Основания и фундаменты

Коэффициент сжимаемости грунта определяем по формуле:

[см²/кг];

β = 0,4 – для глины (- коэф.,  учитывающий невозможность бокового  расширения); прил. 7 [1]. По коэффициенту сжимаемости грунт можно отнести к малосжимаемому по прил.6 [1].

Степень влажности грунта определяем по формуле:

- грунт непросадочный, 

следовательно, коэффициент  просадочности определять не требуется.

Коэффициент пористости грунта на границе текучести определяем по формуле:

.

Вывод: Глина темно-серая пылеватая, полутвердая, средней плотности, непросадочная, малосжимаемая, может  служить  естественным  основанием.                  Таблица 1

Гранулометрический  состав, %, мм											Заданные  расчетные характеристики									Вычисляемые расчетные характеристики
№ слоя	крупнее 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	менее 0,005	γS, т/м3	γII, т/м3	ω	ωР	ωL	φII, град	сII, кг/см2	Е, кг/см2	k, см/с	γd, т/м3	n	e	IР	IL	mv, см2/кг	Sr	eL	Iss
1	Данные не предоставлены
2	0	0	0	1	2	12	32	20	15	18	2,71	1,54	0,26	0,19	0,32	12	0,12	50	5х10-7	1,22	0,55	1,22	0,13	0,54	0,128	0,58	0,87	--
3	0	0	4	23	29	39	3	1	1	0	2,65	2,01	0,24	--	--	35	0,01	280	2х10-2	1,69	0,36	0,57	--	--	0,0029	1,12	--	--
4	0	0	0	2	2	3	10	27	15	41	2,74	1,92	0,30	0,26	0,47	18	0,47	180	6х10-8	1,48	0,46	0,85	0,21	0,19	0,0022	0,97	1,29	--

 

1.3. Проверку наличия слабого подстилающего слоя.

Для проведения расчета возьмем скважину №3.

Расчетное сопротивление R определяется в соответствии со СНиП 2.02.01-83* для каждого слоя грунта по формуле:

 

где  g_с1 и  g_с2 - коэффициенты  условий работы, принимаемые по  таблице 3 [2]

k - коэффициент, принимаемый равным  1

M_g, M_q , M_c - коэффициенты,  принимаемые по  таблице 4 [2]

b - ширина подошвы фундамента, м

g_II - усредненное расчетное значение  удельного веса  грунтов, залегающих  ниже  подошвы фундамента, тс/м²

k_z - коэффициент,  при b<10 м принимаемый равным  единице

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

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

d_I - глубина  заложения  фундаментов  подвальных  сооружений  от  уровня  планировки.

Применительно к задаче, формулу расчетного сопротивления основания R можно упростить следующим образом. Принимаем k_z = 1 при b = 1 м, отношение (γ_с1·γ_с2)/k также принимаем равным 1. При присутсвии подвала d_b = 0, следовательно (M_q - 1)· d_b · γ'_II = 0. Соответственно формула будет иметь вид:

.

Для рассматриваемого случая:

Таблица 2 - Скважина №3

№	Мощность слоя, м	Название грунта	Расчетные характеристики грунта	Расчетное сопротивление грунта
1	3,8	Суглинок пылеватый  с линзоми песка	g1=1,54 т/м3           j1=12º                        C1=0,12 т/м2	R1
2	0,3	Песок средней крупности  насыщенный водой	g2=2,01 т/м3           j2=35º                        c2=0,01 т/м2	R2   R3
	5,5		g3=1,05 т/м3           j3=35º                        C3=0,01 т/м2
3	5,0	Глина темно-серая пылеватая	g4=1,92 т/м3           j4=18º                        C4=0,47т/м2	R6

 

При  j₁=12º      М_g1=0,23    М_q1=1,94     М_с1=4,42

 j₂=35º      М_g2=1,68    М_q2=7,71     М_с2=9,58                      

 j₃=18º     М_g3=0,43    М_q3=2,73     М_с3=5,31         

 Для первого рассматриваемого слоя – суглинок пылеватый с линзоми песка - формула (1) примет вид:

           R₁=M_g1·g₂+M_q1·h₁·g₁+M_c1·c₁,

               R₁=0,23·2,01+1,94·3,8·1,54+4,42·1,2=17,12 т/м²

Для второго рассматриваемого слоя – песок средней крупности насыщенный водой – формула будет иметь вид:

          R₂=M_g2·g₂+M_q2·h₁·g₁+M_c2·c₂,

        R₂=1,68·2,01+7,71·3,8·1,54+9,58·0,1=49,45 тс/м²

Для второго рассматриваемого слоя – песок средней крупности насыщенный водой – формула будет иметь вид:

           R₃=M_g2·g₃+M_q2·(h₁+h₂)·(g₁h ₁+g ₂h  ₂)/(h₁ + h₂)+M_c2·c₂,

         R₃=1,68·1,05+7,71·(1,54·3,8+2,01·0,3)+9,58·0,1=52,49 т/м²

Для второго рассматриваемого слоя – песок средней крупности насыщенный водой – формула будет иметь вид:

           R₄=M_g3·g₃+M_q3·(g₁h ₁+g ₂h  ₂)+ M_c3·c₃,

         R₄=1,68·1,05+7,71·(1,54·3,8+2,01·0,3)+9,58·0,1=52,49 т/м²

Для второго рассматриваемого слоя – песок средней крупности насыщенный водой – формула будет иметь вид:

           R₅=M_g3·g₄+M_q3·(g₁h ₁+g₂h₂+g₃h₃)+ M_c3·c₃,

        R₅=1,68·1,92+7,71·(1,54·3,8+2,01·0,3+1,05∙5,5)+9,58·0,1=98,48 т/м²

Для третьего рассматриваемого слоя – глина темно-серая пылеватая – формула примет вид:

           R₆=M_g4·g₄+M_q4·(g₁h ₁+g₂h₂+g₃h₃)+ M_c4·c₄,

         R₆=0,43·1,92+2,73·(1,54·3,8+2,01·0,3+1,05∙5,5)+5,31·4,7=59,17 т/м²

Вывод: глина темно-серая пылеватая является слабым подстилающим слоем по отношении к песку средней крупности.

