Проектирование здания детского сада на 320 мест (стр. 3 из 16)

По карте нормативных глубин промерзания /1,4/ для города Темиртау с коэффициентом 1,9:

d_fn = 1,9*185 = 421,8 см = 4,22 м. (9)

Тогда расчетная глубина промерзания будет равна

d_f =Kh * d f n =0,6*4,22 = 2,53 м, (10)

где Кh =0,6; коэффициент, учитывающий тепловой режим здания, принимаемый по таблице 1 /8/.

Для случая когда d_w < (d_f + 2), то есть 2,5 м (1,3+2)=3,3 м при залегании в основании пылеватый песок по таблице 2/8/, глубина заложения фундамента должна быть «не менее d_f».

Таким образом, при близком расположении УПВ к фронту промерзания пылеватый песок может испытывать морозное пучение.

Поэтому глубина заложения фундамента d должна быть не менее расчетной глубины промерзания грунта.

Окончательно назначаем d = 3,250 м.

2.3 Определение размеров подошвы фундамента одновременно с расчетным сопротивлением грунта основания

Определить ширину подошвы монолитного ленточного фундамента под стену и расчетное сопротивление грунта основания R, если дано: d =3,25 м, d_в = 2,32 м, здание с жесткой конструктивной схемой, а отношение его длины к высоте L/H = 1,8, Nо ΙΙ = 400 кН/м, в основании грунт, обладающий характеристиками: φΙΙ = 300, СΙΙ = 4 кПа, γΙΙ = γ

= 18,5 кН/м³, γm = 20 кН/м³ (среднее значение удельного веса материала фундамента с грунтом на его обрезах).

Примем первое приближение R ≈ R0, по таблице 1 приложения 3 /8/ R0 = 150 кПа. Тогда ширина подошвы ленточного фундамента:

в = в1 = NоΙΙ / (R –γm * d) = 400 / (150 – 20 * 3,25) = 4 м. (11)

При в = в1 = 4 м; d_в = 2,32 по формуле (7) /5/ найдем расчетное сопротивление грунта основания

R=

=

=

кПа; (12)

где

– коэффициенты условий работы, принимаемые по табл. 3 /8/;

К – коэффициент, принимаемый равным: К=1, так как прочностные характеристики грунта (φ и С) определены опытным путем;

, и - коэффициент, принимаемый по табл. 4 /6/ в зависимости от φΙΙ = 300;

Кz – коэффициент, принимаемый равным: Кz = 1 при в < 10 м;

в-ширина подошвы фундамента, м;

– удельный вес грунта основания, кН/м³;

– удельный вес грунта, залегающего выше подошвы фундамента, кН/м³;

d₁= 3,25, м.

Определим среднее давление по подошве фундамента

РΙΙ = NoΙΙ / [(в. l) + γср ΙΙ.d] = 400 / (3,2^.1,0 + 20^.1,3) = 151 кПа.

Так как РΙΙ = 151 кПа << R = 292,9 кПа, то основание недогружено. Примем в = в₂ =1,8 м. Тогда

R =

(1,15^.1^.1,8^.18,5 + 5,59^.1,3^.18,5 +1,95^.4) =225,7кПа;

РΙΙ = 400/1,8^.10+20^.1,3 = 246,2 кПа

Условие РΙΙ ≈ R выполняется, расхождение менее 5%. Окончательное ширину подошвы ленточного фундамента принимаем: в =2 м.

2.4 Расчет свайного фундамента

Расчет производим под несущую наружную стену жилого здания. Планировочная отметка – 0,6 м. Отметка пола подвала – 2,30 м. NoΙΙ = 354 кН. Отношение длины здания L = 56 м к его высоте Н=20 м составляет L/H=1,4. Проектируем свайный фундамент с железобетонными забивными сваями. Инженерно-геологические условия показаны на рисунке 3.

Рисунок 3 – Инженерно-геологические условия площадки и план расположения свай

Для определения глубины заложения ростверка конструктивно назначаем его толщиной 60 см, а т. к. здание имеет подвал, глубину заложения ростверка свайного фундамента принимаем 2,32 м.

Принимаем железобетонную сваю; длину сваи устанавливаем по грунтовым условиям 6 м, длина острия 0,25 м.

Определяем несущую способность сваи F_d:

F_d = γc (γcr RA+u∑ γcf fi hi); (13)

где R – расчетное сопротивление грунта, под нижним концом сваи;

A – площадь поперечного сечения сваи;

u – наружный периметр сваи;

fi – сопротивление i-гo слоя;

f1 = 6 кПа;

f2 = 29 кПа;

f3 = 31 кПа.

γ_c, γ_cr и γ_cf – коэффициенты условий работы грунта;

γ_c = γ_cr = γ_cf = 1;

hi – толщина i-го слоя;

Fd = 1 [1^.2300^.0^.0,9+1^.2^.1 (6^.1^.8+29^.2^.5+31^.2,32) = 382 кН

Расчетная нагрузка составляет 382/1,4 = 273 кН

Определим количество свай на 1 м фундамента

n=424/273–7,5^.0,9^.2,32^.25=1,74 св/м

где Nоi=1,2Nоii =1,2^.354=424kH

Определим расстояние между сваями d_P=l/l, 74=0,57 м,

т. к. n<2 и l, 5d <0.57 <3d, принимаем двухрядное шахматное расположение свай, расстояние между рядами равно:

с_Р = √ (3d)² – (dp)²= √(3^.0,3)²-0,57 = 0,7 м (14)

Ширина ростверка принимается по формуле

b = d+(m-l) c_P +2 = 0^.3+2^.0^.1+0^.7 = 1,2 м. (15)

Принимаем ширину ростверка равным 1,2 м.

