Реферат: Проектирование оснований и конструирование фундаментов промышленного и гражданского здания и соо

Министерство образования Российской Федерации

Камский государственный политехнический

институт

Кафедра СК

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

К курсовому проекту №1 по дисциплине:

"Основания и фундаменты"

"ПРОЕКТИРОВАНИЕ ОСНОВАНИЙ И КОНСТРУИРОВАНИЕ ФУНДАМЕНТОВ ПРОМЫШЛЕННОГО И ГРАЖДАНСКОГО

ЗДАНИЯ И СООРУЖЕНИЯ

Вариант 1-28

Выполнил студент гр.3401 Агафонов Д. В.

Проверил доцент Нетфуллов Ш. Х.

Набережные Челны

2009

Министерство образования Российской Федерации

Камский государственный политехнический институт

Кафедра СК

Дисциплина: Основания и фундаменты

ЗАДАНИЕ

К КУРСОВОМУ ПРОЕКТУ

Студент _________Агафонов Д. В.______________группа 3401

Тема: "Проектирование оснований и конструирование фундаментов

промышленного или гражданского здания или сооружения"

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ:

1. Район строительства____г. Тюмень______________________

2. Инженерно-геологические и гидрогеологические условия

строительного участка ______28_____________________

3. План и основные разрезы здания _______1_______________

СОДЕРЖАНИЕ ПРОЕКТА:

1. Краткая характеристика объекта строительства. Сбор нагрузок в

расчетных сечениях.

2. Основные сведения о строительной площадке и оценка инженерно-

геологических условий строительства.

3. Выбор вариантов фундаментов и определение его глубины

заложения.

4. Расчет двух вариантов фундаментов.

5. Технико-экономическое сравнение вариантов.

6. Расчет и проектирование фундаментов в различных сечениях.

7. Особенности производства по устройству оснований проектируемого

сооружения (здания).

8. Расчет по специальному заданию (подпорной стенки, шпунтовой

стенки, устойчивость откоса, подбор свайного оборудования, и т.п.).

9. Заключение по проекту в целом.

10. Список литературы.

Руководитель Нетфуллов Ш.Х.

Краткая характеристика объекта

Проектируемое здание состоит из 3-х блоков, два которых имеют одинаковые конструктивные особенности. Два этих блока – одноэтажные, с полным каркасом, состоящие из ж/б колонн сечением 600х300мм и ферм из ж/б с пролетом 18м. Шаг колонн 6м, высота до низа стропильной фермы – 12м, полная высота блока составляет 17м(включая светоаэрационный фонарь, который содержит блок) . Колонны этого блока имеют шаг 6м, сечение 800х400мм.

В целом здание имеет размеры в плане 60х72м.

Полный каркас включает жесткое покрытие из ж/б ребристых плит, по которым укладывается рулонная кровля с утеплителем из керамзита t =150мм. Конструктивной особенностью здания является совмещенная не вентилирумая крыша. В здании устраиваются бетонные полы по грунту толщиной 200мм. Каждый пролет здания оборудован мостовыми кранами с ГП в крайних пролетах 15т, в среднем – 25т.

Площадка строительства находиться в городе Тюмень. Глубина промерзания грунтов 2,1м.

Инженерно условия выявлены по средствам бурения 4-х скважин.

При бурении выявлены следующие слои: 1) песок,

2) супесь, 3) песок, 4) суглинок, 5) глина. Слои расположены повсеместно.

По СНиП 2.02.01-83 предельная осадка , относительная разность осадок .

Оценка инженерно-геологических условий

строительной площадки

Оценивая данные инженерно-геологических условий, следует заметить, что грунты имеют слоистое напластование с выдержанным залеганием пластов. Все они, кроме суглинка, могут служить естественным основанием. Второй слой грунта является суглинком в текучем состоянии и не может служить в качестве естественного основания. Так как слабый грунт залегает в толще прочных грунтов, то можно закрепить этот грунт, прорезать фундаментами и заложить в толще прочного грунта с обязательной проверкой прочности и деформации слабого подстилающего слоя.

Грунтовые воды не обнаружены и они не повлияют на устройство фундаментов мелкого заложения.

Схема расположения геологических выработок

Геологические колонки.

Определение физических свойств грунтов

Определение наименования песчаного грунта.

ИГЭ-1 .

Дано: Гранулометрический состав фракций в пробе грунта.

Решение: Определяем суммарное количество

- частиц крупнее 2 мм – 8 %

- частиц крупнее 0,5 мм – 20 % < 50 %

- частиц крупнее 0,25 мм – 20 % + 35 % = 55 % > 50 %

Поэтому данный грунт по гранулометрическому составу относится к пескам средней крупности

ИГЭ-3 .

Дано: Гранулометрический состав фракций в пробе грунта.

Решение: Определяем суммарное количество

- частиц крупнее 2 мм – 20 %

- частиц крупнее 0,5 мм – 20 % + 25 % = 45 % < 50 %

- частиц крупнее 0,25 мм – 45 % + 25 % = 70 % > 50 %

Поэтому данный грунт по гранулометрическому составу относится к пескам средней крупности

Определение коэффициента пористости и плотности песчаного грунта .

ИГЭ-1 .

