Расчёт и проектирование фундаментов мелкого заложения

 

Содержание

инженерный фундамент геологический осадка

Введение

. Исходные данные

. Расчет и проектирование фундамента мелкого заложения на естественном основании

.1 Анализ инженерно-геологических условий площадки строительства

.2 Определение глубины заложения фундамента

.3 Расчет площади подошвы фундамента

.4 Расчёт осадки фундаментов

.5 Конструирование фундамента

. Расчёт и проектирование фундаментов мелкого заложения на искусственном основании

.1 Выбор материала подушки

.2 Определение размеров подошвы фундамента

.3 Расчёт осадки фундаментов

.4 Конструирование грунтовой подушки и фундамента

. Вариантное проектирование

.1 Определение наиболее рационального типа фундамента

.2 Сравнение вариантов

Список литературы



1. Исходные данные


Данные об инженерно-геологических условиях площадки.


Табл. 1

Наименование грунта,УГВ.Мощностьслоя, мУдельный вес грунта, ?, кН/м3Удельный вес частиц грунта, ?s, кН/м3Влажность, %Прочностные характеристикиКоэффициент Пуассона ?Данные испытания грунта штампом = 5000 см2Природная, WПред. текуч., WLПред. Раскат., WPУгол внут. трения, ?Уд. сцепл. C, кПаР, кПаS, см123456789101112Чернозем0,7 - 0,816,5-14-------Суглинок 6,2 - 7,816,5271630151860,38100 200 300 4000,64 1,28 1,92 2,80Песок мелкозернистый6,2 - 5,819,226,515----0,28--Глина третичная14,5-15,219,827,4244521--0,42--УГВ - 9,0 м

Конструктивные данные здания или сооружения:


Табл. 2

1. Длина здания, м602. Ширина здания, м303. Количество пролетов, шт.34. Ширина пролетов, м АБ БВ ВГ 12 6 125. Количество этажей.56. Высота этажа, м3,67. Шаг колонн по рядам, м А Б В Г 6 6 12 128. Вид колонн (материал).ЖБК9. Сечение колонн (база), м.0,6Ч1,010. Нагрузка на фундаменты ряда, кН/м2.9,011. Ряд А, N, кН. в плоскости Мх из плоскости Му1836 210 12012. Ряд Б, N, кН. в плоскости Мх из плоскости Му5510 480 10013. РядВ,N, кН. в плоскости Мх из плоскости Му5508 480 10014. Ряд Г, N, кН. в плоскости Мх из плоскости Му3672 420 14015. Планировочная отметка, м- 0,316. Отметка пола подвала, м-17.Район строительства.Днепропетровск18.Класс бетона по прочности на сжатие, материала фундамента.В - 25


2. Расчёт и проектирование фундаментов мелкого заложения на естественном основании


.1 Анализ инженерно-геологических условий площадки строительства


По основным физическим характеристикам и классификационным показателям грунтов площадки, определяются физико-механические характеристики грунтов площадки, обеспечивающие возможность определения расчётного сопротивления и деформации оснований, а именно:

- Для глинистых грунтов определяются:

1. Суглинок.

а) Коэффициент пористости грунта:



б) Число пластичности грунта по значениям влажностей на пределе текучести и раскатывания:



в) Показатель текучести грунта:


.



Рис.1. График зависимости осадок от давления


Штамповые испытания:



где:коэф. Пуассона;

Р - удельное давление на штамп;

А - площадь штампа (А = 5000см2);- осадка штампа от действия нагрузки Р;- диаметр круглого штампа.

Вывод: по числу пластичности (0,07??0,17) грунт - суглинок, по показателю текучести - полутвердый.

2. Глина третичная.

а) Коэффициент пористости грунта:



б) Число пластичности грунта:



в) Показатель текучести грунта:


.


Вывод: по числу пластичности грунт - глина, по показателю текучести - полутвердая глина.

-Для песчаных грунтов определяются:

3. Песок мелкозернистый

а) Коэффициент пористости:



б) Степень влажности грунта:



Вывод: песок мелкозернистый, плотный, влажный.

Физико-механические характеристики грунтов площадки.



Табл. 3

№Наименова- ние грунтов?, кН/м3?s, кН/м3WWLWP?eSrIPILC, кПа?Е, МПа1Чернозем16,5-0,14----------2Суглинок полутвердый16,5270,160,30,150,380,9-0,150,0720,52112,53Песок мелкозернис-тый, плотный, влажный19,226,50,15--0,280,590,67--3,234,4344Глина третичная, полутвердая19,827,40,240,450,210,420,72-0,240,1258,219,321,9


.2 Определение глубины заложения фундамента


Согласно п. 2.23 СНиП 2.02.01-83 расчет производится по ряду с наибольшим значением нагрузки на фундамент (ряд Б) с целью определения наибольшей требуемой глубины заложения фундамента и унификации общей глубины котлована.

