Проектирование торгового комплекса

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.Основания и фундаменты 

3.1.ХАРАКТЕРИСТИКА ПРОЕКТИРУЕМОГО ЗДАНИЯ

Проектируется трехэтажное общественное здание.

Данное жилое здание имеет форму окружности в плане. Район строительства – г. Чебоксары.

Выбор типа основания (естественный) и фундамента (глубокого заложения) основан на инженерно-геологических условиях площадки строительства и конструктивном решении здания.

Поверхность участка ровная, с общим понижением рельефа в юго-восточном  направлении. Геологический разрез участка был составлен на основе инженерно- геологических изысканий.

3.2 ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ  СВОЙСТВА

Оценка инженерно- геологических условий площадки строительства проводилась путем изучения геологических разрезов в пределах контура сооружения и определения значений условных расчетных сопротивлений. Физико-механические свойства грунтов определены в лабораторных условиях и сведены в таблицу 1.

             Физико-механические свойства                       Таблица 1

N	Наименование св-в, ед. изм.	глина	суглинок	Пески  крупные
1	Удельный вес грунта, КН/м3 g	17	18	16,2
2	Удельный вес твердых частиц, Кн/м3 gs	27,5	25,5	26,5
3	Естественная влажность   W	0,28	0,237	0,09
4	Коэффициент сжимаемости, m0 кПа-1	7,5*10-5	6*10-5	18*10-5
5	Коэффициент фильтрации, м/с  Кф	2*10-7	2,7*10-5	1*10-1
6	Угол внутреннего трения,  jн	18	19	24
7	Удельное сцепление ,кПа    Сн	1,8*10-3	2*10-3	-
8	Влажность на пределе текучести,   WL	0,41	0,416	-
9	Влажность на пределе раскатывания,   Wp	0,235	0,275	-

По приведенным характеристикам для каждого слоя определим вид грунта  и его состояние.

Для этого определим следующие свойства.

1. Число пластичности: JP=WL-WP,

 где WL- влажность на пределе текучести

         WP-влажность на пределе раскатывания.

JP1=0,41-0,235=0,175 -глина

JP2=0,416-0,275=0,141 -суглинок

JP3=0 -песок

• Показатель текучести: JL=(W-WP)/( WL- WP)

JL1=0,257-глина тугопластичная

JL2=-0,27-суглинок твердый

3. Коэффициент пористости е=gs *(1+W)/g-1

е1=1,071

е2=0,752

е3=0,783 –песок крупный рыхлый

        4) Степень влажности Sr=W*gs/е*gw  ,где gw=10 Кн/м3

Sr1=0,719 -грунт влажный

Sr2=0,804 –грунт водонасыщенный

Sr3=0,305- грунт маловлажный

        5) Коэффициент относительной сжимаемости mv=m0/1+e ,

             где  m0- коэффициент сжимаемости.

mv1=3,62*10-5 кПа-1

mv2=3,42*10-5 кПа-1

mv3=10*10-5 кПа-1

       6) Модуль деформации грунта Е=β/mv ,

где β-коэффициент, характеризующий боковое  расширение грунта,  β=1-2*v2/(1-v)

β1=0,392 Е1=10,829 МПа

β2=0,623 Е2=18,219 МПа

β3=0,743 Е1=7,429 МПа

       7) Условное расчетное сопротивление R0.

R01=229,13 кПа

R02=237 кПа

R03=500 кПа

Вывод:

1-слой-глина тугопластичная, непросадочная, ненабухающая, влажная,  с условным расчетным сопротивлением R01= 229,13 кПа

2-слой-суглинок  твердый, непросадочный, ненабухающий, водонасыщенный, с  условным расчетным сопротивлением R02=237 кПа

3-слой-песок крупный  рыхлый, непросадочный, ненабухающий  с условным расчетным сопротивлением R03=500 кПа

 

