Основания и фундаменты

 

Содержание

1. Анализ инженерно-геологических условий, свойств грунтов, оценка расчетного сопротивления грунтов

.1 Наименование грунтов

.2 Заключение по данным инженерно-геологического разреза

.3 Анализ объемно-планировочных и конструктивных решений здания

.4 Выбор возможных вариантов фундаментов

. Расчет фундаментов мелкого заложения

.1 Определение глубина заложения и глубины обреза фундаментов

.2 Расчет оснований фундаментов мелкого заложения по второй группе предельных состояний

.3 Абсолютная осадка ФМЗ

. Расчет свайных фундаментов

.1 Назначение сечения и длины свай, определение необходимого числа свай и размеров ростверка

.2 Расчет осадки свайного фундамента

Заключение

Список использованной литературы

1. Анализ инженерно-геологических условий, свойств грунтов, оценка расчетного сопротивления грунтов

Таблица 1 - Сводная ведомость физико-механических свойств грунтов.

Физико - механические характеристикиУсл.Ед.Формула расчетаСлои грунтаобозн.изм.№ 16№ 13№ 31Мощность слоя hм2,53Не вскрытУдельный вес грунта при естественной влажности, ?кН/м3?= ? g18,819,218,9Удельный вес твердых частиц ?sкН/м3?s= ?s g26,726,126,0Естественная влажность wдол.ед.0,280,160,11Удельный вес сухого грунта ?dкН/м314,6916,5517,03Коэффициент пористости ед.е.0,8180,5770,527Удельный вес грунта с учетом взвешивающего действия воды ?sb,кН/м39,18610,20910,478Степень влажности грунта Sгд.е.0,9140,7240,543Влажность на границе текучести wLд.е. --0,26Влажность на границе пластичности wpд.е.--0,10Число пластичности грунта Ipд.е.Ip=wL-wp--0,16Показатель текучести ILд.е.IL=--0,0625Удельное сцепление скПа--39Угол внутреннего трения jград.263423Модуль деформации грунта ЕМПа43628Условное расчетное сопротивление R0кПаНе норм-я400290,088

.1 Наименование грунтов

Слой№ 16 : песок крупный рыхлый насыщенный водой ,толщина слоя 2,5м. Удельный вес ?=18,8 кН/м3, угол внутреннего трения j=26°, модуль деформации Е=4 МПа; условное расчетное сопротивление не нормируется[1, прил.3, табл.2].

Крупный - размер зерен d>0.5 мм составляет 60% [2, табл.Б.10];

Насыщен водой - Sг =0.914 > 0.8 [2, табл. Б17];

Рыхлый - e=0.818 > 0.7 [2,табл. Б.18];

Слой №13 : песок средней крупности средней степени водонасыщения, толщина слоя 3 м. Удельный вес ?=19,2 кН/м3, угол внутреннего трения j=34°, модуль деформации Е=36МПа; условное расчетное сопротивление R0=400кПа [1, приложение 3, таблица 2];

Средней крупности - размер зерен d>0.25 мм составляет 80% [2, табл.Б.10];

Средней степени водонасыщения - Sг =0.724 > 0.5 [2, табл. Б17];

Средней плотности - e=0.577 > 0.55 [2,табл. Б.18];

Слой №31 :суглинок полутвёрдый, слой не вскрыт. Удельный вес ?=18,9 кН/м3, угол внутреннего трения j=28°,угол внутреннего трения с=39 кПа,модуль деформации Е=28 МПа; условное расчетное сопротивление R0= 290,088 кПа [1, прил.3, табл.3].

Суглинок Ip = 0.16 < 0.17 [2, табл Б.11];

Полутвёрдое состояние - IL = 0.0625 < 0.25 [2, табл Б.14];

.2 Заключение по данным инженерно-геологического разреза

Площадка строительства располагается в городе Актюбинск. Природный рельеф площадки строительства имеет спокойный характер с ярко выраженным косым напластованием. Мощность верхнего слоя варьируется от 1-7 метров. Отметка поверхности природного рельефа 115,5 м. Уровень подземных вод на отметке 111,0 м.

