Файл: 2. Основания и фундаменты 1 Анализ местных условий строительства.docx

2. Основания и фундаменты

2.1 Анализ местных условий строительства

Место строительства – город Ростов-на-Дону. По СП 131.13330.2012 «Строительная климатология» г. Ростов-на-Дону относится ко II снеговому району. С расчетным значением снегового покрова S_g=1.2 кПа. Сумма абсолютных значений среднемесячных отрицательных температур за зиму для Ростов-на-Дону М_t=13,1. Средняя температура января -5,7°, что ниже -5°. Следовательно, при расчёте по деформациям снеговую нагрузку учитываем. В результате проведенных инженерно-геологических изысканий установ­лен геолого-литологический разрез грунтовой толщи:

слой №1 (от 0,5 до 0,7 м.) - почвенно-растительный;

слой №2 (от 0,5 – 0,7 м. до 6,2…7,1 м.) – суглинок светло-желтый, делювиальный, верхнечетвертичного возраста;

слой №3 (от 6,2…7,1 м. и до разведанной глубины 15,0 м.) – глина красновато-бурая, делювиальная, среднечетвертичного возраста.

Подземные воды не встречены до глубины 15,0 м. Их подъем не прогнозируется.

Физико-механические характеристики грунтов представлены в табл. 3.1.

Физико-механические характеристики грунтов.

таблица 2.1.

Номер слоя	Е	ρII	ρS	W	Wp	WL	e	CI	φI	CII	φII
	МПА	т/м3	т/м3	в долях единиц				кПа	град	кПа	град
ИГЭ-1	14	1,73	2,66	0,20	0,18	0,28	0,89	13	15	20	17
ИГЭ-2	22	1,99	2,75	0,21	0,17	0,36	0,70	26	14	34	19

Классификация грунтов по ГОСТ 25100-2011

ИГЭ-1. Число пластичности:

J_P = (W_L - W_P)*100% =(0,28-0,18)*100%=10%. Грунт суглинок.

Показатель текучести:

- суглинок полутвердый;

здесь W_p и W_L- влажность грунта на границах текучести и раскатывания (верхней и нижние границах пластичности), выраженные в процентах.

Расчетное сопротивление R₀ определяем по приложению в зависимости от I_L и е.

Расчетное сопротивление R₀=223 кПа.

ИГЭ-2. Число пластичности:

J_P = (W_L - W_P)*100% =(0,36-0,17)*100%=19%. Грунт глина

Показатель текучести:

- глина полутвердая;

здесь W_p и W_L- влажность грунта на границах текучести и раскатывания (верхней и нижние границах пластичности), выраженные в процентах.

Расчетное сопротивление R₀ определяем по приложению в зависимости от I_L и е.

Расчетное сопротивление R₀=382 кПа.

Т.к. грунты не обладают специфическими свойствами, в районе строительства не ожидается проявления опасных инженерно-геологических процессов, оба ИГЭ имеют значение R₀> 150 кПа, то следовательно оба слоя могут служить в качестве естественного основания.

Верхний почвенно-растительный слой в пределах застройки срезается на глубину 0,9 м и используется в дальнейшем для озеленения территории проек­тируемого промышленного предприятия.

2.2 Расчет и конструирование плитного фундамента

1. 
   2.2.1 Сбор нагрузок
   

Сбор нагрузок на фундаменты осуществлен в соответствии с СП 20.13330.2016 "Нагрузки и воздействия". Нагрузки на фундамент определяем в табличной форме. Нормативные значения нагрузок и соответствующие коэффициенты надежности приведены в таблице 3.2.

