1007
.pdfФедеральное агентство по образованию ГОУ ВПО «Сибирская государственная автомобильно-дорожная
академия» (СибАДИ)
Кафедра «Инженерная геология, основания и фундаменты»
ПРИМЕР ВЫПОЛНЕНИЯ КУРСОВОЙ РАБОТЫ
«ПРОЕКТИРОВАНИЕ УСИЛЕНИЯ
ЛЕНТОЧНЫХ ФУНДАМЕНТОВ,
НАДСТРАИВАЕМОГО ЖИЛОГО ЗДАНИЯ»
Методические указания
Составитель А.С.Нестеров
Омск
СибАДИ
2010
3
УДК 624.15 ББК 38.582
Рецензент д-р техн. наук, проф. Ю.В. Краснощеков
Работа одобрена объединенным научно-методическим советом по специальностям 270105 "Городское строительство и хозяйство" и 270109 "Теплогазоснабжение и вентиляция" в качестве методических указаний.
Пример выполнения курсовой работы «Проектирование усиления фундаментов надстраиваемого жилого здания»: методические указания
/ сост. А.С. Нестеров, – Омск: СибАДИ, 2010.– 36 с.
Изложен пример (эталон курсовой работы) проектирования усиления ленточных фундаментов надстраиваемого жилого здания, включающий расчет конструктивных параметров монолитной прерывистой железобетонной фундаментной плиты усиления и оценку влияния этого здания на осадку расположенного рядом.
Работа адресована студентам специальности 270105 «Городское строительство и хозяйство».
Табл. 6. Ил.12. Библиогр.: 10 назв. Прил. 4.
ГОУ «СибАДИ», 2010
2
Введение
Методические указания предназначены для выполнения курсовой работы по дисциплине «Основания и фундаменты» студентами специальности «Городское строительство и хозяйство». Они составлены в соответствии с действующими нормативными документами.
Курсовая работа выполняется в виде записки, включающей: титульный лист, задание на проектирование, оглавление, основную часть, список использованных источников, приложения.
Оформление текстовых документов должны соответствовать требованиям ГОСТ 2.105-95. Список использованных источников оформляется в соответствии с требованиями ГОСТ 7.1-2003.
Цель данных указаний – облегчить студентам выполнение курсовой работы и научить их пользоваться литературой по вопросам проектирования усиления фундаментов при реконструкции жилых зданий.
При выполнении курсовой работы проектирование усиления ленточных фундаментов рекомендуется в той же последовательности, в которой изложены разделы настоящих указаний.
Ниже приведен пример выполнения курсовой работы «Проектирование усиления ленточных фундаментов надстраиваемого жилого здания».
3
1.ОЦЕНКА РЕЗУЛЬТАТОВ ОБСЛЕДОВАНИЯ ЗДАНИЙ
ИИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ ЛЕНТОЧНЫХ ФУНДАМЕНТОВ ЗДАНИЙ
1.1. Результаты обследования технического состояния надстраиваемого и расположенного рядом зданий
По результатам обследования надстраиваемого и расположенного рядом зданий установлено:
здания – жилые трехэтажные кирпичные с подвалами (рис.1). Здание, подлежащее надстройке, находится на расстоянии Lф = 12 м от расположенного рядом. Здания прямоугольные в плане с размерами в осях 12,0х23,6м (см. рис.1) имеют высоту этажа 3,0 м;
надстраиваемое здание отнесено к I категории технического состояния; рядом стоящее здание – ко II категории;
фундаменты под наружные (bк=640 мм) и внутренние стены (bк=380 мм) представлены ленточными сборными фундаментами мелкого заложения (см. рис.1); глубина заложения подошвы фундаментов обеспечивает их морозоустойчивость;
стены подвала выполнены из фундаментных блоков марки ФБС 24.6.6 под наружные стены и ФБС 24.4.6 под внутренние стены; а фундаментные плиты – марки ФЛ 8.24 под наружные стены и ФЛ 10.24 под внутренние;
толщина пола подвала hcf =100 мм;
толщина пола первого этажа с учетом перекрытия 300 мм;
фундаменты под торцевые самонесущие стены здания и лестничную клетку усиления не требуют;
подземные воды не агрессивны к железобетонным конструкциям.