Глубина заложения фундамента зависит от:

·Инженерно-геологических условий строительной площадки, фундамент должен быть заглубленным в несущий слой грунта не менее чем на 0.5 м.


d1=h1+0,5= 0,75 + 0,5=1,25 м.


·Района строительства (от глубины промерзания грунта):



тут - расчетная и нормативная глубины промерзания грунта соответственно; - коэффициент теплового режима сооружения, 0,5;

- величина промерзания грунтов разного типа, 0,23 м - для суглинка;

- коэффициент, численно равный сумме среднемесячных отрицательных температур за сезон: декабрь - 5,4оС, январь - 4,8оС, февраль - 3,1оС:



Mt = 5,4+4,8+3,1=13,3.

2=+0,5= 0,42+0,5=0,92 м


·С учетом технологических особенностей проектируемого здания глубина заложения фундамента должна назначаться на 0,75-0,9м ниже отметки технологических подвалов:


d3=dв+(0,75-0,9)=0+0,9=0,9м.


где: dв - отметка пола подвала.

·В зависимости от действующих на фундамент нагрузок. Т.к. расчет производится по ряду Б, то действующая на фундамент нагрузка составляет 5510 кН. Глубину заложения принимаем не менее 3м.

·Гидрогеологические условия строительной площадки: глубина заложения зависит от уровня грунтовых вод. Фундамент по возможности должен находится выше У.Г.В.

Вывод: согласно всему вышеуказанному, принимаем глубину заложения фундамента равной 3 м.

Нагрузки действующие на фундамент:

= 5510 кН.

Мх= 480 кН;

Му= 100 кН.


Характеристики слоя грунта, на котором расположен фундамент.



Табл. 3

Характеристики грунта?gХарактеристики грунта за 1-м состояниемХарактеристики грунта за 2-м состояниемС=20,5 кПа1,5СІ=13,67 кПаС=20,5 кПа?=21о1,15?І=18,26о?=21о?=16,5 кН/м31?І=16,5 кН/м3?=16,5 кН/м3Е=12,5 МПа1ЕІ=12,5 МПаЕ=12,5 МПа

Коэффициенты. Mg, Mq, Mc.


Табл. 4

Угол внутреннего трения, ?, град.КоэффициентыMgMqMc?І=18о0,432,735,31?ІІ=21о0,563,245,84

.3 Расчет площади подошвы фундамента


В качестве несущего слоя принимаем грунт суглинок со следующими характеристиками:


WµСЕ16,5271630150,380,9-0,150,0720,52112,5

Предварительно размеры фундамента в плане определяются по краевому расчётному сопротивлению R.

·Расчетное краевое сопротивление в первом приближении:



где: коэффициент условий работы оснований (=1,25) и сооружений (=1,04) принимаются по табл.3 СНиП 2.02.01-83;

к - коэффициент, принимаемый равным 1,1, т. к. прочностные характеристики грунта () приняты по табл.1-3 прил. 1 СНиП 2.02.01-83 "Основания зданий и сооружений";

- коэффициенты, принимаемые по табл.4 СНиП 2.02.01-83;

- коэф. влияния площади фундамента;

- ширина фундамента;

- расчётное значене удельного веса грунтов ниже подошвы фундамента;

- расчётное значение удельного веса грунтов, залегающих выше подошвы фундамента.


=


удельные веса грунтов напластований, залегающих выше подошвы фундамента;

- расчётное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента;- глубина заложения фундаментов безподвальных помещений зданий от уровня планировки или приведенная глубина заложения наружных и внутренних фундаментов от пола подвала.



- Площадь подошвы фундамента в первом приближении:


м2.


- Ширина подошвы фундамента:



Длина фундамента:



·Расчетное краевое сопротивление во втором приближении:



- Площадь фундамента во втором приближении:


м2.


Ширина подошвы фундамента:



- Длина фундамента:



Проверяем сходимость:



Условие выполняется.

Окончательные размеры фундамента принимаем: b=3,27 м; l=5,46 м

Проверка контактных напряжений по подошве фундамента.



где: N, Mx, My - усилия, переданные на фундамент от сооружения;

, - моменты сопротивления подошвы фундамента.



Условие выполняется.


.4 Расчёт осадки фундаментов


Согласно ДБН В.2.1-10-2009 "Основания и фундаменты сооружений", расчётная схема основания, используемая для определения совместимой деформации основания и сооружения, применяется в виде линейно - деформируемого полупространства с условным ограничением глубины сжимаемой толщи.

Последовательность расчёта осадки фундамента:

. Вычисляется среднее давление под подошвой фундамента



. Определяется природное давление грунта на уровне подошвы фундамента.




3. Вычисляется дополнительное вертикальное давление под подошвой фундамента.



. Толщина грунта ниже подошвы фундамента разделяется на элементарные слои толщиной



. Построение эпюры напряжения от собственного веса грунта :



. Построение эпюры :


.


где: - относительная глубина точки, в которой определяется напряжение.



где:- толщина элементарного слоя.

Коэффициент определяем по табл. Д1, ДБН В.2.1-10-2009.

. Определение нижней границы сжимаемой толщи.

Определяется из условия:

. Среднее значение находим как сумму верхних и нижних значений:



. Определяем осадку i-го слоя:



где:

- безрозмерный коэф. равный 0,8;

- среднее значение вертикального нормального напряжения в i-м слое грунта на вертикале проходящей через центр подошвы фундамента;

- толщина i-го слоя грунта;

- среднее значение вертикального напряжения от собственного веса в i-м слое грунта по вертикале проходящей через центр подошвы фундамента;

- модуль деформации i-го слоя грунта.

. Общую осадку определяем как сумму осадок всех слоев:



11. Полученное значение осадки не должно превышать нормативные значения (10см).

Расчет осадок сводим в таблицу:


Табл. 5


?


Условие выполняется.


2.5 Конструирование фундамента


Тип фундамента назначается из условия жесткости. Проверяем жесткость фундамента по условию:


0,6+3*2=6,6?3,3

1+3*2=7?5,5


При заданной глубине конструкция фундамента жесткая, принимается с повышенной частью.

Размеры подколонника в плане назначаются конструктивно:




При конструировании колон необходимо учитывать, что ее высота должна быть кратна 100 мм (для монолитных фундаментов), 300 мм для сборных фундаментов.

Зазоры между стенкой и колонной по низу - не меньше 50 мм, по верху - не меньше 75 мм. Высота подколонника назначается конструктивно, от верха подколонника колона заглубляется на глубину 1-1,4- ак увеличенная на 50 мм (пространство для раствора и рихтовки). Толщина дна стакана - не меньше 200 мм.

Допускается конструктивно определить вылет плит из условия 1,8-3 высоты плиты Н.



3. Расчёт и проектирование фундаментов мелкого заложения на искусственном основании


Согласно ДБН В.2.1-10-2009 "Основания и фундаменты сооружений" расчет производится по ряду Б.


.1 Выбор материала подушки


Под подошвой фундамента находится суглинок полутвердый. Его и будем использовать как материал для сооружения грунтовой подушки. Суглинок полутвердый имеет такие характеристики:

Оптимальная влажность:



Коэффициент пористости грунта под подошвой фундамента:


(=?dЧ9,82=1,7Ч9,82=16,69).


Число пластичности:

p=WL-Wp=0,3-0,15=0,15


Показатель текучести:



- Удельный вес грунта:



Где:

- удельный вес сухого грунта;

Полученные результаты сведены в таблице 6.



Табл. 6.

№Наименование грунтов?, кН/м3?s, кН/м3WWLWP?eSrIPILC, МПа?Е, МПа1Чернозем16,5-0,14----------2Суглинок полутвердый16,5270,160,30,150,380,9-0,150,0720,52112,53Глинистая подушка19,4270,160,30,150,380,62-0,150,0732,824,320,84Песок мелкозернистый, плотный, влажный19,226,50,15--0,280,590,67--3,234,4345Глина третичная, твердая19,827,40,240,450,210,420,72-0,240,1258,219,321,9


Глубина заложения фундамента на искусственном основании

·В зависимости от глубины промерзания грунта:



тут - расчетная и нормативная глубины промерзания грунта соответственно; - коэффициент теплового режима сооружения, 0,5;

- величина промерзания грунтов разного типа, 0,23 м - для суглинка;

- коэффициент, численно равный сумме среднемесячных отрицательных температур за сезон: декабрь - 5,4оС, январь - 4,8оС, февраль - 3,1оС:

t = 5,4+4,8+3,1=13,3.

1=+0,5= 0,42+0,5=0,92 м


·С учетом технологических особенностей проектируемого здания глубина заложения фундамента должна назначаться на 0,75-0,9м ниже отметки технологических подвалов:


d2=dв+(0,75-0,9)=0+0,9=0,9м.


где: dв - отметка пола подвала.

·В зависимости от действующих на фундамент нагрузок. Т.к. расчет производится по ряду Б, то действующая на фундамент нагрузка составляет 5510 кН. Глубину заложения принимаем не менее 3м.

Вывод: глубина заложения фундамента равна 3 м.

Характеристики грунтовой подушки.


Табл. 7.

Характеристики грунта?gХарактеристики грунта за 1-м состояниемХарактеристики грунта за 2-м состояниемС=32,8 кПа1,5СІ=21,9 кПаСІІ=32,8 кПа?=24,3о1,15?І=21,1о?ІІ=24,3о?=19,4кН/м31?І= 19,4 кН/м3?ІІ=19,4 кН/м3Е=20,8 МПа1ЕІ=20,8 МпаЕІІ=20,8 Мпа

Коэффициенты Mg, Mq, Mc.


Табл. 8.

Угол внутреннего трения, ?, град.КоэффициентыMgMqMc?I=21 о0,563,245,84?ІІ=24о0,723,876,45

Вывод: несущий слой - подушка глинистая.


.2 Определение размеров подошвы фундамента


Расчетное сопротивление грунта определяем по формуле (задаемся b/ = 1 м):



Где: - коэффициенты условий работы.

- коэффициент достоверности определения характеристик грунта. - коэффициенты, зависящие от угла внутреннего трения ?, для грунта который окружает подушку.

- коэффициент, учитывающий особенности совместной работы широкого фундамента с основанием.

b? - ширина фундамента.

- удельный вес грунта под подошвой фундамента.

- глубина заложения фундамента.

- удельный вес грунта выше подошвы фундамента.

- глубина подвала.

- удельное сцепление грунта.

Площадь подошвы фундамента в первом приближении:



Ширина фундамента:



- Длина фундамента:



Расчетное сопротивление во втором приближении:



- Вычисляем площадь подошвы фундамента во втором приближении:


м2.


Ширина подошвы фундамента:



Длина фундамента:



Проверяем сходимость:



Условие выполняется.

Окончательные размеры фундамента принимаем: b=2,7м; l=4,5м;

Проверка контактных напряжений по подошве фундамента.



где: N, Mx, My - усилия, переданные на фундамент оn сооружения;

, - моменты сопротивления подошвы фундамента.



Условие выполняется.


.3 Расчёт осадки фундаментов


Согласно ДБН В.2.1-10-2009 "Основания и фундаменты сооружений" расчётная схема оcнования, используемая для определения совместимой деформации основания и сооружения, применяется в виде линейно - деформируемого полупространства с условным ограничением глубины сжимаемой толщи.

Выполним расчет прочности подстилающего слоя.

. Вычисляется среднее давление под подошвой фундамента:



. Определяется природное давление грунта на уровне подошвы подушки.



. Вычисляется дополнительное вертикальное давление под подошвой фундамента.



. Толщина грунта ниже подошвы фундамента разделяется на элементарные слои толщиной



. Построение эпюры :



. Построение эпюры :




Где - относительная глубина точки, в которой определяются напряжения.



где: z - толщина элементарного слоя.

Коэффициент определяем по табл. Д1, ДБН В.2.1-10-2009.

. Определение нижней границы сжимаемой толщи. Определяется из условия:



. Среднее значение находим как сумму верхних и нижних значений:



. Определяем осадку i-го слоя:




где:

- безрозмерный коэф. равный 0,8;

- среднее значение вертикального нормального напряжения в i-м слое грунта на вертикале проходящей через центр подошвы фундамента;

- толщина i-го слоя грунта;

- среднее значение вертикального напряжения от собственного веса в i-м слое грунта по вертикале проходящей через центр подошвы фундамента;

- модуль деформации i-го слоя грунта.

. Общую осадку определяем как сумму осадок всех слоев:



. Полученное значение осадки не должно превышать нормативные значения (10 см).

Расчет осадок сводим в табл. 9.


Табл. 9.



?


Условие выполняется.


3.4 Конструирование грунтовой подушки и фундамента


Размеры грунтовой подушки:


? ?=39,35?


Ширина подушки:


м


Длина подушки:


м


Тип фундамента назначается из условия жесткости. Проверяем жесткость фундамента по условию:


2,7?0,6+2Ч3 2,7?6,6

4,5?1+2Ч3 4,5?7


При заданной глубине конструкция фундамента жесткая, принимается с повышенной частью.

Размеры подколонника в плане назначаются конструктивно:



bnk=0,6+0,6=1,2; ?nk=1+0,6=1,6

При конструировании колон необходимо учитывать, что ее высота должна быть кратна 100 мм (для монолитных фундаментов), 300 мм для сборных фундаментов.

Зазоры между стенкой и колонной по низу - не меньше 50 мм, по верху - не меньше 75 мм. Высота подколонника назначается конструктивно, от верха подколонника колона заглубляется на глубину 1-1,4 - ак увеличенная на 50 мм (пространство для раствора и рихтовки). Толщина дна стакана - не меньше 200 мм.

Допускается конструктивно определить вылет плит из условия 1,8-3 высоты плиты Н.



4. Вариантное проектирование


.1 Определение наиболее рационального типа фундамента


Наиболее рациональную конструкцию фундамента определяем исходя из сравнения вариантов. Сравнение выполняем по стоимости устройства фундаментов. Результаты всех расчетов сведены в табл. 14.

Подсчет объемов работ

·Для фундамента мелкого заложения на естественном основании:


Табл. 10.

п/пНаименование работЕдиница измеренияФормула подсчетаОбъем работ1Разработка грунта в отвал эскалаторами с ковшомм3319,112Устройство ж.б. фундаментов м314,93Гидроизоляция боковых поверхностей фундамента гидроизоломм234,854Обратная засыпка катлаванов бульдозеромм3304,215Уплотнение грунта пневмотрамбовкойм3304,21

·Для фундамента мелкого заложения на искусственном основании:



Табл. 11.

п/пНаименование работЕдиница измеренияФормула подсчетаОбъем работ1Разработка грунта в отвал эскалаторами с ковшомм3523,412Устройство грунтовой подушким344,323Устройство ЖБ фундаментовм311,124Гидроизоляция боковых поверхностей фундамента гидроизоломм226,635Обратная засыпка котлована бульдозеромм3467,976Уплотнение грунта пневмотрамбовкамим3467,97

Стоимость устройства фундамент мелкого заложения на естественном основании, грн. Расчет сведен в таблицу 12:


Табл.12.

№Наименование работЕдиница измеренияОбъем работ, м3Стоимость в грн. ЕдиничнаяОбщая1Разработка грунта в отвал эскалаторами с ковшом100 м3319,1153,27169,992Устройство ЖБ фундаментов1 м314,9203,743035,733Гидроизоляция боковых поверхностей фундамента гидроизолом1 м234,8510,86378,474Обратная засыпка катлаванов бульдозером100 м3304,2114,5944,385Уплотнение грунта пневмотрамбовками100 м3304,214181271,6 4900,17

Стоимость устройства фундамент мелкого заложения на искусственном основании, грн.

Расчет сведен в таблицу 13:


Табл. 13.

№Наименование работЕдиница измеренияОбъем работСтоимость в грн. ЕдиничнаяОбщая1Разработка грунта в отвал эскалаторами с ковшом100 м3523,4153,27278,822Устройство грунтовой подушки1 м344,3267,642997,813Устройство ЖБ фундаментов1 м311,12203,742265,594Гидроизоляция боковых поверхностей фундамента гидроизолом1 м226,6310,86289,25Обратная засыпка котлована бульдозером100 м3467,9714,5968,286Уплотнение грунта пневмотрамбовками100 м3467,974181956,12 7855,81

4.2 Сравнение вариантов


Табл. 14.

№Наименование типа фундаментаСтоимость устройства данного типа фундамента, грн1Фундамент мелкого заложения на естественном основании4900,172Фундамент мелкого заложения на искусственном основании7855,81

Вывод: выбираем фундамент на естественном основании, так как он экономически выгоднее.



Список литературы


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

. СНиП 2.02.03-85 "Свайные фундаменты"

3. Методичні вказівки до виконання курсового проекту з дисципліни "Грунтознавство, основи та фундаменти"

4. Методические указания по расчету и проектированию свайных фундаментов, 1981 г.

. Долматов Б.И. "Механика грунтов основания и фундаменты",1985 г.

. ДБН В.1-10-2009 "Основания и фундаменты сооружений"



Содержание инженерный фундамент геологический осадка Введение . Исходные данные . Расчет и проектирование фундамента мелкого заложения на естественн

Больше работ по теме:

Предмет: Строительство

Тип работы: Курсовая работа (т)

Новости образования

КОНТАКТНЫЙ EMAIL: MAIL@SKACHAT-REFERATY.RU

Скачать реферат © 2018 | Пользовательское соглашение

Скачать      Реферат

ПРОФЕССИОНАЛЬНАЯ ПОМОЩЬ СТУДЕНТАМ