Расчет оснований и фундаментов гражданского здания - Курсовая работа

бесплатно 0
4.5 95
Определение физических характеристик грунта. Оценка инженерно-геологических условий площадки строительства. Определение нагрузок на фундаменты здания. Проверка давления на грунт под подошвой фундамента. Расчет и конструирование свайного фундамента.


Аннотация к работе
Требуется вычислить необходимые физические характеристики грунта в дополнение к определенным в геодезической лаборатории. rs =2,61г/см3-плотность частиц r =1,51г/см3-плотность грунта g11 =15,0 КН/м3 - удельный вес w =25% - весовая влажность wp =14%-граница раскатывания Требуется вычислить необходимые физические характеристики грунта в дополнение к определенным в геодезической лаборатории. rs =2,68г/см3-плотность частиц r =1,72г/см3-плотность грунта g11 =17,0 КН/м3 - удельный вес w =18,5% - весовая влажность wp =16%-граница раскатывания Требуется вычислить необходимые физические характеристики грунта в дополнение к определенным в геодезической лаборатории. rs =2,66г/см3-плотность частиц r =1,83г/см3-плотность грунта g11=18 КН/м3 - удельный вес w=13% - весовая влажность j11=32° - угол внутреннего трения Требуется определить модуль деформации грунта по результатам испытания грунта штампом в полевых условиях - график S=f(P), приведенный на рис.1 Требуется определить модуль деформации грунта по результатам испытания грунта компрессионным приборе - график зависимости е = f( P ) приведен на рис.

Введение
В курсе «Механика грунтов, основания и фундаменты» особое внимание уделяется вопросам внедрения новейших достижений теории в практику фундаментостроения, направленных на индустриализацию, удешевление, ускорение, и улучшение качества строительства.

Целью курсового проекта по этой дисциплине является ознакомление с принципами проектирования оснований и фундаментов и закрепление теоретических знаний. Тематика проектирования отвечает учебным задачам подготовки инженеров и увязана с решением практических вопросов - выполнением проектов фундаментов сооружений.

При выполнении курсового проекта необходимо научиться пользоваться строительными нормами, ГОСТАМИ, типовыми проектами, каталогами изделий для выполнения фундаментов, а также учебной, справочной и научной литературой; рекомендуется широко использовать вычислительную технику; должны найти отражение требования стандартов единой системы конструкторской документации (ЕСКД), технико экономического анализа, предложения по производству работ нулевого цикла, вопросы техники безопасности.

Исходные данные к курсовой работе указаны на листах, выданных кафедрой.

1. Определение физических характеристик грунта

Инженерно геологический элемент 1

Требуется вычислить необходимые физические характеристики грунта в дополнение к определенным в геодезической лаборатории. rs =2,61г/см3 -плотность частиц r =1,51г/см3 -плотность грунта g11 =15,0 КН/м3 - удельный вес w =25% - весовая влажность wp =14% -граница раскатывания

WL=23% - граница текучести j11=11 ° - угол внутреннего трения

CII=10КПА - удельное сцепление

Название грунта определяется по числу пластичности

Ip = WL-wp

Где WL - влажность на границе текучести wp - влажность на границе раскатывания

Ip=23-14 =9% - суглинок

По показателю текучести

Где wp - влажность на границе раскатывания w - весовая влажность суглинок характеризуется как твердый

Коэффициент пористости определяется по формуле

Где w - весовая влажность rs -плотность частиц r -плотность грунта

Пористость

Плотность грунта во взвешенном водой состоянии определяется по формуле rsb =(rs-rw)?(1-n)

Где rs -плотность частиц r w -плотность воды rsb = (2,61-1)?(1-0,537)=0,745 г/см3

Удельный вес во взвешенном водой состоянии gsb = rsb?g gsb = 0,745?10=7,45 КН/м3

Плотность грунта в сухом состоянии определяется по формуле

Где w-весовая влажность r -плотность грунта г/см3

Удельный вес в сухом состоянии gd = rd?g gd =1,21?10=12,1 КН/м3

Расчетное сопротивление суглинка составит

R0=100 КПА

При е=1,161

Инженерно геологический элемент 2

Требуется вычислить необходимые физические характеристики грунта в дополнение к определенным в геодезической лаборатории. rs =2,68г/см3 -плотность частиц r =1,72г/см3 -плотность грунта g11 =17,0 КН/м3 - удельный вес w =18,5% - весовая влажность wp =16% -граница раскатывания

WL=21% - граница текучести j11=18 ° - угол внутреннего трения

CII=9КПА - удельное сцепление

Название грунта определяется по числу пластичности [1, табл. П.2.4]

Ip = WL-wp

Где WL - влажность на границе текучести wp - влажность на границе раскатывания

Ip=21-16 =5 % - супесь

По показателю текучести

Где wp - влажность на границе раскатывания w - весовая влажность супесь характеризуется как пластичная

Коэффициент пористости определяется по формуле

Где w - весовая влажность rs -плотность частиц r -плотность грунта

Пористость

Плотность грунта во взвешенном водой состоянии определяется по формуле rsb =(rs-rw)?(1-n)

