Содержание
Введение3
1.Теплотехнический расчёт наружных ограждений4
1.1. Конструкции ограждений4
1.2. Определение требуемого сопротивления теплопередаче6
1.3. Определение величины градусо-суток отопительного периода (ГСОП)6
1.4. Определение требуемого приведенного сопротивления теплопередаче6
1.5. Определение условного приведенного сопротивления теплопередаче7
1.6. Определение толщины искомого слоя ограждения (утеплителя)7
1.7. Определение фактического сопротивления теплопередаче ограждения8
1.8. Определение коэффициента теплопередачи ограждения8
2. Определение потерь теплоты помещениями здания9
3. Расчёт отопительных приборов11
4. Подбор водоструйного элеватора14
5.Определение воздухообмена и числа вентиляционных каналов15
Приложение118
Список литературы23
Выдержка из текста работы
Место строительства – г. Москва относится к III снеговому району по снеговой нагрузке, с расчетны значением веса снегового покрова , к I району по давлению ветра, при средней скорости ветра в зимний период V=5м/с. В соответствии с нормами сумма абсолютных значений среднемесячных отрицательных температур за зиму для Москвы Мt = 32,9. Средняя температура января -10,2º.
В результате проведенных инженерно-геологических изысканий установлен геолого-литологический разрез грунтовой толщи:
слой №1 (от 0 до 0,5 м) — почвенно-растительный;
слой №2 (от 0,5 до 6,2 … 7,2 м) — песок крупно-зернистый;
слой №3 (от 6,2 … 7,2 до 13,2 … 14,2 м) — глина темно-серая;
Подземные воды до разведанной глубины не встречены. Их подъем не прогнозируется.
Статистический анализ физических показателей грунтов позволил выделить в толще инженерно-геологические элементы (ИГЭ). Поскольку слой №1, который заведомо должен быть прорезан фундаментами, находится выше глубины промерзания и не оказывает существенного влияния на результаты расчетов, то его объединяем со слоем №2 в один инженерно-геологический элемент ИГЭ-1, распространяющийся от поверхности до глубины 6,2-7,2 м. Ниже находится — ИГЭ -2, глубину распространения которого принимаем 7 м до разведанной глубины.
Анализ инженерно-геологических условий строительной площадки
ИГЭ-1:Песок крупно – зернистый
Степень влажности Sr =0,06*2,65/(0,61*1)=0,26. Т.к. 0< Sr =0,26 <0,5, то песок по приложению 10 является малой степени водонасыщения.
Коэффициент пористости 0,55< е=0,61 <0,7, значит по приложению 11 песок крупно-зернистый средней плотности сложения.
Модуль упругости Е=33Мпа. По приложению 13 определяем нормативное значение модуля деформации E=39.94Мпа (в зависимости от разновидности песка и коэффициента пористости).
Расчётное сопротивление R0 по прил. 24 для песка крупного, маловлажного, средней плотности заложения R0=500 кПа.
ИГЭ-2:
Число пластичности JP=(0.48-0.22) ·100%=26%. Так как по приложению 7 JP =26 17, то грунт является глиной.
Показатель текучести JL=(0,12-0,22)/(0,48-0,22)= -0,385. При
JL= -0,385<0, глина имеет твёрдую консистенцию.
Дополнительно по приложению 12 определяем нормативное значение модуля деформации Е=25,24МПа. (при е=0,619)
Расчётное сопротивление R0 по прил. 25 интерполированием e=0,619, JL=0, R0=481 кПа.
Поскольку грунты не обладают специфическими свойствами, в районе строительства не ожидается проявления опасных инженерно-геологических процессов, грунты обоих ИГЭ имеют значение Rо > 150 кПа и Е > 5000 кПа, то на данном этапе проектирования можно сделать вывод о том, что оба слоя могут служить в качестве естественного основания.
Верхний почвенно-растительный слой в пределах застройки срезается в пределах застройки и используется в дальнейшем для озеленения территории.
Сбор нагрузок на фундаменты.
Анализ технологического назначения и конструктивного решения здания.
Проектируемое одноэтажное производственное здание имей полный железобетонный каркас. Предельная осадка для такого здания Su=8 см, предельный крен Iu не нормируется. В надземной части здания на предусмотрены специальные конструктивные мероприятия по приспособлению к восприятию усилий от деформации основания, поэтому конструктивная схема зданий – гибкая. Полы в цехе — бетонные по грунту.
