Проектирование девятиэтажного 4-х секционного жилого дома (Расчетно-конструктивный раздел дипломной работы)

Ширина раскрытия трещин при совместном действии всех нагрузок а_cre= 0,026+0,065=0,091 мм;

а_cre= 0,091< а_{cre, max}= 0,4 мм.

Условий удовлетворяется.

2.1.7. Проверка по раскрытию трещин, наклонных к продольной оси

Ширину раскрытия трещин, наклонных к продольной оси элемента определяем

4

где j_l=1 или 1,5;

h=0,4;

d_w=6ÆА-I;

a=Е_s/Е_в=2,1х10⁵/(3,25х10⁵)=6,46;

m_w=А_sw/(вs)=0,85/(31,2х10)=0,0027.

Напряжение в поперечных стержнях (хомутах)

4

здесь  j_п=0, с=2h₀-2х19=38 см.

Q^п=29400 Н.

Так как s_sw по расчету величина отрицательная, то раскрытие трещин не будет.

2.1.8. Проверка панели на монтажные нагрузки

Панель имеет четыре монтажные петли из стали АI, расположенных на расстоянии 40 см от концов панели.

Расчетная нагрузка от собственного веса панели будет

где g=h_redр=0,11х25000=2750 Н/м².

Рис. 2.2. Расчетная схема и эпюра М.

Отрицательный изгибающий момент консольной части панели

М=q l²₁ /2=5050х0,7²/2=1240 Н/м.

Площадь сечения арматуры

что значительно меньше принятой конструктивно арматуры 3Æ10 А-II, А_s=2,36 см².

При подъеме вес может быть передан на 2 петли. Тогда усилие на одну петлю

N=ql/2=5050х6,37/2=16100 Н.

Площадь сечения арматуры петли

А_s=N/R_s=16100/[210(100)]=0,765 см².

Принимаем конструктивно стержни диаметром 12 мм.

А_s=1,13 см².

2.2. РАСЧЕТ ОСНОВАНИЯ И ЦЕНТРАЛЬНО НАГРУЖЕННОГО СВАЙНОГО ФУНДАМЕНТА

2.2.1. Сбор нагрузок

Нагрузки передаваемые со средней колонны на фундамент сводим в таблицу 2.1.

Таблица 2.1.

Нагрузки и воздействия, передаваемые на обрез фундамента

Нагрузки и воздействия	Нормат., Н/м2	g2	Расч., Н/м2
От покрытия Постоянная: Рубероид 3 слоя на бит мастике Цементная стяжка t=20, р=200 Сборные ж/б панели t=80, р=2200 Металлическая ферма	120 400 1760 81	1,2 1,2 1,1 1,05	144 480 1936 95
Итого Временная (снег)	2361 700	- 1,0	2645 980
Всего от покрытия	3061	-	3625
От чердачного перекрытия Постоянная: Утеплитель пенобетон t=120, р=400 Ж/б панели перекрытия t=110, р=2550	480 2750	1,3 1,3	624 3025
Итого	3230	-	3649
Временная: кратковременная длительнодействующая	750 490 210	1,3 1,3 1,3	975 637 273
Всего от чердачного перекрытия	3980	-	4624
От перекрытия Постоянная: Паркетный пол t=20, р=800 Шлакобетонный слой t=0,065, р-1600 Пенобетонная плита t=0,06, р=500 Ж/б панель перекрытия t=110, р=2500	160 1040	1,2 1,2	126 1249
Итого Временная: кратковременная длительнодействующая	4250 1500 1050 450	- 1,3 1,3 1,3	4910 1950 1365 585
Всего от перекрытия	5750	-	6760

От перекрытия над подвалом Постоянная: Паркетный пол t=20,р=800 Шлакобетонный слой t=0,06,р=1600 Пенобетонная плита t=0,14, р=500 Ж/б плита t=110, р=2500	160 1040 700 2750	1,1 1,2 1,2 1,1	176 1249 840 3025
Итого Временная: кратковременная длительнодействующая	4650 1500 1050 450	- 1,3 1,3 1,3	5290 1950 1365 585
Всего от перекрытия на подвалом	6150	-	7240

Собственный вес колонны

G_к=в_схh_cхL_kхрg_f=0,4х0,4х30,5х25х1,1=134,2 кН.

Полная нагрузка, передаваемая на фундамент (расчет нагрузки от покрытия и перекрытия выполнен умножением их значений на трудовую площадь, равную 38,6 м² с которой нагрузка передается на одну колонну):

N=(3,625+4,624+6,460х8+7,240);

Расчетная нагрузка на фундамент от колонны с учетом g₁=0,95

N₁=2727х0,95=2591 кН.

Нормативная нагрузка на фундамент

N_п=N₁/ g_f =2591/1,2=2159 кН.

2.2.2. Оценка инженерно-геологических условий площадки

Таблица 2.2.

Характеристики физических свойств грунтов

Номер скважины	Номер слоя	Глубина подошвы слоя, м	Отметка уровня подземных вод, м	Наименование Грунта по типу	Плотность r, г/см3	Плотность частиц rs, г/см3	Влажность w, в долях единицы	Предел текучести wL, %	Предел пластичности wP, %	Коэффициент фильтрации kf, см/с
3	0	0,2	-	Почвенно- растительный слой	—	—	—	—	—	—
	1	1,6	-	Песок мелкий, средней плотности	1,70	2,66	0,12	0	-	-
	2	2,0	-	Суглинок текучий	1,93	2,70	0,30	29	9	7х10-7
	3	2,0	-	Суглинок текучий	1,91	2,72	0,32	28	9	8х10-7
	4	3,0	-	Песок средней крупности, рыхлый, насыщенный водой	1,88	2,66	0,32	0	-	-
	5	5,0	-1	Глина твердая	1,90	2,73	0,29	22	22	2х10-8

После изучения инженерно-геологических условий площадки и напластования грунтов строим геологический разрез.

По данным таблицы  вычисляются производные характеристики физических свойств, к которым относятся:

а) для песчаных грунтов - коэффициент пористости е и степень влажности S_r; б) для пылевато-глинистых грунтов - число пластичности I_p, показатель текучести I_l, коэффициент пористости е и степень влажности S_r .

Номер слоя грунта	Глубина подошвы слоя, м	Абсолютная отметка подошвы слоя, м	Скважина	Условные обозначения	Наименование грунта
0	0,2	-0,2			Почвенно- растительный слой
1	1,6	-1,6			Песок мелкий, средней плотности
2	2,0	-2,0			Суглинок текучий
3	2,0	-2,0			Суглинок текучий
4	3,0	-3,0			Песок средней крупности, рыхлый, насыщенный водой
5	5,0	-5,0			Глина твердая

Коэффициент пористости определяется по формуле

;

где r_s - плотность частиц грунта; r - плотность грунта; w - природная влажность в долях единицы.

Степень влажности грунта определяется по формуле

;

где r_w - плотность воды, принимается равной 1 г/см³.

Число пластичности определяется по формуле

;

где w_L - влажность на границе текучести; w_P - влажность на границе раскатывания, %.

Показатель текучести определяется по формуле

.

0 слой – растительный;

1 слой – песок мелкий:

2 слой – суглинок:

3 слой – суглинок:

4 слой – песок средней крупности:

5 слой – глина:

Вычисленные значения физических характеристик сведены в таблицу 2.3.

По значениям характеристик физических свойств грунтов выписываются из соответствующих таблиц значения угла внутреннего трения j, удельного сцепления с, модуля деформации Е и расчетного сопротивления грунта R₀.

Все классификационные показатели также сведены в таблицу 2.3.

Таблица 2.3.

Характеристики физико-механических свойств грунтов строительной площадки

Номер слоя	Плотность частиц rs, г/см3	Плотность r, г/см3	Влажность w, в долях единицы	Предел текучести wL, %	Число пластичности Iр, %	Показатель текучести IL	Коэффициент пористости  е	Степень влажности Sr	Наименование грунта по типу	Угол внутреннего трения j, град	Удельное сопротивление  s, кПа	Модуль деформации Е, МПа	Расчетное сопротивление R0,  кПа
0	-	-	-	-	-	-	-	-	Почвенно- растительный слой	-	-	-	-
1	2,66	1,70	0,12	0	-	-	0,75	0,43	Песок мелкий, средней плотности	28	-	18	300
2	2,70	1,93	0,30	29	9	1,1	0,82	0,98	Суглинок текучий	16	16	9	180
3	2,72	1,91	0,32	28	9	1,4	0,88	0,99	Суглинок текучий	16	16	7	180
4	2,66	1,88	0,32	0	-	-	0,87	0,98	Песок средней крупности, рыхлый, насыщенный водой	-	-	-	-
5	2,73	1,90	0,29	53	22	-0,09	0,84	0,94	Глина твердая	18	47	18	300

Рис. 2.3. Расчетная схема к расчету свайного фундамента.

Рис. 2.4.  Эскиз ростверка

2.2.3. Выбор типа свай, назначение глубины заложения ростверка

Принимаем глубину заложения монолитного ростверка по конструктивным соображениям. Для сборной колонны сечением 0,4х0,4 м размера подколонника равны 950х950 мм, глубина стакана 650 мм, высота плитной части 400 мм, высота стакана 750. Глубина заложения фундамента от уровня земли 2050 мм.