Таблица 2.2

Сбор нагрузок на 1 м²

№	Наименование нагрузки	Норм. кН/м2	γf	Расчет. кН/м2
Сбор нагрузок на фундаментную плиту
1. 2. 3.	Железобетонная монолитная фундаментная плита δ=1200 мм Цементно-песчаная стяжка δ=80 мм Перегородки Итого:	30,00 0,9 1,50 32,4	1,1 1,1 1,3	33,00 0,99 1,95 35,94
Сбор нагрузок на перекрытие 1го этажа
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.	Монолитная ж.б плита перекрытия δ=160мм. Утеплитель – минераловатные плиты П-175 δ=80 мм Цементно-песчаная стяжка δ=30 мм Полы (керамическая плитка) δ=13 мм Прослойка и заполнение швов битумной мастикой Два слоя гидроизол. на прослойке из битумной мастики Перегородки Полезная нагрузка Итого:	4,00 0,14 0,53 0,28 0,041 0,07 1,90 1,5 8,46	1,1 1,2 1,3 1,1 1,3 1,3 1,3 1,3	4,40 0,17 0,69 0,30 0,05 0,09 2,47 1,95 10,12
Сбор нагрузок на перекрытия жилых этажей
1. 2. 3. 4. 5. 6.	Монолитная ж.б плита перекрытия δ=200мм. Утеплитель – П-175 δ=80 мм Цементно-песчаная стяжка δ=30 мм Полы Перегородки Полезная нагрузка ( коридоры, лестницы) Итого:	5,00 0,14 0,53 1,00 1,50 0,53 8,7	1,1 1,3 1,3 1,3 1,3 1,2	5,50 0,18 0,69 1,3 1,95 1,80 11,42
Сбор нагрузок на перекрытие технического этажа
1. 2. 3. 5. 6.	Монолитная ж.б плита перекрытия δ=200мм. Утеплитель – П-175 δ=80 мм Цементно-песчаная стяжка δ=30 мм Перегородки Полезная нагрузка Итого:	5,00 0,14 0,53 1,50 2,00 9,17	1,1 1,3 1,3 1,3 1,2	5,50 0,18 0,69 1,95 2,40 10,72
Сбор нагрузок на покрытие
1. 2. 3. 4. 5. 6.	Сборная ж.б плита δ=220мм. Пароизоляция δ=10мм. Уклонообразующая стяжка δ=140мм. Наплавляемый рубероид δ=30 мм Полезная нагрузка Снеговая нагрузка Итого:	5,50 0,03 1,44 0,10 0,50 0,43 8,00	1,1 1,3 1,3 1,2 1,3 1,4	6,05 0,04 1,87 0,35 0,65 0,60 9,56

Таблица 2.3

Сбор нагрузок от всего здания

Вид нагрузки	Площадь, м2	Норм. кН/м2	γf	Расчет. кН/м2
Фундаментная плита	765	22590	-	27311
Перекрытие 1го этажа	694	6246	-	8397
Перекрытия жилых этажей	754	90819	-	121017
Технический этаж	694	5552	-	7495
Покрытие	694	5344	-	6385
Колонна		6374	1,1	7011
Диафрагмы жесткости		12079	1,1	13287
Лифтовый блок		2160	1,1	2376
Ограждающие стены		15578	1,3	20252
Стены подвала		2245	1,1	2470
Итого:		168987	-	216001

На основании результатов расчета находим среднее давление под подошвой фундамента по формуле:



где ∑N_II – общая вертикальная нагрузка от здания;

???? – площадь подошвы фундамента

2. 
   2.2.2 Расчет и конструирование плитного фундамента
   

Принимаем фундаментную плиту толщиной 1,2 м.

Нормативное значение средней составляющей ветровой нагрузки w_mв зависимости от эквивалентной высоты z_eнад поверхностью земли следует определять по формуле:

=1,2*0,38*1,3=0,59 кПа

где: - нормативное значение ветрового давления

- коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления для высоты z_e

Момент от ветровой нагрузки в уровне подошвы фундамента определяем по формуле:

M=w_m*z*l*H/2=0,59*49*30,1*51,4/2=22364 кНм

Определяем краевые давления p_IImax и p_IImin по следующим формулам:

P_IImax=

P_IImin=

где – суммарная вертикальная нагрузка в уровне подошвы фундамента;

– площадь фундаментной плиты;

– суммарное нормативное значение момента в уровне подошвы фундаментной плиты от ветровой нагрузки;

– момент сопротивления фундаментной плиты по ширине.

W=b²*l/6=24,5²*30,1/6=3011

Глубину заложения фундамента назначаем конструктивно исходя из высоты подвала и толщины фундаментной плиты. Отметка низа фундаментной плиты с учетом бетонной подготовки (100 мм) -3600.