Проектируется фундамент под типовую сборную двухветвевую колонну крайнего ряда К-1 с размерами bс x lс = 500 x 1000 мм, отметка верха колонны —10,800мм, отметка пяты колонны – -1.050, шаг колонн 6 м.
Нагрузки на фундамент определяем в уровне его обреза в невыгодных сочетаниях для расчетов по первой и второй группам предельных состояний.
Нагрузки в обрезе фундамента
Таблица 1
| Группа предельного состояния, в которой используются нагрузки | Номер сочетания | Значения нагрузок | ||
| М, кНм | N, кН | Q, кН | ||
| I (первая) | 82,0 -746,9 | 598,3 877,6 | 35,6 -83,4 | |
| II (вторая) | 73,9 -672,2 | 533,3 781,0 | 31,1 -75,9 |
На фундамент передается нагрузка и от кирпичной стены толщиной
b1 = 0,51 м и высотой Н1 = 12.150 м.,вес кирпичной кладки γ=18кН/м² , коэффициент проёмности Кn=0,85, коэффициент надежности по назначению γn=1
Значение нагрузки от веса стены:
G1 = H1 b1 γ n kn γn = 12,43*0,51*6*1,1*0,85*18 = 569 к
Определение глубины заложения фундаментов
1)Глубина заложения фундамента d из условия прорезки почвенно-растительного слоя должна быть больше 0,5м (d>0,5м).
Нормативная глубина сезонного промерзания грунтов:
м.do=0.30 для крупного песка
Мt=32,9
Расчетная глубина сезонного промерзания при температуре в помещении 10 ºС с полами по грунту:
2)Исходя из условия залегания подземных вод
3)Из конструктивных требований к заделке колонны в стакан высота фундамента:
Принимаем hf ≥ 1,2 м.
Минимальная высота фундаментов для промышленных зданий не менее 1,5 м.
Окончательно принимаем d = 1,5 м. Высота фундамента кратна 300мм.
Рис.1. Схема проектируемого фундамента под крайнюю колонну цеха
Определение размеров подошвы фундаментов
В первом приближении площадь подошвы фундамента равна:
Задаваясь соотношением сторон m = b/l = 0,75, получим
Отсюда l = 1,96м, b = 1,47м.
В соответствии с модулем 300 мм полагаем l = 2,1м, b = 1,5м.
Находим нагрузки в подошве фундамента и эксцентриситеты относительно точки О с учетом веса фундамента:
Вес фундамента
Для первого сочетания нагрузок
ΣNII,1=533,3+569+94,5=1196,8 кН;
ΣМII.1=73,9+31,3*1,5+569*(0,51+1)/2=550,15кНм;
е1=550,15/1196,8=0,46м, ε1=0,46/2,1=0,219
т.к е1 ≥1/6, то изменяем размеры подошвы фундамента и делаем перерасчет.
Размеры подошвы фундамента изменяем на l = 2,7м, b = 2,4м.
Вес фундамента
Gf= 2,4∙2,7∙1,5∙20= 194,4 кН.
Для первого сочетания нагрузок
ΣNII,1=533,3+569+194,4=1296,7 кН;
ΣМII.1=73,9+31,3*1,5+569(0,51+1,0)∙0,5=550,45 кНм;
е1=550,45/1296,7=0,424м, ε1=0,424/2,7=0,157.
Для второго сочетания нагрузок
ΣNII2=781+569+194,4=1544,4 кН;
ΣМII2=-672,2-75,9*1,5+569(0,51+1)*0,5=-356,46 кНм;
е2=356,46/1544,4=0,231м, ε2=0,231/2,7=0,085.
Окончательно принимаем размеры l = 2,7м, b = 2,4м.
Рис. 2. Схема к формированию габаритов фундамента
Расчетное сопротивление вычисляем при коэффициентах γс1=1,4, γс2=1,0 для песка и здания с гибкой конструктивной схемой. Коэффициент К=1, так как прочностные характеристики определены инженерно-геологическими изысканиями; при φII=34º Мr=1,55, Mg=7,22, Mc=9,22. Одновременно принимаем db=0 и d1=d=1,5м для бесподвальных помещений.
ТогдаR=(1,4∙1,0/1,0)(1,55∙1∙2,4∙17,5+7,22∙1,5∙17,5+9,22*2)=376,69 кПа.
Давление в подошве фундамента составит
для первого сочетания:
pll1=1296,7/(2,4∙2,7)=200,11 кПа;
pllmax1=200,11(1+6∙0.157)=388,88 кПа.