Определим нагрузку, приходящуюся на 1 сваю.

Ncb= 424+15,84/1,74 = 252,7кН

Нагрузку сравним с её расчетной допускаемой величиной:

Ncb=252,7<273 кН – условие выполняется.

Проверяем давление на грунт под подошвой условного фундамента.

Для определения размера условного фундамента вычислим

αm=1/4 (j111 + j212 + j313 / ∑1i)=

=l/4 (15. 1,8+32. 2,5+12. 1,7/1,8+2,5+1,7)= 5,38

Определим условную ширину фундамента.

Тогда площадь подошвы условного фундамента равна:

А_усл = 1^.В_усл = 2,3 м² (16)

Объём условного фундамента равен:

V_усл = А_усл L_усл=2,3^.6,4 = 14,7м³ (17)

Объём ростверка и подземной части стены:

V_P = 1,2^.1^.0,5+0,3^.1^.0,4 = 0,72м³; (18)

Объём сваи на 1 м условного фундамента равен:

Vcb = 1,74^.0,09м^2.5,9 = 0,92м³; (19)

Объём грунта на 1 м условного фундамента равен:

Vгр = 14,7–0,72–0,92 =13м³; (20)

Вес условного фундамента:

Gгp = 13^.18кН/м³ = 286,2кН. (21)

Вес сваи на 1 м стены:

Gcb = 0,92^.25 = 23кН. (22)

Вес ростверка равен:

Gp = 0.72^.24 =17.3кН. (23)

Тогда давление по подошве условного фундамента равно:

р =354+286+23+17,3/2,3 = 295,6кН/м². (24)

Вычислим R для тугопластичной глины, расположенной под подошвой условного фундамента:

γс₁ = 1,2 – коэффициент условия работы;

γс₂ = 1 – коэффициент условия работы здания;

к = 1 – коэффициент надежности.

Прочностные характеристики глины СII = 13 кПа; jII = 12°.

Удельный вес глины определяется по формуле:

γ = 27–10/1+1 = 8,5 кН/м³. (25)

Находим усредненное значение удельного веса грунта для объёма условного фундамента

γ_ср=19,5 *1,8+19,4. 2,5+18,2*17/1,8+2,5+1,7= 19,1кН/м³,

dв=6,4+0,2.22/19, l=6,6 м (26)

По таблице для значения jII = 12°, находим коэффициенты: Mq = 0,23; Мg = 1,94; Мc= 4,42;

Тогда расчетное сопротивление:

R = 1,2.1/1 (0,23.1. 8,5. 2,3+1,94. 6,6. 19,1+(1,94–1).2. 19,1+4,42.13) = 410кН/м². (27)

Среднее давление по подошве равно:

Р = 295,6 кПа < R =410 кПа – условие выполняется при расчете свайного фундамента по второй группе предельных состояний.

2.5 Выбор рационального типа фундамента

1 вариант – фундамент ленточный, монолитный b = 3,25 м;

2 вариант – фундамент ленточный, сборный b = 3,25 м;

3 вариант – фундамент свайный, из забивных железобетонных свай
сечением 30´30 и длиной 6 м.

Выбор производится на основе сравнения ТЭП основных видов работ, выполняемых при возведении фундамента на участке стены длиной 1 м.

Таблица 3 – ТЭП вариантов фундаментов

№	Наименование работ	Ед. изм.	Вариант	Объем	Стоимость, тг		Трудоёмкость, ч/дн
					Ед.	Всего	Ед.	Всего
1	Разработка грунта	м3	1 2 3	5,32 5,32 1,16	892,52 892,52 892,52	4748,1 4748,1 1035,32	0,26 0,26 0,26	1,38 1,38 0,30
2	Устройство подготовки под фундаменты	м3	1 2 3	0,43 0,43 -	2438 2438 -	1048,3 1048,3 -	0,13 0,13 -	0,06 0,06 -
3	Устройство монолитного железобетонного фундамента	м3	1 2 3	0,84 - 0,6	6000 - 6000	5040 - 3600	0,38 - 0,38	0,32 - 0,23
4	Устройство сборных фундаментов	м3	1 2 3	- 0,84 -	- 9858 -	- 8280,7 -	- 0,42 -	- 0,35 -
5	Погружение железобетонной сваи	шт.	1 2 3	- - 1,08	- - 18740	- - 20240	- - 0,98	- - 1,06
6	Гидроизоляция	м2	1 2 3	6,4 6,4 5,6	127 127 127	814,1 814,1 712,32	0,047 0,047 0,047	0,3 0,3 0,26
Итого:	1 2 3	11650,5 14891,2 29300,5	4,21 4,90 4,59

Вывод:

Анализ ТЭП показал, что наиболее выгодным является вариант ленточного монолитного фундамента.

Но так как сборный фундамент по материальным и трудовым затратам отличается незначительно и является более индустриальным, то выбираем второй вариант.

По конструктивному решению фундаменты ленточные сборные под все стены здания, выполнены из сборных железобетонных блоков с подушкой.

Глубина заложения в связи с наличием техподполья 2,32 м, в помещении бассейна глубина заложения составляет 1,9 м.

Отметка подошвы фундамента – 3,250 м.

Толщина фундаментной стены – 600 мм.

Ширина подушки фундамента – 2000 мм.

2.6 Расчет осадки фундамента

Рm = 354 кН/м²; d =0,5 м; g0 = 19,5 кН/м³; b = 3,25 м. (28)