Сбор нагрузок, действующих на фундаменты

Введение

 

Задачей курсового проектирования является разработка конструкции фундамента для жилого 4-х этажного здания, расчёт основания по предельным состояниям, а также установление типа фундамента на основе технико-экономического сравнения вариантов по их стоимости, установленной по укрупнённым показателям.

Необходимо дать обоснование принятых решений, привести необходимые схемы, поясняющие расчёты.

При выполнении курсового проекта были поставлены цели: научиться работать с действующими стандартами, нормативными документами, справочной литературой, применять современный опыт фундаментостроения.

 

Построение геологического разреза

 

Строительство ведётся в городе Комсомольск-на-Амуре.

Перед построением геологического разреза решается вопрос о привязке проектируемого сооружения на плане. Необходимо построение геологического разреза с ориентировочного размещения на плане проектируемого объекта. Оценивают условия освещенности объекта, направление господствующего ветра в районе строительства (в данном случае – это южный ветер), рельеф местности, условия изученности района строительства.

Так как на плане не указана застройка, то, следовательно, свободная привязка. Жилую блок-секцию длинной стороной размещают вдоль оси, соединяющей скважины №2 и №3. Окна дома не обращены на север, значит, выполняется условие инсоляции помещений (см рисунок 1.1).

 

Рисунок 1.1 – План строительной площадки

 

Первое направление для построения геологического разреза – вдоль оси, соединяющей скважины №1 и №2. Второе направление – вдоль длинной стороны объекта, т. е. вдоль оси, соединяющей скважины №2 и №3.

Геологический разрез строится с учётом геологических разрезов по всем скважинам. Отметка планировки DL=130,1 (см. рисунок 1.1).

Рисунок1.2 – Геологический разрез

 

Определение наименования грунтов, их состояния и величин расчетных сопротивлений

Образец № 1

 

Образец взят из скважины № 1, глубина отбора – 2м.

Определяют наименование грунта по гранулометрическому составу в соответствии с табл. 2 [15] – песок пылеватый.

Вычисляют коэффициент пористости по формуле

 

е = - 1,                                                                    (2.10)

 

где - удельный вес частиц грунта, кН/м ;

- удельный вес грунта, кН/м ;

W – весовая влажность грунта, %.

 

е = -1 = 0,67

 

Т.к. 0,6≤e≤0,8 следовательно, песок средней плотности [15, табл.Б.18].

Вычисляют для песчаного грунта показатель степени влажности по формуле

 

S = ,                                                                             (2.11)

 

где - удельный вес воды, принимаемый равным 10 кН/м ;

- удельный вес частиц грунта, кН/м ;

W – весовая влажность грунта, %.

S = = 0, 6

 

Т.к. 0,5<S_r<0,8 – песок, влажный в соответствии с табл. Б.17.

Определяют расчетное сопротивление по прил.3[8] R =150кПа.

Вывод: Исследуемый образец №1 – песок буровато-серый, пылеватый, средней плотности, влажный с R =150 кПа.

 

Образец № 2

 

Образец взят из скважины № 1, глубина отбора – 3,5м.

Определяют наименование грунта по числу пластичности.

Число пластичности определяется по формуле

 

I =W - W ,                                                                              (2.12)

 

где W - влажность грунта на границе текучести;

W_р – влажность грунта на границе пластичности.

I =19-12=7 – грунт относится к супесям (1 I 7) в соответствии с табл.Б.11.

Определяют коэффициент пористости по формуле (2.10):

 

,

 

Определяют коэффициент консистенции по формуле

 

 ,                                                                             (2.13)

S = = 0, 65

 

0,25 <J_L<0,50 – грунт тугопластичный в соответствии с табл.Б.14.

По СНиП 2.02.01-83* «Основания зданий и сооружений» методом двойной интерполяции находят

 

 

Вывод: исследуемый образец № 2 –супесь желто-бурая тугопластичная с R_o = 260,7 кПа.

 

Образец № 3

 

Образец взят из скважины № 1, глубина отбора – 5,5м.

Определяют наименование грунта по гранулометрическому составу в соответствии с табл. 2 [15] – песок мелкий.

Вычисляют коэффициент пористости по формуле (2.10):

 

е = -1 = 0,66

 

Т.к. 0,6≤e≤0,75 следовательно, песок средней плотности [15, табл.Б.18].

Вычисляют для песчаного грунта показатель степени влажности по формуле (2.11):

S = = 1

 

Т.к. 0,8<S_r<1 – песок, насыщенный водой в соответствии с табл. Б.17.

Определяют расчетное сопротивление по прил.3[8] R =200кПа.

Вывод: исследуемый образец № 3 –песок серый, мелкий, средней плотности, насыщенный водой с R_o = 200 кПа.

 

Образец № 4

 

Образец взят из скважины № 2, глубина отбора – 8 м.

Определяют наименование грунта по числу пластичности.

Число пластичности определяется по формуле (2.12) :

I =41-23=18 – грунт относится к глинам (I >17) в соответствии с табл.Б.11.

Определяют коэффициент пористости по формуле (2.10):

 

,

 

Определяют коэффициент консистенции по формуле (2.13):

 

S = = 1

 

0 ≤J_L≤0,25 – грунт полутвердый в соответствии с табл.Б.14 [15].

По СНиП 2.02.01-83* «Основания зданий и сооружений» методом двойной интерполяции находят

 

Вывод: исследуемый образец № 4 –глина коричневая полутвердая с R_o = 260,7 кПа.

 

Образец № 5

 

Образец взят из скважины № 3, глубина отбора – 12 м.

Определяют наименование грунта по числу пластичности.

Число пластичности определяется по формуле (2.12):

I =20-13=7 – грунт относится к супесям (1 I 7) в соответствии с табл.Б.11[15].

Определяют коэффициент пористости по формуле (2.10):

 

,

 

Определяют коэффициент консистенции по формуле (2.13):

 

S = = 1

 

0,25 ≤J_L≤0,5 – грунт тугопластичный в соответствии с табл.Б.14.

Определяют расчетное сопротивление по прил.3[8] R =300кПа.

Вывод: исследуемый образец № 5 –супесь тугопластичная серовато-желтая с R_o = 300 кПа.

 

Сбор нагрузок, действующих на фундаменты

 

Сбор нагрузок производят на грузовую площадь, которую устанавливают в зависимости от статической схемы сооружения. В данном случае конструктивная схема с поперечными несущими стенами, располагаемыми с модульным шагом 6,3 и 3,0 м, двумя продольными железобетонными стенами и плоскими железобетонными перекрытиями, образующими пространственную систему, обеспечивающую сейсмостойкость здания и воспринимающую все вертикальные и горизонтальные нагрузки.

Величины временных нагрузок устанавливаем в соответствии с. Коэффициенты надежности по нагрузкам g_f также определяем по.

Сбор нагрузок производится от верха здания до отметки планировки.

 

Рисунок 3.1 - Грузовая площадь

 

При расчете временных нагрузок принимаем коэффициент надежности по нагрузке равным 1,4 в соответствии с [4]. Сбор временных нагрузок на междуэтажные перекрытия с учетом понижающего коэффициента

 

,                                                                        (3.1)

 

где n – число перекрытий, от которых нагрузка передается на основание;

 

.

 