1.4. Климатические особенности.

Район строительства  г. Нижний Тагил, данные по отрицательным  среднемесячным температурам взяты из СНиП 2.01.01-82 “Строительная климатология” и равны: 

Январь –13,7ºС;  февраль – 12,8ºС; март – 6,53ºС; ноябрь – 8,3 ºС; декабрь – 13,1ºС.

Нормативную глубину  сезонного промерзания грунтов  определяем по формуле:

,

где = 0,23 м – величина, принимаемая для суглинков;

  - безразмерный коэффициент, равный сумме абсолютных значений среднемесячных отрицательных температур за зиму в данном районе [2].

.

1.5. Общее заключение по строительной площадке.

             Площадка расположена в городе Нижний Тагил. Размеры площадки 60х50 м. Характер рельефа спокойный, с уклоном i=0,375 и абсолютными отметками 112,0-113,5 м. На площадке пробурено 5-ть скважин. При бурении были вскрыты следующие грунты: 

         1.Растительный слой мощностью  0,3-0,4 м.Данные  по  слою  не  представлены. Грунт срезается и складируется для последующего использования при благоустройстве территорий. В качестве  основания  не  используется.

2. суглинок пылеватый с линзами песка мощностью 2,7-6,2 м, Слабоуплотненный, мягкоплатичный, среднесжимаемый, средней степени водонасыщения, может служить естественным основанием.

3. песок средней крупности, мощностью 5,8-6,2 м, Средней плотности малосжимаемый может служить естественным основанием. Уровень подземных вод обнаружен на глубине от 3,5 до 5,7м. от дневной поверхности, воды не агрессивны по отношению к бетону и раствору.

        4. глина темно-серая пылеватая, мощностью 2,5 -5,8 м, Средней плотности, непросадочная, малосжимаемая, может служить естественным основание. Является водоупором.

Фундаменты здания рекомендуется  заложить в пределах второго слоя.

2. Вариант фундамента мелкого заложения.

2.1. Расчетная  схема.

Для  расчета  выбираем  фундамент  № 4 в осях ”Д”-”7” -  отдельно стоящий,  под наружную железобетонную колонну с размерами поперечного сечения 800х400 мм. Физико-механические характеристики грунтов соответствуют табл. 1. Колонна нагружена вертикальной нагрузкой с расчетным значением на уровне обреза фундамента N_0II = 105 т, изгибающей нагрузкой с расчетным значением изгибающего момента M_0II = -20 т·м, горизонтальной нагрузкой с расчетным значением Т_0II = 1,5 т. Схема нагрузок представлена на рис.1.

По  конструктивным  соображениям  фундамент  железобетонный стаканного типа.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                Рис.1. Схема нагрузок.                                        

2.2. Определение глубины заложения фундамента.

Учет условий промерзания.

Нормативная глубина промерзания грунта определена в пункте 1.6. и составляет 1,7 м.

Определяем  расчетную глубину сезонного  промерзания грунта:

;

где - коэффициент, учитывающий влияние теплового режима здания.

 при устройстве пола по грунту в не отапливаемых зданиях, прил.16 [1].

Учет конструктивных особенностей.

 

Глубину заделки колонны  в стакан фундамента принимали равной 960 мм. Глубина заложения фундамента с учетом конструктивных особенностей d₁ равна:

[м].

 

 

 

                      Рис.2.

Окончательно принимали  глубину заложения фундамента d как максимальную из всех приведенных значений d_n, d_fn и d₁, равную 1,7 м.

Учет инженерно-геологических  условий строительной площадки главным образом заключается в выборе несущего слоя грунта. При этом учтены следующие особенности:

• минимальная глубина заложения фундамента принята не менее 0,5 м от планировочной отметки земли,
• глубина заложения фундамента в несущий слой грунта не менее 10-15 см;
• фундаменты заложены выше уровня подземных вод.

2.3. Определение  площади подошвы фундамента.

Ширину фундамента определяем согласно  графическому  методу  Лалетина.

1) Среднее давление  под подошвой фундамента:

N_II – нагрузка,  действующая на  обрез фундамента.

– среднее значение  удельного  веса  грунта и  материала  фундамента.

- ширина фундамента.

  - отношение сторон монтируемой в фундамент колонны.

- глубина заложения фундамента.

2) Расчетное  сопротивление   грунта  основания:

;

- коэффициенты условий работы, определяются по табл. 3 [2].

, т.к. прочностные характеристики определены непосредственными испытаниями.

 при b < 10 м.

M_g, M_q , M_c - коэффициенты, принимаемые по  таблице 4 [2], при

М_g1=0,23    М_q1=1,94     М_с1=4,42

b - ширина  подошвы фундамента, м

 g_II  – усредненное, расчетное  значение  удельного  веса  грунтов, залегающих  ниже  подошвы  фундамента с учетом взвешивающего действия воды, тс/м²

 g_II' = 1,54 т/м³ - усредненное расчетное значение  удельного веса  грунтов, залегающих  выше  подошвы, тс/м³

  с_II  = 1,2 т/м² – расчетное значение  удельного сцепления грунта, непосредственно залегающего под подошвой  фундамента.