для второго сочетания:
pll2=1544,4/(2,4∙2,7)= 238,33кПа;
pllmax2=238,33(1+6∙0.0,085)=360,57 кПа.
Проверяем условия
pll1=200,11<R=376,69 кПа; pllmax1=388,88<1.2R=452,03 кПа;
pll2=238,33<R=376,69 кПа; pllmax2=360,57<1.2R=452,03кПа.
Для расчета осадки принимаем p=max(200,11;238,33)=238,33кПа.
Расчет осадки основания
Сначала разбиваем основание ниже подошвы фундамента на элементарные слои h = 0,4b = 0,4·2.4 = 0,96 м. Таких слоев принимаем в пределах ИГЭ-1 в количестве восьми. Находим вертикальное напряжение от собственного веса фундамента на уровне подошвы фундамента σzg0=17,5∙1,5=26,25кПа. Аналогично находим значения σzg на различных глубинах. По вычисленным значениям, представленным в таблице, строим эпюру напряжений σzg . Например, на уровне подошвы слоя
h1=0,96м; σzg1=26,25+17,5∙0,96=43,1кПа;
Дополнительные напряжения в грунте на уровне подошвы фундамента определяются по формуле, в которой коэффициент α = 1,000 при z =0:
p0= σzp0=1.000(238,33-26,25)=212,1кПа.
Для глубины z1= 96 см находим ζ1=2∙0,96/2,4=0,8. Зная η=l/b=2,7/2,4=1,125, определяем по приложению 29 значения α 1= 0,848. Дополнительное напряжение в грунте на глубине z1=96см составляет σzp=0,848∙212,08=179,8кПа. Аналогичным образом вычислены значения σzp для других глубин, что представлено в табл. 2.
К расчёту осадки основания фундамента
Таблица 2
| Z см | ζ | η | α | σzg кПа | 0,2 σzg | σzp кПа | σzpi кПа | h см | E кПа |
| 1,40 | 1,000 | 26,3 | 5,25 | 212,1 | 196,0 | ||||
| 0,8 | 1,40 | 0,848 | 43,1 | 8,61 | 179,8 | 146,3 | |||
| 1,6 | 1,40 | 0,532 | 59,9 | 11,97 | 112,8 | 90,9 | |||
| 2,4 | 1,40 | 0,325 | 76,7 | 15,33 | 68,9 | 56,7 | |||
| 3,2 | 1,40 | 0,210 | 93,5 | 18,69 | 44,5 | 37,6 | |||
| 1,40 | 0,145 | 110,3 | 22,05 | 30,8 | 26,5 | ||||
| 4,8 | 1,40 | 0,105 | 127,1 | 25,41 | 22,3 | Нижняя граница сжимаемой толщи. | |||
| 5,6 | 1,40 | 0,079 | 143,9 | 28,77 | 16,8 |
Рис.3. Схема к расчету осадки основания фундамента по методу послойного суммирования
Поскольку b<10м и E>5МПа, то выделяем нижнюю границу сжимаемой толщи на глубине Hc=576см, где соблюдается условие 0,2σzg=25,41> σzp=22,3кПа.
Используя данные табл.2 вычисляем осадку основания фундамента:
S=0.8((96(196+146,3+90,9+56,7+37,6+26,5)/33000)=1,29см
Для производственных одноэтажных зданий с полным железобетонным каркасом максимальная предельная осадка Su=8см. Расчетная осадка S=1,29 см < Su=8 см.
Условие расчета основания фундамента по второй группе предельных состояний соблюдается.
Расчет фундамента по прочности
Толщина стенки стакана в плоскости действия момента (вдоль оси Ох) ; из плоскости момента, не менее 150 мм. Тогда размеры подколонника с учетом модули 300 мм. (рис 2):
Предположим, что плитная часть фундамента состоит из одной ступени высотой h=0,3м. Рабочая высота нижней ступени при защитном слое 40 мм и диаметре арматуры 20 мм:
h01=0,3-(0,04+0,01)=0,25м.
Определяем допускаемый вынос нижней ступени С1:
Принимаем класс бетона В 15.
Находим максимальное давление в плоскости действия момента (вдоль стороны l).
Для третьего сочетания:
ΣNI.3=598,3+569∙1,1=1224,2 кН;
ΣМI.3=82+35,6∙1,5+569∙1,1(0,51+1) ∙0,5=607,95кНм;
plmax3=(1224,2/(2,4∙2,7))+(6∙607,95/(2,4∙(2,7)2))=397,41кПа.
Для четвертого сочетания:
ΣNI.4=877,6+569∙1,1=1503,5 кН;
ΣМI.4=-746,9-83,4∙1,5+569∙ 1,1(0,51+1)∙0,5=-399,45 кНм;
plmax4=(1503,5/(2,4∙2,7))+(6∙399,45/(2,4∙(2,7)2))=369,01 кПа.
При plmax=(397,41;369,01)=397,41кПа и В15 значение К=2,2.
Тогда C1l =2.2∙0.25=0.55м.
Фактический вынос нижней ступени вдоль стороны l составляет:
Следовательно, вдоль стороны l достаточно одной ступени высотой h=300 мм.
Находим максимальное давление из плоскости действия момента:
pl3=1224,2/(2,4∙2,7)=188,92кПа;
pl4=1503,5/(2,4∙2,7)=232,02кПа.
При plmax=(188,92;232,02)=232,02кПа и В15 значение К=3,0.
Тогда C1l =3∙0.25=0.75м.
Фактический вынос нижней ступени вдоль стороны b составляет:
Следовательно, вдоль стороны b достаточно одной ступени высотой h=300 мм.
1-1
2-2
Рис. 4. Схематические разрезы запроектированного фундамента
Расчет на продавливание колонной дна стакана
Так как условие
(huc – dg)=1,2-0,9=0,3 < 0,5(luc — lc)=0,5(1.8-1)=0,4
выполняется, то производим расчет на продавливание фундамента колонной от дна стакана.
Рис.5. Схема к расчету фундамента на продавливание дна стакана колонной
h0g=0,6-0,05=0.55 м
А0=0,5·2.4(2,7-1,1-2·0,55)-0,25(2.4-0,6-2·0,55)2=0,478м2
bm=0,6+0,55=1,15м
877.6<2.4·2,7·750·1,15·(0,55/0,478)=6437.59 кН
Условие NIc соблюдается, следовательно прочность дна стакана на продавливание обеспечена.
Расчет рабочей арматуры
Сначала определяем количество рабочей арматуры вдоль длины подошвы в плоскости действия момента сразу на всю ширину подошвы. Вычисляем эксцентриситет:
еl.3=607.95/1224.2=0,497м > l/6=2,7/6=0,45 м.
При вычислении эксцентриситета применено более невыгодное, в данном случае четвертое, сочетание нагрузок, так как
plmax3=397,41кПа>plmax4=369,01кПа.
Расчетные сечения принимаем по граням подколонника и колонны;
Рис. 6. Расчетные схемы для определения арматуры внецентренно нагруженного фундамента
Сечение 1-1:
Вылет консоли С1 = 0,45 м, рабочая высота h01 = 0,25 м.
Момент от реактивного давления грунта:
Площадь арматуры класса A-400 при Rs = 355000кПа
Сечение 2- 2:
Вылет консоли м, рабочая высота h01 = 1,45 м.
Из двух значений Asl выбираем наибольшее Аsl = 11.4 cм2.
Назначаем шаг рабочих стержней 200 мм. На ширину подошвы b=2,4м укладывается 2,4/0,2=12 стержней. Расчетный диаметр одного стержня.
, по сортаменту принимаем
Определяем количество рабочей арматуры вдоль ширины подошвы из плоскости действия момента сразу на всю длину подошвы. При вычислениях используем четвертое сочетание нагрузок, поскольку в данных расчетах это сочетание более невыгодное.
PI4=232.02 кПа>pI3=188.92 кПа.
Сечение 1-1:
Вылет консоли
Рабочая высота
Момент от реактивного давления грунта:
Площадь арматуры класса A-400 при Rs = 355000кПа
Сечение 2- 2:
Вылет консоли м.
Рабочая высота
Из двух значений Asb выбираем наибольшее Аsb =14.8 cм2.
Назначаем шаг рабочих стержней 200 мм. На ширину подошвы l=2,7м укладывается 2,7/0,2=14 стержней. Расчетный диаметр одного стержня.
, по сортаменту принимаем
Марка сетки подошвы фундамента:
Расчет ленточного фундамента
Требуется запроектировать сборный сплошной ленточный фундамент под наружную продольную стену административно-бытового корпуса в г.Москва. Здание шестиэтажное, стены кирпичные толщиной b = 0.51 м, удельный вес кладки γ=18кН/м2. Расстояние между продольными стенами в осях l=6,0м, в свету l0=5,6м. Междуэтажные перекрытия выполнены из сборных железобетонных плит с полами из линолеума, вес одного кв. метра перекрытия 3,0 кН (q1 = 3.0 кПа). Покрытие — сборные ребристые железобетонные плиты, пароизоляция, утеплитель, трехслойный гидроизоляционный ковер, гравий втопленный в битумную мастику (q2 = 5,0 кПа). Кровля — плоская (α = 0°). Высота стены от уровня планировки до карниза Н =h·3+1,2=6·3+1,2=19,2 м, коэффициент проемности m = 0.85. Длина заделки плиты перекрытия над подвалом с=0,12 м. Относительная отметка поверхности земли в рассчитываемом сечении — 0,45, отметка пола подвала -3,00. Стены подвала из сборных бетонных блоков. Пол в подвале бетонный толщиной , его удельный вес . В здании не предусмотрены конструктивные мероприятия по восприятию неравномерных деформаций основания, поэтому конструктивная схема здания гибкая.
Грунтовые условия строительной площадки, определенные инженерно-геологическими изысканиями, представлены в разделе 1.
Сбор нагрузок
Определяем нагрузки для расчетов по деформациям в уровне планировки.
Грузовая площадь:
Вес стены:
N(1) = 1∙19,2∙0,51∙18∙0,85∙1= 293,76 кН/м.
Вес 6 междуэтажных перекрытий:
N(2) = 2,8∙3∙6∙1 = 50,4 кН/м.
Вес покрытия:
N(3) = 2,8∙5 = 14 кН/м.
Временная длительная нагрузка от перегородок на 6 перекрытий:
N(4) = 0,7∙2,8∙6 = 8,4 кН/м.
Нагрузка на 6 перекрытий при ее пониженном значении для административно-бытовых зданий q4 = 0.5 кПа; N(5) = 0,5∙2,8∙6 = 8,4 кН/м.
Нормативная нагрузка от снегового покрова принимается для Москвы, относящейся к III снеговому району Sg = 1,8 кПа. При уклоне кровли α = 0° находим μ = 1. Тогда интенсивность снеговой нагрузки:
Снеговая нагрузка на покрытие
N(6) = 1,8∙2,8 = 5,04 кН/м.
Умножая временные нагрузки, принимаемые как длительные, на коэффициент сочетаний ψ1=0,95, получим суммарную вертикальную нагрузку на один пог. м в уровне планировки:
Nll=293,76+50,4+14+0,95(11,76+8,4+5,04)=382,1 кН/м.
Рис. 7. Схемы к расчету нагрузок на ленточный фундамент
Отдельно определяем вертикальную нагрузку от перекрытия над подвалом
N1=3∙2.8+0.95(0.7+0.5) ∙2.8=11.592 кН/м.
Эксцентриситет приложения этой нагрузки составляет
а момент на пог. м.
М1=11,592∙0,215=2,49 кНм/м.
Определение глубины заложения фундамента
Из конструктивных соображений (обеспечение проектной высоты подвала) отметку подошвы фундамента назначаем — 3.60. Тогда:
— при высоте фундаментной плиты 0,3 м и высоте каждого из пяти рядов стеновых блоков по 0,6 м перекрытие над подвалом укладывается на верхний блок;
— условие недопущения выпора грунта из-под подошвы фундамента соблюдается, так как
hs + hsf = 0,6м > 0,5м;
— глубина заложения фундамента d, равная 3.15 м, значительно превышает расчетную глубину сезонного промерзания грунта (см.раздел 2), следовательно условие недопущения сил морозного пучения грунтов под подошвой фундамента соблюдается;
— основанием фундамента будет песок крупно-зернистый (ИГЭ-1), с расчетным сопротивлением грунта R0 = 500кПа (см. раздел 2).
Определение размеров подошвы фундамента
Определим предварительное значение ширины подошвы ленточного
фундамента b0:
b0=NII/(R0-γmtd)=382,1/(500-20∙3,15)=0,87 м.
Подбираем марку железобетонной фундаментной плиты ФЛ 10.30,
шириной b = 1 м, l = 2,98 м.
вычислим уточненное расчетное сопротивление грунта:
где — коэффициенты условий работы по СНиП 2.02.01-83*;
К — коэффициент, К= 1, если прочностные характеристики грунта (C и f) приняты по таблицам СНиП или региональных нормативов;
Mg, Mq, Mc — коэффициенты, в зависимости от угла внутреннего трения fll;
Кz — коэффициент; при b < 10 м Кz=1;
b — ширина подошвы фундамента, м;
— осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента, кН/м3
— то же, залегающих выше подошвы;
Сll — расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента, кПа.
В этой формуле приведенная глубина заложения фундамента от пола подвала :
,где hs =0,4 м – толщина слоя грунта выше подошвы фундамента со стороны
пола подвала,
hcf = 0,2 м – толщина конструкций пола подвала
γcf = 24 кН/м³ – расчетное значение удельного веса конструкций пола подвала
Расстояние от уровня планировки до пола подвала db = 3 – 0,45 = 2,55 м, принимаем db =2м.
уточним ширину подошвы фундамента с учетом вычисленного значения R:
Принимаем ФЛ 10.24, шириной b = 1м, высотой hp = 0,3м, длиной lp = 2,38м и весом 13,8 кН.
Определяем вертикальные нагрузки в уровне подошвы фундамента. Стену подвала назначаем из фундаментных стеновых блоков сплошных из тяжелого бетона шириной b’ = 0,5 м марки ФБС 24.5.6 – Т.
шириной b = 0,5м,
высотой hp = 0,58 м,
длиной = 2,38 м.
Вес стены подвала:
Вес фундаментной плиты:
G2=Gp/lp=13,8/2,38=5,8 кН/м
гдеGp, lp – соответственно вес и длина фундаментной плиты.
Вес грунта на левом уступе фундаментной плиты:
G3=(b-b`)/2 * (d-hp)γ11«= 11,85кН/м
гдеγ11«=0.95 γ11`=0,95*17,5=16,63/м
Усилия от временной нагрузки на внешней стороне фундамента:
G4=((b-b`)/2)*q=(1-0,5)/2 *10=2,5кН/м
Сумма вертикальных нагрузок в уровне подошвы фундамента:
ΣN=NII+ G1+G2+G3+G4=382,1+36+5,8+11,85+2,5=438,25кН/м
Выбираем расчетную схему. Для этого проверяем соотношение b’/b:
b`/b=0,5/1=0,5<0,7
Следовательно, расчетная схема может приниматься в виде вертикальной балки, верхний конец которой в уровне низа перекрытия над подвалом шарнирно оперт, а нижний конец в уровне подошвы фундамента защемлен.
Интенсивность активного бокового давления грунта в уровне поверхности планировки.
hэ=q/γII=10/16,63=0,6м.
Интенсивность активного бокового давления грунта в уровне подошвы фундамента
Момент в заделке от действия равномерно распределенной нагрузки
на участке 1 при
Момент в заделке от действия треугольной нагрузки на участке II
Момент в заделке от веса грунта на уступе фундаментной плиты
Момент в заделке от вертикальной нагрузки на внешней стороне фундамента
Момент в заделке от действия момента , приложенного в уровне перекрытия над подвалом,
Суммарный момент в подошве фундамента
Определяем эксцентриситет и его относительной значение
м.В связи с тем, что значение относительного эксцентриситета находится в интервале , фундамент нужно рассматривать как внецентренно нагруженный.
Недогруз составляет 6.2%., что меньше 10 %
К расчету осадки основания фундамента
Таблица 3
| Z см | ζ | η | α | σzg кПа | σzp кПа | σzpi кПа | h см | E кПа | |
| 1,00 | 1,000 | 55,1 | 383,1 | 357,2 | |||||
| 0,8 | 1,00 | 0,881 | 62,1 | 331,4 | 284,2 | ||||
| 1,6 | 1,00 | 0,642 | 69,1 | 237,0 | 204,9 | ||||
| 2,4 | 1,00 | 0,477 | 76,1 | 172,7 | 152,8 | ||||
| 3,2 | 1,00 | 0,374 | 83,1 | 132,8 | 119,7 | ||||
| 1,00 | 0,306 | 90,1 | 106,5 | 97,3 | |||||
| 4,8 | 1,00 | 0,258 | 97,1 | 88,0 | 81,3 | ||||
| 5,6 | 1,00 | 0,223 | 104,1 | 74,5 | 69,3 | ||||
| 6,4 | 1,00 | 0,196 | 111,1 | 64,1 | 60,1 | ||||
| 7,2 | 1,00 | 0,175 | 118,1 | 56,0 | 28,0 |
1,08≤10 Условие выполнено
Проверка в стадии незавершенного строительства
Выполним проверку в стадии незавершенного строительства. Предварительно вычислим необходимые параметры.
Интенсивность активного бокового давления грунта в уровне поверхности планировки.
Интенсивность активного бокового давления грунта в уровне подошвы фундамента
Равнодействующую активного бокового давления грунта на стену подвала определяем как площадь эпюры бокового давления.
Проверяем фундамент на сдвиг по подошве
Сдвиг фундамента и стены подвала по подошве не произойдет, если выполняется условие
Условие не выполнилось. Проводим проверку на опрокидывание относительно грани фундамента. Для этого определим расстояние от подошвы фундамента до центра тяжести эпюры боковых давлений.
Находим сумму опрокидывающих моментов
Находим сумму удерживающих моментов
Условие не выполнилось. Поскольку условия не удовлетворяются, обратную засыпку пазух котлована грунтом следует производить после устройства перекрытия на подвалом.
Проектирование свайных фундаментов
3.1. Выбор вида сваи и определение её размеров
В рассматриваемых местных условиях для проектируемого здания можно использовать практически все виды свай. Проектируем фундаменты из забивных железобетонных цельных свай квадратного сечения с ненапрягаемой арматурой по ГОСТ 19804.1-79*. Размеры поперечного сечения сваи принимаем 30 х 30 см.
Высоту ростверка так же, как и фундамента мелкого заложений из конструктивных соображения, назначаем 1,5 м. Тогда при отметке планировки — 0,150, отметка подошвы будет -1.650, а толщина дна стакана 0,5м, что больше минимальной, равной 0,25 м. Так как на ростверк действуют горизонтальные силы и моменты предусматриваем жесткое сопряжение ростверка со сваями путем заделки свай в ростверк на 50 см. Из них 40 см составляют выпуски арматуры, а 10 см непосредственная заделка. Тогда условная отметка головы сваи будет -1.150.
Отметку острия сваи назначаем в зависимости от грунтовых условий строительной площадки. В качестве несущего пласта выбираем глину темно-серую, кровля которого находится на глубине 10,5 м (отметка – 10,65). Сваи заглубляем в этот слой на 1,5 м, тогда отметка нижнего конца сваи будет-12,15 м.
Длину сваи определяем как разность между отметками головы и нижнего конца: L=12,15-1,150=11м. По ГОСТ 19804.1-79* марка сваи С 110.30.
Так как свая опирается на сжимаемые грунты, то она относится к висячим.
Рис. 8. Схема к определению длины несущей способности сваи
Определение несущей способности сваи
Для определения расчетных сопротивлений грунта по боковой поверхности сваи разделяем грунт на однородные слои толщиной не более 2 м.
h1 = 2,0 м; z1 = 2,50 м; крупный песок; f1 = 45 кПа;
h2 = 2,0 м; z2 = 4,50 м; крупный песок; f2 = 54,5кПа;
h3 = 2,0 м; z3 = 6,50 м; крупный песок; f3 = 59 кПа;
h4 = 2,0 м; z4 = 8,50 м; крупный песок; f4 = 62,75 кПа;
h5 = 1,0 м; z5 = 10,00 м; крупный песок; f5 = 65,00 кПа;
h6 = 1,5 м; z6 = 11,25 м; глина IL=0; f6 = 66,50 кПа;
Несущая способность забивной сваи равна:
Размещение свай под ростверком и проверка нагрузок
Определяем нагрузку, допускаемую на сваю:
Нагрузка в обрезе ростверка складывается из веса стены 569 кН и максимальной для 3 и 4 сочетаний нагрузки от колонны max(N3,N4)
ΣNl=877,6+569=1446,6кН
Количество свай
Принимаем 4 сваи.
Рис. 9. Эскиз-схема куста свай
Определим нагрузку в подошве ростверка в обоих сочетаниях для расчета по первой группе предельных состояний. Вертикальная нагрузка Ndl складывается из веса стены, ростверка и вертикальной силы от колонны, а момент МYl – из момента от веса стены, момента от колонны и момента от горизонтальной сипы Ql, приложенной в обрезе ростверка.
Уточненный вес ростверка:
Нагрузка в подошве ростверка:
;, – соответственно расчетная сжимающая сила, кН, и расчетный изгибающий момент по абсолютному значению, кН, относительно оси ОY плана свай в плоскости подошвы ростверка.
Нагрузки для третьего сочетания:
;
Нагрузки для четвёртого сочетания:
;
кН;
;Недогруз составляет 52%, что не удовлетворяет условию: .
В обоих сочетаниях минимальные фактические нагрузки на сваю 92,58 и 213,49 кН больше нуля. Следовательно, выдергивающие нагрузки отсутствуют.