3.3.1 СБОР  НАГРУЗОК НА ОБРЕЗ ФУНДАМЕНТА  ПОД

НАРУЖНУЮ КОЛОННУ Ф-1

№ п/п	Вид нагрузки	Нормат нагрузка,кН	Коэф-т надежности	Расчет. нагрузка, кН
1	Собственный вес покрытия -мягкая кровля «Катепал»    6*0,007*2*100,8*0,95                                                                                                         -битумная мастика 0,07*100,8*0,95 -цементная стяжка 18*0,03*100,8*0,95 -утеплитель 4,0*0,2*100,8*0,95 -пароизоляция 6*0,04 -монолитное покрытие 25*0,328*100,8*0,95 где 0,328м – приведенная толщина покрытия	8,05 6,7 51,8 7,66 0,24 785,3	1,3 1,3 1,3 1,3 1,3 1,1	10,5 8,72 67,3 9,96 0,312 903,02
2	Собственный вес междуэтаж. перекрытий на отм. 11,400 -цем.-песчан. стяжка 18*0,03 *34,34*0,95 -монолитное перекрытие 25*0,22*34,34*0,95	17,62 179,4	1,3 1,3	22,9 233,3
3	Собственный вес междуэтаж. перекрытия на отм. 7,800 и 4,200 -керамическая плитка 5*0,015*34,34*0,95*2 -цем. песчан. стяжка 18*0,025*34,34*0,95*2 -монолитное перекрытие 25*0,22*34,34*0,95*2 -кирпичная кладка 18*1,7*3,6*0,95*2	4,9 29,36 358,9 209,3	1,3 1,3 1,1 1,1	6,37 38,17 412,9 230,23
4	Временная нагрузка -снеговая 4,8*100,8*0,95 -полезная 4*34,34*0,95*2 -на чердачном перекрытии 0,7*34,34*0,95	459,6 261,0 22,84	- 1,3 1,3	459,6 339,3 29,69
5	Собственный вес колонн    25*3,14*0,452*8,25*0,95	124,6	1,3	161,96

Итого:       2527,27                             2934,23

 

3.3.2 СБОР  НАГРУЗОК НА ОБРЕЗ ФУНДАМЕНТА  ПОД

ВНУТРЕННУЮ КОЛОННУ Ф-2

№ п/п	Вид нагрузки	Нормат нагрузка, кН	Коэф-т надежности	Расчет. нагрузка, кН
1	Собственный вес междуэтаж. перекрытия на отм. 11,400 -цем.-песчан. стяжка 18*0,03 *25,9*0,95 -монолитное перекрытие 25*0,22*25,9*0,95	13,29 135,3	1,3 1,3	17,28 175,9
2	Собственный вес междуэтаж. перекрытий на отм. 7,800 и 4,200 -керамическая плитка 5*0,015*36,14*0,95*2 -цем. песчан. стяжка 18*0,025*36,14*0,95*2 -монолитное перекрытие 25*0,22*36,14*0,95*2 -кирпичная кладка 18*3,4*3,6*0,95*2	5,15 30,90 377,66 418,61	1,3 1,3 1,1 1,1	6,69 40,17 415,43 460,47
3	Временная нагрузка -полезная 4*36,14*0,95*2 -на  чердачном перекрытии 0,7*36,14*0,95	274,66 24,03	1,3 1,3	357,1 31,24
4	Собственный вес колонн    25*3,14*0,252*11,33*0,95	52,81	1,3	68,65

Итого:         1320,38                               1573,0

 

3.3.3 СБОР  НАГРУЗОК НА ОБРЕЗ ФУНДАМЕНТА  ПОД

ВНУТРЕННУЮ КОЛОННУ Ф-3

№ п/п	Вид нагрузки	Нормат нагрузка, кН	Коэф-т надежности	Расчет. нагрузка, кН
1	Собственный вес междуэтаж. перекрытий на отм. 7,800 и 4,200 -керамическая плитка 5*0,015*8,25*0,95*2 -цем. песчан. стяжка 18*0,025*8,25*0,95*2 -монолитное  перекрытие 25*0,22*8,28*0,95*2	1,18 7,05 86,53	1,3 1,3 1,1	1,53 9,17 95,18
2	Временная нагрузка -полезная 4*8,28*0,95*2	62,93	1,3	81,81
3	Собственный вес колонн    25*3,14*0,252*8,75*0,95	40,78	1,3	53,02

Итого:        198,47                               240,71

 

3.4.1 РАСЧЁТ СВАЙНОГО ФУНДАМЕНТА Ф-1

Расчет свайного фундамента  начинаем с выбора глубины заложения, которую определяем исходя из следующих условий:

-назначения и  конструктивных особенностей здания;

-существующего  и проектируемого рельефа застраиваемой территории;

-инженерно-геологических  условий площадки строительства;

-глубины сезонного  промерзания грунта.

Расчетная глубина сезонного промерзания : df=kh*dfn , где dfn-нормативная глубина промерзания,  kh-коэффициент, учитывающий влияние теплового режима сооружения, kh=0,6. Нормативная глубина промерзания, для г. Чебоксары dfn=1,6 м.   

df=kh*dfn=1,6*0,6=0,84 м.

Принимаем сваю С-10-30.    Ростверк принимаем 60 см.

Исходя из глубины промерзания и конструктивных соображений глубину заложения ростверка, принимаем dn= 1,6 м.

                 Рис.  Схема к расчету свайного фундамента Ф-1

 

 

 

Для определения расчетной силы трения по боковой поверхности сваи каждый пласт грунта делим на слой высотой не более 2 м, в результате получим:

z1=2,375 м           f1=30,79 кПа          h1=1,25 м

z2=4,0 м           f2=48,25 кПа         h2=2 м             глина JL=0,257

z3=5,75 м        f3=55,4  кПа          h3=1,5 м        суглинок JL=0

z4=7,5 м           f4=59,1  кПа         h4=2 м             песок крупный JL=0

z5=9,5 м           f5=62,83 кПа          h5=2 м              R=7697

z6=10,9 м       f6=64,96   кПа       h6=0,8 м

gср-средний удельный вес грунта и фундамента, равный 20 кН/м3

dn-глубина заложения фундамента

gвз.сугл.=(25,5-10)/(1+0,752)=8,847 кН/м3

gвз.песка.=(26,5-10)/(1+0,783)=9,254 кН/м3

Fd=1*(7697*0,09+1,2*(30,79*1,25+48,25*2+1,5*55,4+2*59,1+2*62,83+0,8*64,96))= =1317 кН

N=1317 /1,4=940,7кН –расчетная нагрузка на сваю

n=(2934+0,6*2,3*2,3*25)/940,7=3,2 ≈ 4

Nmax= (Nгр+Gст+N01)/n

Gр ст=(1,7*1,7*0,9+2,32*0,6)*25=144,37 кН

Nгр=(2,3*2,3*0,6-1,7*1,7*0,9)*17=36,72 кН

Nmax= (144,37+36,72+2934)/4=778,77 кН

Расчет по деформациям

jIImt= (18*1.25+3.5*19+24*4.8)/(1.4+3.5+4.8)=21,40

a= 21,4/4=5,350

х= hсв*tg a=9,7*tg5,350=0,91 м.  

вусл=(1,8+0,91*2)+0,3=3,92 м.

lусл=(1,8+0,91*2)+0,3=3,92 м.

gII'=(1,25*17+0,2*18+3,3*8,847+4,8*9,254)/9,7=10,41 кН/м3

Nгр(ABCD)=10,36*(11,3*3,922-1,7*1,7*0,9-2,32*0,6-4*9,7*0,32)=1703 кН

Р= (1703+2934+4*9,7*0,3*0,3*25+2,3*2,3*0,6*25+1,7*1,7*0,9*25)/3,922=316,8кПа

Определяем расчетное сопротивление грунта под подошвой условного фундамента, пользуясь формулой:

R= gс1gс2/k(Mv*kz*b*gII+Mq*d1*gII’+(Mq-1)*dB*gII’ +MccII)

Мv=0,37; Мq=2,46; Мс=5,02  gII= 9,254 кН/м3

gс1,gс2-коэффиценты условий работы gс1=1,4; gс2=1,2.

к,кz-коэффициент, принимаемый равный 1.

R= 1,4*1,2*(0,37*3,92*9,254+2,46*11,3*10,36+5,02*0)=506,4 кПа

Р < R    316,8 кПа < 506,4 кПа

Проверка выполняется, свайный фундамент запроектирован правильно.

 

         3.4.2 РАСЧЁТ СВАЙНОГО ФУНДАМЕНТА Ф-2

 

Принимаем сваю С-6-30.    Ростверк принимаем 60 см.

Исходя из глубины промерзания и конструктивных соображений глубину заложения ростверка, принимаем dn= 1,6 м.

               Рис.   Схема к расчету свайного фундамента Ф-2

Для определения расчетной силы трения по боковой поверхности сваи каждый пласт грунта делим на слой высотой не более 2 м, в результате получим:

z1=2,375 м           f1=30,79 кПа          h1=1,25 м        глина JL=0,257

z2=4,0 м            f2=48,25 кПа         h2=2 м             суглинок JL=0

z3=5,75 м          f3=55,4  кПа          h3=1,5 м       

z4=6,9 м            f4=59,1  кПа         h4=0,8 м          песок крупный JL=0

                                                                                    R=7280

gср-средний удельный вес грунта и фундамента, равный 20 кН/м3

dn-глубина заложения фундамента

Fd=1*(7280*0,09+1,2*(30,79*1,25+48,25*2+1,5*55,4+0,8*59,1)) =1249 кН

N=1249 /1,4=892,3 кН –расчетная нагрузка на сваю

n=(1573+0,6*1,9*1,9*25)/892,3=3,05≈4

Nmax= (Nгр+Gст+N01)/n

Gр ст=(1,3*1,3*0,9*+1,9*1,9*0,6)*25=92,2 кН

Nгр=(1,9*1,9*0,6-1,3*1,3*0,9)*17=11,0 кН

Nmax= (92,2+11,0+1573)/4=419,05 кН

Расчет по деформациям

jIImt= (15*1,25+3,5*19+24*0,8)/(1,4+3,5+0,8)=18,70

a= 18,7/4=4,680

х= hсв*tg a=5,7*tg4,680=0,47 м.  

вусл=(1,4+0,47*2)+0,3=2,64 м.

lусл=(1,4+0,47*2)+0,3=2,64 м.

gII'=(1,25*17+0,2*18+3,3*8,847+0,8*9,254)/5,7=11,23 кН/м3

Nгр(ABCD)=11,23*(7,3*2,64*2,64-1,9*1,9*0,6-1,3*1,3*0,9-4*5,7*0,32)=506,9 кН

Р= (506,9+1573+4*5,7*0,3*0,3*25+1,9*1,9*0,6*25+1,3*1,3*0,9*25)/(2,64*2,64)= =319,0 кПа

Определяем расчетное сопротивление грунта под подошвой условного фундамента, пользуясь формулой:

R= gс1gс2/k(Mv*kz*b*gII+Mq*d1*gII’+(Mq-1)*dB*gII’ +MccII)

Мv=0,37; Мq=2,46; Мс=5,02  gII= 9,254 кН/м3

gс1,gс2-коэффиценты условий работы gс1=1,4; gс2=1,2.

к,кz-коэффициент, принимаемый равный 1.

R= 1,4*1,2*(0,37*2,64*9,254+2,46*7,3*11,23+5,02*0)=354,0 кПа

Р < R    319,0 кПа < 354,0 кПа

Проверка выполняется, свайный фундамент запроектирован правильно.

 

              

 

3.4.3 РАСЧЁТ  СВАЙНОГО ФУНДАМЕНТА Ф-3

Принимаем сваю С-5-25.    Ростверк принимаем 60 см.

Исходя из глубины промерзания и конструктивных соображений глубину заложения ростверка, принимаем dn= 1,6 м.

             Рис.   Схема к расчету свайного фундамента Ф-3

Для определения расчетной силы трения по боковой поверхности сваи каждый пласт грунта делим на слой высотой не более 2 м, в результате получим:

z1=2,375 м           f1=30,79 кПа          h1=1,25 м

z2=4,0 м            f2=48,25 кПа         h2=2 м             глина JL=0,257

z3=4,65 м        f3=53,1 кПа        h3=1,3 м        суглинок JL=0

                                                                                 R=9385