Где rs -плотность частиц r w -плотность воды rsb = (2,68-1)?(1-0,458)=0,911 г/см3

Удельный вес во взвешенном водой состоянии gsb = rsb?g gsb = 0,911?10=9,11 КН/м3

Плотность грунта в сухом состоянии определяется по формуле

Где w-весовая влажность r -плотность грунта г/см3

Удельный вес в сухом состоянии gd = rd?g gd =1,451?10=14,51 КН/м3

Расчетное сопротивление супеси составит

R0=170,25 КПА

При е=0,846

Инженерно геологический элемент 3

Требуется вычислить необходимые физические характеристики грунта в дополнение к определенным в геодезической лаборатории. rs =2,66г/см3 -плотность частиц r =1,83г/см3 -плотность грунта g11=18 КН/м3 - удельный вес w=13% - весовая влажность j11=32° - угол внутреннего трения

Название грунта определяется по числу пластичности [1, табл. П.2.4]

Ip = WL-wp

Где WL - влажность на границе текучести wp - влажность на границе раскатывания

Ip=0 - песок

Гранулометрический состав песка: Масса частиц крупнее 2мм =0,2%<25%

Масса частиц крупнее 0,5мм=10,2%<50%

Масса частиц крупнее 0,25мм=34,9%<50%

Масса частиц крупнее 0,1мм=80,8%>75% т.е. песок мелкий

Коэффициент пористости определяется по формуле

Где w - весовая влажность rs -плотность частиц r -плотность грунта в соответствии с [1, табл. П 2.3] песок характеризуется средней плотности

Пористость

Плотность грунта во взвешенном водой состоянии определяется по формуле rsb =(rs-rw)?(1-n)

Где rs -плотность частиц r w -плотность воды rsb = (2,66-1)?(1-0,391)=1,01 г/см3

Удельный вес во взвешенном водой состоянии gsb = rsb?g gsb = 1,01?10=10,1 КН/м3

Плотность грунта в сухом состоянии определяется по формуле

Где w-весовая влажность r -плотность грунта г/см3

Удельный вес в сухом состоянии gd = rd?g gd =1,619 ?10=16,19 КН/м3

Степень влажности песка определится по формуле

Где Sr -степень влажности песка w - весовая влажность е - коэффициент пористости

-плотность частиц грунта

-плотность воды

В соответствии с [1, табл. П.2.2] песок характеризуется как влажный

Расчетное сопротивление песка средней крупности, средней плотности составит

R0=200 КПА

Результаты определений заносим в сводную таблицу 1

Тип грунта Суглинок с илом Супесь Песок (мелкий)

Удельный вес твердых частиц, КН/м3 gs 26,1 26,8 26,6

Удельный вес, КН/м3 g11 15,0 17,0 18,0

Удельный вес грунта во взвешенном водой состоянии, КН/м3 gsb 7,45 9,1 10,1

Удельный вес сухого грунта, КН/м3 gd 12,1 14,5 16,2

Коэф. Пористости е 1,161 0,846 0,643

Пористость n 0,537 0,458 0,391

Природная влажность w 0,25 0,185 0,13

Коэф. Водонасыщения Sr - - 0,538(влажный)

Влажность на границе текучести wl 0,23 0,21 - Влажность на границе раскатывания wp 0,14 0,16 - Число пластичности Ip 0,09 0,05 -

Показатель текучести Il 1,222(текучий) 0,5(пластичная) - Угол внутреннего трения, градус j11 11 18 32

Модуль деформации, КПА Е 3930,6 8909,6 17610,3

Расчетное сопротивление грунта оснований, КПА Ro 100 170,25 200

Удельное сцепление, КПА С11 10 9 -

Физико-механические характеристики грунтов Таблица 1

1.1 Обработка результатов испытания грунта штампом

Требуется определить модуль деформации грунта по результатам испытания грунта штампом в полевых условиях - график S=f(P), приведенный на рис.1

Грунт - суглинок

В соответствии с ГОСТ 12374-77 «Грунты. Методы полевого испытания статической нагрузкой» модуль деформации грунта Е вычисляется для прямолинейного участка графика по формуле

Где n - коэффициент Пуассона, принимаемый 0,35 для суглинков w - безразмерный коэффициент, принимаемый 0,79 d - диаметр штампа, М

DP - приращение давления между двумя точками, взятыми на осредняющей прямой, КПА

DS - приращение осадки штампа в М, между теми же точками, соответствующее DP

Для рассмотрения случая испытания стандартным штампом, площадью

А =5000 см2, диаметром d=0,798м, модуль деформации определится

1.2 Обработка результатов компрессионных испытаний грунта

Требуется определить модуль деформации грунта по результатам испытания грунта компрессионным приборе - график зависимости е = f( P ) приведен на рис.2

Грунт - супесь

Используя нормативные рекомендации, определяется коэффициент сжимаемости в интервале давления 100-200 КПА.