Таким образом, выбранное количество свай удовлетворяет расчетам по несущей способности грунта основания.
Расчет осадки основания фундамента методом послойного суммирования
Строим условный фундамент:
Осредненное значение угла внутреннего трения:
— расчетное значение угла внутреннего трения для отдельных пройденных сваями слоев грунта, толщиной Hi;
H – глубина погружения свай в грунт.
Размеры подошвы условного фундамента складываются из расстояния между осями крайних свай, стороны сечения сваи и 2 , где — расстояние от
внешней грани сваи до границы условного фундамента
Ширина подошвы условного фундамента:
Длина подошвы условного фундамента:
Глубина заложения условного фундамента:
Вес условного фундамента:
Суммарная вертикальная нагрузка в подошве условного фундамента:
Среднее давление в подошве фундамента:
Расчетное сопротивление грунта в подошве условного фундамента определяем по формуле:
;
Условие выполняется (313<1516).
Подобранные ранее размеры подошвы фундамента должны быть достаточными, чтобы удовлетворялось условие расчета основания по деформациям
S — совместная деформация основания и сооружения, определяемая расчетом;
Su — предельное значение совместной деформации основания и сооружения, которое принимается согласно СНиП 2.02.01-83*.
Сначала разбиваем основание ниже подошвы фундамента на элементарные слои
Вертикальное напряжение от собственного веса грунта на уровне подошвы условного фундамента (z = 0) определяют по формуле:
γII/— осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих выше подошвы фундамента, кН/м;
Вертикальные напряжения от собственного веса грунта σzg на границе слоев, расположенных на глубине z от подошвы фундамента, находят по следующей формуле:
;γi, — удельный вес, кH/м3;
hi — толщина i-го слоя грунта, м.
Осадку основания с использованием расчетной схемы линейно-деформируемого полупространства определяют от действия вертикальных дополнительных напряжений в грунте:
α — коэффициент, принимаемый по СНиП 2.02.01-83* в зависимости от формы подошвы условного фундамента, соотношения сторон и относительной глубины расположения слоя
К расчету осадки основания фундамента
Таблица 4
| Z см | ζ | η | α | σzg кПа | σzp кПа | σzpi кПа | h см | E кПа | 0,2σzg кПа | |
| 1,07 | 1,000 | 211,9 | 101,1 | 99,2 | 83,2 | 42,384 | ||||
| 83,2 | 0,4 | 1,07 | 0,962 | 226,6 | 97,2 | 89,6 | 83,2 | 45,32262 | ||
| 166,4 | 0,8 | 1,07 | 0,810 | 241,3 | 81,9 | 72,5 | 83,2 | 48,26125 | ||
| 249,6 | 1,2 | 1,07 | 0,625 | 256,0 | 63,2 | 55,3 | 83,2 | 51,19987 | ||
| 332,8 | 1,6 | 1,07 | 0,470 | 270,7 | 47,5 | 41,7 | 83,2 | 54,1385 | ||
| 1,07 | 0,355 | 285,4 | 35,9 | |||||||
| 499,2 | 2,4 | 1,07 | 0,274 | 300,1 | 27,7 | |||||
| 582,4 | 2,8 | 1,07 | 0,216 | 314,8 | 21,8 | |||||
| 665,6 | 3,2 | 1,07 | 0,171 | 329,5 | 17,3 |
Находим нижнюю границу сжимаемой толщи и вычисляем осадку:
σzpi — среднее значение дополнительного вертикального нормального напряжения в i-м слое грунта, равное полу-сумме напряжений на верхней zi-1 и нижней zi границах слоя, кПа;
hi и Ei-соответственно толщина и модуль деформации i-го слоя грунта;
n- число слоев, на которое разбито основание в пределах сжимаемой толщи.
Величина осадки:
Расчетное значение осадки основания свайного фундамента меньше предельного:
S=0,95см < Su=8 см
Условие расчета основания по деформациям выполняется.
Литература
1. СНиП 2.02.01-83* «Основания зданий и сооружений».
2. СНиП 2.02.03-85 «Свайные фундаменты».
3. СНиП 2.01.07-85* «Нагрузки и воздействия».
4. В.В.Логутин «Расчет оснований и фундаментов в курсовом и дипломном проектировании» ООО «Феникс» 2012г.
5. Далматов Б.И. «Механика грунтов, основания и фундаменты» -Л.: Стройиздат.1988.
