6. Расчет и проектирование фундаментов

Определим глубину заложения и размеры столбчатого фундамента каркасного здания пролетом L—12 м, шагом колонн b — 6 м, высотой помещений 6 м. Покрытие по двух­скатным железобетонным балкам из плит ПНС размером 3х6 м с пароизоляцией из одного слоя пергамина, утеплителя из пенобетона с ρ_о=600 кг/м³ толщиной 80 мм, цементной стя­жки толщиной 25 мм и гидроизоляционного ковра из трех слоев рубероида по одному слою пергамина. Железобетонная колонна сечением 400х400 мм. Размер окон 1,620 х 4,815 м. Сте­ны из красного кирпича. Фундаментная балка таврового сечения длиной 5 м. Грунт основания супесь серая, удельная масса γ_ср =2,68 г/см³, объёмная масса γ_II =2,03 г/см³, природная влажность W=0,22; влажность на границе текучести W_L=0,25; влажность на границе раскатывания z W_р =0,2; угол внутреннего трения φ _II =20º; удельное сцепление С _II =0,004 Мпа; модуль деформации Е=12 Мпа.

6.1. Оценка инженерно-геологических условий

Для проведения необходимых расчетов фундаментов на исходном грунте рас­считываются по формулам следующие характеристики.

6.1.1. Объемная масса (вес) скелета грунта (г/см³)

γ_ск = γ _II / (1+W), г/см³ , (13)

где γ _II – объемная масса (вес) грунта, т. е. отношение мас­сы всего

грунта в образце, в т. ч. и массы воды, заключенной в порах, к объему образца;

W – влажность грунта (в долях единицы), т. е. отноше­ние массы воды к массе высушенного грунта;

γ_ск – объемная масса (вес) скелета грунта, т. е. отноше­ние массы (веса) минеральных частиц грунта в об­разце к объему всего образца.

γ_ск = 2,02 / (1+0,22)=1,66 г/см³

6.1.2 Коэффициент пористости

e₀ = (γ_s - γ_ск ) / γ_ск , (14)

где γ_s – удельная масса грунта, т. е. отношение массы твер­дых

(минеральных) частиц грунта к их объему;

e₀ – природное (начальное) значение коэффициента пористости, т.

т.е. отношение объема пор грунта к объему его скелета.

e₀ = (2,68- 1,66) / 1,66=0,61

6.1.3 Пористость

n = e₀ / (1 + e₀ ), (15)

где п –пористость грунта, т. е. объем пор для единицы объ­ема

грунта.

n = 0,61/ (1 + 0,61)=0,38

6.1.4 Степень влажности

G = W · γ_s / γ_w · e₀ , (16)

где γ_w – удельная масса воды;

γ_w · e₀ / γ_s = W_п – полная влагоёмкость грунта, т. е.

влажность, теоретически соответствующая полному заполнению пор водой.

G = 0,22 · 2,68 / 1 · 0,61=0,97

Так как 0,8 < 0,97 < 1, то грунт в районе строительства насыщен водой

6.1.5. Число пластичности

I_р = W_L - W_p, (17)

где W_L-влажность на границе текучести;

W_p – влажность на границе раскалывания;

I_р- число пластичности.

I_р =0,25-0,20=0,05

Расчет подтверждает наименование грунта – супесь серая.

6.1.6.Показатель консистенции глинистого грунта

I_L = ( W -W_p) / (W_L - W_p), (18)

где I_L- показатель консистенции глинистого грунта;

W-природная влажность грунта.

I_L = ( 0,22-0,2) / (0,25-0,2)=0,4

Так как 0 < 0,4 < 1, то супесь пластичная

6.1.7. Коэффициент относительной сжимаемости грунта

Определим вначале приведенный коэффициент сжимаемо­сти по формуле

₍₁₉₎

где β₀ = 1 – 2μ²/ (1 - μ) – безразмерный коэффициент, зависящий от

коэффициента бокового расширения грунта (коэффициента Пуассона) μ (курсовой работе принимается равным 0,35);

Е-модуль деформации.

β₀ = 1 – 2·0,35²/ (1 – 0,35) =0,62

см²/кг·с;

Определим коэффициент сжимаемости по формуле

а = а₀ / (1 + e₀ ), (20)

где а –коэффициент сжимаемости

а=0,05/1+0,61=0,08

Так как 0,005 < а₀ > 0,05, то грунт в районе строительства сильно

сжимаемый.

Заключение. Площадка пригодна для возведения соо­ружения. В основании фундаментов здания залегает сильно сжимаемая, насыщенная водой серая супесь, находящаяся в пластичном состоянии.