144563 (Промышленное здание в городе Соликамск), страница 2

=

=(1,1*1/1)*(0,51*1*1*9,3+3,06*(0,7*18,70+(2–0,7)*9,3)+5,66*21)=220,72 кПа.

Полное наименование грунта №2 – это суглинок мягкопластичный

(R_усл = 220,72 кПа., N_{col II max} = 1583,7 кН., Е=12,0 МПа.>10 МПа.)

Слой 3 – Суглинок

Число пластичности: I_P = W_L – W_P = 27,7–22,7 = 5%.

Плотность сухого грунта: ρ_d = = = 1,45 т/м³.

Пористость и коэффициент пористости:

n = (1 – ρ_d/ ρ_s)*100 = (1–1.45/2,73)*100 = 47%,

e = n/(100-n) = 47/(100–47) = 0,89.

Показатель текучести: I_L = = = 1,2

Расчетные значения удельного веса и удельного веса частиц:

γ_I = ρ_I*g = 1.82*9.81 = 17.8 кН/м³,

γ_II = ρ_II*g = 1.84*9.81 = 18,0 кН/м³,

γ_S = ρ_S*g = 2,73*9.81 = 26.8 кН/м³.

Удельный вес суглинка, расположенного ниже УПВ:

γ_sb = = = 8,89 кН/м³,

По таблице 3 СНиП 2.02.01–83* принимаем: _c1 = 1,1 для суглинка (J_L > 0,5), _{c 2} =1.

При _II = 19 по табл. 4 СНиП 2.02.01–83* имеем: M=0,47; M_q=2,89; M_c=5,48.

Удельный вес грунта _sb = 8,89 кН./м³.; удельное сцепление c_II = 17 кПа.

Вычисляем условно расчетное сопротивление:

=

=(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: _c1 = 1,25 для песков мелких,

_{c 2} =1,0.

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

Удельный вес грунта _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 d_f = K_hd_fn = K_hd₀ = 0,80,23 = 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 – _mtd) = 1583,7 / (220,72 – 201,80) = 8,58 м².,

где _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_{fun II} = V_{fun b f} = 10,9 251 = 275,5 кН.;

V_g = lbd – V_fun = 15,12 1,80 – 10,9 = 16,32 м³.;

G_{g II} = (lbd – V_fun) _{II f} =16,32*0,95*18,7*1= 305,11 кН.

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

N_{tot II} = 1583,7 + 275,5+ 305,11 = 2164,3 кН.;

M_{tot II} = 585,1 + 58,3 1,8 = 690,00 кНм.;

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. < 1,2R = 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*:

_zg,0 = [_IId_w + _{sb II} (d – d_w)] = [18,70,7 + 9,3 (1,8 – 0,7)] = 23,32 кПа.

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

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

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

Значения коэффициента 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

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):