фермы на опоре;

  0,3 м – высота плиты, при В = 6 м;

  0,3 м– высота кровли;

0,5 м – высота  парапета;

  1,1 – коэффициент надежности по нагрузке [2];

;

;

.  
 

Определяется  момент от стенового  ограждения и фундаментной балки (рис.4).

,

, где 

е – эксцентриситет приложения нагрузки, м;

  0,3 м – толщина стеновой панели;

  0,6 м – высота сечения крайней колонны; 

; 

Рисунок 4. Схема приложения нагрузок от стенового ограждения:

  – вес стеновых панелей, кН; – вес фундаментных балок, кН; е – эксцентриситет приложения нагрузки, м; – момент от стенового ограждения и фундаментной балки, кН^.м. 

Усилие  от снеговой нагрузки определяют по формуле [2]:

, где

  – грузовая площадь, при шаге колонн В = 6 м,

средняя колонна:  ;

крайняя колонна: 

S - полное расчетное значение снеговой нагрузки на горизонтальную проекцию покрытия,

, где

  2,4 кН/м² – расчетное значение веса снегового покрова на 1м² горизонтальной поверхности земли [2, табл.4], Уфа - снеговой район IV (карта 1 [2]);           

μ = 0,7 – коэффициент перехода от веса снегового покрова земли к снеговой нагрузке на покрытие [2, пп. 5.3 – 5.6]; 

средняя колонна:  ;

крайняя колонна:  ; 

Изгибающий  момент и поперечная сила , вызванные действием снеговых нагрузок в крайней колонне, определяются из пропорции:

, где

  , , – усилия от веса покрытия;

;

;

; 

Расчетные сочетания усилий и варианты сочетания  усилий сведены в  табл. 2, 3.

 

 
 

3. Определение глубины заложения  ростверка

 

Для фундаментов наружного  ряда колонн глубина  заложения ростверка Нр  [1, пп. 2.25.–2.28.] зависит от 2-х факторов: глубины сезонного промерзания грунтов , конструктивных требований . Из этих двух значений выбирается  наибольшее.

1. Учет  глубины сезонного  промерзания грунтов

 

Подошва ростверка должна располагаться ниже расчетной глубины сезонного промерзания грунтов:

, где

  – расчетная глубина  сезонного промерзания  грунта [1]:

,

здесь – коэффициент, учитывающий влияние теплового режима здания, для сооружений без подвала с полами, устраиваемыми по грунту, при t = 10°С;

  – нормативная  глубина сезонного  промерзания:

, где

  – величина, принимаемая  для супесей;

  – безразмерный  коэффициент, численно  равный сумме абсолютных  значений среднемесячных  отрицательных температур за зиму в данном районе строительства [3], для г. Уфы.

2. Учет  конструктивных требований

 

Для обеспечения конструктивных требований необходимо, чтобы глубина заложения ростверка принималась не менее конструктивных требований : .

Верх  монолитного стакана  фундамента должен находиться ниже отметки пола как минимум на 0,15 м, тогда (см. рис.5):

. 

Рисунок 5. Схема к определению глубины заложения ростверка. 

Высота стакана для средней колонны:

.

Высота стакана для крайней колонны:

.

Толщина днища стакана для средней колонны:

;

.

Толщина днища стакана для крайней колонны:

;

.

Для средней колонны:

.

Для крайней колонны:

.

Таким образом:                      

>1,26 м

≥ 1,75 м

Принимаю: .

 

4. Выбор длины сваи.

 

 

Рисунок 6. Схема к определению длины сваи. 

Минимальная длина сваи должна быть достаточной для того, чтобы прорезать слабые грунты основания и заглубиться на минимальную величину в несущий слой (рис.6).

, где

  зависит от показателя  текучести  грунта  (слой № 13):

при _, ;

0,05 м – учет шарнирного сопряжения сваи с ростверком;

Принимаю  , тогда ∆h = 0,9 м. Материал сваи бетон В20.