4
В 
6000 Б 
6000 А 
12000
2
Надстраиваемое здание
1 2
|
1 |
|
|
6600 |
6600 |
4000 |
6400 |
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
13000
1 1
2 |
|
|
|
2 |
|
Расположенное рядом |
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
здание |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Сечение 1–1
640
-0,50 |
|
|
|
|
|
|
|
280 |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
280 |
|||||
|
|
|
|
30 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
580 |
||||||||
|
|
|
100 |
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
380 |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
ФБС 24.3.6 |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
ФБС 24.6.6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
-2,40 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
800 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
ФЛ 8.24 |
|||||||||||||
|
|
|
200 |
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Сечение 2–2
380
|
|
|
280 |
|
|
|
|
|
280 |
|
|
ФБС 24.3.6 |
|
580 |
|
||
ФБС 24.6.6 |
|
|
|||
-1,90 |
|
|
380 |
|
|
100 |
|
|
|
||
ФЛ 10.24 |
|
|
1000 |
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
-1,90
100
-2,40
А |
Б |
Рис.1. Схема фундаментов надстраиваемого и расположенного рядом зданий
5
1.2. Оценка результатов обследования инженерно-геологических условий эксплуатации ленточных фундаментов зданий
Исходными данными для оценки результатов обследования инженер- но-геологических условий эксплуатации ленточных фундаментов служат: физико-механические характеристики инженерно-геологических элементов (ИГЭ) и уровень подземных вод WL.
Таблица 1
Физико-механические характеристики грунтов
ИГЭ |
|
Плотность грунта |
частицПлотность см/г,грунта |
влажностьПриродная |
текучестиГраница |
раскатываГраницания |
пластичностиЧисло |
текучестиПоказатель |
порисКоэффициенттости |
влажностиСтепень |
сцеплениеУдельное С |
внутреннегоУгол трения |
-деформаМодуль МПа,ции |
|||||||||
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
г/см |
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
Разновидность |
|
|
/ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
кПа,, |
|
|
|
II |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
I |
|
||||||
|
|
, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
/ |
|
|||||||
|
|
|
|
II |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
грунта |
|
|
I |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
II |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
/С |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
Супесь пла- |
|
1,86 |
|
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
5 |
|
21 |
|
12 |
|||||
1,87 |
|
|
|
|||||||||||||||||||
стичная |
|
7 |
|
22 |
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
2 |
Песок мелкий |
1,78 |
|
2,66 |
0,26 |
- |
- |
- |
- |
0,69 |
1,0 |
- |
|
27 |
|
20,0 |
||||||
|
1,84 |
|
|
|
30 |
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
3 |
Суглинок мяг- |
|
1,97 |
|
2,71 |
0,22 |
0,28 |
0,18 |
0,10 |
0,56 |
0,69 |
1,0 |
7 |
|
18 |
|
14,0 |
|||||
копластичный |
1,97 |
|
|
12 |
|
|
19 |
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Для каждого ИГЭ определяем расчетное сопротивление грунта Ri по формуле [4]
R |
c1 c2 |
M |
|
k |
b |
11 |
M |
d ' |
M |
q |
1d |
' |
M |
c , |
|
||||||||||||||
i |
k |
|
z |
|
|
q 1 11 |
|
b |
11 |
|
c 11 |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
где с1 и с2 – коэффициенты условий работы, принимаемые по [4, табл. 3]; k – коэффициент, принимаемый равным: k =1, если прочностные характеристики грунта ( и с) определены непосредственными испытаниями; М , Мq, Мс – коэффициенты, принимаемые в зависимости от II по [3, табл. 5.3]; kz – коэффициент, принимаемый равным: при b 10 м – kz = 1; b – ширина подошвы фундамента, м; с11 – расчетное значение удельного сцепления грунта ИГЭ, кПа; γІІ – осредненное (в пределах b/2) расчетное значе-
ние удельного веса грунта, залегающего ниже подошвы фундамента, кН/м3;
γ11=1,87∙9,81=18,34 кН/м3 – удельный вес супеси; γ11=1,84∙9,81=18,10 кН/м3 – удельный вес песка мелкого; γ11=1,97∙9,81=19,33 кН/м3 – удельный вес суглинка.
6
|
|
|
|
0,000 |
|
|
|
-0,500 |
|
|
|
1,8 |
супесь бурая |
|
100 |
-1,900 |
|
пластичная |
|
||||
|
|
||||
СЛОЙ - 1 |
|
|
|||
|
|
|
|
||
|
|
|
|
400 |
|
|
песок мелкий |
-2,400 |
|
|
|
2,2 |
М |
|
R1 |
||
ИГЭ - 2 |
|
||||
|
|
||||
|
|
-3,600 |
|||
|
|
|
|||
|
|
WL |
|||
|
|
|
|||
|
Суглинок |
|
|
|
|
|
c |
|
|
|
|
|
серовато- |
|
|
R2 |
|
|
бурый |
|
|
||
|
|
|
|
||
|
ИГЭ - 3 |
|
|
грунтов основания |
|
Рис.2. Схема к определению расчётного сопротивления |
|||||
|
|||||
|
Определяем сопротивление R1 |
для второго слоя грунта (песок мел- |
|||
кий), расположенного непосредственно под подошвой фундаментной |
|||||
плиты. Осредненное расчетное значение удельного веса грунта выше по- |
|||||
дошвы фундамента γІІ', кН/м3, определяется как средневзвешенная вели- |
|||||
чина в пределах отметок –1,9; –2,4 (рис.2) [10]. |
|
||||
|
11' |
|
1 |
h1 2 |
h2 |
|
18,34 0,3 18,1 0,1 |
18,28 кН/м3; |
|||||||||
|
|
h1 h2 |
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
0,4 |
|
|
|
||||||
|
|
|
|
d |
h h |
cf |
|
0,4 0,1 |
|
24 |
|
0,53м; |
|||||
|
|
|
|
|
|
18,28 |
|||||||||||
|
1,3 1 |
|
1 |
s |
cf 111 |
|
|
|
|
|
|||||||
R |
1,15 1 1 18,1 |
5,59 0,53 18,28 5,59 |
1 1,4 18,34 7,95 0 = |
||||||||||||||
|
|||||||||||||||||
1 |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
= 250,67 кПа.
Определяем сопротивление R2 для ИГЭ-3 (суглинок серовато-бурый тугопластичный ).
11' 1 h1 2 h2 2вз h3 ;
h1 h2 h3
7
11' 18,34 0,3 18,1 1,3 9,64 0,9 15,08 кН/м3; 0,3 1,3 0,9
|
|
d |
|
h |
|
h |
|
cf |
2,5 0,1 |
|
24 |
2,66 м; |
|
|
1 |
s |
cf 111 |
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
15,08 |
|||||||
R |
1,0 1,0 |
0,47 1 1 9,93 2,89 2,66 15,08 2,89 1 1,4 18,34 12 5,48 = |
|||||||||||
1,0 |
|||||||||||||
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
=234,88 кПа; γвз2 =(2,66–1)/(1+0,69) · 9,81=9,64 кН/м3 – удельный вес песка мелкого во взвешенном состоянии;
γвз3 =(2,71–1)/(1+0,69) · 9,81=9,93 кН/м3 – удельный вес суглинка мягко-
пластичного во взвешенном состоянии.
Выводы
Непосредственно под подошвой фундаментной плиты залегает песок мелкий с расчетным сопротивлением грунта R1 = 250,67 кПа, подстилающим слоем является суглинок серовато-бурый мягкопластичный с расчетным сопротивлением грунта R2 = 234,88 кПа.
В основании здания отсутствуют слабые грунты, расчетное сопротивление грунта с глубиной возрастает неравномерно, основание надстраиваемого здания требует проверки прочности подстилающего слоя грунта.
2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ НАГРУЗОК НА ФУНДАМЕНТЫ ПОД НАРУЖНУЮ И ВНУТРЕННЮЮ СТЕНЫ ЗДАНИЯ
2.1.Определение действующих нагрузок на фундаменты под наружную стену по оси А до надстройки здания
Грузовая площадь между осями оконных проёмов (ось А) А=2,53·2,8=7м2, где 2,53 м – расстояние между их осями, 2,8 м – половина расстояния в свету между стенами (рис. 3).
Нормативные нагрузки на 2,53 м длины фундамента на уровне сплани-
рованной отметки грунта. |
|
|
Постоянные нагрузки от конструкций, |
кН: |
|
покрытия |
|
1,8·7=12,60; |
чердачного перекрытия |
|
3,8·7=26,60; |
трех междуэтажных перекрытий |
3,6·7·3=75,60; |
|
перегородок на трех этажах |
|
1·7·3=21,00; |
карниза и стен выше |
(2,5+0,6·0,64·18)· 2,53=23,81; |
|
чердачного перекрытия |
|
|
всей стены на длине 2,53 м 0,64· (3·2,53-1,58·1,22)· 3·18=195,69. Итого: 354,90 кН.
8
Рис. 3. Схема к определению нагрузок на фундаменты по осям А и Б: а0=2530 мм – расстояние в осях оконных проёмов; в=2800 мм – половина расстояния в свету между стенами по осям А − Б.
Временные нагрузки, длительно действующие и кратковременные, принимаются соответственно с пониженным и полным нормативным значени-
ем [5]. |
|
|
|
Временные нагрузки, кН: |
длительно действующие |
кратковременные |
|
от снега |
1,28·0,5·7=4,48; |
1,28·7=8,96; |
|
на чердачное перекрытие |
0,75·7=5,25; |
0,75·7=5,25; |
|
на три междуэтажных |
7·3·0,3=6,3; |
– |
. |
перекрытия с коэфф. 0,68 |
– |
7·3·1,5·0,68=21,42; |
|
Итого: |
16,03; |
35,63 кН. |
|
Неодновременное загружение трех этажей кратковременной нагрузкой
учтено введением коэффициентов п1, А1 [5]: |
|
|
|
||||||||
|
|
А1 |
0,4 |
|
|
0,6 |
|
|
|||
|
п1 0,4 |
|
|
|
|
; |
А1 0,4 |
|
|
|
, |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
m |
|
|
1 |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
АА1 |
||
где А, m – соответственно размер грузовой площади и число перекрытий, передающих нагрузку на рассчитываемый фундамент, А1 = 9м2 .
А1 0,4 |
|
0,6 |
|
=0,88; п1 |
0,4 |
0,88 |
|
0,4 |
=0,68. |
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
||||||
7/9 |
|
|
3 |
|
|||||
9
Нормативные нагрузки на 1м наружной стены:
постоянные: ппн 354,90 140,28 кН; 2,53
временные: пвдл 16,03 6,34 кН; пвкр 35,63 14,08 кН. 2,53 2,53
2.2. Определение действующих нагрузок на фундаменты под внутреннюю стену по оси Б до надстройки здания
Грузовая площадь (2,8+2,8)∙1=5,6 м2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
Постоянные нагрузки от конструкций, кН: |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
покрытия |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1,8·5,6=10,08; |
|||||||
чердачного перекрытия |
|
|
|
|
|
3,8·5,6=21,28; |
||||||||||||||
трех междуэтажных перекрытий |
|
|
|
|
3,6·5,6·3=60,48; |
|||||||||||||||
перегородок на трех этажах |
|
|
|
|
1·5,6·3=16,80; |
|||||||||||||||
стен, за вычетом дверных проемов, |
|
|
0,38·10,2·1·18·0,925=64,54. |
|||||||||||||||||
принимаемым 7,5 % объема кладки |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
Итого: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
173,18 кН. |
||
Временные нагрузки, кН: |
длительно действующие |
кратковременные |
||||||||||||||||||
от снега |
|
|
|
|
|
|
|
1,26·0,5·5,6=3,53; |
|
|
1,26·5,6=7,06; |
|||||||||
на чердачное перекрытие |
0,75·5,6=4,20; |
|
|
|
|
|
|
0,75·5,6=4,20; |
||||||||||||
на три междуэтажных |
|
|
|
5,6·3·0,3=5,04; |
|
|
|
|
|
– |
||||||||||
перекрытия с кофф. 0,845 |
– |
|
|
|
|
5,6·3·1,5·0,845=21,29. |
||||||||||||||
Итого: |
|
|
|
|
|
|
|
12,77; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
32,55 кН. |
||
Неодновременное загружение трех этажей кратковременной нагрузкой |
||||||||||||||||||||
учитывается введением коэффициентов п1, А1 [5] |
|
|||||||||||||||||||
А1 0,4 |
|
|
0,6 |
|
=1,17; п1 0,4 |
1,17 |
|
0,4 |
=0,845. |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
5,6/9 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|||||||
Нормативные нагрузки на 1м внутренней стены: |
|
|||||||||||||||||||
|
н |
173,18 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
постоянные: пп |
|
|
|
|
173,18 кН; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
дл |
12,77 |
|
|
|
кр |
32,55 |
|
|
|
|||||||||||
временные пв |
|
|
|
12,77кН; |
пв |
|
|
|
|
|
|
32,55 кН. |
||||||||
|
|
|
1 |
|
||||||||||||||||
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
2.3. Определение действующих нагрузок на фундаменты под наружную стену по оси А с учетом надстройки одного этажа
Постоянные нагрузки от конструкций, кН:
покрытия |
1,8·7=12,60; |
10