Расчет оснований и фундаментов в курсовом и дипломном проектировании

Главная > Курсовая работа >Строительство

Сохрани ссылку в одной из сетей:

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное агентство по образованию

ГОУ ВПО «Череповецкий Государственный Университет»

Инженерно-экономический институт

Кафедра строительных конструкций и архитектуры

Курсовая работа

по дисциплине «Основания и фундаменты»:

«Проектирование фундаментов здания»

Вариант № 05 62

Выполнил студент

группы 5 ЭН-32

Малинин Максим Сергеевич

принял преподаватель

Медведева Наталья Вячеславовна

Оценка _____________________.

г. Череповец,

2007-2008 учебный год

Содержание:

Введение ______________________________________________________ 4

1. Анализ конструктивного решения сооружения ____________________ 5

1.1. Характеристика здания ______________________________________ 5

1.2. Степень ответственности здания _______________________________ 5

1.3. Оценка жёсткости и чувствительности к неравномерным деформациям _5

2.Оценка инженерно-геологических условий и свойств грунтовстроительной площадки _____________________________________________________ 6

2.1. Дополнительные физические характеристики грунтов _______________ 6

2.2. Механические характеристики грунтов ___________________________ 8

2.3. Определение условного расчетного сопротивления грунта R0 ______________ 7

2.4. Непосредственная оценка каждого из грунтовых слоев ______________ 9

2.5 Общая оценка строительной площадки ___________________________ 11

2.6 Выбор возможных вариантов фундаментов _______________________ 11

3. Фундамент мелкого заложения на естественном основании __________12

3.1. Выбор глубины заложения фундамента __________________________ 12

3.1.1. Климатические факторы _____________________________________ 12

3.1.2. Инженерно-геологические факторы ____________________________ 13

3.1.3. Конструктивные особенности здания _________________________ 13

3.2. Предварительное определение размеров подошвы фундамента_____ 14

3.2.1. Требуемая площадь подошвы ______________________________ 14

3.2.2. Проверка выполнения условий ________________________________ 15

4. Расчет оснований фундамента по предельным состояниям ___________ 22

4.1. Расчет деформаций фундамента по деформациям __________________ 22

4.2. Расчет деформаций фундамента по несущей способности ___________ 26

5. Проектирование свайного фундамента _____________________________32

5.1. Определение глубины заложения ростверка _______________________33

5.2. Выбор вида и размеров свай ____________________________________34

5.3.Определение расчетной нагрузки, допускаемой на сваю _____________ 35

5.3.1. Определение расчетной нагрузки, допускаемой на сваю, по грунту__ 35

5.3.2. Определение расчетной нагрузки, допускаемой на сваю, по сопротивлению материала (сваи) ___________________________________ 38

5.4. Определение количества свай в фундаменте и их размещение _______ 39

5.5. Определение размеров ростверка _______________________________ 40

5.6. Проверка свай по несущей способности __________________________ 40

5.7. Расчет свайного фундамента по деформациям ____________________ 43

5.7.1. Определение границ условного фундамента _____________________ 43

5.7.2. Определение интенсивности давления по подошве условного фундамента _____________________________________________________ 44

5.7.3. Определение осадки условного свайного фундамента ____________ 46

6. Вывод ________________________________________________________ 48

Список литературы _______________________________________________ 50

Введение

Целью курсового проекта по дисциплине «Основания и фундаменты» является ознакомление с принципами проектирования оснований и фундаментов и закрепление теоретических знаний. Тематика проектирования отвечает учебным задачам подготовки инженеров и связана с решением практических вопросов – выполнением проектов фундаментов сооружений.

В ходе разработки курсового проекта необходимо рассчитать два типа фундаментов: мелкого заложения и свайный.

Для фундаментов мелкого заложения проводятся расчеты: определение физико-механических свойств грунтов, оценка грунтовых условий строительной площадки, расчет размеров и выбор вариантов фундаментов, расчет оснований по деформациям, расчет осадки.

Для разработки свайных фундаментов: расчет размеров ростверков, определение осадки свайных фундаментов, подбор оборудования для погружения свай и расчетный отказ.

  1. Анализ конструктивного решения сооружения

1.1 Изучение особенностей объёмно – планировочного решения и технологического процесса в здании

В соответствии с заданием необходимо запроектировать фундаменты под жилым 6-ти этажным домом коридорного типа с неполным поперечным каркасом в городе Горький.

Наружные стены здания выполнены из кирпичной кладки удельным весом = 18 кН/м3, толщина стен = 51 см. Внутренние перегородки – из гипсокартонных панелей толщиной 80 мм, в два слоя.

Внутренний поперечный каркас из сборных ж/б колонн сечением 40х40 см и ригелей сечением 54х30 см.

Междуэтажные перекрытия из крупноразмерного ж/б настила (вес 1 м2 настила 2,8 кН).

В здании между осями 1 – 3 расположен подвал, под остальной частью здания подвал отсутствует, отметка пола в подвале – 2,8 м.

Габаритные размеры здания – 15 000 х 36 000 х 19 600 (мм), пролеты – 6 000 и 3 000 мм.

1.2 Определение степени ответственности здания

По степени ответственности выделяют 3 класса объектов:

Класс I — здания и сооружения, имеющие народнохозяйственное назначение, а также социальные объекты, требующие повышенной надежности (ТЭС, АЭС, телебашни и.т.д.);

Класс III — складские здания (без процесса сортировки и упаковки), одноэтажные жилые здания, временные здания и сооружения;

Класс II — промышленные и гражданские здания, не входящие в классы I и III, с коэффициентом надежности по назначению = 0,95.

Данный жилой дом относится ко II классу ответственности.

1.3 Оценка жесткости здания

Все здания по жесткости и характеру деформаций делятся на абсолютно-жесткие, абсолютно гибкие и конечной жесткости.

Проектируемое здание относится к зданиям конечной жесткости, а потому высокочувствительно к неравномерным осадкам. Здание при неравномерном сжимании основания может получить дополнительные усилия в конструкциях, которые не смогут полностью их воспринять, может произойти смещение конструкции, искривление и др.

При определении RО (расчётного сопротивления грунта по ф.7 ), коэффициент условий работы принимается по таб.3 , как сооружения конечной жёсткости, не рассчитываемого специально на восприятие дополнительных усилий от деформации основания.

В соответствии с прил.4 предельные деформации основания для фундаментов рассматриваемого здания: максимальная осадка Smax= 10 см

Меры по снижению чувствительности здания к неравномерным деформациям:

  1. Увеличения жесткости за счёт применения жёстких соединений несущих конструкций;

  2. проектирование сооружений компактных в плане без выступов их пристроек;

  3. для выравнивания давлений рекомендуется внутренние стены делать сквозными на всю ширину или длину здания, простенки и проёмы делать одинаковой ширины и высоты, распределяя их равномерно, продольные и поперечные стены располагать симметрично;

  4. устройство монолитных фундаментов;

  5. использование армированной кладки и железобетонных армированных поясов.

  1. Оценка инженерно – геологических условий и свойств грунта

Классификация и оценка состояния грунтов производится в результате сопоставления их физических и механических характеристик с классификационными, приведенными в нормативных документах. Такое сопоставление позволяет оценить свойства грунтов и выявить возможность их использования в основании сооружения.

В задании на курсовой проект имеется паспорт грунтов строительной площадки, в котором указаны нормативные значения основных показателей физических свойств грунтов, определённых в лабораторных условиях.

наименование грунта

мощность слоя, м

Исходные физические характеристики грунта

Удельный вес, кН/м3

Влажность

Естественный

частиц грунта

Природная

на границе текучести

на границе раскатывания

1. Почвенный слой

2. Глина

3. Ил с содержанием растительных остатков

4. Песок средней крупности

Глубина заложения грунтовых вод 4,2 метра от поверхности земли

Данные геологических изысканий по исходным физическим характеристикам грунтов:

2.1 Дополнительные физические характеристики грунтов:

  • Число пластичности: . Используется для классификации пылевато-глинистых грунтов по .

  • Показатель текучести (консистенции): . Оценивает глинистые грунты в соответствии с .

  • Коэффициент пористости: . Используется для оценки плотности сложения песков по . Подразделяет илистые грунты по .

  • Степень влажности: где – удельный вес воды (). По этому показателю классифицируются крупнооб-ломочные и песчаные грунты , а также некоторые пылевато-глинистые грунты.

Найденные физические характеристики грунтов записываются в таблицу 1 в столбцы 2, 3, 4, 5.

  1. Почвенный слой – не пригоден => нет показателей.

  2. Глина: ; ; ; .

  3. Ил с содержанием растительных остатков:

;

;

  1. Песок средней крупности: ; ;

; .

2.2 Механические характеристики грунтов

Согласно указаниям СНиП 2. 02. 01 – 83 по прил. 1 определяют:

φ – угол поворота грунта;

С – удельное сцепление грунта;

Е – модуль деформации грунта.

Для песчаных грунтов φ, С и Е определяют по в зависимости от е.

Для пылевато-глинистых грунтов φ, С определяют по в зависимости от IL и е; Е – по в зависимости от IL и е, а также от происхождения и возраста грунтов.

В приведено подразделение грунтов по Е.

Найденные механические характеристики грунтов записываются в таблицу 1 в столбцы 6, 7, 8.