Модуль деформации по компрессионным испытаниям определится где b - безразмерный коэффициент, принимаемый для суглинков 0,74

Модуль деформации Ек, полученный по результатам компрессионных испытаний изза несоответствия напряженно-деформированного состояния грунта в приборе и в основании фундамента, имеет заниженное значение. Поэтому для перехода к натурным значениям модуль деформации Е от компрессионного значения Ек при испытании вводится корректировочный коэффициент mk

Корректировочный коэффициент mk, принимается по [1,табл.2.2]

По интерполяции определяем mk=2

Значение модуля деформации примет значение

Грунт - песок

Используя нормативные рекомендации, определяется коэффициент сжимаемости в интервале давления 100-200 КПА.

Модуль деформации по компрессионным испытаниям определится где b - безразмерный коэффициент, принимаемый для песков 0,76

Модуль деформации Ек, полученный по результатам компрессионных испытаний изза несоответствия напряженно-деформированного состояния грунта в приборе и в основании фундамента, имеет заниженное значение. Поэтому для перехода к натурным значениям модуль деформации Е от компрессионного значения Ек при испытании вводится корректировочный коэффициент mk

Корректировочный коэффициент mk, принимается по mk=1

Значение модуля деформации примет значение

2. Оценка инженерно-геологических условий площадки строительства

Площадка характеризуется благоприятными условиями для строительства : имеет относительно ровный рельеф , отмечается горизонтальное простирание слоев грунта.

В геологическом отношении площадка строительства представлена следующими инженерно-геологическими элементами: 1 - суглинок текучий g11=15.0 КН/м3, е=1.161, Il=1.222, Е=3930,6 КПА, Ro=100 КПА толща 2-3 м., который может быть использован в качестве естественного основания.

2 - супесь пластичная g11=17.0 КН/м3, е=0.846, Il=0.5,Е=8909.3 КПА, Ro=170.25КПА толща 5-7 м., который может быть использован в качестве естественного основания.

3 - песок мелкий, средней плотности, влажный g11=18 КН/м3, е=0.643, Sr=0.538, Е=17610,3 КПА, Ro=200 КПА, который не рекомендуется использовать в качестве естественного основания для фундаментов здания, так как является влажным.

2.1 Выделение рациональных вариантов фундаментов

Анализируя возможные к выполнению варианты фундаментов, можно выделить два рациональных: 1 вариант - ленточный фундамент на естественном основании.

Отметка пола технического подполья для этих типовых секций здания минус 2.100, Заглубление подошвы фундамента ниже пола технического подполья - на 0.8 м. Таким образом, отметка заложения подошвы фундамента предварительно может быть принята - минус 2.900.

2 вариант - свайный фундамент.

Проектирование свайного фундамента предусматривается передача нагрузки от сооружения на нижележащий грунт - песок. Длина свай 8.0 метров, определится отметка нижних концов свай - минус 8.800.

3. Определение нагрузок на фундаменты здания

3.1 Постоянные нагрузки на 1м2 покрытия и перекрытия здания

Таблица 2

№ пп Элементы конструкции Нормативная нагрузка, КПА Коэффициент надежности по нагрузке gf Расчетная нагрузка, КПА

1 Кровля

1) 4 слоя рубероида на мастике и защитный слой гравий d=20 мм 2) Цементный раствор М-100 (d=30мм, r=1800кг/м3) 3) Керамзит (d=200 мм, r=400кг/м3) 4) Панель ж/б многопустотная по серии 1.141-1 (d=220мм, r=2500кг/м3) 0,4 0,6 0,8 1,7 1,2 1,2 1,2 1,1 0,48 0,72 0,96 1,87

Итого: 3,5 4,03

2 Чердачное перекрытие

1) Панель ж/б многопустотная по серии 1.141-1 (d=220мм, r=2500кг/м3) 3,2 1,1 3,52

Итого : 3,2 3,52

3 Междуэтажное перекрытие

1) доски по лагам (d=80мм ) 2)Панель ж/б многопустотная по серии 1.141-1 (d=220мм, r=2500кг/м3) 0,2 3,2 1,2 1,1 0,24 3,52

Итого: 3,4 3,76

4 Перекрытие над подвалом

1)линолеум на мастике 2)гипсо- цементно-бетонная плита (d=50мм, r=400кг/м3) 3)минераловатные плиты жесткие (d=50мм, r=400кг/м3) 4) Панель ж/б многопустотная по серии 1.141-1 (d=220мм, r=2500кг/м3) 0,07 0,2 0,2 3,2 1,2 1,2 1,2 1,1 0,08 0,24 0,24 3,52

Итого : 3,67 4,08

5 Лестницы

Марши ж/б серии 1,151-6,8,1; площадки ж/б серии 1,152-6,8,1 3,8 1,1 4,18

Итого: 3,8 4,18

Для дальнейших подсчетов приняты следующие постоянные нормативные нагрузки от отдельных конструкций: перегородки 1,0 КН/м2 внутренние несущие стены из силикатного кирпича

0,38?1,9?10=7,22 КН/м2 наружные стены из глиняного кирпича

0,68?1,9?10=12,16 КН/м2 двойное остекление 0,7 КН/м2 балконная плита 3,8 КН/м2

Временные нормативные нагрузки: снеговая нагрузка 1,0 КН/м2 на лестничную клетку 3 КН/м2 на междуэтажное перекрытие 1,5 КН/м2 нагрузка на балконы 4,0 КН/м2

3.2 Определение нагрузок на фундамент наружной самонесущей стены

Сечение 1-1, с грузовой площадью: А1 = 0

Нормативная нагрузка на длину фундамента

Постоянные нагрузки наружная стена из силикатного кирпича

(7?2,8 1,7 0,3)?12,16?2,91 -7? ?1,51?12,16 1,1?2,91?19?0,51 = 620,54 КН. вес окон 7? ?1,51?0,7=10,06 КН

Временные нагрузки = 0

3.3 Определение нагрузки на фундамент внутренней несущей стены (с опиранием лестниц)

1) Сечение2-2, с грузовой площадью м2

Нормативная нагрузка на длину фундамента

Постоянные нагрузки лестницы - 7?1,11?3,8 = 29,53 КН

(расчетная нагрузка 7?1,11?4,18 = 32,48 КН);

внутренняя несущая стена - 21,6?7,22??1 = 155,95 КН;

кровля 2,54?3,5 = 8,89

(расчетная нагрузка 2,54?4,03 = 10,24 КН) чердачное перекрытие 2,54?3,2 = 8,13

(расчетная нагрузка 2,54?3,52 = 8,94 КН) междуэтажное перекрытие 6?1,43?3,4= 29,17 КН

(расчетная нагрузка 6?1,43?3,76= 32,26 КН) перекрытия над подвалом 1,43?3,67 = 5,25 КН;

(расчетная нагрузка 1,43?4,08 = 5,83 КН);

перегородки 7?1,43?1,0 = 10,01 КН.

Временная нагрузка снеговая нагрузка 2,54?1,0 = 2,54 КН нагрузка на чердачное перекрытие 2,54?0,7 = 1,78 КН лестницы 7?1,11?3 = 23,31КН;

нагрузка на междуэтажное и подвальное перекрытие с учетом коэффициента сочетания уп1=0,49 7?1,43?1,5?0,49= 7,35 КН коэффициент сочетания:

2). Сечение 3-3, с грузовой площадью: м2

Нормативная нагрузка на длину фундамента

Постоянные нагрузки лестницы - 7?1,11?3,8 = 29,53 КН

(расчетная нагрузка 7?1,11?4,18 = 32,48 КН);

внутренняя несущая стена - 21,6?7,22??1 = 155,95 КН;

кровля 3,84?3,5 = 13,44

(расчетная нагрузка 3,84?4,03 = 15,48 КН) чердачное перекрытие 3,84?3,2 = 12,29

(расчетная нагрузка 3,84?3,52 = 13,52 КН) междуэтажное перекрытие 6?2,73?3,4= 55,69 КН

(расчетная нагрузка 6?2,73?3,76= 61,59 КН) перекрытия над подвалом 2,73?3,67 = 10,02 КН;

(расчетная нагрузка 2,73?4,08 = 11,14 КН);

перегородки 7?2,73?1,0 = 19,11 КН.

Временная нагрузка снеговая нагрузка 3,84?1,0 = 3,84 КН нагрузка на чердачное перекрытие 3,84?0,7 = 2,69 КН лестницы 7?1,11?3 = 23,31КН;

нагрузка на междуэтажное и подвальное перекрытие с учетом коэффициента сочетания уп1=0,49 7?1,43?1,5?0,49= 7,35 КН коэффициент сочетания:

3.4 Определение нагрузок на фундамент наружной несущей стены

Сечение 4-4, с грузовой площадью: Нормативная нагрузка на длину фундамента .

Постоянные нагрузки

Кровля 2,73?3,5 = 9,55КН ;

(расчетная нагрузка - 2,73?4,03 =11,0КН;

чердачное перекрытие - 2,73?3,2 = 8,74 КН;

(расчетная нагрузка - 2,73?3,52 =9,61КН;) междуэтажное перекрытие 6?2,73?3,4 = 55,7КН;

(расчетная нагрузка - 6?2,73?3,76 = 61,59 КН);

перегородки - 7?2,73?1,0 = 19,11 КН;

перекрытия над подвалом 2,73?3,67 = 10,02 КН;

(расчетная нагрузка - 2,73?4,08 = 11,14 КН);

наружная стена - 21,6?12,16?1 1,1?1?9,69 =273,32 КН;

Временные нагрузки: - снеговая нагрузка 2,73?1,0 = 2,73 КН;

- нагрузка на чердачное перекрытие 2,73?0,7 = 1,91 КН;

- междуэтажное и перекрытие над подвалом с учетом коэффициента сочетания yn1=0,49 7?2,73?1,5?0,49=14,05 КН;

3.5 Определение нагрузок на фундамент поперечной несущей стены

Сечение5-5, с грузовой площадью: м2;

Нормативная нагрузка на длину фундамента

Постоянные нагрузки внутренняя несущая стена - 21,6?7,22?1 = 155,95 КН;

кровля 5,46?3,5 = 19,11

(расчетная нагрузка 5,46?4,03 = 22,0 КН) чердачное перекрытие 5,46?3,2 = 17,47 КН;

(расчетная нагрузка 5,46?3,52 = 19,22 КН);

междуэтажное перекрытие 6?5,46?3,4 = 111,36 КН;

(расчетная нагрузка 6?5,46?3,76= 123,18 КН);

перекрытия над подвалом 5,46?3,67 = 20,04 КН;

(расчетная нагрузка 5,46?4,08 = 22,28 КН);

перегородки 7?5,46?1,0 = 38,22 КН.

