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 3,020 х 4,215 м. Сте­ны из керамзитобетона. Фундаментная балка таврового сечения длиной 5 м. Грунт основания песок средней плотности, удельная масса γ_ср =2,262 г/см³, объёмная масса γ_II =1,94 г/см³, природная влажность W=0,21; удельное сцепление С _II =0,004 Мпа; модуль деформации Е=17,9 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 = 1,94 / (1+0,21)=1,603 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 = (2,262- 1,603) / 1,603=0,659

6.1.3 Пористость

n = e₀ / (1 + e₀ ), (15)

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

грунта.

n = 0,659/ (1 + 0,659)=0,397

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 = 0,21 · 2,262 / 1 · 0,659=0,848

Так как 0,8 < 0,848 < 1, то грунт в районе строительства насыщен водой

W_п = 1 · 0,659/ 2,262 = 0,248

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 0,27);

Е-модуль деформации.

β₀ = 1 – 2·0,27²/ (1 – 0,27) =0,77

см²/кг·с;

Определим коэффициент сжимаемости по формуле

а = а₀ / (1 + e₀ ), (20)

где а –коэффициент сжимаемости

а=0,043/1+0,659=0,026

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 сжимаемый, насыщенный водой песок средней плотности.