2.3 Определение условного расчетного сопротивления грунта R

Для предварительных расчетов R находится с учетом физических характеристик грунтов по таблицам приложения 3 . Промежуточные значения R для пылевато-глинистых грунтов находятся путем двойной интерполяции по формуле:

где е, IL – характеристики грунта, для которого определяется значение R0;

е, е – соседние значения коэффициента пористости в интервале, между которыми находится значение е для рассматриваемого грунта;

R0 (1. 0) и R0 (1. 1) – табличные значения R для е соответственно при IL = 0 и IL = 1; R0 (2. 0) и R0 (2. 2) – то же для е;

Кроме того, можно Rопределить по формуле (7) СНиП 2. 02. 01. – 83, принимая ширину подошвы фундамента b = 1 м.

Значения R записываются в таблицу 1 в 9 столбец.

  1. Почвенный слой – не пригоден => нет показателей.

  2. Глина: — по 2, приложение 3, таблице 2

  3. Ил с содержанием растительных остатков — не пригоден => нет показателей.

  4. Песок средней крупности:

2.4 Непосредственная оценка каждого из грунтовых слоев

В курсовой работе непригодными в качестве естественных оснований считаются грунты:

  • почвенные, илы, торфы, заторфованные грунты, рыхлые пески;

  • пылевато-глинистые грунты в текучей и текучепластичной консистенции и с коэффициентом пористости у супесей е > 0,7; суглинков е > 1; глин е > 1,1;

  • сильносжимаемые грунты;

  • грунты с R ≤ 100 кПа.

Возможность использования слабых грунтов в качестве оснований выясняется только по результатам дополнительных исследований и применения мероприятий по искусственному улучшению грунтов строительной площадки.

В курсовой работе непригодным в качестве естественного основания является почвенный слой и ил с содержанием растительных остатков (ненадежные грунты). По результатам расчетов для каждого слоя грунта делается вывод и записывается в 10 столбец таблицы 1.

Глина: полутвердая (0IL=0,19), (е=0,77), слабосжимаемая (Е=30МПа), R = 400 кПа>100кПа. Данный грунт удовлетворяет всем условиям и может быть использован в качестве естественного основания (надёжный грунт).

Песок средней крупности: средней плотности (е=0,699), насыщенный водой (SR=0,84), слабосжимаемый (Е=30МПа), R = 400 кПа>100кПа. Данный грунт удовлетворяет всем условиям и может быть использован в качестве естественного основания (надёжный грунт).

2.5 Общая оценка строительной площадки

Строительная площадка характеризуется горизонтальным залеганием пластов грунта. Имеется один выдержанный уровень грунтовых вод на глубине 4,2 м.

Как показывает анализ (см. таб. 1 – приложение 1) в качестве несущего пласта нужно использовать песок средней крупности, проходя слабые, непригодные почвенный слой и ил с содержанием растительных остатков. Также мы проходим глину, которая может быть использована в качестве основания, но это не рационально, т.к. она располагается на небольшой глубине, а сверху и снизу неё располагаются слабые грунты.

2.6 Выбор возможных вариантов фундаментов

Выбор вариантов фундаментов и их оснований рассмотрим для сечения III-III, имеющего подвал и имеющее наиболее невыгодное сочетание нагрузок (см. задание).

Для данных инженерно-геологических условий и конструкций здания рассмотрим следующие варианты фундаментов и оснований:

1. Фундамент мелкого заложения на естественном основании (несущий слой песок средней крупности).

2. Фундамент из забивных висячих свай, опирающихся на песок средней крупности.

3. Фундамент мелкого заложения на естественном основании

3.1 Определение рациональной глубины заложения фундамента

На выбор глубины заложения фундамента влияют следующие факторы:

  • инженерно – геологические и гидрогеологические условия стройплощадки;

  • климатические условия района строительства;

  • конструктивные особенности проектируемого здания.

В каждом из этих случаев глубина заложения определяется по своим правилам, которые будут рассмотрены ниже. Главное, чтобы глубина заложения была минимальной (т.е. сводится к минимальному объему земляных работ, упрощается водоотлив, снижается опасность расструктуривания грунтов ниже дна котлована и.т.д.).

3.1.1 Климатические факторы

1) Нормативная глубина сезонного промерзания грунта — (2, п. 2.27, формула 2). Из СНиП 23-01-99 «Строительная климатология», таблица 3 определяем , как сумму абсолютных значений среднемесячных отрицательных температур за зиму в данном районе.

— для Нижнего Новгорода (бывший Горький);

— для песков (2, п. 2.27).

.

2) Расчётная глубина сезонного промерзания — (2, п. 2.28, формула 3)

— табличный коэффициент, учитывающий влияние теплового режима сооружения, принимаемый для наружных и внутренних фундаментов неотапливаемых сооружений kh = 1,1, кроме районов с отрицательной среднегодовой температурой; для отапливаемых от 0,4-1, в зависимости от t в помещении, наличии подвала и конструкции пола.

3.1.2 Инженерно-геологические факторы

Ниже границы промерзания глина не может служить естественным основанием, так как далее идет непригодный грунт – ил с содержанием растительных остатков. Песок средней крупности может служить надежным естественным основанием. Поэтому фундамент, прорезая непригодные слои будет заглубляться в пригодный слой (песок средней крупности) на 10 см.

0,3 м – высота почвенного слоя,

3,1 м – высота слоя глины,

3,0 м – высота слоя ила с содержанием растительных остатков,

0,1 м – величина заглубления в несущий слой.

3.1.3 Конструктивные особенности

Глубина заложения фундамента назначается с учетом его высоты, которая должна быть достаточной из условия прочности. При наличии подвала минимальная глубина заложения подошвы фундамента от уровня планировки определяется по 1, п. 4.1.3, формула 7:

где – глубина подвала ;

– высота плитной части фундамента ;

– толщина конструкции пола подвала .

, поэтому глубина заложения фундамента будет = 6,5 м.

Отсюда следует, что количество ФБС по 0,6 м будет равно 10 штук, т.к. , по 0,3 м — 1шт и 0,3 м – толщина 1 ФБС (подушки). Блоки выступать над землей не будут.

Чертим конструктивную схему фундаментов мелкого заложения.

расчет оснований и фундаментов в курсовом и дипломном проектировании

Рис. 1. Конструктивная схема фундамента

;

;

Окончательная глубина заложения .

3.2 Предварительное определение размеров подошвы фундамента

Выбираем наиболее нагруженное сечение. Это сечение II – II с подвалом. На обрез фундамента в этом сечении действует вертикальная нагрузка .

3.2.1 Определение требуемой площади подошвы фундамента

Площадь фундамента первоначально определяется по приближенной формуле (с учетом действия только вертикальных сил на обрез фундамента) из 1, п. 4. 2. 1, формула 12:

где – расчетная нагрузка на фундамент в уровне его обреза (при расчете по деформациям) ;

– условное расчетное сопротивление грунта под подошвой фундамента (под подошвой фундамента находится песок средней крупности, для которого (см. табл. 1));

— глубина заложения фундамента = 6,5 м;

– средний удельный вес материала фундамента и грунта, расположенного на его обрезах (.

3.2.2 Проверка выполнения условий

Для ленточного фундамента: , т.е. принимаем ФЛ 32,12 – 3200х1180х500 мм (в соответствие с 1, прил.2, табл. 1). Для ленточного фундамента расчет ведется на 1 м длины. После подбора требуемых размеров подошвы (bЧl) производится подбор стандартных блоков. Выбираем ФБС с b = 600 мм и h = 600 мм, l = 1 м. Материалы фундаментов выбираются в соответствии с материалами основных конструкций сооружения. Материал фундаментов, марки растворов и бетона можно выбрать в зависимости от класса сооружения, грунтов основания и расчетной температуры зимнего воздуха.

В КП применяется ленточный сборный фундамент под стены. Такие фундаменты могут быть монолитными (бут, бутобетон, бетон) в виде жесткой конструкции ступенчатой формы, состоящими из железо-бетонных плит и стеновых бетонных блоков или панелей. Сборные — фундаментные железобетонные плиты изготавливают сплошными (табл. 1, прил. 2) или ребристыми (при больших нагрузках). Для снижения материалоемкости фундамента и улучшения работы в контакте с грунтом применяют железобетонные плиты с вырезами в углах (когда ширина плит совпадает с расчетной шириной, полученной в пункте 4. 1), или устанавливают прерывистые ленточные фундаменты (на хороших грунтах), когда ширина типовой плиты больше расчетной.

Рис.2. Расчетная схема для определения нагрузок на основание

расчет оснований и фундаментов в курсовом и дипломном проектировании

3.2.3 Проверка давлений по подошве фундамента

I приближение:

Определяем расчётное сопротивление грунта по формуле (7) :

;

где с1 и с2 — коэффициенты, условий работы, принимаемые по табл. 3 ; ; определяем соотношение между длиной и высотой здания — , далее интерполируем: ;

— коэффициент, принимаемый равным: , если прочностные характеристики грунта ( и с) определены непосредственными испытаниями, и , если они приняты по таблицам 1 — 3 рекомендуемого приложения 1 ; ;

— коэффициенты, принимаемые по табл. 4 , для величин не указанных в таблице, вычисляются путем интерполирования;

kz — коэффициент, принимаемый равным: при b 10 м — kz = 1;

b — ширина подошвы фундамента = 3,2 м;

II — осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента (при наличии подземных вод определяется с учетом взвешивающего действия воды), кН/м

— то же, залегающих выше подошвы

сII — расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента, кПа ;

d — глубина заложения фундаментов бесподвальных сооружений от уровня планировки или приведенная глубина заложения наружных и внутренних фундаментов от пола подвала, определяется по формуле:

где — толщина слоя грунта выше подошвы фундамента со стороны подвала, м: ;

— толщина конструкции пола подвала, м;

— расчетное сопротивление удельного веса конструкции пола подвала, кН/м3;

db — расстояние от уровня планировки до пола подвала, м (для сооружений с подвалом шириной B 20 м и глубиной свыше 2 м принимается db=2 м, при ширине подвала B 20 м — db=0) db=2 м.

Произведем проверку, для этого необходимо определить и проверить выполнение следующих условий:

Р — среднее давление под подошвой фундамента от нагрузок для расчета оснований по деформациям;

Рmax – максимальное краевое давление под подошвой фундамента;

Рmin– минимальное краевое давление под подошвой фундамента;

R – расчетное сопротивление грунта основания, вычисляемое по формуле (7) для выбранной ширины bf и глубины df заложения фундамента.

Сначала уточняем величины нагрузок на основание (считаем что, вес фундаментной балки и опирающихся на неё стен был учтён при определении нагрузок на обрез фундамента, приведённых в здании). Тогда вес фундамента с подбетонкой:

где — объём фундамента;

— удельный вес материала фундамента (для железобетона ).

Вес грунта на обрезах фундамента:

— вес грунта слева,

— вес грунта справа,

где — объёмы грунта соответственно слева и справа фундамента;

— осреднённое расчётное, значение удельного веса грунтов, залегающих выше подошвы фундамента.

Вычислим максимальное и минимальное краевое давление под подошвой фундамента:

где W – момент сопротивления площади подошвы фундамента относительно оси, перпендикулярной плоскости действия момента:

M – момент от активного давления грунта:

где с – расстояние от вертикальной оси до нагрузки, приложенной к подушке:

hg – высота фиктивного слоя грунта:

a – расстояние от активного давления грунта до низа подошвы:

Ea – активное давление грунта:

– напряжение на поверхности грунта:

;

– напряжение на высоте hs от подошвы:

;

Проверяем выполнение условий:

Условия должны удовлетворяться с требуемой экономичностью. Так при устройстве монолитного фундамента допускается недогрузка 5 — 10%.

;

Условия выполняются, но наиболее невыгодное из условий – первое, но 68,7% > 10%, следовательно, выбранный размер подошвы не подходит. Необходимо уменьшить размер подошвы и произвести вычисления с новой величиной (II приближение).

II приближение:

Пусть размеры стороны подошвы фундамента будут: ФЛ 24,12 – 2400х1180х500 мм (в соответствие с 1, прил.2, табл. 1).

Определяем расчётное сопротивление грунта по формуле (7) :

;

; ; ; ; ;

; ;

Проверяем выполнение условий:

; > 10%

Все условия выполняются и наиболее невыгодное из условий – второе, выбранный размер подошвы подходит. Принимаем b=2400 мм, h=500 мм

4. Расчет оснований фундамента по предельным состояниям

Основания должны рассчитываться по двум группам предельных состояний: по первой – по несущей способности и по второй – по деформациям.

Расчет строительных конструкций и оснований в нашей стране ведут методом предельных состояний.

Если нормальная эксплуатация сооружения невозможна при исчерпывании грунтом прочности, то достигается предельное состояние основания по несущей способности (первое предельное состояние). Если деформации основания оказываются чрезмерными для надземных конструкций (при напряжениях меньше предела прочности грунта), то достигается предельное состояние основания по деформациям (второе предельное состояние).

Целью расчета оснований по предельным состояниям является уточнение предварительно принятых размеров фундамента такими пределами, при которых гарантируется прочность, устойчивость и трещиностойкость конструкций, включая общую устойчивость сооружения, а также нормальная эксплуатация подземных конструкций при любых возможных нагрузках и воздействиях.

Основания рассчитываются по деформациям во всех случаях и по не сущей способности (в случаях, указанных в п. 2.3).

4.1 Расчёт основания по деформациям (II группа предельных состояний)

Расчеты оснований по деформациям производят исходя из теории линейно-деформируемой среды (теории упругости).

Целью расчета оснований по II группе предельных состояний (по деформациям) является ограничение абсолютных перемещений фундаментов и подземных конструкций такими пределами, при которых гарантировалась бы нормальная эксплуатация сооружения и не снижалась бы его долговечность.

Расчет абсолютной осадки фундамента S:

Расчет сводится к удовлетворению основного условия ,

где S – совместная деформация основания и сооружения, определяемая расчетом;

SU – предельное значение совместной деформации основания и сооружения, устанавливаемого .

Расчёт осадки основания производим методом послойного суммирования, в соответствии с приложением 2, т.к. м и в основании нет грунтов с МПа.

Сущность метода состоит в следующем: основание разбивается на элементарные слои; в пределах сжимаемой толщи определяется осадка каждого слоя от дополнительных вертикальных напряжений; затем осадки всех элементарных слоев суммируются.

Результаты расчёта представлены в таблице 2, где:

Порядок расчета:

1) Для построения эпюр σzр и σ zg грунт на разрезе строительной площадки, расположенный ниже подошвы фундамента, разбивается на элементарные слои высотой hi , так, чтобы выполнялось условие:

толщина элементарного слоя, принимается из условия , при

2) Определяют вертикальные напряжения от собственного веса грунта σzgi на границе i – го слоя, залегающего на глубине zi по формуле (на уровне подошвы фундамента), т.к. песок средней крупности: средней плотности, слабожимаемый и не является водоупором, то вес части слоя песка, расположенного ниже УГВ, будет рассчитываться с учётом взвешивающего действия воды: .

;

;

.

Результаты расчета заносим в графу 4 таблицы 2.

3) Находят дополнительные вертикальные напряжения от внешней нагрузки на глубине zi под подошвой фундамента (по вертикали, проходящей через центр подошвы фундамента):

где

коэффициент определяемый по табл.1 прил. 2 в зависимости от : ; ……

;

;

.

Значения ξ, α, σzpi заносим в таблицу 2 в графы 6, 7 и 8 соответственно.

4) Нижняя граница сжимаемой толщи основания условно находится на глубине Z = Hс, там, где σzр = 0,2 σzg, если модуль деформации этого слоя или непосредственно залегающего под этой границей больше или равен 5 МПа.

Z = 8,1052 м, что соответствует точке пересечения.

Hс можно определить графически как точку пересечения эпюр σzр и 0,2 σzg , построенных в масштабе.

5) среднее значение вертикального напряжения от внешней нагрузки в каждом i – том слое грунта: :

6) Полная осадка основания определяется как сумма осадок отдельных слоёв в пределах сжимаемой толщи по формуле:

где β – безразмерный коэффициент, учитывающий условность расчетной схемы, принимаемый равным 0,8.

Полученные значения записываются в графе 10 таблицы 2. Таблица 2 – смотрите приложение 2.

7) Предельно допустимая осадка для данного здания определяется по прил.4:

см.

Таким образом, основное условие расчета основания фундамента по деформациям удовлетворено:

расчет оснований и фундаментов в курсовом и дипломном проектировании

Рис. 3. Расчетная схема к определению осадки методом послойного суммирования

4.2 Расчёт оснований по несущей способности (I группа предельных состояний)

Целью расчета оснований по несущей способности является обеспечение прочности и устойчивости оснований, а также недопущение сдвига фундамента по подошве и его опрокидывания.

Расчет оснований по несущей способности производится лишь при определенных условиях нагружения, а также при неблагоприятных инженерно-геологических условиях площадки строительства п. 2.3.

В КР такой расчет выполняется в обязательном порядке (в учебных целях) для одного из фундаментов на естественном основании.

Целью расчета оснований по несущей способности является обеспечение прочности и устойчивости оснований, а также недопущение сдвига фундамента по подошве и его опрокидывания.

Расчет оснований по несущей способности должен производиться на основное сочетание нагрузок, а при наличии особых нагрузок и воздействий — на основное и особое сочетание.

Несущая способность основания считается обеспеченной при выполнении одного из условий в зависимости от способа расчета:

а) при использовании аналитических методов расчета:

б) при расчете на сдвиг по подошве фундамента:

в) при расчете графоаналитическим методом круглоцилиндрических поверхностей:

где F – расчетная нагрузка на основание,

γc – коэффициент условий работы, зависящий от вида грунта основания,

γn – коэффициент надежности по назначению сооружения,

FS,a – сдвигающие силы,

FS,R – удерживающие силы,

k – коэффициент устойчивости, представляющий собой соотношение суммарного момента сдвигающих сил к суммарному моменту удерживающих сил для выбранной круглоцилиндрической поверхности скольжения.

Потеря устойчивости основания происходит в тех случаях, когда напряжения в грунтах превысят их сопротивления сдвигу. При этом считается, что нормальные и касательные напряжения σ и τ по всей поверхности скольжения достигают значения соответствующего предельному равновесию, вычисленному по формуле Кулона — Мора:

где и — соответственно расчетные значения угла внутреннего трения и удельного сцепления грунта.

Возможны различные схемы потери устойчивости (разрушения) основания:

а) Плоский сдвиг по подошве фундамента или слабому прослойку.

б) Глубокий сдвиг с образованием поверхностей скольжения, охватывающих фундамент и примыкающий к нему массив грунта.

При выборе схемы потери устойчивости (а значит и метода расчета) следует учитывать характер нагрузок и их равнодействующей (вертикаль, наклон, эксцентриситет); форму фундамента (ленточный, прямоугольный и пр.); характер подошвы фундамента (горизонтальность, наклон); наличие связей фундамента с другими элементами здания или сооружения, ограничивающих возможность потери устойчивости; характеристику основания — вид и свойства грунтов (их стабилизированное или нестабилизированное состояние), однородность геологического строения, наличие и наклон слоев и слабых прослоек, наличие откосов грунта вблизи фундамента и пр.

Основания ленточного фундамента следует проверять на устойчивость только в направлении короткой стороны (ширины) фундамента, а прямоугольного, квадратного и круглого — в направлении действия момента либо наклона равнодействующей (направления ее горизонтальной составляющей).

1) Определяем состояние несущего слоя грунта согласно п. 2.61 .

В нестабилизированном состоянии находятся медленно уплотняющиеся пылевато–глинистые и биогенные грунты со степенью влажности SR>0,85 и коэффициентом консолидации . Сила предельного сопротивления основания для данных грунтов должна определяться с учетом избыточного давления в паровой воде U, вычисленного методами фильтрационной консолидации грунтов.

Для водонасыщенных грунтов, имеющих показатель консистенции IL, допускается не определять коэффициент консолидации и не учитывать возможность возникновения нестабилизированного состояния грунтов (т. е. считать их стабилизированными).

Остальные виды грунтов считаем в стабилизированном состоянии.

Так как несущий слой –песок средней крупности со степенью влажности SR=0,84, следовательно, грунт находится в стабилизированном состоянии, когда напряжение σ целиком воспринимается скелетом грунта.

2) Оцениваем нагрузки:

3) Определяем несущую способность основания, так как состояние грунта стабилизированное и , то проверяют возможность возникновения глубокого сдвига по формуле 11 .

где коэффициент условий работы для песков пылеватых, а также пылевато-глинистых грунтов в стабилизированном состоянии равен ;

коэффициент надёжности по назначению сооружения, принимаемый для зданий и сооружений II класса -.

, кПа;

– вертикальная составляющая силы предельного сопротивления основания, определяется по формуле 16 , кПа,

где и — соответственно приведённые ширина и длинна фундамента, м, вычисляемые по формулам:

;

, т.к.

безразмерные коэффициенты несущей способности, определяемые по таблице 7 в зависимости от расчетного значения угла внутреннего трения грунта φI и угла наклона к вертикали δ равнодействующей внешней нагрузки на основание F в уровне подошвы фундамента — ;

коэффициенты формы фундамента ;

; ;

и — расчетные значения удельного веса грунтов, кН/м3, находящихся в пределах возможной призмы выпирания соответственно ниже и выше подошвы фундамента (при наличии подземных вод определяются с учетом взвешивающего действия воды);

с — расчетное значение удельного сцепления грунта, кПа;

; ; .

Далее проверяем выполнение условия формула 11:

Проверим выполняется ли условие:

; ,

Условие выполняется несущая способность основания обеспечена.

4.3 Проверка слабого подстилающего слоя

Поверка необходима, когда в основании фундамента на некоторой глубине залегает слой более слабого грунта, физико-механические характеристики которого и величина R значительно меньше, чем у грунта несущего слоя, для которого определены размеры подошвы фундамента. В этом случае приближенным расчетом в соответствии с выясняют возможность развития зон пластических деформаций в пределах слоя слабого грунта, т. е. соблюдение принципа линейной деформированности основания по условию:.

В данном КП такая проверка не требуется, т.к. фундамент заглублен в суглинок и ниже него других грунтов нет.

5. Свайный фундамент

В России известно более 150 видов свай, которые классифицируются по материалу конструкции, виду армирования, способу изготовления и погружения, по характеру работы в грунте.

В настоящее время в строительстве наибольшее применение нашли следующие виды свай:

  • Сваи забивные ж/б, погружаемые в грунт в готовом виде с помощью молотов, вибропогружателей и вибровдавливающих агрегатов;

  • Сваи оболочки ж/б;

  • Сваи буронабивные, устраиваемые заполнением пробуренных скважин бетонной смесью или ж/б элементами.

  • Сваи набивные, устраиваемые в скважинах, образованных уплотнением грунта;

Рациональная область применения различных видов свай определяется в первую очередь инженерно-геологическими условиями строительной площадки и характером нагрузок передаваемых от сооружения на фундамент.

Свайные фундаменты рационально применять при большой толщине слабых грунтов, залегающих сверху (текучепластичных и текучих глинистых грунтов, заторфованных, насыпных), а также при высоком горизонте грунтовых вод и при глубоком промерзании грунтов, для понижения трудоемкости, увеличения степени механизации работ нулевого цикла и экономической их целесообразности.

В нашем случае свайный фундамент принимаем в виде кустов свай, объединенных общим железобетонным ростверком квадратной формы в плане. Количество свай в кусте определяет величиной и видом нагрузки и несущей способностью свай. Принимаем жесткое сопряжение свайного ростверка со сваями.

Свайные фундаменты рационально применять при большой толщине слабых грунтов, залегающих сверху (текучепластичных и текучих глинистых грунтов, заторфованных, насыпных), а также при высоком горизонте грунтовых вод и при глубоком промерзании грунтов, для понижения трудоемкости, увеличения степени механизации работ нулевого цикла и экономической их целесообразности.

5.1 Глубина заложения ростверка

Ростверк пытаются заложить как можно выше, так как это обеспечивает более экономичное решение.

При установлении глубины заложения подошвы ростверка руководствуются теми же соображениями, что и при определении глубины заложения подошвы фундаментов, возводимых на естественном основании (п 3. 1).

Расчетная глубина промерзания грунтов, определенная в п 3. 1. 1 —

При наличии подвала ростверк, как правило, следует располагать ниже пола подвала и глубину заложения его подошвы определять по формуле:

где dn – глубина подвала (расстояние от уровня планировки до пола подвала);

hp – высота ростверка;

hcf – толщина конструкции пола подвала;

Высота ростверка под стены здания определяется из конструктивных соображений:

Принимаем ростверк высотой (глубина заделки сваи в ростверк ), тогда глубина заложения ростверка будет равна

расчет оснований и фундаментов в курсовом и дипломном проектировании

Рис. 4. Схема определения глубины заложения ростверка и свай

5.2 Выбор вида и размеров свай

Согласно СНиП 2.02.03 – 85 (п. 2.2.) сваи по характеру работы в грунте разделяют на сваи-стойки и сваи трения (висячие). К сваям-стойкам относят сваи всех видов, опирающиеся на скальные грунты, а, кроме того, забивные сваи на малосжимаемые грунты. К малосжимаемым грунтам относятся крупнообломочные грунты с песчаным заполнителем средней плотности и плотным, а также твердые глины с модулем деформации Е > 50 МПа.

Сваи, передающие нагрузку острием и боковой поверхностью на сжимаемые грунты, называются сваями трения (висячими).

Длина сваи определяется глубиной залегания слоя хорошего грунта, в который заглубляется свая, отметкой заложения подошвы ростверка и величиной заделки сваи в ростверк. При назначении длины сваи слабые грунты (насыпные, торф, грунты в текучем и рыхлом состоянии) необходимо прорезать и острие сваи заглублять в плотные грунты. При очень мощной толще слабых грунтов нижние концы свай оставляют в них.

Обычно заглубление сваи в крупнообломочные гравелистые, крупные и средней крупности песчаные грунты, а также глинистые грунты с показателем консистенции IL ≤ 0,1 должно быть не менее 0,5 м, а прочие нескальные грунты – не менее 1 м.

Выбираем висячую забивную сваю с заглублением в суглинок (IL = 0,46) на 1 м:

Определив тип и требуемую длину сваи, выбираем по сортаменту рациональное сечение и марку сваи табл. 1. Выбираем сваю С 6 – 30 длинной 6 м, с размером поперечного сечения b=30х30 см и длинной острия 0,25м.

5.3 Определение расчетной нагрузки, допускаемой на сваю

Допускаемая нагрузка на сваю определяется из условий работы сваи по грунту и по материалу. В расчетах используется меньшее значение расчетной нагрузки, допускаемой на сваю, полученное по двум указанным условиям.

5.3.1 Определение расчетной нагрузки, допускаемой на сваю, по грунту

Расчётная нагрузка Fd, кН, допускаемая на висячую забивную сваю, определяется по формуле

где γc — коэффициент условий работы сваи в грунте, принимается γc =1;

R — расчётное сопротивление грунта под нижним концом сваи, определяемое по табл. 1 с помощью двойного интерполирования, в зависимости от вида грунта, его состояния и глубины заложения несущего слоя, кПа.

кПа;

расчет оснований и фундаментов в курсовом и дипломном проектировании

A — площадь опирания сваи на грунт, м2(А = 0,3ּ3 = 0,09 м);

U — наружный периметр поперечного сечения сваи, м (U = 0,3ּ4 = м);

fi — расчётное сопротивление i – го слоя грунта основания на боковой поверхности сваи, кПа, определяемое по табл. 2 в зависимости от глубины расположения, вида и состояния грунта i — го слоя;

Разделим слой песка средней крупности, который проходит свая, на слои толщиной 1 = 1,3 м, 2–ой слой ил толщиной h2 = 1,3 м, 3-ий слой – песок средней крупности: h3 = 1,9 м, h4 = 1,25 тогда:

hi — толщина i — го слоя грунта, м;

— коэффициенты условий работы грунта соответственно под нижним концом и на боковой поверхности сваи, учитывающие влияние способа погружения свай на расчётные сопротивления грунта, определяемые по табл. 3 в зависимости от вида и состояния грунта,

5.3.2 Определение расчетной нагрузки, допускаемой на сваю, по сопротивлению материала (сваи)

Расчетная нагрузка Рс, допускаемая на сваю, по сопротивлению материала для железобетонной сваи определяется в соответствии со СНиП . В КР применены сваи из бетона марки В 15 со стержневой арматурой (4 стержня АI диаметром 12 мм). Расчетная нагрузка Рс (кПа), допускаемая на сваю (железобетонную, центрально-сжатую, прямоугольного и квадратного сечения с симметричным армированием), по сопротивлению материала определяется по формуле:

где γ с – коэффициент условий работы сваи (γс = 1 при d > 200 мм);

φ – коэффициент продольного изгиба (для низкого ростверка принимается φ = 1);

γb – коэффициент условий работы бетона (для забивных свай γсd = 1);

Rb– расчетное сопротивление бетона сжатию, определяемое по , (Rb = 8,5 МПа);

А – площадь поперечного сечения сваи, м2(А = 0,3ּ3 = 0,09 м);

Rs – расчетное сопротивление арматуры сжатию, определяемое по , (Rs = 225 МПа) ;

As– площадь поперечного сечения рабочей арматуры, м2 ()

;

Несущая способность висячей сваи по грунту меньше, чем по материалу (521,6 кПа , следовательно, в дальнейших расчетах используется наименьшее из этих значений, т. е. N = 521,6 кПа.

5.4 Определение количества свай в фундаменте и их размещение

Необходимое количество свай в фундаменте рассчитывают приближенным способом, предполагая равномерное размещение и передачу нагрузки на все сваи в ростверке, из выражения:

где – расчетная нагрузка, действующая по обрезу фундамента, кН() ;

– расчетная нагрузка, допускаемая на сваю;

а – шаг сваи, принимаемый ориентировочно а = 3b (b – большая сторона или диаметр сваи) а = 3b = 3ּ3 = 0,9м;

;

dp – глубина заложения подошвы ростверка, м (dp = 4,1 м);

Продольное расстояние между сваями должно быть не более 1/3,3=0,33 м и кратно 5 см, принимаем 0,3 м.

пфакт =1/0,3=3,3 свай/м

Принимаем 3 сваи на метр. Сваи в центрально нагруженном свайном фундаменте располагают рядами или в шахматном порядке. Расположим сваи в шахматном порядке таким образом, чтобы .

расчет оснований и фундаментов в курсовом и дипломном проектировании

Рис. 5. Размещение свай в плане n=3,3

5.5 Определение размеров ростверка

Определение ширины ростверка

Ширина ростверка зависит от схемы размещения свай и возможного отклонения свай при забивке. Расстояние от края ростверка до внешней стороны сваи при однородном их размещении

с = 0,3b + 5см

где b – ширина сваи, равная 30 см.

с = 0,3b + 5 = 0,3ּ30 + 5 = 14 см 15 см (т.к. должно быть кратно 5).

Ширина ростверка bр равна:

bр =h +2с + b = 0,85 +2ּ0,15 + 0,3 = 1,45 м.

Принимаем ширину ростверка кратной 300 мм, т.е. bр=1,5 м.

5.6 Проверка свай по несущей способности

После размещения сваи и получения размеров ростверка определяют фактическую расчетную нагрузку на сваю N, рассматривая фундамент как рамную конструкцию, воспринимающую вертикальные и горизонтальные нагрузки и изгибающие моменты.

Для фундаментов промышленных и гражданских сооружений с вертикальными сваями расчетную нагрузку на сваю в плоскости подошвы ростверка допускается определять по формуле:

где – нагрузка, приходящаяся на одну сваю в плоскости подошвы ростверка,

.

Mx, My – расчетные изгибающие моменты, кНм, относительно главных центральных осей х и у плана свай в плоскости подошвы ростверка;

n – число свай в фундаменте;

xi, yi – расстояния от главных осей до оси каждой сваи, м;

В КР , поэтому формула имеет вид:

Определим :

;

;

;

;

;

.

При этом должно выполняться условие:, где γk — коэффициент надёжности, определяемый ), γk =1,4. Условие выполняется, так как 358,8 кН .

Принимаем такое расположение свай.

Вычисляем момент действующий в плоскости подошвы ростверка:

где

;

;

;

;

;

xi и yi – расстояние от главных осей до оси каждой сваи, ;

x и y – расстояния от главных осей до оси рассматриваемой сваи;

.

Сваи по несущей способности необходимо проверять из условия:

, .

, то есть все условия выполняются.

5.7 Расчет свайного фундамента по деформациям

Расчет фундамента из висячих забивных свай и его основания по деформациям (по второй группе предельных состояний) следует производить как для условного фундамента на естественном основании в соответствии с требованиями СНиП . Расчет сводится к определению размеров условного фундамента, проверке напряжений, возникающих по его подошве и вычислению осадки.

5.7.1 Определение границ условного фундамента

Границы условного фундамента определяются следующим образом. Первоначально определяют средневзвешенное расчетное значение угла внутреннего трения грунтов, находящихся в пределах длины сваи:

где – расчетные значения углов внутреннего трения для отдельных пройденных сваями слоев грунта толщиной hi.

Затем проводим наклонные плоскости под углом от точек пересечения наружных граней свай с подошвой ростверка до плоскости DC, проходящей через нижние концы свай. Путем построения боковых вертикальных плоскостей, проходящих через точки D и C до пересечения с поверхностью планировки грунта, находят очертания условного фундамента ABCD, который включает в себя грунт, сваи и ростверк.

Размеры подошвы условного фундамента (соответственно ширину и длину его) определяют по выражениям:

; ;

;

Площадь условного фундамента:

где и – размеры в пределах внешних граней крайних свай, м;

h – глубина погружения свай в грунт, считая от подошвы ростверка.

Рис.7. Схема к расчету основания по деформациям

5.7.2 Определение интенсивности давления по подошве условного фундамента

Определив площадь условного фундамента и глубину его заложения, определяют интенсивность давления по его подошве и сравнивают ее с расчетным сопротивлением грунта, установленным на этой глубине аналогично фундаментам мелкого заложения . Тогда:

где – расчетная вертикальная нагрузка по обрезу фундамента, ();

– вес свай, ростверка и грунта в пределах условного фундамента ABCD, кН, с площадью Аy, м;

;

;

;

R – расчетное сопротивление грунта на уровне подошвы условного фундамента, кПа .

Расчетное сопротивление грунта основания:

;

где с1 и с2 — коэффициенты, условий работы, принимаемые по табл. 3 ; ; ;

; b=1,5 м;

— коэффициенты, вычисляются путем интерполирования:

;

;

5.7.3 Определение осадки условного свайного фундамента

Определяют по формулам, приведенным в .

1) hi ≤ 0,4ּb, т. е. hi = 0,4ּb = 0,4ּ1,5 = 0,6 м 2)

и т.д.

3)

и т.д.

4)

и т.д.

5) Полная осадка основания определяется как сумма осадок отдельных слоев в пределах сжимаемой толщи по формуле:

где β – безразмерный коэффициент, учитывающий условность расчетной схемы, принимаемый равным .

;

— условие выполняется, так как .

Результаты расчета сведены в таблицу 3.см. приложение 3.

рис. 8. Графики

6. Вывод

В данной курсовой работе мы запроектировали фундаменты жилого здания на основе существующих методов расчета оснований по предельным состояниям с учетом их инженерно-геологических условий площадок строительства и конструктивных особенностей здания.

При выполнении курсовой работы получили следующие данные:

  1. Фундамент мелкого заложения

Глубина заложения фундамента равна .

Размеры подошвы фундамента b=2400 мм, h=500 мм.

Определили основные нагрузки действующие на фундамент:

;;;.

;;.

Провели проверку давлений по подошве фундамента.

Провели расчет основания фундамента по деформациям.

Определили осадку фундамента .

Провели расчет основания фундамента по несущей способности

.

  1. Свайный фундамент

Глубина заложения фундамента равна .

Провели выбор свай С 6-30.

Определили количество свай n=3,3 и разместили их в шахматном порядке, в 2 ряда.

Размеры ростверка bр=1500 мм, h=500 мм.

Определили основные нагрузки действующие на фундамент:

; ;;.

; ;.

Провели проверку давлений по подошве фундамента.

Определили интенсивность давления по его подошве и сравнили ее с расчетным сопротивлением грунта

; — 262,19 кПа .

Провели расчет основания фундамента по деформациям. Определили осадку фундамента .

На основании расчетов двух вариантов фундаментов: фундамента мелкого заложения и свайного фундамента можно сделать вывод — приемлемым и наиболее экономичным является применение рассчитанного в КР свайного фундамента.

Литература:

  1. Учебно-методическое пособие для выполнения курсового проекта по теме «Вариантное проектирование фундаментов сооружений» часть I, II – ЧГУ, 1997 г.

  2. СНиП 2.02.01-83 «Основания здания и сооружений». Стройиздат, 1985 г.

  3. СНиП 2.03.03-85 «Свайные фундаменты» Госстроя СССР,1986 г.

  4. СНиП 2.03.01-84 «Бетонные и железобетонные конструкции». Стройиздат, 1985 г.

  5. Л.Н. Шутенко, А.Д. Гильман, Ю.Т. Лупан «Основания и фундаменты. Курсовое и дипломное проектирование» Высшая школа, Киев, 1989

  6. «Руководство по проектированию свайных фундаментов» НИИОСП им. Н.М. Герсеванова Госстроя СССР Москва Стройиздат 1980

Похожие страницы:

  1. Проектирование фундамента здания

    Реферат >> Строительство … в качестве основания для фундаментов на естественном основании глину. 3. Проектирование фундамента мелкого заложения 3.1 Расчет … СНиП 2.08.01-89* Общественные здания и сооружения.- М.: Госстрой России, ФГУП ЦПП …

  2. Проектирование гражданского здания (2)

    Реферат >> Строительствопроектирование жилой дом с 3-х комнатной квартирой. Здание бескаркасное. Фундамент – ленточный из сборного железобетона, стены здания

  3. Вариантное проектирование фундаментов здания

    Реферат >> Строительство … и фундаменты. Вариантное проектирование фундаментов сооружений», ЧГУ 2007г. СНиП 2.02.01-83* «Основания зданий и сооружений» … -101-2004 «Свод правил по проектированию и устройству оснований и фундаментов зданий и сооружений»

  4. Расчет и проектирование фундаментов в городе Косомольск-на-Амуре

    Курсовая работа >> Строительство … курсового проектирования является разработка конструкции фундамента для жилого 4-х этажного здания, расчёт … Сорочана, Ю.Г, Трофимова. – М.: Стройиздат, 1985. – 480с. Проектирование фундаментов зданий и подземных сооружений/Б.И. Далматов . – М.: Изд …

  5. Проектирование промышленного здания (3)

    Реферат >> Строительство … архитектуры Пояснительная записка к курсовому проекту “Проектирование промышленного здания” Выполнил: студент гр. С02 … 50 толщиной 100мм. Высота фундамента 1,8м. Фундаменты армируются типовыми арматурными сетками и плоскими …

Хочу больше похожих работ…

Содержание

1.Введение

2.Оценка инженерно-геологических условий строительной площадки

.1 Определение прочностных характеристик грунтов

.2 Инженерно-геологическое заключение

.3 Оценка конструктивных особенностей сооружения

.Вариантное проектирование

.1 Фундаменты неглубокого заложения

.2 Свайные фундаменты

.Экономическое сравнение

.Расчет фундаментов под отдельную колонну

.1 Расчет ленточного фундамента (загружение №5)

.2 Расчет фундамента для колонны К2 (загружение №1)

.3 Расчет фундамента для колонны К2 (загружение №4)

.Проверка уступов фундаментов на морозное пучение

.Проверка разности осадок фундаментов

.Организация работ по принятым фундаментам

.1 Монтаж фундаментов стаканного типа

.2 Монтаж ленточных фундаментов

.3 Мероприятия по сохранению естественной структуры грунта

Список использованной литературы

1. Введение

В данной курсовой работе для сооружения № 5 необходимо запроектировать и выбрать тип основания, а также тип и размеры фундаментов, обеспечивающих надежность и экономичность проектируемого сооружения. Для проектирования необходим анализ исходных данных. Проектирование оснований и фундаментов начинают с изучения факторов, определяющих выбор проектных решений. Среди них первостепенную значимость имеют следующие: степень ответственности здания или сооружения, их конструктивные или архитектурно-планировочные особенности; нагрузки, учитываемые в расчетах; данные инженерно-геологических и гидрогеологических изысканий на строительной площадке; местные условия строительства. Эти факторы позволяют правильно определить тип фундамента и глубину его заложения.

Применительно к задачам проектирования фундаментов характерны особенности, сооружений рассматриваются в следующих аспектах: степень ответственности сооружения; функциональное назначение и технологические процессы; влияние жесткости наземных конструкций на основание и фундаменты.

Согласно Правилам учета степени ответственности зданий и сооружений, при проектировании установлены три класса объектов. Данный объект- промышленное здание относится ко I классу.

Функциональное назначение и технологические процессы в сооружении предопределяют его архитектурно-планировочное решение. При проектировании фундаментов существенное значение имеет наличие подвалов. В процессе эксплуатации промышленных зданий часто поднимается уровень подземных вод. Поэтому в расчетах необходимо учитывать возможное снижение механических свойств грунтов и проектировать гидроизоляцию подземной части.

2. Оценка инженерно-геологических условий строительной площадки

.1 Определение прочностных характеристик грунтов

Выясним свойства отдельных слоев грунта, затем дадим общую оценку грунтовых условий строительной площадки.

Коэффициент пористости

Степень водонасыщения

Удельный вес

Коэффициент Пуассона для супеси

для суглинка

для песка

Плотность скелета

Сопротивление R0 определяется по СНиП 2.02.01-83

  1. Почвенно-растительный слой
  2. Суглинок мягкопластичный

e = 0.82r =0.790 =180 кПа

? = 18.4 кН/м3

? = 0.28

?d = 1.84 т/м3

  1. Суглинок тугопластичный

e = 0,41r =0,970 = 285 кПа

? = 21.5 кН/м3

? = 0.19

?d = 2.15 т/м3

  1. Песок пылеватый средней плотности

e = 0.63r =1.00 = 100 кПа

? = 20.1 кН/м3

? = 0.28

?d = 2.01 т/м3

  1. Песок пылеватый средней плотности, насыщенный водой

e = 0.60r =1.00 =100 кПа

? = 20.3 кН/м3

? = 0.26

?d = 2.03 т/м3

.2 Инженерно-геологическое заключение

В процессе изысканий была исследована площадка размерами 42*24.5 м, с абсолютн0й отметкой 200.00. Площадка первой (простой) категории, т.к. располагается в пределах одного геоморфологического элемента, поверхность участка горизонтальная не расчлененная, грунтовые пласты залегают горизонтально, некоторые слабонаклонно.

Для оценки инженерных условий было пробурено 5 скважин глубиной 15 м с расстоянием между ними 60 м. В курсовой работе непригодными в качестве естественных оснований считаются грунты:

пески рыхлые;

суглинки и глины текучеплатсичные и текучие;

илы, торфы;

супеси с е > 0,7; суглинки с е > 1; глины с е > 1,1;

сильносжимаемые грунты с Е?5МПа, с Е?10МПа;

грунты с R0 ? 150 кПа.

В пределах пятнадцатиметровой толщи по данным бурения и расчетов можно выделить 6 инженерно-геологических элементов:

  1. горизонт 1 — почвенно-растительный слой, подлежит обязательной срезке, складированию и дальнейшему использованию для озеленения площадки.
  2. горизонт 2 — суглинок мягкопластичный: (0 < IL = 0,61), (е=0,82 150 кПа). Данный грунт удовлетворяет всем условиям и может быть использован в качестве естественного основания (надёжный грунт).
  3. горизонт 3 — суглинок тугопластичный: (0 < IL = 0,30), (е=0,41 150 кПа). Данный грунт удовлетворяет всем условиям и может быть использован в качестве естественного основания (надёжный грунт).
  4. горизонт 4 — песок пылеватый средней плотности: (е=0,63 0

    Условия выполняются.

    Определение осадки фундамента.

    .Определение осадочного давления.

    м

    м

    Определение среднего коэффициента относительной сжимаемости.

    =

    Допустимая осадка Su = 8см. В данном случае S < Su . Осадка допустима.

    5.3 Расчет фундамента неглубокого заложения для колонны К2 (загружение №4)

    ? = l / b =1,1, = 3,6 м.

    м2

    м

    Удельный вес грунта залегающего выше подошвы фундамента

    кН/м3 (расчет приведен в пункте 5.1)

    Корректируем значение R по формуле

    ? = 0,36?с1 = 1.1k = 1.0q = 2,43?с2 =1,0kz = 1.0с = 4,99

    м2

    м.

    Колонна 400×400 тип А.

    Принимаем фундамент ФА 25-30.

    Фундамент ФА 1-6Расход бетонаV3,13м3Высота фундаментаh3600l x b1800x1500

    Вес фундамента и грунта:

    Gгр+ф=3,13·25+ (1.8·1.5·3,6-3,13·18,4)=30.38кН.

    Среднее давление:

    (1+) = 233.47 < 271.5 кПа

    (1+) = 244.58 < 271.5 кПа

    > 0

    Условия выполняются.

    Определение осадки фундамента.

    .Определение осадочного давления.

    м

    м

    Определение среднего коэффициента относительной сжимаемости.

    S=

    Допустимая осадка Su = 8см. В данном случае S < Su . Осадка допустима.

    6. Проверка уступов фундамента на морозное пучение

    Проверка ленточного фундамента (загружение 5).

    где — удельные касательные силы морозного пучения,

    — площадь боковой поверхности фундамента находящиеся в мерзлом грунте.

    Условие выполняется.

    7. Проверка разности осадок фундаментов

    Разность осадок фундаментов данного здания не должна превышать 0.002. Проверка условия:

    Разность осадок фундаментов

    В осях А — B = (1.6-1.51)/600=0.00015;

    Разность осадок фундаментов

    В осях 6 — 6 = (1.51-1.27)/600=0.0004;

    Разность осадок фундаментов

    В осях 6- 7 = (1.27-0.8)/600=0.00078;

    8. Организация работ по принятым фундаментам

    .Подготовительные работы при монтаже фундаментов и подземных конструкций состоят из следующих операций:

    ·разбивка и закрепление осей;

    ·механизированная разработка грунта с недобором (приблизительно 10 см) для сохранение ненарушенной структуры грунта под основанием фундамента;

    ·проверка отметки основания;

    ·выравнивание и подготовка основания;

    ·закрепление осей на обносках.

    .1 Монтаж фундаментов стаканного типа

    Для обеспечения точности монтажа фундаментов оси пере5носят в котлован непосредственно к месту установки и закрепляют там металлическими штырями, воткнутыми в грунт. Подчистку дна котлована обычно выполняют перед монтажом соответствующих фундаментов.

    На монтаже сборных железобетонных фундаментов промышленных зданий используются главным образом самоходные стреловые краны.

    Монтаж фундаментов промышленных зданий, выполненных в виде единого блока, ведут следующим образом. Блоки под монтаж подаются на транспортных средствах (наличие отвалов грунта для обратной засыпки и ограниченность проездов мешают их складированию в зоне монтажа). Затем очищают поверхность стакана и закрывают ее щитком. Стропами или траверсами блоки поднимают на монтажные петли.

    Наводка фундаментных блоков в проектное положение выполняется на весу, после чего блок опускают на подготовленное основание и выверяют. При неправильной установке блок поднимают краном, исправляют основание и снова проводят процедуру установки.

    Фундаментные блоки выверяют по рискам осей, совмещая их со штырями или рисками, закрепившими положение осей на основании. Правильность установки фундаментов по вертикали проверяют нивелиром.

    Монтаж легких и средних фундаментов, состоящих из опорной плиты и блока-стакана, осуществляют в таком порядке:

    .Разгружают фундаментные блоки в непосредственной близости от места монтажа;

    .Проверяют риски осей на верхней грани блок-стакана, используя при этом блок-шаблоны;

    .Застропиливают плиту четырехветвевым стропом и подают краном к месту установки;

    .Выверяют и устанавливают ее в проектное положение;

    .На плите делают постель из цементного раствора;

    .Устанавливают блок-стакан.

    .Для соединения стакана с плитой служат закладные детали.

    После сварки закладных деталей их покрывают антикоррозийным материалом. Правильность установки фундамента проверяют геодезическим инструментом.

    .После окончания монтажа фундаментов делают частичную обратную засыпку от верха фундаментного блока.

    .Следующим этапом монтажных работ является установка фундаментных балок, которые укладываются на поверхность опорного блока, на обрезы стаканов фундаментов или специальные опорные столбики.

    .2 Монтаж ленточных фундаментов

    Основанием для ленточных фундаментов служит песчаная подсыпка толщиной около 10 см, которую укладывают по зачищенному или уплотненному щебнем грунту дна котлована.

    Монтаж ленточных фундаментов начинают с укладки 2 маячных блоков-подушек, которые выверяют и устанавливают в строгом соответствии с осями стен зданий. Маячные блоки ставят на расстоянии не более 20 метров друг от друга. Угловые блоки и блоки пересечений всегда являются маячными. По внутреннему, а иногда и наружному обрезу маячных блоков закрепляют шнур-причалку. Блоки-подушки укладывают впритык один к другому.

    Монтаж блоков и панелей фундаментных стенок обычно ведут теми же кранами, что и блоков-подушек. Их захватывают двухветвевыми стропами за монтажные петли и устанавливают в проектное положение, заполняя стыки проектным раствором. Панели подвальных помещений обычно приваривают к закладным элементам в блоках — подушках.

    Элементы стен в процессе монтажа как относительно осей стен, так и по вертикали. После монтажа всех блоков по верхнему обрезу стенки устраивается выравнивающий слой из цементного раствора, поверхность которого выводят на определенную проектную отметку.

    Монтажные работы нулевого цикла завершаются устройством цоколя и перекрытия над подвалом.

    Ленточные фундаменты обычно монтируются краном, стоящим на уровне планировки, а не в котловане.

    .3 Мероприятия по сохранению структуры грунта

    В первую очередь необходимо принять меры к общему осушению строительной площадки и защите котлованов от попадания в них внешней воды. Устройство водоотводных канав с выпуском воды в пониженные места является важным мероприятием. Если поверхность участка ровная, и отсутствие близких низин затрудняет спуск воды самотеком, необходимо устраивать специальные сборные колодцы, из которых уже и откачивать воду.

    При устройстве котлована необходимо:

    ·принять меры к немедленному и быстрому удалению попавшей в котлован воды;

    ·при обычном открытом водоотливе забирать воду из специально устроенных в дне котлована приямков (зумпфов) так, чтобы уровень воды в них всегда стоял ниже выработки дна котлована примерно на 0,2-0,5 м.

    ·не допускать застаивания воды в котловане, для чего производить водоотлив также при перерыве в работах и усиливать его в дождливое время;

    ·в слоистых и ленточных грунтах удалять воду по методу глубинного водоотлива; если применяется открытый водоотлив, откапывать котлован с защитными канавками и устраивать приямки с таким расчетом, чтобы держать осушенную толщу грунта в дне не менее 0,4-0,5 м;

    ·если земляные работы производятся экскаваторами, шагающими или гусеничными, не добирать дно котлована до проектной отметки на 0,4-0,5 м и оставшийся слой грунта снимать вручную или снарядами, не разрушающими грунт, например скреперами;

    ·в глинистых грунтах, независимо от способа производства работ, не добирать дно котлована до проектных отметок на 0,2 — 0,4 м в оставленный защитный слой снимать непосредственно перед кладкой фундамента (в тот же день).

    Производственные ошибки: нарушение структуры грунтов под фундаментами при заблаговременном производстве подземных работ, в результате грунты подвержены метеорологическим воздействиям, возникающим вследствие промерзания и оттаивания, набухания и размягчения. Особенно чувствительны к таким воздействиям глинистые грунты, существенно изменяющие свой объем. Набухание и размягчение приводит к развитию неравномерных осадок. Структура грунтов нарушается также под динамическим воздействием. К динамическим воздействиям очень чувствительны водонасыщенные пылеватые грунты. Для сoхрaнения естественной структуры данных грунтов не рекомендуется вблизи здания выполнять рaбoты мехaнизмoв с динамическим вoздействием; выпoлнение ремoнтнo-стрoительных рaбoт с нарушением технoлoгии — прoбивкa прoемoв в фундaментaх без предвaрительнoй устaнoвки рaзгружaющих перемычек и прoгoнoв, oткoпкa кoтлoвaнoв oкoлo ранее возведенных фундaментoв на глубину, превышающую проектную, некaчественнaя ее oбрaтнaя зaсыпкa, зaтoпление кoтлoвaнa прoизвoдственными или хозяйственными вoдaми; зaсыпкa пазух кoтлoвaнoв вoдoнепрoницaемыми грунтами.

    Список литературы

    1. Л.Н. Шутенко Основания и фундаменты. Курсовое и дипломное проектирование — Киев 1989г.

    . И.А. Шерешевский Конструирование промышленных зданий и сооружений Учебное пособие для студентов строит. специальностей — Стройиздат 1979г.

    . Справочник Типовые ж/б конструкции

    . Б.И. Далматов Механика грунтов, основания и фундаменты — Стройиздат 1988г.

    . Пособие по проектированию оснований зданий и сооружений (к СНиП 2.02.01-83) — М., Стройиздат 1979г.

    . СНиП 2.02.02-83* Основания зданий и сооружений. Нормы проектирования — М., Стройиздат 1984г.

    . СНиП 2.02.03-85 Свайные фундаменты М. 1986г.

    Теги:

    Проектирование основания и фундамента зданияДипломСтроительство

    Основания и фундаменты

    Содержание

    Введение

    1. Грунтовые условия строительной площадки

    1.1 Определение наименования грунтов по ГОСТ 25100-82

    1.2 Физико-механические характеристики грунтов

    1.3 Оценка грунтовых условий (заключение по стройплощадке)

    2. Расчет и проектирование фундаментов мелкого заложения на естественном основании

    2.1 Глубина заложения фундамента

    2.2 Определение размеров подошвы фундамента

    2.2.1 Стена по оси «А» без подвала

    2.2.2 Стена по оси «Б» без подвала

    2.2.3 Стена по оси «В» с подвалом

    2.4 Расчет деформации оснований. Определение осадки

    2.4.1 Фундамент по оси «Б»

    2.4.2 Фундамент по оси «В»

    2.5. Конструирование фундаментов мелкого заложения

    2.6 Определение активного давления грунта на стену подвала

    2.7 Выводы по варианту фундаментов мелкого заложения

    3. Расчет и конструирование свайных фундаментов

    3.1 Определение величин и невыгодных сочетаний нагрузок, действующих на фундамент в уровне поверхности земли или отметки верха ростверка

    3.2 Определение несущей способности и расчетной нагрузки свай

    3.3 Определение числа свай в свайном фундаменте и проверки по 1 группе предельных состояний

    3.4 Проверка напряжений в свайном основании по 2 группе предельных состояний (по подошве условного свайного фундамента).

    3.5 Расчет осадок свайных фундаментов

    3.6 Подбор оборудования для погружения свай. Определение расчетного отказа

    3.7 Заключение по варианту свайных фундаментов

    4. Рекомендации по производству работ и устройству гидроизояции

    Заключение по проекту

    Список использованной литературы

    Введение

    Цель данного курсового проекта – проектирование и расчет фундаментов для химического корпуса со стенами из стеновых панелей, внутренний каркас из сборных ж/б колонн с продольным расположением ригелей.

    Размеры в плане 27х36 м.

    Здание имеет подвал в осях В-Г. Отметка пола подвала – 3 м.

    Отметка пола первого этажа 0.00 м на 0.15 м выше отметки спланированной поверхности земли.

    Место строительства – поселок Кировский заданы отметки природного рельефа – 38,2м и уровня грунтовых вод 34,8м .

    Также известны инженерно-геологические условия, физические характеристики грунтов и их гранулометрический состав.

    В ходе разработки курсового проекта необходимо рассчитать два типа фундаментов: мелкого заложения и свайный.

    Для фундаментов мелкого заложения проводятся расчеты: определение физико-механических свойств грунтов, оценка грунтовых условий строительной площадки, расчет размеров и выбор вариантов фундаментов, расчет оснований по деформациям, расчет осадки.

    Для разработки свайных фундаментов: расчет размеров ростверков, определение осадки свайных фундаментов, подбор оборудования для погружения свай и расчетный отказ.

    1. Грунтовые условия строительной площадки

    Определение наименования грунтов по ГОСТ 25100-82

    Слой 1- Насыпь

    Характеристики не определяются

    2-й слой Пылевато-глинистый

    · класс – нескальный грунт

    · группа – осадочный несцементированный

    · подгруппа – обломочный пылевато-глинистый

    · тип – определяется по числу пластичности:

    ·

    · вид – не определяется т.к. включения отсутствуют

    · разновидность – определяется по показателю текучести:

    — Супесь пластичная

    · коэффициент пористости

    · Вывод: Супесь, пластичная.

    3-й слой Песчаный

    · класс – нескальный грунт

    · группа – осадочный несцементированный

    · подгруппа – обломочный песчаный

    · тип – песок Средней крупности

    · вид – определяется по коэффициенту пористости:

    -Средней плотности

    · разновидность – определяется по степени влажности:

    · -влажный

    · засоленность – не определена.

    Вывод: песок средней крупности, средней плотности, влажный.

    4-й слой Пылевато-глинистый

    · класс – нескальный грунт

    · группа – осадочный несцементированный

    · подгруппа – обломочный пылевато-глинистый

    · тип – определяется по числу пластичности:

    – значит глина

    · вид – не определяется т.к. включения отсутствуют

    · разновидность – определяется по показателю текучести:

    · — глина полутвердая

    · Коэффициент пористости

    Вывод: глина полутвердая.

    Физико-механические характеристики грунтов

    1 Слой- насыпь.

    2 Слой- супесь пластичная.

    e=0.6

    E=20 МПа

    φn =25

    cn =14 кПа

    3 Слой- песок средней крупности, средней плотности, насыщен водой.

    e=0.65

    Sr =0.98

    φn =35

    cn =1 кПа

    Е=30 Мпа

    4 Слой- глина полутвердая

    e=0.8

    Il =0.095

    cn =73.2 кПа

    φn =20.4

    E=25.6 МПа

    Таблица 1. — Физико-механические свойства грунтов
    № слоя Мощность слоя
    м
    Отметка подошвы слоя
    м
    Полное наименование грунта Физические характеристики Механические характеристики
    r
    г/см3

    rS

    г/см3

    w e Sr WL WP IP
    %
    IL
    %
    cn
    КПа
    jn град Е
    МПа
    1 0.5 36,6 Насыпь 1,6
    2 3.9 33,4 Супесь пластичная 1,99 2,72 0.17 0.6 0,2 0,14 6 0,5 14 25 20
    3 4,6 28,6 Песок средней крупности, средней плотности, насыщен водой. 2 2,67 0.24 0.65 0,98 1 35 30
    4 7.2 21,4 Глина полутвердая 1,93 2.72 0.28 0.8 0.46 0.25 21 0.27 50,5 18,5 19,5

    1.3 Оценка грунтовых условий (заключение по стройплощадке)

    Строительная площадка имеет спокойный рельеф с абсолютной отметкой 38,2м. Грунты имеют слоистое напластование с выдержанным залеганием слоев. Наблюдается согласное залегание пластов с малым уклоном (i=1-2%). Грунтовые воды залегают на абсолютной отметке 34,8м т.е. на глубине 3,4 от поверхности, и принадлежат к второму слою.

    Послойная оценка грунтов:

    1-й слой – насыпь, толщиной 1,6 м – как основание не пригоден.

    2-й слой – супесь, пластичная. Толщина слоя 3.9 м. Модуль деформации Е=20 МПа указывает на то, что данный слой среднесжимаем и может служить вполне хорошим естественным основанием, R0=262,5 кПа следовательно супесь средней прочности.

    3-й слой – песок средней крупности, средней плотности, насыщен водой, толщиной 4.8 м. По модулю деформации Е=30 МПа малосжимаем и может служить хорошим естественным основанием, R0=400 кПа следовательно песок прочный

    4-й слой – глина полутвердая, мощность 7.2 м. По показателю текучести ( IL =0.27 3,4 м

    в части здания с подвалом: d­f +2м =3.659м, что >3,4 м

    глубину заложения фундамента принимаем не менее df .

    2.2 Определение размеров подошвы фундамента

    Размеры подошвы фундаментов подбираются по формулам сопротивления материалов для внецентренного и центрального сжатия от действия расчетных нагрузок.

    При расчете нескальных грунтов давление по подошве фундамента не должно превышать условную критическую нагрузку:

    Рср ≤ R

    Рmax ≤1.2R

    Pmin >0

    R – расчетное сопротивление грунта основания, рассчитывается по формуле, учитывающей совместную работу сооружения и основания и коэффициенты надежности.

    gC1 и gC2 – коэффициенты условий работы принимаемые по СНиП т.3

    gC1 = 1.2 – для пылевато-глинистые, а также крупнообломочные с пылева- то-глинистым заполнителем с показателем текучести грунта или заполнителя.

    0,25< IL £ 0,5

    gC2 = 1.1

    К = 1.1 – т.к. прочностные характеристики грунта ( с и j) приняты по таблицам СНиП.

    Mg Mg Mc – коэффициенты зависящие от jII

    Kz =1 т.к. b – ширина подошвы фундамента < 10 м.

    gII – осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента

    (gII )1 – то же, залегающих выше подошвы фундамента.

    сII – расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента.

    Среднее давление по подошве ф-та:

    ; ;

    N0– нагрузка на фундамент

    N0=(Nn +Nвр ) gf; gf =1

    gmt­ – среднее значение удельного веса грунта и бетона.

    А – площадь подошвы фундамента

    для ленточного А= b×1м

    для столбчатого А=b2 м

    В данном курсовом проекте для определения размеров подошвы фундамента использован графоаналитический метод решения.

    2.2.1 Стена по оси «А» без подвала

    Нагрузки:

    N0=1400 кН

    Т0=130 кН

    М0=200 кНм

    d=1.8м; Р =1400/b2 + 20×1.8=1400/b2 + 36 = f1 (b)

    P b
    1436 1
    386 2
    191,5 3
    123,5 4

    Расчетное сопротивление:

    Mg =0,78

    Mg =4,11

    Mc =6,67

    Принимаем фундамент ФВ8-1 2700х2400 мм.

    bтр = 2,4 м, принимаем b=3м.

    Проверка с учетом пригруза на выступах фундамента

    ; ;

    R(2,7)= =313,8 кПа

    Pср =230кПа

    Pcp 0

    Недогруз 26 %, ни чего не меняем т. к. при других размерах подошвы фундамента не выполняется неравенство Рmax ≤1.2R.

    2.2.2 Стена по оси «Б» без подвала

    Нагрузки:

    N0=2700 кН

    Т0=110 кН

    М0=190 кНм

    d=1,8 м; db =0 м

    Р =2700/b2 + 20×1,8=2700/b2 + 36 = f1 (b)

    P b
    2736 1
    711 2
    336 3
    204,75 4

    Расчетное сопротивление:

    Mg =0,78

    Mg =4,11

    Mc =6,67

    ]

    bтр = 3,1м, принимаем b=3,6м, фундамент ФВ11-1 3600х3000мм.

    Проверка с учетом пригруза на выступах фундамента

    ; ;

    Pср =286,1 кПа

    Pcp