Расчет и конструирование фундаментов одноэтажного промышленного здания производственного цеха котельной в городе Пермь

относительная разность осадок (DS/L)u=0,002, максимальная осадка Su max=8cм, крен 0.005.

     По [2] – абсолютное значение суммы отрицательных температур:

            Январь -15.3^оС;

            Февраль -13.4^оС;

            Март -6.9^оС;

            Ноябрь -6.3^оС;

            Декабрь -12.7^оС;

Сумма отрицательных температур .

1.2 Характеристика площадки

     План площадки – см. задание. На заданной стройплощадке располагаем, здание так, чтобы в его контур попадало не менее двух скважин. План выполнен в масштабе 1:400.

- отметка чистого пола.

     Геологические разрезы см. Приложение А. На них показаны границы залегания каждого слоя грунта, причем за ноль принята отметка чистого пола. По известному расстоянию между скважинами для каждого слоя вычислен уклон. Геологические разрезы выполнены в масштабах: вертикальный М1:100, горизонтальный М1:200

1.3 Описание грунтов

Таблица 1. Характеристики грунтов

Расчетные характеристики грунтов
Заданные									Вычисленные
γS, т/м3	γ, т/м3	ω	ωР	ωL	φ, град	с, кг/см2	Е, кг/см2	k, см/с	γd, т/м3	n	e	IР	IL	mv, см2/кг	Sr	eL	Iss
2.69	2	0.21	0.14	0.24	19	0.25	100	2·10-6	1.65	0.39	0.63	0.1	0.29	0.0062	0.9	0.65	0.01
2.68	1.9	0.15	0.12	0.19	26	0.1	170	2·10-5	1.65	0.38	0.62	0.07	0.43	0.0044	0.65	0.51	-0.0
2.66	1.75	0.25	-	-	25	0.01	60	7·10-4	1.4	0.47	0.9	-	-	0.0133	0.74	-	-
2.7	2.01	0.19	0.16	0.22	24	0.13	160	4·10-5	1.69	0.37	0.6	0.06	0.5	0.0046	0.86	0.59	-0.0

Гранулометрический состав приведен в таблице 2 (для песка).

Внесенные вычисленные характеристики рассчитаны по приведенным ниже формулам

Удельный вес сухого грунта       Объем пор в единице объема грунта        Коэффициент пористости

                                                                         

Число пластичности       Показатель текучести     Коэффициент относит. сжимаемости        Степень влажности

                                                                

Таблица 2. Содержание частиц

	>10	10-2	2-1	1-0.5	0.5-0.25	0.25-0.1	0.1-0.05	0.05-0.01	0.01-0.005	<0.005
%	0	2	5	10	25	20	20	10	7	1
∑%	-	100	98	93	83	58	38	18	8	1
lnd	-	2.3	0.63	0	-0.7	-1.4	-2.3	-3.0	-4.6	-5.3

Коэффициент неоднородности

      Сu=d60/d10=0.263/0.013=20

Слой №1– суглинок красный, тугопластичный, малосжимаемый, непросадочный, насыщенный водой. Может служить в качестве естественного основания.

Слой №2– супесь желто-бурая легкая, пластичная, малосжимаемая, непросадочная, влажная. Может служить в качестве естественного основания

Слой №3– песок пылеватый, среднесжимаемый, рыхлый, неоднородный, влажный. Неможет служить в качестве естественного основания

Слой №4– супесь серовато-желтая пылеватая, пластичная, малосжимаемая, непросадочная, влажная. Может служить в качестве естественного основания

Свойства просадочности выбраны по условию удельного веса скелета грунта.

1.4 Проверка наличия слабого подстилающего слоя

Расчетное сопротивление грунта основания вычисляется по формуле 7 [1] для условного фундамента шириной, равной одному метру.

где       g_с1 и g_с2 - коэффициенты условий работы, принимаемые по таблице 3[1]

     В данном случае все коэффициенты k равны единице.

     M_g, M_q, M_c - коэффициенты, принимаемые по таблице 4[1]

     b - ширина подошвы фундамента, м

     g_п - усредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента, тс/м³

     g_п' - осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих выше подошвы, тс/м³

     с_п - расчетное значение удельного сцепления грунта, непосредственно залегающего под подошвой фундамента

     d₁ - глубина заложения фундаментов бесподвальных сооружений от уровня планировки

R₁=M_g1·g₂+M_q1·h₁·g₁+M_c1·c₁=0.47·1.9+2.43·2.6·2+4.99·2.5=26тс/м²

R₂=M_g2·g₂+M_q2·h₁·g₁+M_c2·c₂=0.84·1.9+4.37·2.6·2+6.9·1=31.2тс/м²

R₃=M_g2·g₃+M_q2·(g₁h₁+g^ср₂h₂)+M_c2·c₂=0.84·0.87+4.37(2·2.6+1.43·4)+6.9·1=55.3т/м²

     где: g¹₃=(g_S3–g_ω)/(1+е₃)=(2.66-1)/(1+0.9)=0.87т/м³

               g^ср₂=(g₂h¹₂+h¹¹₂(g_S2–g_ω)/(1+е₂))/h₂=(1.9·1.8+2.2(2.69-1)/(1+0,88))/4=1.43т/м³

R₄=M_g3·g¹₃+M_q3·g^ср₂+Mc₃·c³=0.78·0.87+4.11(2·2.6+1.43)+6.67·0.1=46.2т/м²

R₅=M_g3·g¹₄+M_q3(g₁h₁₊g^ср₂h₂+g¹₃·h₃)+M_c3·c³=0.78·1.06+4.11(2·2.6+1.43·4+0.87·2)+6.67·0.1=53.6т/м²

      где: g¹₄=(g_S4–g_ω)/(1+е₄)=(2.7-1)/(1+0.6)=1.06т/м³

R₆=M_g4·g¹₄+M_q4(g₁h₁₊g^ср₂h₂+g¹₃·h₃)+M_c4·c₄=0.72·1.06+3.87(2·2.6+1.43·4+0.87·2)+6.45·1.3=58т/м²

Вывод: слабым подстилающим слоем является третий по отношению ко второму, т.к.

1.5 Общая оценка строительной площадки

Площадка расположена в г. Пермь. Площадка относится ко второй категории сложности, имеет спокойный рельеф с общим уклоном i = 0.05 на юго-запад. Грунт имеет слоистое напластование (уклон пластов см. в приложении 2). Включений бурением не встречено. Вскрыты грунты: суглинок красный мощностью 2.1-3.8м; супесь желто-бурая легкая мощностью 3.5-4м.; песок пылеватый мощностью 2-2.6м.; супесь серовато желтая мощностью 5.2-8.7м. Вода не агрессивная. Грунтовые воды встречены на глубине 4.1-4.7м. По предварительной оценке выделенные инженерно-геологические элементы могут служить естественным основанием (кроме третьего слоя).

2 Вариант фундамента мелкого заложения

Для расчета выбираем фундамент № 1 в осях А-4 отдельно стоящий в бесподвальной части здания, наиболее нагруженный, под железобетонную колонну размерами 600х400 мм.

По конструктивным соображениям фундамент железобетонный монолитный стаканного типа.

2.1 Расчетная схема

2.2 Определение глубины заложения фундамента

По ИГУ:

Отметка пола 1-го этажа на 0.00 м. Расчетная среднесуточная температура воздуха в помещении +20^оС. Место строительства – г. Пермь.

Уровень подземных вод WL находится на глубине 4.4м.

По геологическим условиям площадки первый и второй слои могут служить основанием.

Из условия промерзания:

Для районов, где глубина промерзания не превышает 2.5 м, ее нормативное значение определяется по формуле:

 где

     М_t=54.6 – безразмерный коэффициент, численно равный абсолютному значению отрицательных среднемесячных температур.

      для супеси по [1]

Определяем расчетную глубину сезонного промерзания грунта:

где

      - коэффициент, учитывающий влияние теплового режима здания по [1]

      при устройстве пола по грунту и при температуре 20^оС внутри здания.

По конструктивным соображениям:

Высота фундамента минимальная 1м

Глубина заложения должна быть на 200мм ниже отметки дымохода -3.00м

Окончательно принимаем глубину заложения фундамента 3.3м.

2.3 Определение размеров подошвы фундамента

Ширину фундамента определяем согласно графическому методу Лалетина.

Среднее давление под подошвой фундамента:

, где

     N_II – нагрузка, действующая на обрез фундамента.

     – среднее значение удельного веса грунта и материала фундамента