2-этажный 3-секционный 18-квартирный жилой дом в г Мирном (стр. 6 из 21)
Исходными данными для расчета служат:
1. Инженерно-геологический разрез площадки строительства (рис. 4.1);
2. План буровых скважин (рис. 2.1);
3. Таблица физико-механических свойств грунтов (табл. 4.1);
4. Оценка инженерно-геологических условий площадки строительства (п. 4.1);
5. Сбор нагрузок по сечениям (п. 4.2).
4.3.2. Определение размеров фундамента.
В большинстве случаев расчет фундаментов мелкого заложения выполняется по второй группе предельных состоянии. При этом используется расчетная схема основания в виде линейно деформируемой среды. Ее применение считается допустимым при развитии зон пластических деформаций грунтов в основании на глубину не более b/4, где b – ширина подошвы фундамента. Для выполнения этого условия среднее давление под подошвой р не должно превышать расчетного сопротивления грунта основания R, определяемого по СНиП 7, формула (7):
(4.1)
Где gc1, gc2 – коэффициенты условий работы.
K – коэффициент; принимают k=1 если характеристики грунта (φ и С) определены непосредственными испытаниями и k=1.1 если они приняты согласно СНиП;
My, Mq, Me-коэффициенты;
kz-коэффициент; при b<10 м kz=1, при b>10 м kz=8/b+0,2;
gII – удельный вес грунт, залегающего ниже подошвы фундамента при наличии подземных водопределяется с учетом взвешивающего воздействия воды;
gII1 - то же, залегающею выше и подошвы фундамента;
СII – удельное сцепление грунта залегающего непосредственно под подошвой фундамента;
d1 – глубина заложения фундамента, для сечений без подвала берется от отметки планировки DL, для сечений с подвалом (рис. 4.7)
di = hs + hcf *gcf / gII1 (4.2)
hs – толщина слоя грунта выше подошвы фундамента со стороны подвала;
hcf – толщина конструкции пола подвала;
gcf – удельный вес материала пола подвала, обычно удельный вес бетона;
db – глубина подвала – расстояние от уровня планировки пола подвала; при глубине свыше 2 м принимают db=2 м, при ширине подвала более 20 м принимают db=0.
В случае залегания выше или ниже подошвы фундамента нескольких слоев грунта с удельным весом g1 g2,…, gn мощностью соответственно h1, h2,…, hn находят их средний удельный вес по формуле
gII = (g1h1 + g2h2 +… + gnhn) / (h1 + h2 +… + hn). (4.3)
Под подошвой фундамента при этом рассматривается слой мощностью h1 +h2+… +hn =0,5b.
Давление под подошвой фундамента находят по формуле
p=(NII + Gf + Gg)/A, (4.4)
где Gf, Gg – вес фундамента и грунта на его уступах;
А – площадь подошвы фундамента.
В предварительных расчетах, когда площадь подошвы еще неизвестна, вычисляют приближенное значение давления:
p= NII /A+gm d, (4.5)
где А=(l…l, 5) b2 или А=1b – соответственно для отдельных и ленточных фундаментов;
gm – средний удельный вес грунта и материала фундамента, gm=20…22 кН/м3 – в сечениях без подвала, gm =16…18 кН/м3 – в сечениях с подвалом.
Для вычисления расчетного сопротивления грунта основании найдем значения параметров, входящих в формулу (5.1)
gc1=1,2; gc2=1,0; k=1; Мg = 1,34; Мq = 6,34; Мc= 8,55; kz = 1;
gII= (18*0,2+19*0,4+20,1*0,4+23*0,8)/1,8=20,9 кН/м3;
d1 = 1,13 м; gII1= 23 кН/м3; db= 0,97 м; СII = 50
Расчетное сопротивление грунта:
R=1,2*1/1*[1.34*1*b*20.9+6.34*0,83*23+(6.34–1)*0.97*23+8.55*50]=
=33,61*b+833,9
Приближенное значение давление под подошвой фундамента:
p=232,27/b2+17*2,1 = 232,27/ b2+35,7
Значение R и p при b=0,1; 0,5; 1 приведены в таблице 4.7
Таблица 4.7
| В | g2 | R | Р |
| 0,1 | 23 | 837,26 | 23262,7 |
| 0,5 | 23 | 850,71 | 964,78 |
| 1 | 23 | 867,51 | 267,97 |
Принимаем типовой фундамент Ф‑8 с размерами подошвы b=800 мм, l=2380 мм и Ф‑8–12 b=800 мм, l=1180 мм.
Расчетное сопротивление грунта R=33,61*0,8+833,9=860,79кПа
Вес фундамента Gf=14кН
Среднее давление на основание
P=(232,27+14)/(0,8*1)=307,84кН
Условие R>p выполняется.
3.3.3 Проверка вертикальных напряжений на кровле подстилающего слоя грунта
Так как в пределах сжимаемой толщи основания слоя грунта, залегает однородный слой грунта, проверку вертикальных напряжений на кровле подстилающего слоя грунта выполнять не следует.
3.3.4 Расчет осадки основания
Определяем давление на отметке подошвы фундамента FL=115,6 м
Напряжение создаваемое почвенно-растительным слоем
18*0,2=3,6 кПа
Напряжение создаваемое слоем супеси
19*0,4=7,6 кПа
Напряжение создаваемое слоем суглинка
20,1*0,4=8,04 кПа
Напряжение создаваемое слоем супеси
23*1,0=23,0 кПа
Отсюда σzg0=3.6+7.6+8.04+23=46.84 кПа
Основание на большую глубину сложено однородным грунтом – супесью, поэтому при его расчленении на элементарные слои не нужно учитывать границы между различными инженерно-геологическими элементами.