Временная нагрузка снеговая нагрузка 5,46?1,0 = 5,46 КН;

нагрузка на чердачное перекрытие 5,46?0,7 = 3,82 КН ;

нагрузка на междуэтажное и подвальное перекрытие с учетом коэффициента сочетания уп1=0,49 7?5,46?1,5?0,49= 28,09 КН коэффициент сочетания:

3.6 Определение нагрузки на фундамент наружной несущей стены (с опиранием балконной плиты)

Сечение6-6, с грузовой площадью: м2

Нормативная нагрузка на длину фундамента

Постоянные нагрузки

- наружная стена 19,9?1?7,22 = 143,68КН;

вес балконов 7?3,8?2,6 = 69,19КН;

покрытие последнего балкона 2,6?4,2 = 10,92 КН;

Временные нагрузки: снеговая нагрузка 2,6?1,0 = 2,6 КН;

нагрузка на балконы 7?2,6?4,0 = 72,8КН;

3.7 Нагрузки в сечениях

Таблица 3

№№ пп Вид нагрузки Коэффициент надежности по нагрузке gf Сечение 1-1 Сечение2-2 Сечение 3-3

Нормативная нагрузка, КН Расчетная нагрузка, КН Нормативная нагрузка, КН Расчетная нагрузка, КН Нормативная нагрузка, КН Расчетная нагрузка, КН

Постоянная

1 Кровля 8,89 10,24 13,44 15,48

2 Чердачное перекрытие 8,13 8,94 12,29 13,52

3 Междуэтажные перекрытия 29,17 32,26 55,69 61,59

4 Перекрытие над подвалом 5,25 5,83 10,02 11,14

5 Перегородки 1,1 10,01 11,01 19,11 21,02

6 Наружная стена 1,2 620,54 744,65

7 Внутренняя стена 1,1 155,95 171,55 155,95 171,55

8 Лестница 29,53 32,48 29,53 32,48

9 Вес окон 1,1 10,06 11,07

ИТОГО: 630,6 755,72 246,93 272,31 296,03 3266,78

Временные

1 Снег 1,4 2,54 3,56 3,84 5,38

2 Чердачное перекрытие 1,3 1,78 2,31 2,69 3,5

3 Нагрузка на перекрытия с учетом коэффициента сочетания yn1 1,3 7,36 9,57 14,05 18,27

4 Нагрузка на лестницу 1,2 23,31 27,97 23,31 27,97

ИТОГО: 34,99 43,41 43,89 55,12

Основное сочетание нагрузок для расчета основания по деформациям 630,6 281,92 339,92

Основное сочетание нагрузок для расчета фундаментов по прочности Постоянные и все временные нагрузки с y=0,9 755,72 311,38 376,39

Постоянная и одна наиболее невыгодная временная 755,72 300,28 354,75

№№ пп Вид нагрузки Коэффициент надежности по нагрузке gf Сечение 4-4 Сечение5-5 Сечение 6-6

Нормативная нагрузка, КН Расчетная нагрузка, КН Нормативная нагрузка, КН Расчетная нагрузка, КН Нормативная нагрузка, КН Расчетная нагрузка, КН

Постоянная

1 Кровля 9,55 11,0 19,11 22,0

2 Междуэтажные перекрытия 8,74 9,61 17,47 19,22

3 Чердачное перекрытие 55,7 61,59 111,36 123,18

4 Перекрытие над подвалом 10,02 11,14 20,04 22,28

5 Перегородки 1,1 19,11 21,02 38,22 42,04

6 Наружная стена 1,2 273,32 327,98 143,68 172,42

7 Внутренняя стена 1,1 155,95 171,55

8 Лестница

9 Вес окон 1,1

10 Вес балконов 69,19 76,11

11 Покрытие последнего балкона 10,92 12,02

ИТОГО: 376,44 442,35 362,15 400,27 223,79 260,55

Временные

1 Снег 1,4 2,73 3,82 5,46 7,64 2,6 3,64

2 Чердачное перекрытие 1,3 1,91 2,48 3,82 4,97

3 Нагрузка на перекрытия с учетом коэффициента сочетания yn1 1,3 14.05 18,27 28,09 36,52

4 Нагрузка на балконы 1,2 72,8 87,36

ИТОГО: Основное сочетание нагрузок для расчета основания по деформациям 395,13 399,52 299,19

Основное сочетание нагрузок для расчета фундаментов по прочности Постоянные и все временные нагрузки с y=0,9 464,46 444,49 342,45

Постоянная и одна наиболее невыгодная временная 460,62 436,79 347,91

3.8 Значение вертикальных нагрузок для расчета фундаментов в расчетных сечениях

Таблица 4

Сечение Нормативная нагрузка n011 КН Расчетная нагрузкаn01 КН

1-1

2-2

3-3

4-4

5-5

6-6

4. Расчет и конструирование фундаментов мелкого заложения

На практике в строительстве применяются фундаменты мелкого заложения следующих видов: столбчатые, ленточные, перекрестные и в виде сплошных железобетонных плит.