Нормативная глубина промерзания для г. Актюбинск составляет 1,8 м. Слои №31 и №13 обладают достаточной несущей способностью и могут рассматриваться как основания для фундаментов.

Рисунок 1- План расположения здания на участке строительства

.3 Анализ объемно-планировочных и конструктивных решений зданий

Здание химического корпуса прямоугольного очертания в плане 36х24 м. Здание 2-х секционное.

секция: в осях А-Б, каркас железобетонный, сетка колонн 6х18 м, 3-х этажное высотой 13,5 м, колонны железобетонные размером 300х300 и 450х450 мм, толщина ограждающих конструкций 300 мм, кровля плоская.

секция: в осях Б-В, каркас железобетонный, сетка колонн 6х6 м, 6-ти этажное высотой 27 м, колонны железобетонные 450х450 и 300х300 мм, толщина ограждающих конструкций 300 мм, кровля плоская.

Подвал в здании отсутствует. В осях В-Г на расстоянии 6-ти м располагается труба, высотой 40 м, диаметром 5 м, железобетонная. Так как каркас здания железобетонный, принимаем отдельно-стоящие фундаменты со стаканами под колонны.

.4 Выбор возможных вариантов фундаментов

В качестве возможных вариантов фундаментов принимаем

)Фундаменты мелкого заложения на естественном основании;

)Свайные фундаменты;

2. Расчет фундаментов мелкого заложения

.1 Определение глубины заложения и глубины обреза фундаментов

Глубину заложения фундамента из условий промерзания грунтов определяем с учетом сезонного промерзания грунтов , согласно формулам СНиП 2.02.02-83* :

dfn=1,8м - нормативная глубина промерзания грунта по карте для г.Актюбинск.

- коэффициент теплового режима здания по табл. СНиП, (при t=15) =0,5

Глубину заложения фундамента от положения уровня подземных вод.

уровень подземных вод 3,5 м.

, т.е. не зависит от

Из конструктивных особенностей здания Принимаем глубину заложения фундамента 3,15 м

Рисунок 2 - Расчетная схема определения глубины заложения отметки обреза фундамента

.2 Расчет оснований фундаментов мелкого заложения по второй группе предельных состояний

Фундамент 1

Исходные данные: d1=3,15 м; =1901 кН, =10 , сечение колонны 300x300 мм.

Определяем предварительную величину площади подошвы фундамента:

где N- вертикальная сила на обрезе фундамента,

- усредненное значение удельного веса материалов фундамента и грунта на его уступах, равное 20 кН/м3.

Задаемся соотношением сторон для квадратного фундамента:

=> b=2,38м

=1,0*2,38=2,38м

Подбираем унифицированные размеры подошвы фундаменты: фундамент типа ФА8-4, h=3000 мм, lb=2,7м 2,4 м

По табл. 5.4 [3] найдем , . Коэффициент k=1.

По табл. 5.5. [3] при ?=23 найдем , ,

Разница между 400 кПа и 817,93 кПа > 15 %, во втором приближении получаем:

b=1,59 м ; =1,0* b =1,59 м

Подбираем унифицированные размеры подошвы фундаменты: фундамент типа ФА2-4, h=3000 мм, lb=1,8м 1.8 м

Разница между 817,93 кПа и 798,781 кПа <15 %

Проверяем следующие условия:

.

Условие не выполняется.

Увеличиваем ширину подошвы фундамента.

.

, где

Все условия выполняются. Размеры фундамента 2,4х2,1 м.

Фундамент 2

Исходные данные: d1=3,15 м; =3745 кН, =-9 , сечение колонны 450x450 мм. Определяем предварительную величину площади подошвы фундамента:

где N- вертикальная сила на обрезе фундамента,

- усредненное значение удельного веса материалов фундамента и грунта на его уступах, равное 20 кН/м3.

Задаемся соотношением сторон для квадратного фундамента:

=> b=3,33м

=1,0*3,33=2,38м

Подбираем унифицированные размеры подошвы фундаменты: фундамент типа ФВ13-4, h=3000 мм, lb=4,2м х3,6 м

По табл. 5.4 [3] найдем , . Коэффициент k=1.

По табл. 5.5. [3] при ?=23 найдем , ,

Разница между 400 кПа и 922,08 кПа > 15 %, во втором приближении получаем:

b=1,59 м ; =1,0* b =2,09 м

Подбираем унифицированные размеры подошвы фундаменты: фундамент типа ФА6-4, h=3000 мм, lb=2,4м 2,1 м

Разница между 870,53 кПа и 922,08 кПа <15 %

Проверяем следующие условия:

.

Условие не выполняется.

Увеличиваем ширину подошвы фундамента.

.

, где

Все условия выполняются. Размеры фундамента 2,7х2,4 м.

Фундамент 3

Исходные данные: d1=3,15 м; =2869 кН, =23 , сечение колонны 300x300 мм.

Определяем предварительную величину площади подошвы фундамента:

где N- вертикальная сила на обрезе фундамента,

- усредненное значение удельного веса материалов фундамента и грунта на его уступах, равное 20 кН/м3.

Задаемся соотношением сторон для квадратного фундамента:

=> b=2,92м

=1,0*2,92=2,92м

Подбираем унифицированные размеры подошвы фундаменты: фундамент типа ФА11-4, h=3000 мм, lb=3,6м х3,0 м

По табл. 5.4 [3] найдем , . Коэффициент k=1.

По табл. 5.5. [3] при ?=23 найдем , ,

Разница между 400 кПа и 901,458 кПа > 15 %, во втором приближении получаем:

b=1,85 м ; =1,0* b =1,85 м

Подбираем унифицированные размеры подошвы фундаменты: фундамент типа ФА6-4, h=3000 мм, lb=2,4м 2,1 м

Разница между 870,53 кПа и 901,458 кПа <15 %

Проверяем следующие условия:

.

, где

Все условия выполняются. Размеры фундамента 2,4х2,1 м

.3 Абсолютная осадка фундаментов мелкого заложения

Расчет по деформациям производим для фундамента №1.

Осадку определяем методом послойного суммирования по формуле (прил.2 [2]):

,

где? - безразмерный коэффициент, равный 0,8;

szpi- среднее значение дополнительного вертикального нормального напряжения в i-м слое грунта, равное полусумме указанных напряжений на верхней zi-1 и нижней zi границах слоя по вертикали, проходящей через центр подошвы фундамента;

hi и Еi - соответственно толщина и модуль деформации i-го слоя грунта;

n - число слоев, на которые разбита сжимаемая толща основания.

Дополнительные вертикальные напряжения на глубине z определяем по формуле (2), прил. 2, [2]:

,

Значения коэффициента ? определяем по табл.1, прил. 2, [2], при

.

Дополнительное вертикальное давление на основание:

,

ср - среднее давление под подошвой фундамента;

szg,0 - вертикальное напряжение от собственного веса грунта на уровне подошвы фундамента.

=3,15х18.8=59,22 кПа,

.

Размеры подошвы фундамента составляют: 2.1×2.4 м.

Из условия hi?0,4×b принимаем толщину слоев hi?0.4х2.1=0.84 м.

По формуле определяем ординаты эпюры вертикальных напряжений от действия собственного веса грунта. Нижнюю границу сжимаемой толщи находим из условия .

Рисунок 3 - Осадка ФМЗ

S=3,40472 см.

В соответствие с прил. 4 [2], для каркасного железобетонного здания максимальная осадка - условие выполняется, следовательно, размеры фундамента считаем окончательными.

3. Расчет свайного фундамента

3.1 Назначение сечения и длины свай, определение необходимого числа свай и размеров ростверка

Формула определения несущей способности для висячих свай [3]:

= gc*( gcR R*A +u* Sgcf*fi*hi)

где: gc - коэффициент условий работы сваи в грунте, принимаемый gc = 1,

R - расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи, кПа

A - площадь опирания на грунт сваи, м2,

u - наружный периметр поперечного сечения сваи, м;

fi - расчетное сопротивление i-го слоя грунта основания на боковой поверхности сваи, кПа (тс/м2), принимаемое по табл.2 СНиП;

hi - толщина 1-го слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью сваи, м; не должна превышать 2м

gcR ,gcf - коэффициенты условий работы грунта соответственно под нижним концом и на боковой поверхности сваи, учитывающие влияние способа погружения сваи на расчетные сопротивления грунта и принимаемые по табл. 3 СНиП, в данных условиях равны 1,0.

Высота ростверка 1,4м.

Сваи длиной 5 метров, с размерами сечения 0,3х0,3 м.

Расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи R=7756,25 кПа.

грунт здание фундамент осадка

Расчетная нагрузка допускаемая на сваю:

Рисунок 4- К расчету свай

Фундамент 1.

Исходные данные: N= 1901кН, М=10 кН*м

Количество свай :

Проверка фундамента на опрокидывание:

N=

N=

,81<731,87

Условие выполняется

Рисунок 5 - Схема свайного фундамента №1

Фундамент 2.

Исходные данные: N= 3745кН, М=-9 кН*м

Количество свай :

Проверка фундамента на опрокидывание:

N=

N=

,667<731,87

Условие выполняется

Рисунок 6 - Схема свайного фундамента №2

Фундамент 3.

Исходные данные: N= 2869кН, М=23*м

Количество свай :

Проверка фундамента на опрокидывание:

N=

N=

,023<731,87

Условие выполняется

Рисунок 7 - Схема свайного фундамента №3

.2 Расчет осадки свайного фундамента

Расчет осадки для фундамента № 1.

Исходные данные: N= 1901 кН

Угол внутреннего трения грунта

?ср =

?= ?ср /4=7,530 .

Осадку определяю методом послойного суммирования по формуле

Действие грунтовых вод не учитывается.

Порядок расчета осадки свайного фундамента методом послойного суммирования.

1.Ширина условного фундамента

ВУСГМ =d+2l*tg?=1,622м.

2.Определение массы свайно-грунтового массива

GУГСМ ==1,6222 *6,3*20=331,4808

3.Определение среднего фактического давления под подошвой условного фундамента

Р=

1.Определение расчетного сопротивления грунта под подошвой условного фундамента

R==

=1.4*1.3/1(1,55*1*1,622*10,478+7,22*6,5*13,813)=1227,75 кПа.

5. Проверка условия Р=848,53<R=1227,75, условие выполняется.

h<0.4 BУСГМ =0,4*1,622=0,64м

Максимальная осадка - условие выполняется, следовательно, размеры фундамента считаем окончательными

Рисунок 8 - Осадка свайного фундамента

Заключение

Курсовой проект выполнен в соответствии с существующими государственными стандартами и нормами проектирования.

В курсовой работе были произведены расчеты фундамента мелкого заложения (ФМЗ) и свайного фундамента.

В результате курсовой работе по заданным характеристикам грунтов и их несущей способности были обоснованы два варианта фундаментов для химического корпуса, расположенной в г. Актюбинск: мелкого заложения (ФМЗ) и свайные; произведены расчёты фундаментов по второй группе предельных состояний на примере фундамента №1.

При выполнении курсового проекта были определены:

. расчётная глубина промерзания грунта df= - 0,95 м;

. размеры подошвы ФМЗ №1 b=2,1 м, l=2,4 м,

глубина заложения d = - 3,15 м, осадка фундамента S=3,41 см;

. в свайном фундаменте №1 4 сваи С 5.30, глубина заложения ростверка d = - 1,5 м, осадка фундамента S=4,92 см;

Список использованной литературы

1. СНиП 2.02.01-83* "Основания зданий и сооружений".

. ГОСТ 25100-95 "Грунты. Классификация."

. СНиП 2.02.03-85 "Свайные фундаменты".

. Методические указания "Задания на курсовой проект и общие методические указания по выполнению", Гареева Н.Б., УГНТУ, 2012 г.

Приложение

Содержание 1. Анализ инженерно-геологических условий, свойств грунтов, оценка расчетного сопротивления грунтов .1 Наименование грунтов .2 Заключени

Больше работ по теме: