Проектирование оснований и фундаментов многоэтажного гражданского здания

 

"Проектирование оснований и фундаментов многоэтажного гражданского здания"

Исходные данные для проектирования

Тип геологического разреза

Рис.

Рис.

Оценка инженерно-геологических условий площадки строительства

Участок строительства расположен в городе Херсоне. Рельеф площадки строительства спокойный, равнинный. Геологические условия представлены двумя разрезами по пяти скважинам. Напластование грунтов слоистое неоднородное с несогласным залеганием слоёв.

Под почвенно-растительным слоем мощностью 0,5 м залегает слой макропористых суглинков мощностью от 1,4 м до 5,75 м, подстилаемый мелким песком мощностью от 0 до 7,8 м и супесью неограниченной мощности.

ИГЭ № 2 - Макрополистый суглинок.

грунт фундамент свайный осадка

H=2 м.

r = 16,0 -плотность грунта.

rs = 26.3 - плотность частиц.

w= 0.08 - природная влажность.

wp = 0.15 - влажность на границе раскатывания.

wL = 0.23 - влажность на границе текучести.

j = 20° - угол внутреннего трения.

с = 20 кПа.

mo = 0.16 МПа -1 - коэффициент сжимаемости грунта .

Число пластичности:

Показатель консистенции:

Плотность сухого грунта:

Пористость:

Коэффициент пористости:

Степень влажности

Плотность грунта во влажном состоянии:

Модуль упрогости:

Определим расчётное сопротивление R0 по СНиП 2.02.01-83 приложение 3 табл.3 методом интерполяции: R0=375 кПа.

Вывод: макропористый суглинок -твёрдый, слабосжимаемый является просадочным (пригоден в качестве основания только после уплотнения).

ИГЭ № 3 -Песок мелкий.

H=2,5 м.

r = 18,5 -плотность грунта.

rs = 26,7 - плотность частиц.

w= 0,09 - природная влажность.

j = 37° - угол внутреннего трения.

mo = 0.06 МПа -1 - коэффициент сжимаемости грунта .

Плотность сухого грунта:

Пористость:

Коэффициент пористости:

Степень влажности

Плотность грунта во влажном состоянии:

Модуль упрогости:

Определим расчётное сопротивление R0 по СНиП 2.02.01-83 приложение 3, табл.3 методом интерполяции: R0=400 кПа.

Вывод: песок мелкий, плотный (e=0,57<0.59), маловлажный (Sr=0.421 >0.8), слабосжимаемый.

Может являться надёжным основанием.

ИГЭ № 4 - Глина.

H=2 м.

r = 19,7 -плотность грунта.

rs = 27.2 - плотность частиц.

w= 0.3 - природная влажность.

wp = 0.23 - влажность на границе раскатывания.

wL = 0.42 - влажность на границе текучести.

j = 16° - угол внутреннего трения.

с = 23 кПа.

mo = 0.13 МПа -1 - коэффициент сжимаемости грунта .

Число пластичности:

Показатель консистенции:

Плотность сухого грунта:

Пористость:

Коэффициент пористости:

Степень влажности

Плотность грунта во влажном состоянии:

Модуль упрогости:

Определим расчётное сопротивление R0 по СНиП 2.02.01-83 приложение 3, табл.3 методом интерполяции: R0=300 кПа.

Вывод: глина (=0.19>0.17)-непросадочная, тугопластичная.

( =0.2<0.25) полутвёрдые может являться основанием.

Сводная таблица физико-механических характеристик грунтов

Таблица 3

Наименование грунта,

кН/м3,

кН/м3,

кН/м3,

кН/м3

,

МПа-1n,

%,

МПа,

кПа,

град,

кПа12345678910111213141516171920210Почвенно-растительный слой0,51,4--14-------------1Макропористый суглинок, твёрдый, слабосжимаемый21626,314,814,30,080,150,230,770,2730,08-0,320,16437,630,02203752Песок мелкий, плотный, маловлажный, слабосжимаемый2,51,852,671,69718,50,09--0,5730,419--0,060,03819,36-374003Глина непросадочная, тугопластичная, Полутвёрдая.неограниченная22,661,695200,180,150,220,5690,8410,070,4290,090,0575,370,02316300

Разработка вариантов фундаментов

В данном курсовом проекте рассматриваем три варианта фундаментов:

) фундамент мелкого заложения на естественном основании. ИГЭ-3 и ИГЭ-3 могут являться основанием.

) фундамент мелкого заложения на искусственном основании. ИГЭ-3 требует замены на песок со средней плотности.

)фундамент глубокого заложения.

После расчёта фундаментов производим технико-экономическое сравнение вариантов фундаментов и производим дальнейший расчёт по выгодному варианту.

Проектирование фундамента мелкого заложения на естественном основании. Выбор глубины заложения фундамента

Глубину заложения фундамента исчисляем как разность отметок планировки и подошвы фундамента.

Рис.

Из конструктивных требований

d f1=250+50+400+150+1900=2750 мм.= . =2.75м

Расчётная глубина сезонного промерзания грунта , м, определяем по формуле:

, где

- коэффициент теплового режима в здании;

- нормативная глубина промерзания для г. Херсон.

В качестве расчётной принимаем наибольшую глубину заложения фундамента

Рис.

Определение ростверков фундамента в плане

.S £ Su

Приложение 4. СНиП 2.02.01.-83 Su<15см.

.

Рис.

3.Находим требуемую площадь фундамента, чтобы среднее давление на основание под подошвой было приблизительно равно значению расчётного сопротивления грунта основания R:

, где

- вертикальная нагрузка от сооружения в уровне обреза фундамента по второй группе предельных состояний;

- расчётное сопротивление 1 слоя грунта основания (искусственное основание).

- осреднённый удельный вес материала фундамента и грунта на его обрезах;

- глубина заложения фундамента.

Предварительно принимаем отношение сторон фундамента равным:

, следовательно, ,

Принимаем размеры фундамента кратными 10 см: и с площадью As=15.18 см2

. Конструируем жёсткий фундамент, тогда

5. Определяем фактическое расчётное сопротивление грунта основания по формуле Пузыревского:

, где

- коэффициенты условий работы, принимаемые по СНиП 2.02.01-83;

- коэффициент зависящий от определения и с по СНиП 2.02.01-83;

- коэффициенты, зависящие от угла внутреннего трения и принимаемые по СНиП 2.02.01-83;

- коэффициент, равный при b < 10 м;

- ширина подошвы фундамента;

- осреднённые удельные веса грунтов, расположенные соответственно ниже и выше подошвы фундамента;

- приведенная глубина заложения фундамента для сооружения с подвалом;

- глубина подвала;

- удельное сцепление грунта основания.

Проверка :

< R=583.5 кПа , следует уменьшить площадь фундамента:

, следовательно, ,

Принимаем размеры фундамента кратными 10 см: и с площадью As=10.64 см2

Определяем фактическое расчётное сопротивление грунта основания по формуле Пузыревского:

,

Рис.

Проверка :

=< R=572 кПа ,

Рис.

Проектирование фундамента мелкого заложения на искусственном основании

В учебных целях заменяем ИГЭ-3 (rd=16,9 кН/м3 песок плотный, мелкий) на песок крупный, уплотнив его при этом до rd=16,5 кН/м3 .

Выполним искусственное основание на песчаный подушках, заменив слой толщиной 1 м.

Тогда коэффициент пористости искусственного основания:

-песок средней плотности.

По приложению 3. табл. 2 СНиП 2.02.01-83 Ro=500 кПа.

По приложению 1. табл. 1 нормативным значением удельного сцепления с=0, угол внутреннего трения jn=38.5°, модуль деформации E=37 МПа.

Глубина заложения подошвы фундамента остаёться такой же как и в п4.1 и будет равна d=2.8 м.

Определяем размеры фундаменты в плане

.S £ Su

Приложение 4. СНиП 2.02.01.-83 Su<15см.

2.

.Находим требуемую площадь фундамента, чтобы среднее давление на основание под подошвой было приблизительно равно значению расчётного сопротивления грунта основания R:

, где

- вертикальная нагрузка от сооружения в уровне обреза фундамента по второй группе предельных состояний;

- расчётное сопротивление 1 слоя грунта основания (искусственное основание).

- осреднённый удельный вес материала фундамента и грунта на его обрезах;

- глубина заложения фундамента.

Т.к. фундаменты внецентреннонагружены принимаем их прямоугольного сечения в плане.

, следовательно, ,

Принимаем размеры фундамента кратными 10 см: и

с площадью As=11.54 см2

Конструируем жёсткий фундамент, тогда

. Определяем фактическое расчётное сопротивление грунта основания по формуле Пузыревского:

, где

- коэффициенты условий работы, принимаемые по СНиП 2.02.01-83;

- коэффициент зависящий от определения и с по СНиП 2.02.01-83;

- коэффициенты, зависящие от угла внутреннего трения и принимаемые по СНиП 2.02.01-83;

Рис.

- коэффициент, равный при b<10 м;

- ширина подошвы фундамента;

- осреднённые удельные веса грунтов, расположенные соответственно ниже и выше подошвы фундамента;

- приведенная глубина заложения фундамента для сооружения с подвалом;

- глубина подвала;

- удельное сцепление грунта основания.

Проверка :

< R=676,4 кПа , следует уменьшить площадь фундамента:

, следовательно, ,

Принимаем размеры фундамента кратными 10 см: и с площадью As=8,32 см2

Определяем фактическое расчётное сопротивление грунта основания по формуле Пузыревского:

,

Проверка :

< R=652,8 кПа ,

Рис.

Проектирование свайного фундамента. Выбор типа вида свай, определение глубины заложения ростверка и посадка свайного фундамента на геологический разрез

Рис.

Т.к. фундаменты внецентренно загружены, следует принимать жёсткую заделку свай в ростверке.

d=190+15+40+5+25+3+10=3.2м

К расчёту принимаем висячии забивные сваи С4-40., погружаемые механическим способом.

Сечение сваи 40х40, l=3,3 м.

Определяем несущую способность сваи (как висячей сваи) по грунту по СНиП 2.02.03-85 «Свайные фундаменты» по формуле:

, где

- коэффициент условий работы сваи в грунте, принимается ;

- расчётное сопротивление грунта под нижним концом сваи, кПа;

- площадь опирания на грунт сваи, м2, принимаемая по площади сечения сваи;

- наружный периметр поперечного сечения сваи, м;

- расчётное сопротивление i - го слоя грунта основания по боковой поверхности сваи, кПа;

- толщина i - го слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью сваи, м

- коэффициенты условий работы грунта соответственно под нижним концом и на боковой поверхности сваи, учитывающие способ погружения сваи на расчётные сопротивления грунта. При погружении свай дизельмолотом:

Определение нагрузки, допускаемой на сваю

Нагрузка, допускаемая на сваю определяется путём деления несущей способности сваи на коэффициент надёжности :

Определение количества свай и конструирование свайного ростверка

Определяем число свай и условия, что ростверк осуществляет равномерное распределение нагрузки на свайный куст. Расчёт ведём по первой группе предельных состояний.

Принимаем 12 свай и размещаем их, как показано на рис. 13. При этом минимально допустимые расстояния между сваями составляют от 3d до 6d, где d = 40 см - сторона сечения квадратной сваи. Расстояние от осей крайних свай до кромки ростверка принимаем равным d = 40 см.

Рис.

Определение фактической нагрузки на сваю и выполнение проверки

Определяем фактический вес ростверка и грунта на его обрезах и определяем фактическую нагрузку на каждую сваю:

При этом должно удовлетворятся условие:

Технико-экономическое сравнение вариантов фундаментов

В качестве критерия при оценке в выборе основного варианта фундаментов принимаем минимум приведённых затрат.

В курсовом проекте расчёт стоимости производим по укрупнённым показателям, причём в учёт принимаем только те виды работ и конструкций, объёмы которых различны по сравниваемым вариантам. Сравнение вариантов ведём по стоимости одного погонного метра или одного отдельностоящего фундамента, т.е. все объёмы необходимых работ, конструкций и материалов определяем из расчёта 1 фундамент.

Сравнение вариантов фундаментов сводим в таблицы

Таблица. Стоимость устройства 1 фундамента мелкого заложения на естественном основании.

№ п/пНаименование работЕд. измеренияОбъём работСтоимостьЕдиничнаяОбщая1Разработка грунта в отвал экскаваторами с ковшом вместимостью 1 м31000 м30,12582,410,32Устройство железобетонных фундаментов (В15) V>25м3м35,1734,44178,053Стоимость бетона: тяжёлый, В15, крупный уплотнитель до 10 м.м25,1730,4157,574Засыпка траншей и котлованов бульдозером с перемещением до 10 м.1000 м30,1218,92,274Уплотнение грунта пневмотрамбовками.100 м31,211,613,92ИТОГО:319,4

Таблица. Стоимость устройства 1 фундамента мелкого заложения на искусственном основании

№ п/пНаименование работЕд. измеренияОбъём работСтоимостьЕдиничнаяОбщая1Разработка грунта в отвал экскаваторами с ковшом вместимостью 1 м31000 м30,24082,419,782Устройство железобетонных фундаментов (В15)м34,5134,44155,33Стоимость бетона: тяжёлый, В15, крупный уплотнитель до 10 м.м24,5130,4137,014Засыпка траншей и котлованов бульдозером с перемещением до 10 м.1000 м30,23518,94,444Уплотнение грунта пневмотрамбовками.100 м32,3511,627,2628,32ИТОГО:343,8

Таблица 7. Стоимость устройства 1 свайного фундамента

№ п/пНаименование работЕд. измеренияОбъём работСтоимостьЕдиничнаяОбщая1Разработка грунта в отвал экскаваторами с ковшом вместимостью 1 м31000 м30,084482,45,952Устройство растверка, B15, V<10м3 Стоимость бетона: B15 круп.заполнитель до 10 мм.м311,7534,4 30,4404,2 357,23Погружение свай дизельмолотом lсв<8м.м36,363,5122,324Стоймость одной сваи длиной от 3 до 8 м. с периметром сторон 1201-1600 мм .м39,67,85310,95Засыпка траншей и котлованов бульдозером с перемещением до 10 м.1000 м30,0726518,91,376Уплотнение грунта пневмотрамбовками100м30,72511,68,41ИТОГО:1110,35

Фундамент мелкого заложения на естественном основании является наиболее выгодным.

Проектирование фундамента крайнего ряда для основного варианта

Глубину заложения фундамента крайнего ряда принимаем равной глубине заложения фундамента среднего ряда .Начинаем расчёт с определения размеров подошвы фундамента методом последовательных приближений.

Находим требуемую площадь центрально нагруженного фундамента, чтобы среднее давление на основание под подошвой было приблизительно равно значению расчётного сопротивления грунта основания R:

, где

- вертикальная нагрузка от сооружения в уровне обреза фундамента крайнего ряда по второй группе предельных состояний;

- расчётное сопротивление 1 слоя грунта основания (искусственное основание).

- осреднённый удельный вес материала фундамента и грунта на его обрезах;

- глубина заложения фундамента.

Принимаем размеры фундамента кратными 10 см:

Определяем фактическое расчётное сопротивление грунта основания по формуле Пузыревского:

, где

Проверка :

< R1= 564 кПа ,

Принимаем размеры фундамента кратными 10 см: с As=6,25см2

Определяем фактическое расчётное сопротивление грунта основания по формуле Пузыревского:

,,

Рис.

Проверка:

< R=587 кПа ,

Определение осадки фундамента

Расчёт осадки основания производим по следующему алгоритму:

1.Определяем природное давление на уровне подошвы фундамента:

2.Определяем дополнительное давление на уровне подошвы фундамента:

3.Определяем толщину элементарного слоя грунта:

, где

- ширина подошвы фундамента

Таблица. Грунт под подошвой фундамента разбиваем на элементарные слои и дальнейший расчёт ведём в табличной форме

№ п/пНаименование грунта,

мz,

м,

кПаE,

кПаS,

м123456710111Песок мелкий, плотный, маловлажный, слабосжимаемый0001493,4193600,028110,7140,878433,4121,4290,586289,20,22,21,5710,535263,82Глина13,22,2860,341168,453700,04914,230,228112,515,23,7140,16079,116,24,4290,11858,217,25,1430,09044,418,25,8570,07134,919,26,5710,05728,1

Расчёт осадки фундамента

Определяем послойную (в пределах каждого напластования грунта) осадку грунта по формуле:

Сравниваем полученную осадку сооружения с допустимой:

, где

- максимальная осадка для гражданских зданий с полным железобетонным каркасом.

Составляем схему распределения вертикальных напряжений в грунте основания.

Рис.

Определение влияний рядом стоящих фундаментов друг на друга

Рис.

1.Z1=1

Таблица

Z м.,

кПаs

кПа,

кПа0493,40,000493,4001433,40,21768433,5732289,21,445290,6002,2263,81,830265,6563,2168,44,195172,5974,2112,56,685119,1845,279,18,68487,8066,258,29,96668,1507,244,410,57654,9568,234,910,67345,5449,228,110,42338,498

Рис.

Рис.

Влияние крайнего фундамент на крайний

Таблица

Z м.,

кПаs

кПа,

кПа0493,40,000493,4001433,40,128433,4832289,20,850290,0052,2263,81,077264,9033,2168,42,478170,8804,2112,53,959116,4585,279,15,15184,2726,258,25,91664,1007,244,46,27950,6598,234,96,33541,2069,228,16,1830

Рис.

Влияние крайнего на средний фундамент

Рис.

Таблица

Z м.,

кПаs

кПа,

кПа0493,40,000493,4001433,40,15581433,5112289,21,021290,1772,2263,81,289265,1153,2168,42,903171,3054,2112,54,538117,0375,279,15,78984,9106,258,26,53564,7197,244,46,83651,2168,234,96,81341,6859,228,16,5840

Рис.

Список литературы

.СНиП 2.02.01-83. Основания зданий и сооружений / Госстрой СССР. - М.: Стройиздат, 1985. -40 с

.СНиП 2.02.03-85 Свайные фундаменты / Госстрой СССР. - М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1986. -48 с

.Далматов Б.И. Механика грунтов, основания и фундаменты (включая специальный курс инженерной геологии). - 2-е изд. перераб. и доп. - Л.: Стройиздат, Ленингр. отд-ние, 1988. -415 с. ил.

. А.Н. Кувалдин, Г.С.Клевцова. Примеры расчёта железобетонных конструкций зданий.--2-е изд. Перераб. И .доп.--М.:Стройиздат 1976-287с.

"Проектирование оснований и фундаментов многоэтажного гражданского здания" Исходные

Больше работ по теме: