Проектирование 13-этажного здания 120-квартирного жилого дома с помещениями общественного назначения (магазином) на 1-м этаже (Расчетно-конструктивное проектирование)

      2  РАСЧЕТНО-КОНСТРУКТИВНОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ

2.1 Исходные данные для проектирования

Место строительства – г. Чебоксары

Нормативная глубина промерзания грунта – 1,6 м

Расчетная глубина промерзания – 0,96 м

Рисунок 2.1.1 Схема строительной площадки

Рисунок 2.1.2 Геологический разрез участка по скважинам 1 – 2 – 3.

Рисунок  2.1.3 Геологический разрез участка по скважинам 5 – 2 – 4.

Покровным является почвенный слой толщиной 30 см, g = 17,5 кН/м³

1 слой – супесь;

2 слой – суглинок;

3 слой –глина.

Расчетная снеговая нагрузка для IV района – 2,4 кПа

   2.2 Анализ инженерно-геологических условий площадки строительства

Оценку инженерно-геологических условий площадки строительства производим путем изучения геологических разрезов в пределах контура сооружения и определения значений условных расчетных сопротивлений грунта.

Физико-механические свойства грунтов были определены в лабораторных условиях и их значения сводим в таблицу 2.2.1.

Таблица  2.2.1.  Физико-механические свойства грунтов       

№ п/п	Наименование характеристик грунтов	1-й слой супесь	2-ой слой суглинок	3-ий слой глина
1	Удельный вес грунта   II,  кН/м3	20,5	19	19,6
2	Удельный вес твердых частиц                , кН/м3	26,6	26,6	27,1
3	Природная влажность   W, дол. ед.	0,20	0,25	0,285
4	Влажность на границе раскатывания,  Wp, дол. ед.	0,15	0,21	0,21
5	Влажность на границе текучести,  WL , дол. ед.	0,21	0,3	0,54
6	Коэффициент сжимаемости,      mо, кПа-1	6´10 -5	15´10 -5	5,6´10 -5
7	Коэффициент фильтрации, кф, м/с	2´10 -5	4,3´10 -7	8´10 -8
8	Нормативный угол внутреннего трения,jII, кПа	26	16	16
9	Нормативное удельное сцепление, СII, МПа	0,015	0,016	0,025
10	Модуль деформаций,Е, МПа	18,5	4,2	11,7

·  Степень сжимаемости грунтов определяем по модулю деформаций:

5 МПа<Е⁽¹⁾=18,5 МПа<20 МПа – грунт среднесжимаемый.   

Е⁽²⁾=4,2 МПа<5МПа – грунт сильносжимаемый.

5 МПа<Е⁽³⁾=11,7 МПа<20 МПа – грунт среднесжимаемый.

·  Удельный вес сухого грунта вычисляется по формуле:

 , кН/м³                                                   (2.1)

кН/м³ 

кН/м³

кН/м³

·  Число пластичности вычисляется по формуле:

J_P = W_L – W_P                                                   (2.2)

Определяется для глинистых грунтов

J_P⁽¹⁾ = 0,21- 0,15 = 0,06 – супесь, т.к.  0,01≤J_P<0,07.

J_P⁽²⁾ = 0,3- 0,21 = 0,07 – суглинок, т.к. 0,07≤J_P≤0,17.

J_P⁽³⁾ = 0,54- 0,21 = 0,33 – глина, т.к. J_P>0,17.

·  Показатель текучести определяется по формуле:

                                                   (2.3)

 Супесь пластичная, т.к. 0< J_L≤1.

 Суглинок мягкопластичный, т.к. 0,5< J_L≤0,75.

 Глина полутвердая, т.к. 0< J_L≤0,25.