Наиболее же часто проектируются столбчатые и ленточные фундаменты; они и рассматриваются в курсовом проекте.

4.1 Определение глубины заложения подошвы фундамента

Требуется определить глубину заложения подошвы фундаментов 6-этажного крупнопанельного дома с техническим подпольем на участке строительства, инженерно-геологическая ситуация которого представлена на рис. Здание строится в г. Нижнем Новгороде.

Расчетная глубина сезонного промерзания грунта у фундаментов здания df определяется по формуле: df=kh?dfn где kh- коэффициент, учитывающий влияние теплового режима сооружения, принимаемый: - для наружных и внутренних фундаментов отапливаемых сооружений по табл. 2.4[1]

-для наружных и внутренних фундаментов неотапливаемых сооружений kh=1,1, кроме районов с отрицательной среднегодовой температурой

В примере для здания с температурой в техническом подполье 5°С коэф. kh=0,7 dfn- нормативная глубина промерзания, определяемая по формуле dfn= do ?

Mt-безразмерный коэффициент, численно равный сумме абсолютных значений среднемесячных отрицательных температур за зиму в данном районе: для Брянска принимается равной 27,2°C[5, табл.1] do- величина, принимаемая равной для суглинков 0,23(м) df=0,7?0,23? =0,84м

Анализ инженерно-геологических условий площадки строительства и конструктивных решений здания позволяет сделать вывод, что принятая глубина заложения фундаментов в данном примере достаточна.

4.2 Определение размеров подошвы фундамента

Ширина подошвы ленточного фундамента определяется по формуле: b= ,м где n011 -расчетные усилия по 2-му предельному состоянию на 1 п.м. ленточного фундамента, приложенные к их верхнему обрезу (при коэф. надежности по нагрузке ?f=1),КН;

R-расчетное сопротивление грунта основания; подставляется Ro ,КН ?mg-средний удельный вес материала фундамента и грунта на его уступах, принимаемый равным 20 КН/м2;

d-глубина заложения фундамента от уровня планировки, м.

Но значение расчетного сопротивления грунта Ro является условным, относится к фундаментам, имеющим ширину d=1м и глубину заложения d=2м и не учитывающим прочностные характеристики грунта. Поэтому производится уточнение значения R с учетом конструктивных особенностей фундамента (d= 2 м) по формуле: R= [M??Kz?b??11 Mg?d1??11 (Mg-1)?db??"11 Mc?C11] где ?c1 и ?c2 -коэф. условий работы, принимаемые по указаниям [табл. П.3.3], в рассматриваемом примере ?с1=1,1 , ?с2=1,0;

Kz- коэф. при b<10м принимается Kz=1;

K-коэф. принимаемый равным К=1, если прочностные характеристики грунта определены непосредственным испытанием;

M?, Mg, Mc-коэф., принимаемые в зависимости от расчетного значения угла внутреннего трения табл.п.3.2 [1]

Для ?11=18° - M?=0,43, Mg=2,73, Mc=5,31;

?11 и ?11"-осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих соответственно выше и ниже подошвы фундамента (при наличии подземных вод определяется с учетом взвешивающего действия воды), в рассматриваемом примере ?11 = 17 КН/м3,?11"= 15 КН/м3;

С11-расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента, в примере C11= 9 КПА;

d1-глубина заложения фундаментов бесподвальных сооружений или приведенная глубина заложения фундамента от пола подвала , определяемая по формуле d1=hs hcf 0,72 0,08? =0.84м где hs-толщина слоя грунта выше подошвы фундамента со стороны подвала 0,72 м hcf-толщина конструкции пола 0,08 м ?cf-расчетное значение удельного веса конструкции пола подвала db-глубина подвала от уровня планировки до пола подвала

Сечение 1-1 b= , R= [0.43?1?1.66?17.0 2.73?17.0?0.84 (2.73-1)?1.2?15.0 5.31?9]=143,05КПА b"= , Так как разность двух значений b превышает 10%

(2.1-1.66)/2.1?100%=21% уточнение необходимо продолжить.

R"= [0.43?1?2.1?17.0 2.73?17.0?0.84 (2.73-1)?1.2?15.0 5.31?9]=146,59КПА b""= , (2,1-2,03)/2,1?100%=3,33% < 10%

Принимаем b=2000мм ФЛ 20.12

R= [0.43?1?2.0?17.0 2.73?17.0?0.84 (2.73-1)?1.2?15.0 5.31?9]=145,79КПА

Сечение2-2: b= , R= [0.43?1?2.16?17.0 2.73?17.0?0.84 (2.73-1)?1.2?15.0 5.31?9]=147,07КПА b"= , Так как разность двух значений b превышает 10%

(2,63-2,16)/2,63 ?100%=17,8% уточнение необходимо продолжить.

R"= [0.43?1?2.63?17.0 2.73?17.0?0.84 (2.73-1)?1.2?15.0 5.31?9]=150,85КПА b""= , (2.63-2.54)/2.63 ?100%=3.4% < 10%

Принимаем b=2800мм ФЛ 28.12

R= [0.43?1?2.8?17.0 2.73?17.0?0.84 (2.73-1)?1.2?15.0 5.31?9]=152,22КПА

Сечение 3-3: b= , R= [0.43?1?2.61?17.0 2.73?17.0?0.84 (2.73-1)?1.2?15.0 5.31?9]=150,69КПА b"= , Так как разность двух значений b превышает 10%

(3.07 -2.61)/3.07 ?100%=15% уточнение необходимо продолжить.

R"= [0.43?1?3.07?17.0 2.73?17.0?0.84 (2.73-1)?1.2?15.0 5.31?9]=154,39КПА b""= , (3.07-2.97)/3.07 ?100%=3.3% < 10%

Принимаем b=3200мм ФЛ 32.12

R= [0.43?1?3.2?17.0 2.73?17.0?0.84 (2.73-1)?1.2?15.0 5.31?9]=155,44КПА

Сечение 4-4: b= , R= [0.43?1?3.03?17.0 2.73?17.0?0.84 (2.73-1)?1.2?15.0 5.31?9]=154,07КПА b"= , Так как разность двух значений b превышает 10%

(3.46-3.03)/3.46 ?100%=12% уточнение необходимо продолжить.

R"= [0.43?1?3.46?17.0 2.73?17.0?0.84 (2.73-1)?1.2?15.0 5.31?9]=157,53КПА b""= , (3.46-3.36)/3.46 ?100%=2.9% < 10%

Принимаем монолитную подушку b=3500мм

R= [0.43?1?3.5?17.0 2.73?17.0?0.84 (2.73-1)?1.2?15.0 5.31?9]=157,85КПА

Сечение 5-5: b= , R= [0.43?1?3.07?17.0 2.73?17.0?0.84 (2.73-1)?1.2?15.0 5.31?9]=154,39КПА b"= , Так как разность двух значений b превышает 10%

(3.49-3.07)/3.49 ?100%=12% уточнение необходимо продолжить.

R"= [0.43?1?3.49?17.0 2.73?17.0?0.84 (2.73-1)?1.2?15.0 5.31?9]=157,77КПА b""= , (3.49-3.39)/3.49 ?100%=2.9% < 10%

Принимаем монолитную подушку b=3500мм

R= [0.43?1?3.39?17.0 2.73?17.0?0.84 (2.73-1)?1.2?15.0 5.31?9]=157,85КПА

Сечение 6-6: b= , R= [0.43?1?2.3?17.0 2.73?17.0?0.84 (2.73-1)?1.2?15.0 5.31?9]=148,2КПА b"= , Так как разность двух значений b превышает 10%

(2.77-2.3)/2.77 ?100%=17% уточнение необходимо продолжить.

R"= [0.43?1?2.77?17.0 2.73?17.0?0.84 (2.73-1)?1.2?15.0 5.31?9]=151,98КПА b""= , (2.77-2.67)/2.77 ?100%=3.6% < 10%

Принимаем b=2800мм ФЛ 28.12

R= [0.43?1?2.8?17.0 2.73?17.0?0.84 (2.73-1)?1.2?15.0 5.31?9]=152,22КПА

4.3 Проверка давления на грунт под подошвой фундамента

Рп= R, Где Рп-давление под подошвой фундамента, КПА;

GFП-собственный вес фундамента длиной 1 п.м.,определяемый как произведение удельного веса материала фундамента (железобетон-24 КН/м3) и объема материала фундамента

GGП-вес грунта на уступах фундамента, определяемый как произведение удельного веса грунта (15 КН/м3) и объема грунта

А-площадь 1 п.м. подошвы фундамента,принятых размеров.

Сечение 1-1: Рп= КПА < 145,79 КПА

Сечение 2-2: Рп= =131,83КПА < 152,22КПА

Сечение3-3: Рп= =137,15КПА < 155,44КПА

Сечение4-4: Рп= =144,99КПА < 157,85КПА

Сечение5-5: Рп= =146,17КПА < 157,85КПА

Сечение6-6: Рп= =138,0КПА < 152,28КПА

Следовательно, принятые размеры подошв фундамента достаточны.

5 Определение осадки основания ленточного фундамента

"[м], где (38)

S - конечная осадка основания;

п - число слоев, на которое разделена сжимаемая толща основания Hc;

= 0,8 - безразмерный коэффициент;

- среднее давление в элементарном слое;

hi - толщина i-того элементарног о слоя грунта;

Ei - модуль деформации i-того элементарного слоя грунта.