Дано: Песок средней крупности, плотность частиц грунта r_s = 2,56 т/м³ ; влажность грунта W = 8 % = 0,08; плотность грунта r = 1,76 т/м³ .

Решение: Коэффициент пористости грунта определяется по формуле

е = ( 1 + W ) – 1 =

Данный грунт – песок средней плотности , т.к. 0.55<е = 0,571<0,70

ИГЭ-3 .

Дано: Песок средней крупности, плотность частиц грунта r_s = 2,65 т/м³ ; влажность грунта W = 6 % = 0,06; плотность грунта r = 1,86 т/м³ .

Решение: Коэффициент пористости грунта определяется по формуле

е = ( 1 + W ) – 1 =

Данный грунт – песок плотный , т.к. е = 0,51 <0,55

Определение степени влажности песчаного грунта.

ИГЭ-1 .

Дано: Плотность частиц грунта r_s = 2,56 т/м³ ; влажность грунта W = 8 % = 0,08; коэффициент пористости е = 0,571; плотность воды r_w = 1,0 т/м³ .

Решение: Степень влажности S_r определяется по формуле

S_r ==

Данный грунт – песок маловлажный , т.к. 0 < S_r =0,359 < 0,5.

ИГЭ-3 .

Дано: Плотность частиц грунта r_s = 2,65 т/м³ ; влажность грунта W = 6 % = 0,06; коэффициент пористости е = 0,51; плотность воды r_w = 1,0 т/м³ .

Решение: Степень влажности S_r определяется по формуле

S_r ==

Данный грунт – песок маловлажный , т.к. 0 < S_r =0,312 < 0,5.

Определение вида и консистенции глинистого грунта.

ИГЭ-2 .

Дано: Естественная влажность W = 0,06; влажность на границе текучести W_L = 0,19; влажность на границе пластичности W_P = 0,14

Решение: Вид глинистого грунта определяется по числу пластичности по формуле I_P = W_L - W_P = 0,19 – 0,14 = 0,05

Данный глинистый грунт – супесь , т.к. 0,01 < I_P = 0,05 <0,07

Консистенцию глинистого грунта определяем по показателям текучести I_L по формуле

I_L = =

Данный грунт – супесь твердая , т.к. I_L = -1,6 < 0

ИГЭ-4 .

Дано: Естественная влажность W = 0,24; влажность на границе текучести W_L = 0,34; влажность на границе пластичности W_P = 0,22

Решение: Вид глинистого грунта определяется по числу пластичности по формуле I_P = W_L - W_P = 0,34 – 0,22 = 0,12

Данный глинистый грунт – суглинок , т.к. 0,07 < I_P = 0,12 <0,17

Консистенцию глинистого грунта определяем по показателям текучести I_L по формуле

I_L = =

Данный грунт – суглинок полутвердый , т.к. 0< I_L = 0,167 <0,25

ИГЭ-5 .

Дано: Естественная влажность W = 0,3; влажность на границе текучести W_L = 0,52; влажность на границе пластичности W_P = 0,28

Решение: Вид глинистого грунта определяется по числу пластичности по формуле I_P = W_L - W_P = 0,52 – 0,28 = 0,24

Данный глинистый грунт – глина , т.к. I_P = 0,24 > 0,17

Консистенцию глинистого грунта определяем по показателям текучести I_L по формуле

I_L = =

Данный грунт – глина полутвердая , т.к. 0< I_L = 0,083 <0,25

Определение коэффициента пористости и степень влажности глинистого грунта.

ИГЭ-2 .

Дано: Супесь твердая, плотность частиц грунта r_s = 2,68 т/м³ ; плотность грунта r = 1,64 т/м³ ; влажность грунта W = 6 % = 0,06; плотность воды r_w =1 т/м³ .

Решение: Коэффициент пористости грунта определяется по формуле

е =

S_r ==

Данный грунт просадочный , т.к. S_r = 0,22 < 0,8

ИГЭ-4 .

Дано: Суглинок полутвердый, плотность частиц грунта r_s = 2,7 т/м³ ; плотность грунта r = 1,92 т/м³ ; влажность грунта W = 24 % = 0,24; плотность воды r_w =1 т/м³ .

Решение: Коэффициент пористости грунта определяется по формуле

е =

S_r ==

Данный грунт не просадочный , т.к. S_r = 0,876 > 0,8

ИГЭ-5 .

Дано: глина полутвёрдая, плотность частиц грунта r_s = 2,7 т/м³ ; плотность грунта r = 1,88 т/м³ ; влажность грунта W = 30 % = 0,30; плотность воды r_w =1 т/м³ .

Решение: Коэффициент пористости грунта определяется по формуле

е =

S_r ==

Данный грунт не просадочный , т.к. S_r = 0,934 > 0,8

Определение показателя просадочности Iss грунта

ИГЭ-2 .

Дано: Супесь твердая, плотность частиц грунта r_s = 2,68 т/м³ ; плотность грунта r = 1,64 т/м³ ; число пластичности I_P =5; влажность грунта W = 6 % = 0,06; влажность на границе текучести W_L = 0,19; плотность воды r_w =1 т/м³ . Коэффициент пористости грунта е =0,732

Решение: Коэффициент пористости, соответствующий влажности на границе текучести W_L , определяется по формуле

е_L =

Показатель просадочности определяем по формуле

I_SS = =

Данный грунт просадочный , т.к. -0,128 < 0,1

Определение удельного веса грунта во взвешенном состоянии

ИГЭ-1 .

Дано: коэффициент пористости грунта e = 0,571; удельный вес воды γ_W = 10 кН/м³ ; удельный вес грунта γ_S = 25,6 кН/м³

Решение:

кН/м³

ИГЭ-2 .

Дано: коэффициент пористости грунта e = 0,732; удельный вес воды γ_W = 10 кН/м³ ; удельный вес грунта γ_S = 26.8 кН/м³

Решение:

кН/м³

ИГЭ-3 .

Дано: коэффициент пористости грунта e = 0,51; удельный вес воды γ_W = 10 кН/м³ ; удельный вес грунта γ_S = 26,5 кН/м³

Решение:

кН/м³

ИГЭ-4 .

Дано: коэффициент пористости грунта e = 0,74; удельный вес воды γ_W = 10 кН/м³ ; удельный вес грунта γ_S = 27 кН/м³

Решение:

кН/м³

ИГЭ-5 .

Дано: коэффициент пористости грунта e = 0,867; удельный вес воды γ_W = 10 кН/м³ ; удельный вес грунта γ_S = 27 кН/м³

Решение:

кН/м³

Определение плотности грунта в сухом состоянии .

ИГЭ-1 .

Дано: плотность грунта r₀ = 1,76 т/м³ ; природная влажность W = 0,08

Решение: плотность грунта в сухом состоянии r_d определяется по формуле r_d = = т/м³

ИГЭ-2 .

Дано: плотность грунта r₀ = 1,64 т/м³ ; природная влажность W = 0,06

Решение: плотность грунта в сухом состоянии r_d определяется по формуле r_d = = т/м³

ИГЭ-3 .

Дано: плотность грунта r₀ = 1,86 т/м³ ; природная влажность W = 0,06

Решение: плотность грунта в сухом состоянии r_d определяется по формуле r_d = = т/м³

ИГЭ-4 .

Дано: плотность грунта r₀ = 1,92 т/м³ ; природная влажность W = 0,24

Решение: плотность грунта в сухом состоянии r_d определяется по формуле r_d = = т/м³

ИГЭ-5 .

Дано: плотность грунта r₀ = 1,88 т/м³ ; природная влажность W = 0,3

Решение: плотность грунта в сухом состоянии r_d определяется по формуле r_d = = т/м³

Определение механических свойств грунтов.

Определение коэффициента относительной сжимаемости m_{v .}

ИГЭ-1 .

Дано: песок, модуль деформации Е₀ = 30 МПа; b = 0,8; e = 0,571

Решение: коэффициент относительной сжимаемости определим по формуле m_v = МПа^-1 малосжимаемый грунт

ИГЭ-2 .

Дано: супесь, модуль деформации Е₀ = 10 МПа; b = 0,8; e = 0,732

Решение: коэффициент относительной сжимаемости определим по формуле m_v = МПа^-1 среднесжимаемый грунт

ИГЭ-3 .

Дано: песок, модуль деформации Е₀ = 12 МПа; b = 0,8; e = 0,51

Решение: коэффициент относительной сжимаемости определим по формуле m_v = МПа^-1 среднесжимаемый грунт

ИГЭ-4 .

Дано: суглинок, модуль деформации Е₀ = 30 МПа; b = 0,5; e = 0,74

Решение: коэффициент относительной сжимаемости определим по формуле m_v = МПа^-1 среднесжимаемый грунт

ИГЭ-5 .

Дано: глина, модуль деформации Е₀ = 22 МПа; b = 0,4; e = 0,867

Решение: коэффициент относительной сжимаемости определим по формуле m_v = МПа^-1 малосжимаемый грунт

Сводная таблица характеристик грунтов

Определение нагрузок

Сечение 2 - 2

F_гр = 126м²

Изгибающий момент от действия вертикальной нагрузки возникающий на обрезах фундамента:

Определение нагрузок

Сечение 1 - 1

F_гр = 63м²

Изгибающий момент от действия вертикальной нагрузки возникающий на обрезах фундамента:

Определение нагрузок

Сечение 3 - 3

F_гр = 27м²

Определение глубины заложения фундаментов.

Определяем нормативную глубину промерзания по карте 5 1(2)

d_fn =2,10м

Коэффициент k_h ,учитывающий влияние теплового режима равен 0,5 (здание без подвала с полами по грунту).

Расчетная глубина промерзания определяется по формуле

d_f = k_h * d_fn =0.5* 2 . 10 =1.05 м

Расстояние от расчетной глубины промерзания до уровня подземных вод должно быть не менее 2м.: выполняется(груньовые воды не обнаружены)

В соответствии с таблицей 2(1) при песчаном грунте основания средней крупности d_w > d_f +2м глубина заложения фундамента определяется из конструктивных соображений, но не менее 0,5м.

Величину заделки колонны в фундаменте принимаем 0,8м. Полная высота фундамента равна 0,8+0,1+0,3=1,2м. Тогда d_f =0,2+0,3+0,1+0,8= 1,4м(отметка FL )

Определение размеров подошвы внеиентренно нагруженного фундамента.

Дано: вертикальная нагрузка =1468.94 кН и момент =101.7 кН*м,

=0 кН*м. Глубина заложения фундамента 1,2м. Угол внутреннего трения грунта 36 град; удельное сцепление С₁₁ = 1 кПа. Принимаем для предварительного определения размеров подошвы фундамента R₀ =0,400 МПа (СНиП 2.02.01-83* Прил.З., табл. З)

- Определим, ориентировачно размеры подошвы фундамента, как центрально нагру­женного:

Поскольку рассчитывается внецентренно нагруженный фундамент, увеличим Аф на 20% Аф - 4,7 м2. Зададимся отношением длины фундамента к его ширине ŋ= 1,5; тогда L =1.5 b. Примем L = 2.7 м и b = 1.8 м Аф = 4.86 м.

Определим расчетное сопротивление грунта по формуле (7) СНиП 2.02.01-83*.

По таблице 3 СНиП 2.02.01-83 для заданного соотношения L / H = 72/17=4,24 ;

По таблице 4 СНиП 2.02.01-83 для данного грунта ; ;

Коэффициент k принимаем равным 1,1, так как характеристики грунта принима­лись по табличным данным.

Осредненное расчетное значение удельного веса грунтов залегающих ниже подош­вы фундамента = 16,6 кН/мЗ, удельный вес грунта выше подошвы фундамента принимаем 17,6 кН/мЗ

МПа

- Определим во втором приблежении размеры подошвы фундамента, как центрально нагру­женного:

Поскольку рассчитывается внецентренно нагруженный фундамент, увеличим Аф на 20% Аф - 5,19 м2. Зададимся отношением длины фундамента к его ширине ŋ= 1,5; тогда L =1.5 b. Примем L = 3 м и b = 2 м Аф = 6 м2.

При b =2м, определяем R :

Произведем проверку напряжений в грунте под подошвой фундамента исходя из условия, чтобы она не превышала расчетного давления на грунт

< R ; < 1,2 R ; > 0 ,

где - среднее давление под подошвой фундамента от нагрузок для расчета оснований по деформациям, МПа

и - максимальное и минимальное краевое давление под подошвой фун­дамента МПа

Нагрузка в плоскости подошвы фундамента

Эксцентриситет

Следовательно, фундамент необходимо рассчитывать как внецентренно нагруженный. Вычислим максимальное и минимальное краевые давления по граням фундамента.

Проверяем выполнение условий

,

Все условия выполняются, следовательно, размеры фундамента подобраны удовлетворительно.

Проверка прочности подстилающего слоя

В соответствии с инженерно - геологическими условиями строительной площадки грунт второго слоя супесь просадочная - является слабым грунтом, по­этому ширину подошвы фундамента следует назначать с учетом пониженной прочности данного слоя. Для этого находим вертикальные напряжения на уровне подошвы фундамента от собственного веса грунта

Напряжение от собственного веса грунта на глубине 7м, действующее на кровлю слабого грун­та

Дополнительное давление под подошвой фундамента

Дополнительное вертикальное напряжение, действующее на кровлю слабого грунта от нагрузки на фундамент

Полные вертикальные напряжения на кровлю подстилающего слоя будут равны

Найдем ширину условного ленточного фундамента, предварительно определив ве­личину по формуле

Тогда ширина подошвы условного фундамента

Определим расчетное сопротивление суглинка текучего. По таблице 3 СНиП2.02.01-83 для заданного соотношения L / H =72/17 = 4,24 и показателя текучести J _L =-1,6 < 0,25 =1,25 ; =1,0

По таблице 4 СНиП 2.02.01-83 для данного грунта =0,14; =1,55; =3,93.

Коэффициент k принимаем равным 1,1 , так как характеристики грунта принима­лись по табличным данным.

Удельный вес грунтов, залегающих выше подстилающего слоя принимаем

+ = 0,0193 + 0,0317 = 0, 051 МПа < R = 0, 069 МПа

Условие выполняется

Определение осадок фундамента.

Дано: вертикальная нагрузка =1469 кН и момент =0 кН*м;

=101.7 кН*м. Глубина заложения фундамента 1,2м. Размер подошвы фундамента 2*3 м. Среднее дав­ление под подошвой фундамента =271 кПа.

Находим значение эпюры вертикальных напряжений от действия собственного веса грунта по формуле и вспомогательной .

- на поверхности земли

- на уровне подошвы фундамента

- на уровне контакта 1-го и 2-го слоев

- на уровне контакта 2-го и 3-го слоев

- на уровне контакта 3-го и 4-го слоев

- на уровне контакта 4-го и 5-го слоев

- на уровне кровли 5-го слоя

По полученным данным построим эпюры вертикальных напряжений и вспомогательную эпюру.

По формуле найдем дополнительное вертикальное давление по подошве фундамента.

Для фундамента стаканного типа в данном случае соотношение ŋ=1,5; чтобы избежать интерполяции зададимся соотношением , тогда высота элементарного слоя грунта

Условие удовлетворяется с большим запасом, поэтому в целях сокращения вычислений увеличим высоту элементарного слоя вдвое, чтобы с одной стороны соотношение было кратным 0,4, а с другой стороны, чтобы выполнялось прежнее условие .

Построим эпюру дополнительных вертикальных напряжений от внешней нагрузки в толще основания рассчитываемого фундамента, используя формулу и данные таблицы 1 (приложение 2 СНиП 2.02.01-83*).

Определим нижнюю границу сжимаемой толщи по точке пересечения вспомогательной эпюры и эпюры дополнительного давления. Все вычисления приведем в табличной форме.

Определим осадку фундамента, пренебрегая различием модуля деформации на гра­нице слоев грунта, принимая во внимание, что данное предложение незначительно скажется на результатах расчета

где - коэффициент, зависящий от коэффициента относительных поперечных де­формаций

- среднее напряжение в i -ом элементарном слое

- высота i-го слоя грунта

- модуль деформации i -го слоя грунта

Осадка 1, 3 и 4 слоев:

При наличии просадочного 2 слоя основания твердой супеси необходимо определить величену просадка - . По формуле:

Просадок определяем при всей мощности просадочного слоя, где

Величина относительной просадочности .

Где P - среднее давление подошвой = 271; - начальное просадочное давление

=150кПа; =100кПа;

Полное значение возможного осадка

Условие не выполняется, что указывает на необходимость проведения мероприятий по исключению возможности возникновения просадка или применить свайный фундамент.

Расчет свайного фундамента, (сечение 2-2)

Запроектировать фундамент под колонну каркасного здания, имеющего жесткую конструктивную схему соотношения L /Н=60/13=4,62. Подошва ростверка находится на отметке -1,6м, высота ростверка 0,8м. В уровне спланированной отметки земли приложена вертикальная нагрузка =944,43 кН и момент =171,66 кН*м, =58,54 кН*м. Подвала нет. Для заданных грунтовых условий строительной площадки проек­тируем фундамент из сборных железобетонных свай марки С7-30 длинной 7м, с размером сторон квадратного поперечного сечения b =0,3м и длиной острия L = 0,25м. Сваю погружают в грунт с помощью забивки дизель - молотом. Найдем несущую способность одиночной сваи-трения. Площадь поперечного сечения сваи А = 0,3x0,3 = 0,09м2, глубина погружения нижнего конца сваи: 0,8 + 0,6 + 0,25 + 7 - 0,15 = 8,5м. Определим расчетное сопротивление грунта по таблице 1 СНиП 2.02.03-85 для песка плотного, средней крупности R = 3,4 МПа. Так как песок плотный, то значение R следует увеличить на 60% R = 5,44. По таб­лице 3 СНиП 2.02.03-85 находим значения коэффициента условий работы грунта под нижним концом сваи = 1,0.

Толщу грунта, прорезываемого сваей, разбиваем на слои толщиной не более 2 мет­ров.

; ;

; ;

; ;

; ;

; ;

Несущую способность одиночной сваи определяем по формуле:

Расчетная нагрузка, допускаемая на сваю, составит по формуле 2 СНиП 2.02.03-85

Назначая шаг свай равным 1,0 м найдем требуемое количество свай по формуле:

окончательно примем 4 шт. свай под стакан, размещая их в ростверке с шагом 1м.

Вычислим вес ростверка:

.

Вычислим вес грунта, располагающегося на ростверке:

Найдем расчетные значения указанных выше внешних нагрузок для 1-ой группы предельных состояний:

Найдем значение усилия, приходящегося на каждую сваю:

Проверяем выполнение условий

,

Все условия выполняются, следовательно, размеры фундамента подобраны удовлетворительно.

Вычислим осредненный угол внутреннего трения основания, прорезаемого сваей, по формуле :

Ширина условного фундамента :

Определим вес свай, имея ввиду, что вес сваи С7-30 равен 0,019 МН

Вес грунта в объеме АБВГ с учетом взвешивающего действия воды на во 2-м слое грунта:

Вычислим краевые напряжения под подошвой внецентренно нагруженного услов­ного фундамента:

Средние напряжения под подошвой условного фундамента будут равны

По таблице №4 СНиП 2.02.01-83 для песка плотного, средней крупности, на который опирается подошва условного фундамента, имеющей угол внутреннего трения , находим значения коэффициентов ; ;

По таблице 3 СНиП 2.02.01-83 для заданного соотношения L / H = 60/13=4,62 ;

Коэффициент k принимаем равным 1,1 , так как характеристики грунта принима­лись по табличным данным.

Определим расчетное сопротивление грунта по формуле (7) СНиП 2.02.01-83*:

Вычислим осредненный удельный вес грунтов, залегающих выше подошвы условного фундамента с учетом взвешивающего действия воды.

Проверяем выполнение условий

,

Все условия выполняются, следовательно, размеры фундамента подобраны удовлетворительно.

Расположение свай в ростверке

Определение осадок свайного фундамента (для сечения 2-2)

Вычислим осадку свайного фундамента по схеме линейно-деформируемого полупрост­ранства, предварительно построив эпюру напряжений в толще основания от действия собственного веса грунта.

Находим значение эпюры вертикальных напряжений от действия собственного ве­са грунта по формуле и вспомогательной

- на уровне подошвы условного фундамента

- на уровне контакта 4-го и 5-го слоев с учетом взвешивающего действия воды

ниже 4-го слоя залегает глина твердая, являющаяся водоупорным слоем, поэтому к вертикальному напряжению на кровлю глины добавится гидростатическое давление столба воды, находящегося над глиной.

Полное вертикальное напряжение, действующее на кровлю глины

- на уровне кровли 5-го слоя

По полученным данным построим эпюры вертикальных напряжений и вспомогательную эпюру .

По формуле найдем дополнительное вертикальное давление по подошве фундамента .

Построим эпюру дополнительных вертикальных напряжений от внешней нагрузки в толще основания рассчитываемого фундамента, используя формулу и данные таб­лицы 1 (приложение 2 СНиП 2.02.01-83*), определяя нижнюю границу сжимаемой тол­щи по точке пересечения вспомогательной эпюры и эпюры дополнительного давления. Все вычисления приведем в табличной форме.

Чтобы избежать интерполяции зададимся соотношением , тогда высота элементарного слоя грунта

Условие удовлетворяется с большим запасом, поэтому в целях сокращения вычислений увеличим высоту элементарного слоя вдвое, чтобы с одной стороны соотношение было кратным 0,4, а с другой стороны, чтобы выполнялось прежнее условие .

Определим осадку фундамента, пренебрегая различием модуля деформации на гра­нице слоев грунта, принимая во внимание, что данное предложение незначительно скажется на результатах расчета

где - коэффициент, зависящий от коэффициента относительных поперечных де­формаций

- среднее напряжение в i -ом элементарном слое

- высота i-го слоя грунта

- модуль деформации i -го слоя грунта

По нормам средняя осадка для такого типа зданий составляет 8,0см, следовательно, полная расчетная осадка здания не превышает допустимых величин. Основ­ное условие расчета по второй группе предельных состояний удовлетворяется .

ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ СРАВНЕНИЕ

Технико-экономическое сравнение вариантов производится по экономической эффективности. Кроме того, учитываются возможности выполнения работ в сжатые сроки, необходимость осуществления котлованов при устройстве фундаментов и величины ожидаемых осадок

Сравниваемые варианты должны обеспечивать долговечность и восполнение функции сооружения в течение всего срока эксплуатации, рассчитываться на все возможные комбинации загружения, которые передают надземные конструкции.

S=1,3см (фундамент мелкого заложения); S=2,5 см (свайный фундамент)

Т.к. деформации у фундамента мелкого заложения меньше, чем у свайного фундамента то фундамент мелкого заложения предпочтительнее.

По расходу бетона на фундамент мелкого заложения V=3,1мЗ, на

свайный фундамент V=4,7 мЗ. СМЕТА №1

СМЕТА №2

Следовательно, выгоднее фундамент мелкого заложения

Определение размеров подошвы внеиентренно нагруженного фундамента (сечение 1-1)

Дано: вертикальная нагрузка =879,86 кН и момент =126,15 кН*м. Глубина заложения фундамента 1,2м. Угол внутреннего трения грунта 32 град; удельное сцепление С₁₁ = 2 кПа. Принимаем для предварительного определения размеров подошвы фундамента R₀ =0,227 МПа (СНиП 2.02.01-83* Прил.З., табл. З)

- Определим, ориентировачно размеры подошвы фундамента, как центрально нагру­женного:

Поскольку рассчитывается внецентренно нагруженный фундамент, увеличим Аф на 20% Аф - 5,2 м2. Зададимся отношением длины фундамента к его ширине ŋ= 1; тогда L = b. Примем L = 2,4 м и b = 2,4 м Аф = 5,76 м.

Определим расчетное сопротивление грунта по формуле (7) СНиП 2.02.01-83*.

По таблице 3 СНиП 2.02.01-83 для заданного соотношения L / H = 60/13=4,62 ;

По таблице 4 СНиП 2.02.01-83 для данного грунта ; ;

Коэффициент k принимаем равным 1,1, так как характеристики грунта принима­лись по табличным данным.

Осредненное расчетное значение удельного веса грунтов залегающих ниже подош­вы фундамента = 16,53 кН/мЗ, удельный вес грунта выше подошвы фундамента принимаем 19,8 кН/мЗ

МПа

Произведем проверку напряжений в грунте под подошвой фундамента исходя из условия, чтобы она не превышала расчетного давления на грунт

< R ; < 1,2 R ; > 0 ,

где - среднее давление под подошвой фундамента от нагрузок для расчета оснований по деформациям, кН

и - максимальное и минимальное краевое давление под подошвой фун­дамента кН

- расчетный вес фундамента

- расчетный вес грунта на уступах фундамента

Найдем вес фундамента, считая, что удельный вес монолитного железобетона

25 кН/мЗ

МН

Вес грунта лежащего на уступах фундамента

МН

Тогда , а значение эксцентриситета внешней нагрузки составит

Следовательно, фундамент необходимо рассчитывать как внецентренно нагруженный. Вычислим максимальное и минимальное краевые давления по граням фундамента.

Проверяем выполнение условий

,

Все условия выполняются, следовательно, размеры фундамента подобраны удовлетворительно.

Определение осадок фундамента (сечение 1-1)

Дано: вертикальная нагрузка =944,43 кН и момент =126,15 кН*м. Глубина заложения фундамента 1,2м. Размер подошвы фундамента 2,4*2,4 м. Среднее дав­ление под подошвой фундамента =179 кПа.

Находим значение эпюры вертикальных напряжений от действия собственного веса грунта по формуле и вспомогательной .

- на поверхности земли

- на уровне подошвы фундамента

- на уровне контакта 1-го и 2-го слоев

- на уровне контакта 2-го и 3-го слоев с учетом взвешивающего действия воды

- на уровне контакта 3-го и 4-го слоев с учетом взвешивающего действия воды

- на уровне контакта 4-го и 5-го слоев с учетом взвешивающего действия воды

ниже 4-го слоя залегает глина твердая, являющаяся водоупорным слоем, поэтому к вертикальному напряжению на кровлю глины добавится гидростатическое давление столба воды, находящегося над глиной.

Полное вертикальное напряжение, действующее на кровлю глины

- на уровне кровли 5-го слоя

По полученным данным построим эпюры вертикальных напряжений и вспомогательную эпюру.

По формуле найдем дополнительное вертикальное давление по подошве фундамента.

Для фундамента стаканного типа в данном случае соотношение ŋ=1; чтобы избежать интерполяции зададимся соотношением , тогда высота элементарного слоя грунта

Условие удовлетворяется с большим запасом, поэтому в целях сокращения вычислений увеличим высоту элементарного слоя

вдвое, чтобы с одной стороны соотношение было кратным 0,4, а с другой стороны, чтобы выполнялось прежнее условие .

Построим эпюру дополнительных вертикальных напряжений от внешней нагрузки в толще основания рассчитываемого фундамента, используя формулу и данные таблицы 1 (приложение 2 СНиП 2.02.01-83*). Определим нижнюю границу сжимаемой толщи по точке пересечения вспомогательной эпюры и эпюры дополнительного давления. Все вычисления приведем в табличной форме.

Определим осадку фундамента, пренебрегая различием модуля деформации на гра­нице слоев грунта, принимая во внимание, что данное предложение незначительно скажется на результатах расчета

где - коэффициент, зависящий от коэффициента относительных поперечных де­формаций

- среднее напряжение в i -ом элементарном слое

- высота i-го слоя грунта

- модуль деформации i -го слоя грунта

Основ­ное условие расчета по второй группе предельных состояний удовлетворяется

Определение размеров подошвы внеиентренно нагруженного фундамента (сечение 3-3)

Дано: вертикальная нагрузка =936,6 кН и момент =143,43 кН*м; =141,65 кН*м. Имеется подвал. Глубина заложения фундамента 3,9м. Угол внутреннего трения грунта 32 град; удельное сцепление С₁₁ = 2 кПа. Принимаем для предварительного определения размеров подошвы фундамента R₀ =0,227 МПа (СНиП 2.02.01-83* Прил.З., табл. З)

- Определим, ориентировачно размеры подошвы фундамента, как центрально нагру­женного:

Зададимся отношением длины фундамента к его ширине ŋ= 1; тогда L = b. Примем L = 1,6 м и b = 1,6 м Аф = 2,56 м.

Определим расчетное сопротивление грунта по формуле (7) СНиП 2.02.01-83*.

По таблице 3 СНиП 2.02.01-83 для заданного соотношения L / H = 60/13=4,62 ;

По таблице 4 СНиП 2.02.01-83 для данного грунта ; ;

Коэффициент k принимаем равным 1,1, так как характеристики грунта принима­лись по табличным данным.

Осредненное расчетное значение удельного веса грунтов залегающих ниже подош­вы фундамента = 16,53 кН/мЗ, удельный вес грунта выше подошвы фундамента принимаем 19,8 кН/мЗ. Приведенная глубина заложения фундамента м

МПа

Произведем проверку напряжений в грунте под подошвой фундамента исходя из условия, чтобы она не превышала расчетного давления на грунт

< R ; < 1,2 R ; > 0 ,

где - среднее давление под подошвой фундамента от нагрузок для расчета оснований по деформациям, кН

и - максимальное и минимальное краевое давление под подошвой фун­дамента кН

- расчетный вес фундамента

- расчетный вес грунта на уступах фундамента

Найдем вес фундамента, считая, что удельный вес монолитного железобетона

25 кН/мЗ

МН

Вес грунта лежащего на уступах фундамента

МН

Тогда , а значение эксцентриситета внешней нагрузки составит

Следовательно, фундамент необходимо рассчитывать как внецентренно нагруженный. Вычислим максимальное и минимальное краевые давления по граням фундамента.

Проверяем выполнение условий

,

Все условия выполняются, следовательно, размеры фундамента подобраны удовлетворительно.

Определение осадок фундамента (сечение 3-3)

Дано: вертикальная нагрузка =936,6 кН и момент =143,43 кН*м; =141,65 кН*м. Глубина заложения фундамента 3,9м. Размер подошвы фундамента 1,6*1,6 м. Среднее дав­ление под подошвой фундамента =418 кПа.

Находим значение эпюры вертикальных напряжений от действия собственного веса грунта по формуле и вспомогательной .

- на поверхности земли

- на уровне подошвы фундамента

- на уровне контакта 1-го и 2-го слоев

- на уровне контакта 2-го и 3-го слоев с учетом взвешивающего действия воды

- на уровне контакта 3-го и 4-го слоев с учетом взвешивающего действия воды

- на уровне контакта 4-го и 5-го слоев с учетом взвешивающего действия воды

ниже 4-го слоя залегает глина твердая, являющаяся водоупорным слоем, поэтому к вертикальному напряжению на кровлю глины добавится гидростатическое давление столба воды, находящегося над глиной.

Полное вертикальное напряжение, действующее на кровлю глины

- на уровне кровли 5-го слоя

По полученным данным построим эпюры вертикальных напряжений и вспомогательную эпюру.

По формуле найдем дополнительное вертикальное давление по подошве фундамента.

Для фундамента стаканного типа в данном случае соотношение ŋ=1; чтобы избежать интерполяции зададимся соотношением , тогда высота элементарного слоя грунта

Условие удовлетворяется с большим запасом, поэтому в целях сокращения вычислений увеличим высоту элементарного слоя

вдвое, чтобы с одной стороны соотношение было кратным 0,4, а с другой стороны, чтобы выполнялось прежнее условие .

Построим эпюру дополнительных вертикальных напряжений от внешней нагрузки в толще основания рассчитываемого фундамента, используя формулу и данные таблицы 1 (приложение 2 СНиП 2.02.01-83*). Определим нижнюю границу сжимаемой толщи по точке пересечения вспомогательной эпюры и эпюры дополнительного давления. Все вычисления приведем в табличной форме.

Определим осадку фундамента, пренебрегая различием модуля деформации на гра­нице слоев грунта, принимая во внимание, что данное предложение незначительно скажется на результатах расчета

где - коэффициент, зависящий от коэффициента относительных поперечных де­формаций

- среднее напряжение в i -ом элементарном слое

- высота i-го слоя грунта

- модуль деформации i -го слоя грунта

Основ­ное условие расчета по второй группе предельных состояний удовлетворяется.

Заключение

По данным инженерно-геологических изысканий грунты имеют слоистое напластование с выдержанным залега­нием пластов. Все они, кроме суглинка, могут служить естественным основанием. Второй слой грунта является суглинком в текучем состоянии и не может служить в качестве естественного основания. Согласно расчёту и технико-экономическому сравнению мелко-заглубленного и свайного вариантов фундаментов предпочтение отдано фундаменту мелкого заложения.

Отмостка вокруг здания выполняется шириной 1,0 м из асфальтобетона, уложенного по слою щебня .

Относительная разность осадок определяется по формуле:

, - осадки крайних рядов фундаментов, расстояние между которы-ми L

Список литературы

1) Основания и фундаменты: Учебник для строительных специализированных вузов, - 2-е издание - М, Высшая шко­ла, 1998. Берлинов Н.В.

2) Проектирование оснований и фундаментов: (основы теории и примеры расчётов) : Учебное пособие для вузов. 3-е издание. Переработанное и дополненное, - М, Строй-издат,1990г. Веселов В. A .

3) Методические указания.

4) СниП 2.02.01-83. Основания зданий и сооружений – М. Строй-издат, 1985.

5) Механика грунтов, основания и фундаменты: Учебник для вузов. – М.: Стройиздат, 1981. – 319 с., ил.

6) СниП 2.02.03-85. Свайные фундаменты – М. Строй-издат, 1986.

7) СниП 2.01.01-82. Строительная климатология и геофизика – М. Стройиздат, 1983.

8) Цытович Н.А. Механика грунтов, М., 1983.

СОДЕРЖАНИЕ

1. Задание……………………………………………………………………………………………………………………………………..

2. Краткая характеристика объекта ...........................................................................

3. Оценка инженерно-геологических условий строительной площадки………..

4. Определение физических и механических свойств грунтов………………………….

5. Определение нагрузок на фундамент .......................................................................

6. Определение глубины заложения фундамента ......................................................

7. Определение размеров подошвы внецентренно-нагруженного

фундамента (сечение 2-2)………………………………………………………………………………………………

8. Проверка прочности подстилающего слоя ………………..............................................

9. Определение осадок фундамента (сечение 2-2) ...............................................

10. Эпюра осадок фундамента (сечение 2-2)………………………………………………………………

11. Расчет свайного фундамента (сечение 2-2) .......................................................

12. Определение осадок свайного фундамента (сечение 2-2)…………………………….

13. Эпюра осадок свайного фундамента (сечение 2-2)………………………………………….

13. Технико-экономическое сравнение ............................................................................

14. Определение размеров подошвы фундамента (сечение 1-1)………………………….

15. Определение осадок фундамента (сечение 1-1)....................................................

16. Эпюра осадок фундамента (сечение 1-1)……………………………………………………………….

17. Определение размеров подошвы фундамента (сечение 3-3)…………………………

18. Определение осадок фундамента (сечение 3-3) .................................................

19. Эпюра осадок фундамента (сечение 3-3)………………………………………………………………

20. Заключение.............................................................................................................................

21. Перечень использованной литературы ..................................................................

22. Содержание……………………………………………………………………………………………………………………………

стр.

2

4

4

6

13

19

19

21

22

25

26

29

31

32

33

35

37

38

40

42

43

44

45