·  Коэффициент пористости определяется по формуле:

e = ( / )´(1 + W) – 1                                        (2.4)

e ⁽¹⁾ = 26,6/20,5 (1+0,15) – 1 = 0,595

e ⁽²⁾ = 26,6/19 (1 + 0,25) – 1 = 0,75

e ⁽³⁾ = 27,1/19,6 (1 + 0,285) – 1 = 0,776

           Предварительная оценка просадочности

Согласно [5] к просадочным грунтам относятся грунты со степенью влажности S_r≤0,8 и показателем просадочности П<0,1 при 0,01≤J_P<0,1

П<0,17 при 0,1≤J_P<0,14

П<0,24 при 0,14≤J_P<0,22

·  Степень влажности вычисляется по формуле:

                                                                  (2.5)

 –   удельный вес воды, равный 10 кН/м³

 >0,8 – грунт непросадочный;

> 0,8– грунт непросадочный;

> 0,8– грунт непросадочный;

Вывод:  

Окончательно для данных грунтовых условий устанавливаем:

1й слой грунта – супесь пластичная, среднесжимаемая, непросадочная;

2й слой грунта – суглинок мягкопластичный, сильносжимаемый, непросадочный;

3й слой грунта – глина полутвёрдая, среднесжимаемая, непросадочная.

  2.3 Назначение вариантов фундамента

По результатам анализа инженерно-геологических условий строительной площадки и с учетом конструктивной схемы здания для разработки проекта назначаем два варианта фундаментов:

1.  Свайные фундаменты из железобетонных забивных свай сплошного квадратного сечения 300х300 мм с ненапрягаемой арматурой по [7] с монолитным ростверком.

2.  Свайные фундаменты из буронабивных свай круглого сечения с монолитным ростверком.    

  2.4 Сбор нагрузок на обрез ростверка

Таблица 2.4.1.   Сбор нагрузок на обрез ростверка     

№ п/п	ВИД НАГРУЗКИ	НОРМАТИВНАЯ		РАСЧЕТНАЯ
А. Постоянные
1	Наружная стена. кирпич=18кН/м3; = 500мм; h=42,5м; (42,5 х 0,5 х 18)	382,5кН/м	1,3	497,3кН/м
2	Стена подвала. = 24,5 кН/м 3;  = 600 мм; h =2,8; (2,8 х 0,6 х 24,5)кН/м	41,16кН/м	1,1	45,28 кН/м
3	Диафрагмы жесткости = 24,5 кН/м 3;  = 220 мм; h =28,74м; (28,74х0,22х24,5) кН/м	154,9 кН/м	1,1	170,4 кН/м
4	Колонны=25кН/м3;300х300 мм h=44,9 м . (25х0,3х0,3х44,9)кН	101,03кН	1,1	111,13кН
5	Плиты перекрытия =25кН/м3;  = 220 мм (14 х 25 х 0,22 )	77	1,1	84,7
6	Плиты покрытия – =25кН/м3;  = 220 мм (25 х 0,22)	5,5	1,1	6,05
7	Конструкции полов – 115кН/м2; (13 х 1,15)	34,5	1,3	44,85
8	Утеплитель экструзионный пенополистирол;  =2кН/м 3; =200мм; (2 х 0,2 х 3,000)	1,2	1,3	1,56
9	Конструкция кровли       0,75 кН/м2; (0,75 х 3,000)	2,25	1,3	2,93
Б. Временные
10	-на междуэтажных перекрытиях – 1,5 кПа; (13 х 1,5)	19,5	1,3	25,35
11	-на чердаке – 0,7 кПа	0,7	1,3	0,91
12	-снеговая S=Sg×µ;  Sg=2,4 кПа	1,68		2,4
	ИТОГО:	142,33кН/м2		168,75кН/м2

Временная нагрузка принята по [5] по табл.3, п.1 и п.8. Коэффициенты надежности по нагрузке там же. Нормативное значение снеговой нагрузки S_o следует определять умножением расчетного значения на коэффициент 0,7 по [8].

