4.1..1 Проектирование фундаментов на естественном основании
Проектирование фундаментов является одним из сложных вопросов, решаемых при проектировании несущих конструкций зданий и сооружений. В общем объеме строительства устройство оснований и фундаментов имеет значительный удельный вес по стоимости (до 15-20% стоимости зданий и сооружений) трудоемкости, расходу основных строительных материалов.
Анализ статистических данных показывает, что большинство аварий зданий и сооружений вызвано разрушением оснований и фундаментов, что происходит, в основном, вследствие недостаточной изученности инженерно-геологических условий площадок строительства, неправильного выбора типа фундаментов, низкого качества работ и других причин. В то же время, во многих случаях при строительстве устраивают фундаменты больших размеров, чем требуется по условиям эксплуатации основания. Это приводит к ненужным дополнительным трудозатратам, неполному использованию несущей способности грунтов основания, перерасходу цемента, арматуры, других материалов и ресурсов.
4.1..2 Инженерно-геологические условия площадки строительства
Инженерно-геологические работы проводились на площадке, предназначенной для строительства 5-ти этажного жилого дома в городе Воткинске.
В целом площадка пригодна для возведения здания. По геологическому профилю площадка имеет спокойный рельеф. Грунты имеют слоистое напластование с выдержанным залеганием пластов. Все они имеют достаточную прочность, невысокую сжимаемость и могут служить естественным основанием.
Значения основных показателей физико-механических свойств грунтов для расчёта основания приведены ниже:
Таблица 4.1.1 – Характеристика грунтов.
№слоя |
Мощность слоя |
Наименование грунта |
γ, кН/м3 |
γs,
кН/м3 |
E, МПа |
R, кПа |
φ, Град. |
сп, кПа |
1 |
0,3 |
Растительный грунт |
14,1 |
- |
- |
- |
- |
- |
2 |
1,0 |
Песок средней крупности, влажный (е=0,54) |
18,0 |
24,5 |
19 |
280 |
21 |
4 |
3 |
3,0 |
Суглинок мягкопластичный (IL=0.55) |
16,9 |
21,6 |
12 |
150 |
16 |
17 |
4 |
2,1 |
Песок мелкий насыщенный водой (е=0,54) |
17,8 |
24 |
13 |
160 |
18 |
1 |
5 |
8,0 |
Суглинок тугопластичный (IL=0,47) |
19,1 |
23 |
30 |
420 |
28 |
55 |
4.1..3 Сбор нагрузок на фундамент от наружной стены по оси «а»
Нагрузки определяются на фундамент под наружную стену. Наружные стены выполнены из кирпичной кладки плотностью ρ=1800кг/м3, толщина стены 640 мм, (0,38 м-кладка из глиняного кирпича, 0,12м-облицовка из силикатного кирпича, 0,12м-утеплитель пенополистирол). Под зданием расположен подвал и подземный гараж. Наружные стены подземного гаража выполнены из бетонных блоков толщиной 600 мм, внутренние – из глиняного кирпича ρ=1800кг/м3 толщиной 380 мм. Отметка пола в подвале – 1,955 м. Отметка пола в подземном гараже – 4,000 м. Район строительства – г. Воткинск (IV снеговой район Рn=3200Па).
Грузовая площадь: для внешней стены 1*3,6/2=1,8м2
Таблица 4.1.2 – Сбор нагрузок для внешней стены
Вид нагрузки |
Нормативная нагрузка на един. площади, Н/м2 |
Нормативная нагрузка от груз. площади, кН |
Коэффициент надежности по нагрузке γf |
Расчетная нагрузка, кН |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
Нагрузка от покрытия |
|
|
|
|
1. Постоянная |
|
|
|
|
Металлочерепица – 3мм ρ=7850кг/м3 7850*0,003*10 |
235,5 |
0,424 |
1,05 |
0,445 |
Обрешетка – 40 мм ρ=500кг/м3 500*0,04*10 |
200 |
0,36 |
1,1 |
0,396 |
Стропильная ферма – 170мм ρ=500кг/м3 500*0,17*10 |
850 |
1,53 |
1,1 |
1,683 |
Итого |
|
2,314 |
|
2,524 |
2. Временная (снеговая нагрузка) |
2240 |
4,032 |
0,7 |
2,822 |
Всего |
|
6,346 |
|
5,346 |
Нагрузка от чердачного перекрытия |
|
|
|
|
1. Постоянная |
|
|
|
|
Пароизоляция (рубероид) – 0,003м ρ=600кг/м3 600*0,003*10 |
18 |
0,032 |
1,2 |
0,039 |
Продолжение таблицы 4.1.2
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
Утеплитель (минераловатные плиты) – 0,2м ρ=125кг/м3 125*0,2*10 |
250 |
0,45 |
1,2 |
0,54 |
Цементо-песчаная стяжка – 0,05 м ρ=1800кг/м3 1800*0,05*10 |
900 |
1,62 |
1,3 |
2,106 |
Гидроизоляция (рубероид) – 0,009 м ρ=600кг/м3 600*0,009*10 |
54 |
0,097 |
1,2 |
0,116 |
Ж\б плита пустотная – 0,22 м ρ=2500кг/м3 2500*0,22*10 |
5500 |
9,9 |
1,2 |
11,88 |
Итого |
|
12,099 |
|
14,681 |
2. Временная |
700 |
1,26 |
1,2 |
1,512 |
Всего |
|
13,359 |
|
16,193 |
Нагрузка от междуэтажного перекрытия |
|
|
|
|
1. Постоянная |
|
|
|
|
Ламинат – 0,005 мм ρ=500кг/м3 500*0,005*10 |
25 |
0,045 |
1,2 |
0,054 |
Продолжение таблицы 4.1.2
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
Цементно-песчаная стяжка – 0,02 м ρ=1800кг/м3 1800*0,02*10 |
360 |
0,648 |
1,3 |
0,842 |
Ж\б плита пустотная – 0,22 м ρ=2500кг/м3 2500*0,22*10 |
5500 |
9,9 |
1,2 |
11,88 |
Итого |
|
10,593 |
|
12,776 |
2. Временная Длительная Кратковременная |
300 1500 |
0,54 2,7 |
1,2 1,2 |
0,648 3,24 |
Всего |
|
13,833 |
|
16,664 |
Всего с учетом 5 перекрытий |
|
69,165 |
|
83,32 |
Нагрузка от стены |
|
|
|
|
От наружной версты, δ =120 мм |
|
1800*10* 0,12*15,6*1 =33,696 |
1,1 |
37,066 |
От утеплителя - пенополистирола, δ =120 мм |
|
150*10*0,12*15,6*1 = 2,808 |
1,1 |
3,089 |
От внутренней версты, δ =380 мм |
|
1800*10* 0,38*15,6*1 = 106,704 |
1,1 |
117,374 |
От бетонных блоков подземного гаража |
|
(2500*10*0,6*0,6*1)*5=45 |
1,2 |
54 |
Итого |
|
188,208 |
|
211,529 |
ВСЕГО |
|
277,078 |
|
316,388 |
Итого на метр длины:
N0 I =316,388 кН – расчетная нагрузка;
N0 II = 277,078 кН – нормативная нагрузка.