P=307,84–46,84=261 кПа
Таблица 4.8. Напряжение от собственного веса грунта
| №ИГЭ | z, м | σzg0, кПа | ξ=2z/b | α | 0,2σzg0, кПа | σzр, кПа |
| - | 0 | 46.84 | 0 | 1 | 9.37 | 261.00 |
| 4 | 0.5 | 58.34 | 1 | 0.82 | 11.67 | 214.02 |
| 4 | 1 | 69.84 | 2 | 0.55 | 13.97 | 143.55 |
| 4 | 1.5 | 81.34 | 3 | 0.39 | 16.27 | 101.79 |
| 4 | 2 | 92.84 | 4 | 0.30 | 18.57 | 78.30 |
| 4 | 2.5 | 104.34 | 5 | 0.24 | 20.87 | 62.64 |
| 4 | 3 | 115.84 | 6 | 0.20 | 23.17 | 52.20 |
| 4 | 3.5 | 127.34 | 7 | 0.17 | 25.47 | 44.37 |
| 4 | 4 | 138.84 | 8 | 0.15 | 27.77 | 39.15 |
| 4 | 4.5 | 150.34 | 9 | 0.13 | 30.07 | 33.93 |
| 4 | 5 | 161.84 | 10 | 0.11 | 32.37 | 28.71 |
Таблица 4.9. Вычисление осадки основания
| Номер слоя (i) | №ИГЭ | σzрв, кПа | σzрн, кПа | σzрi кПа | hi, м | Ei, кПа | Si, м |
| 1 | 4 | 261.00 | 214.02 | 237.51 | 0.5 | 60000 | 0.00158 |
| 2 | 4 | 214.02 | 143.55 | 178.79 | 0.5 | 60000 | 0.00119 |
| 3 | 4 | 143.55 | 101.79 | 122.67 | 0.5 | 60000 | 0.00082 |
| 4 | 4 | 101.79 | 78.30 | 90.05 | 0.5 | 60000 | 0.0006 |
| 5 | 4 | 78.30 | 62.64 | 70.47 | 0.5 | 60000 | 0.00047 |
| 6 | 4 | 62.64 | 52.20 | 57.42 | 0.5 | 60000 | 0.00038 |
| 7 | 4 | 52.20 | 44.37 | 48.29 | 0.5 | 60000 | 0.00032 |
| 8 | 4 | 44.37 | 39.15 | 41.76 | 0.5 | 60000 | 0.00028 |
| 9 | 4 | 39.15 | 33.93 | 36.54 | 0.5 | 60000 | 0.00024 |
| 10 | 4 | 33.93 | 28.71 | 31.32 | 0.5 | 60000 | 0.00021 |
| Итого | 0.0061 |
Таким образом, осадка основания составила 6,1 мм.
Рис. 4.8. Схема определения вертикальных напряжений в линейно деформируемом полупространстве
3.4 Расчет каменных конструкций здания
3.4.1 Расчет простенка на вертикальную нагрузку
Так как стена здания многослойная и состоит из четырех слоев, один из которых слой утеплителя из минераловатных плит то этот слой в расчете несущей способности не учитывается. Отдельные слои стены соединены между собой жесткими связями. Жесткими называются связи, если при любом теплоизоляционном слое расстояние между осями вертикальных диафрагм из тычковых рядов кирпичей, соединяющих конструктивные слои не превышает 120 см и 10h, где h – толщина более тонкого конструктивного слоя.
При приведении сечения стены к одному материалу толщина слоев принимается фактической, а ширина слоев по длине стены определяется исходя из соотношения расчетных сопротивлений R и коэффициентов использования прочности т слоев по формуле
bred = bmiRi/(mR),
3.9 Конструкция трехслойной стены и ее расчетное сечение
где bred – приведенная ширина слоя; b – фактическая ширина слоя; R=1.3МПа и m=1‑расчетное сопротивление и коэффициент использования прочности основного несущего слоя, к которому приводится сечение Ri =1.3МПа и mi=0.8 – то же, для любого другого слоя.
bred = 168 *1,3*1/(1,3*0,8) = 134 см
Площадь приведенного сечения 1,34*0,12+1,68*0,38 = 0,8м2
В результате приведения получается, как правило, тавровое сечение с полкой в сторону основного слоя.
Коэффициенты использования прочности слоев в многослойных стенах т и тi приведены в табл. 44, а в стенах с облицовкой табл. 45 [6].
Вес 1 м2 стены толщиной 640 мм, состоящий из веса кладки равен:
(0,380+0,120)*1*18 = 9 кН/м2, веса штукатурки 0,02*1*18 = 0,36 кН/м2
и веса утеплителя 0,14 * 1 *0,3 = 0,04 кН/ м2
9+0,36+0,04=9,4 кН/ м2
Рис. 3.10. Расчетная схема стены жилого дома
С учетом коэффициента надежности по нагрузке и по назначению этот вес будет равен: (9*1,1 + 0,36*1,3+0,04*1,3) *0,95 = 9,9 кН/ м2
Расчетные постоянные нагрузки составляются (см. рис 4.11):
от участка стены, расположенного выше низа покрытия, т.е. выше отметки 10,9 м,