Выбираем тип сваи. В представленных грунтовых условиях свая будет работать как висячая.

Для заделки конца сваи наиболее надежной является глина твердая.  Свая должна быть заглублена в этот грунт на 2…3 м.

Принимаем заглубление конца сваи в несущий грунт – 2,5 м. Заделка головы сваи в ростверк – 5 см с выпуском продольных стержней на 30 см.

;

Принимаем сваи С 9-30 длиной 9 м сечением 30х30, марка бетона 259, продольная арматура А_s 4Ø12 АI.

2.2.4. Определение несущей способности сваи

Определяем несущую способность сваи F_d по формуле

где g_с – коэффициент  = 1,0; А_s=0,3 0,3=0,09 м²;

u=0,3 4-1,2 м.

Расчетное сопротивление грунта  на отметке нижнего конца сваи, расположенного на глубине 1,45-8,85=10,4 м согласно табл. 1 [ ] R=10500 МПа

F_d=1 10500 0,09=945 кН.

Расчетная нагрузка, допускаемая на сваю

Площадь подошвы ростверка

Вес ростверка и грунта на его ступенях согласно формуле

Определяем количество свай с учетом коэффициента 1,2

.

Принимаем 6 свай.

2.2.5. Проверка фактической нагрузки на сваю

и давление на грунт

В ростверке сваи располагаем в рядовом порядке. Сваи размещаем на расстоянии в осях 3d=3 0,3-0,9 м.

Принимаем размеры подошвы ростверка с учетом модуля 30 см 1,5х2,4 м. При этом вес ростверка и грунта

Объем бетона ростверка

Объем грунта на ступенях

Вес ростверка и грунта

N_р.г.=1,1(2,12х24+3,1х19,2)=121 кН.

Фактическое давление на каждую сваю  и проверяем условие

Р_ф=(N+N_р.г.)/n£R;

Р_ф=(2591+121_.)/6=452£787 кН.

Проверяем давление на грунт по второй группе предельных состояний в плоскости нижних концов свай и по подошве условных фундаментов.

Средний угол внутреннего трения

a=10,9/4=2,7⁰.

Размеры подошвы условного фундамента и ее площадь

L_у=2,1+2х9 lg 2,7=2,9 м;

в_у=1,2+2х9 lg 2,7=2,0 м;

А_у=2,9х2,0=5,8 м².

Вес условного фундамента

N_ус=5,8(2х19,3+2х19,3+3х18,8+2,2х19,0)=1047 м³.

Средний удельный вес грунта условного фундамента

g_ср=N_ус/(А_уa_у)=1047/5,8х104=17,4 кН/м.

Расчетное сопротивление грунта

R=;

где с_н=4,7; j_н=18; М_у=2,73; М_g=0,43; М_с=5,91.

R=;

Среднее фактическое давление на грунт по подошве условного фундамента р_н=(N_оп+N_у)/А_у=(2591+2159)/5,8=818,9;

р_н=818,9<R=880 кПа.

2.2.6. Осадка свайного фундамента

Определим осадку свайного фундамента методом суммирования.

Дополнительное давление

Р₀=818,9х19х104=682 кПа.

Толщина слоев

H₁=0,4в_у=0,4х2,0=0,8 м.

Расчет осадки сводим в таблицу 2.4.

Таблица 2.4.

Расчет осадки свайного фундамента под колонну

№ слоя	Z,м	szg, кПа	e=2z/в	a	szp, кПа	Еi, МПа	szp, кПа	Si, см
1	0	110,2	0	1,0	621	18,0	611	2,1
2	0,8	125,4	0,8	0,87	602		465	1,6
3	1,	140,6	1,6	0,53	329		263	0,9
4	2,4	155,8	2,4	0,32	198		164	0,5
5	3,2	171	3,2	0,21	130		108	0,3
6	4,0	186,2	4,0	0,14	86		74	0,2
7	4,8	201,4	4,8	0,1	62		55	0,1
8	5,6	216,6	5,6	0,08	49

S=SS_i=5,70 см

Полученное значение осадки S=5,7 см меньше предельно допустимой осадки равной 6 см.

На рисунке представлены эпюры напряжений в границах сжимаемой толщи основания.

Рис. 2.5. Эпюры напряжений, возникающие в основании условного фундамента.

2.3. КОНСТРУКТИВНЫЙ РАСЧЕТ РОСТВЕРКА

Принимаем  b ростверк из бетона класса