Вертикальная сосредоточенная нагрузка N, передающаяся на фундамент подсчитывается как произведение соответствующей единичной нагрузки на грузовую площадь, приходящуюся на рассматриваемый фундамент.

Нагрузки от собственного веса стен подсчитывается по формуле:

Р_ст=р_ст×В_ст×k_пр,                                     (2.6)

Где р_ст - погонная нагрузка от стены, кН/м.

В_ст – ширина стенового пояса, приходящегося на рассматриваемый фундамент.

k_пр – коэффициент просветности, учитывающий уменьшение веса стены за счёт оконных и дверных проёмов, k_пр=0,6.

             Рисунок 2.4 Схема расположения фундаментов

Расчёты сосредоточенных нагрузок на фундаменты сведены в таблицу 2.4.2.

Таблица 2.4.2.  Сосредоточенные нагрузки на обрез ростверка             

№ фундамента	Нагрузки от перекрытия и колонн						Нагрузки от стен
	Грузовая площадь,м2	Нагрузка от колонн нормативная, кН	Нагрузка от колонн расчетная, кН	Единичная нагрузка, кН/м2	Nн, кН	Nр, кН	Ширина стен, м	Погонная нагрузка, кН/м	Коэффициент просветности, kпр	Рнст, кН	Ррст, кН
СФ-1	12,15	101,03	111,13	142,33	1729	2050	4,5	382,5	0,6	1033	1343
СФ-2	16,81	101,03	111,13	142,33	2393	2836	-	-	-	-	-
СФ-3	12,7	101,03	111,13	142,33	1808	2143	2,7	154,9	1	418,2	460,1
СФ-4	16,2	101,03	111,13	142,33	2306	2734	-	-	-	-	-
СФ-5	5,56	101,03	111,13	142,33	791	938,3	1,75 5,85	382,5	0,6	1742	2267

Итого нагрузка в центре подошвы ростверка:

Для фундамента СФ-1:

N^H=101,03+1729+1033=2863,03 кН;       N^Р=111,13+2050+1343=3504,13кН.

Для фундамента СФ-2:

N^H=101,03+2393=2494,03 кН;              N^Р=111,13+2836=2947,13кН.

Для фундамента СФ-3:

N^H=101,03+1808+418,2=2327,23 кН;       N^Р=111,13+2143+460,1=2714,23кН.

Для фундамента СФ-4:

N^H=101,03+2306=2407,03кН;               N^Р=111,13+2734=2845,13кН.

Для фундамента СФ-5:

N^H=101,03+791+1742=2634,03 кН;          N^Р=111,13+938,3+2267=3316,43 кН.

2.5  Расчет фундаментов из забивных свай

  2.5.1 Определение глубины заложения подошвы ростверка

Нормативная глубина сезонного промерзания грунта определяется по формуле 2 [5]:

                                      ,                                         (2.7)

где  d_fn - нормативная глубина сезонного промерзания грунта, м;

d_о – величина, принимаемая равной для супесей 0,28 м;

M_t - безразмерный коэффициент, численно равный сумме абсолютных значений среднемесячных отрицательных температур за зиму в данном районе, принимаемых по СНиП по строительной климатологии и геофизике, а при отсутствии в них данных для конкретного пункта или района строительства - по  результатам наблюдений гидрометеорологической станции, находящейся в аналогичных условиях с районом строительства.

M_t = 32,6;

 м;

Расчетная глубина сезонного промерзания грунта определяется по формуле 3 [5]

d_f=k_h*d_fn ,                                        (2.8)

где   d_f - расчетная глубина сезонного промерзания грунта, м;

k_h - коэффициент, учитывающий влияние теплового режима сооружения, принимаемый по таблице 1 [15].  k_h=0,6.

d_f=1,6*0,6=0,96 м.

Конструктивно глубина заложения подошвы ростверка определяется следующим образом:

d_к=1,2+2,4 –1,2=2,4 м.

Примем глубину заложения подошвы ростверка