Нормальная глубина сезонного промерзания:

где:

d₀ – величина, принимаемая для суглинка – 0,23;

– безразмерный коэффициент, численно равный сумме абсолютных значений среднемесячных отрицательных температур за зиму в данном районе, принимаемых по СП 20.13330.2016 «Нагрузки и воздействия». Для г. Ростова-на-Дону

Расчетная глубина сезонного промерзания грунта:



где - коэффициент, учитывающий температуру воздуха в помещении, примыкающем к наружным фундаментам, наличие подвала или техподполья, а также состав полов.

Глубина заложения значительно превышает глубину сезонного промерзания грунта, следовательно условие недопущения сил морозного пучения грунтов под подошвой фундамента соблюдается.

Расчётное сопротивление грунта основания определяется по формуле:



где γ_cI , γ_сII - коэффициенты условий работы, γ_cI=1,25 γ_сII=1,1;

К_z - коэффициент, зависящий от ширины подошвы фундамента

при b ≥ 10 м k_z = z₀/ b + 0,2=8/24,5+0,2=0,53 (здесь z₀= 8 м)

M_γ, M_q, M_c - коэффициенты, принимаемые в зави­симости от угла внутреннего трения (для ; M_γ = 0,39; M_q = 2,57 M_c = 5,15).

усредненное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента. ₌17,3 кн/м³

усредненное значение удельного веса грунтов, залегающих выше подошвы фундамента; ₌17,3 кн/м³

d₁ – глубина заложения фундамента;

d_b – высота подвала;

c_II – значение коэффициента удельного сцепления. c_II=20 кПа.

Проверяем условия: P_II≤R; P_IImax≤1,2R

P_II=220,9≤438,3; P_IImax=228,3≤526

Условия выполняются.

3. 
   2.2.3 Определение осадки фундаментной плиты
   

Так как ширина фундамента b > 10 м и в пределах сжимаемой толщи основания фундамента залегают грунты с модулем деформации Е >10 МПа при расчете осадки в соответствии с п. 2.40 СП 22.13330.2016 использована расчетная схема линейно-деформированного слоя.

Толщина линейно-деформированного слоя определяется по формуле:

H=(H₀+ψ*b)k_p

Осадка основания с использованием линейно-деформированного слоя

определяется по формуле:



где: P – среднее давление под подошвой фундамента;

b – ширина фундаментной плиты.

k_c и k_m- коэффициенты, принимаемые в зависимости от толщины слоев и их модуля деформации;

k_i и k_i-1 - коэффициенты, зависящие от формы фундамента, соотношения его сторон и глубины, на которой расположены подошва и кровля i-oro слоя соответственно.

1) Предполагаем, что основание сложено глинистыми грунтами считаем Н принимая Н₀ = 9 м, а ψ = 0,15; Н_cl = (9+0,15·b)·k_p=(9+0,15·24,5)·0,88=11,15м

2) Предполагаем, что основание сложено песчаными грунтами считаем Н принимая Н₀ = 6 м, а ψ = 0,1; Н_s= (6+0,1·b)· k_p=(6+0,1·24,5)·0,88=7,4 м

Итак, у нас имеются все данные, чтобы рассчитать глубину заложения нижней границы сжимаемого слоя:

3) Определяем суммарную толщу слоев h_cl глинистых грунтов в пределах от подошвы фундамента до глубины равной Н_cl; h_cl=3,6 м

4) Определяем Н=H_s+ h_cl /3=7,4+3,6/3=8,6 м

Получив величину Н - рассчитаем величину ζ=2H/b=2·8,6/24,5=0,7

После чего можно рассчитать величину k_с т.к. 0,5<ζ=0,7<1,0 следовательно коэффициент k_с = 1,4.

Так как ширина фундаментной плиты b>15, принимаем k_m=1,5.

Рассчитаем значения величин ξ при разных значениях Z:

Находим соотношение сторон фундаментной плиты η=L/b=30,1/24,5=1,22

Z₀=0, тогда ξ₀= 2·Z₀/b=0; k₀=0

Z₁=3,6, тогда ξ₁= 2·Z₀/b=2·3,6/24,5=0,3; k₁=0,08

Z₂=8,6, тогда ξ₂= 2·Z₀/b=2·8,6/24,5=0,7; k₂=0,18

Теперь у нас есть все данные, чтобы рассчитать осадку:



S=5,1 см <S_u=10 см.


Дипломник
Консультант
Основной руководитель

Ростов-на-Дону

2021 г.