Таблица 3.1 – Сбор нагрузок

Наименование нагрузки и конструкции	Нормативные нагрузки			Коэффициент надежности по нагрузке gf	Расчетное значение нагрузки, кН
	на единицу площади, кН/м2		на грузовую площадь, кН
1	2		3	4	5
1. Постоянные:
Сечение 1-1: А=1,41м2 Покрытие: Асбестоцементные листы (1600кг/м3 ×0,008)	0,13		0,13×1,41= 0,18	1,2	0,22
Обрешетка (500кг/м3×0,05м )	0,25		0,25×1,41=0,35	1,1	0,39
Деревянная строительная балка (500×0,18)	0,9		0,9×1,41=1,27	1,1	1,40
Чердачное перекрытие: цементно-песчаный раствор (1800×0,02)	0,36		0,36×1,44=0,51	1,3	0,66
1 слой теплоизоляции (мин. вата) (125кг/м3×0,21м)	0,26		0,26×1,41=0,37	1,2	0,44
Рубероид(600×0,01)	0,06		0,06×1,41=0,08	1,2	0,10
плита перекрытия (2500×0,12)	3,00		3×1,41=4,23	1,1	4,65
Междуэтажные перекрытия: линолеум (1800×0,005)	0,09		0,09×1,41×4= 0,51	1,2	0,61
Панель основания пола (800×0,04)	0,32		0,32×1,41×4= 1,80	1,2	2,16
Звукоизоляционная прокладка (500×0,15)	0,75		0,75×1,41×4= 4,23	1,2	5,08
Стяжка из цементного раствора (1800×0,02)	0,36		0,36×1,41×4= 2,03	1,3	2,64
Плита перекрытия (2500×0,12)	3,00		3×1,41×4= 16,92	1,1	18,61
Наружная стена (1800×0,35) Чердачная Стена цокольная			1×1×18×0,35= 6,3 1×18×0,35×4× 2,8=70,56 2×1×0,35×24= 16,8	1,1	43,7 77,6 18,5 Σ=176,76
2. Временные:
снеговая	1,5		1,5×1,41=2,12	1,4×0,95	2,82
на чердачное перекрытие	0,7		0,7×1,41×4= 3,95	1,4×0,9	4,98
на межэтажные перекрытия	1,5		1,5×1,41×4= 8,46	1,4×0,9	10,66 Σ=18,46
			170,67	итогоN11=	195,22
1. Постоянные:
Сечение 2-2: А=3,16м2 Покрытие: Асбестоцементные листы (1600кг/м3 ×0,008)	0,13	0,13×3,16=0,41		1,2		0,49
Обрешетка (500кг/м3×0,05м )	0,25	0,25×3,16=0,79		1,1		0,87
Деревянная строительная балка (500×0,18)	0,9	0,9×3,16=2,84		1,1		3,12
Чердачное перекрытие: цементно-песчаный раствор (1800×0,02)	0,36	0,36×3,16=1,14		1,3		1,48
1 слой теплоизоляции (мин. вата) (125кг/м3×0,21м)	0,26	0,26×3,16=0,82		1,2		0,98
Рубероид(600×0,01)	0,06	0,06×3,16=0,19		1,2		0,23
плита перекрытия (2500×0,12)	3,00	3×3,16=9,48		1,1		10,43
Междуэтажные перекрытия: линолеум (1800×0,005)	0,09	0,09×3,16×4= 1,14		1,2		1,37
Панель основания пола (800×0,04)	0,32	0,32×3,16×4= 4,04		1,2		4,85
Звукоизоляционная прокладка (500×0,15)	0,75	0,75×3,16×4= 9,48		1,2		11,38
Стяжка из цементного раствора (1800×0,02)	0,36	0,36×3,16×4= 4,55		1,3		5,92
Плита перекрытия (2500×0,12)	3,00	3×3,16×4= 37,92		1,1		41,71
Внутренняя стена (2500×0,16): Стена цокольная		1×25×0,16×4× 2,8=44,88 1×2×0,16×24= 7,68		1,1		49,28 8,45 Σ=140,56
2. Временные:
снеговая	1,5	1,5×3,16=4,74		1,4×0,95		6,30
на чердачное перекрытие	0,7	0,7×3,16×4= 8,85		1,4×0,9		11,15
на межэтажные перекрытия	1,5	1,5×3,16×4= 18,96		1,4×0,9		23,89 Σ=41,34
		157,83		итогоN22=		181,9
1. Постоянные:
Сечение 3-3: А=2,85м2 Покрытие: Асбестоцементные листы (1600кг/м3 ×0,008)	0,13	0,13×2,85=0,37		1,2		0,44
Обрешетка (500кг/м3×0,05м )	0,25	0,25×2,85=0,71		1,1		0,78
Деревянная строительная балка (500×0,18)	0,9	0,9×2,85=2,57		1,1		2,83
Чердачное перекрытие: цементно-песчаный раствор (1800×0,02)	0,36	0,36×2,85=1,03		1,3		1,34
1 слой теплоизоляции (мин. вата) (125кг/м3×0,21м)	0,26	0,26×2,85=0,74		1,2		0,89
Рубероид(600×0,01)	0,06	0,06×2,85=0,17		1,2		0,20
плита перекрытия (2500×0,12)	3,00	3×2,85=8,55		1,1		9,41
Междуэтажные перекрытия: линолеум (1800×0,005)	0,09	0,09×2,85×4= 1,03		1,2		1,24
Панель основания пола (800×0,04)	0,32	0,32×2,85×4= 3,65		1,2		4,38
Звукоизоляционная прокладка (500×0,15)	0,75	0,75×2,85×4= 8,55		1,2		10,26
Стяжка из цементного раствора (1800×0,02)	0,36	0,36×2,85×4= 4,10		1,3		5,33
Плита перекрытия (2500×0,12)	3,00	3×2,85×4=34,2		1,1		37,62
Внутренняя стена (2500×0,16): Стена цокольная		1×25×0,12×4× 2,8=33,6 1×2×0,12×24= 5,76		1,1		36,96   6,34  Σ=118,02
2. Временные:
снеговая	1,5	1,5×2,85=4,28		1,4×0,95		5,69
на чердачное перекрытие	0,7	0,7×2,85×4= 7,98		1,4×0,9		10,05
на межэтажные перекрытия	1,5	1,5×2,85×4= 17,10		1,4×0,9		21,55 Σ=37,29
		134,39		итогоN33=		155,31
Примечание 1. Коэффициент надежности gf определяют в соответствии с рекомендациями [4].  2. При учете сочетаний, включающих постоянные и не менее 2-х временных нагрузок, расчетные значения временных нагрузок следует умножать на коэффициент сочетаний для длительных нагрузок y = 0,95.

 

4 Выбор вида основания

 

Судя по геологическому разрезу, площадка имеет спокойный рельеф с абсолютными отметками 129,40 м, 130,40 м, 130,70 м.

Грунт имеет выдержанное залегание грунтов. Грунты, находясь в естественном состоянии, могут служить основанием для фундаментов мелкого заложения. Для такого типа фундамента основанием будет служить слой №2 – песок пылеватый средней пластичности с R = 150 кПа.

Для свайного фундамента в качестве рабочего слоя лучше использовать слой №4 – песок мелкий средней плотности с R =260,7 кПа.