Определяем осадку фундамента в сечении с наибольшей нагрузкой - в сечении 5-5 с нормативной нагрузкой n0II = 399,52 КН.

- эпюра дополнительных вертикальных давлений (напряжений) от здания

- коэффициент, зависящий от вида фундамента.

- эпюра вертикальных напряжений от собственного веса грунта.

Давление от собственного веса грунта на уровне подошвы фундамента будет: 15?2=30,0(КПА).

Давление под подошвой фундамента: р = 145,82КПА.

Ширина подошвы фундамента b = 3,5 м.

Дополнительное давление на подошву фундамента: 145,82-30,0=115,82(КПА).

Давление от собственного веса грунта на границе залегания слоев грунта: 15?2,7=40,5(КПА).

40,5 17?6,1=144,2(КПА).

Толщина элементарного слоя: 0,4?b=0,4?3,5=1,4(м).

- абсолютная глубина слоя.

Относительная глубина расположения подошвы i-го слоя.

Напряжения на подошве элементарного слоя:

Среднее напряжение в элементарном слое

1) s zp1 = 0.977? 115.82 = 113.16 КПА; r1 = ® a1 = 0.977

2) s zp2 = 0.755? 115.82 = 87.44 КПА; ; r2 = ® a2 = 0.755

3) s zp3 = 0.550? 115.82 = 63.70 КПА; ; r3 = ® a3 = 0.550

4) s zp4 = 0.420? 115.82 = 48.64 КПА; ; r4 = ® a4 = 0.420

5) s zp5 = 0.337? 115.82 = 39.03 КПА; ; r5 = ® a5 = 0.337

6) s zp6 = 0.315? 115.82 = 36.48 КПА; ; r6 = ® a6 = 0.315

7) s zp7 = 0.264? 115.82 = 30.58 КПА; ; r7 = ® a7 = 0.264

8) s zp8 = 0.227? 115.82 = 26.29 КПА; ; r8 = ® a8 = 0.227

.

S =5.28<Su = 10 см.

Вывод: осадка допустима.

6. Расчет и конструирование свайного фундамента

Проектирование свайного фундамента производится в соответствии с нормами проектирования СНИП 2.02.03-85. Свайные фундаменты [4].

6.1 Определение расчетной нагрузки, допускаемой на сваю

Длина сваи подбирается из условия погружения нижнего конца сваи на 1-2 метра в нижезалегающий более прочный грунт (несущий слой). Несущая способность забивной висячей сваи Fd определяется как сумма сил расчетных сопротивлений грунтов основания под нижним концом сваи и на ее боковой поверхности по формуле: Fd= ?c ? ( ?CR ? R ? A U ? ? ?CF ? f1 ? hi)

Где ?c - коэффициент условий работы сваи в грунте, принимаемый ?C=1;

R - расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи КПА, определяемое по табл.П.7.1 [1]

А - площадь опирания на грунт сваи, м2, принимаемая по площади поперечного сечения сваи брутто, или по площади поперечного сечения камуфлетного уширения по его наибольшему диаметру или по площади сваи оболочки нетто;

U - наружный периметр поперечного сечения сваи, м;(А = 0.09 м2 , А = 0.1225 м2 ) f1 - расчетное сопротивление i-ого слоя грунта основания на боковой поверхности сваи, КПА, определяемое по табл. П.7.2[1] hi - толщина i-ого слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью, м;

?CR, ?CF - коэффициенты условия работы грунта соответственно под нижним концом и на боковой поверхности сваи, учитывающие влияние способа погружения сваи на расчетные сопротивления грунта, определяемые по табл. П.8.1[1];

при погружении сваи забивкой молотами ?CR=1.1, ?CF=0.9

Значение R согласно СНИП [4] определяется по таблице для глубины Н. Величина f1 определяется по таблице для глубин заложения середин слоев грунта, соприкасающихся с боковой поверхностью сваи- h1, h2; пласты грунтов расчленяются на однородные слои толщиной не более 2 метров.

В соответствии с расчетной схемой несущая способность сваи определится: h1=0,75м ; l1=2,35м ;h2=2м ; l2=3,7м ; h3=2м ; l3=5,70м; h4=2м ; l4=7,70м;

h5=2м ; l5=9,70м; h6=2м ; l6=11,70м

Fd=1?[1,1?2780?0,09 1,2?(0,9?4,35?0,7 0,9?2?71,95 1?2?93,4 1?48,85?0,3)]=675,67КН

Значение расчетной нагрузки, допускаемой на сваю, определяется по формуле

N=

Где ?к-коэффициент надежности, принимаемый по СНИП[4, п.4.3]; при определении несущей способности сваи расчетом ?к=1,4

N1= КН; (N2 = 601,28 КН)

6.2 Определение расстояний между сваями и выполнение плана расстановки свай

Требуется выполнить план расстановки свай для типовой секции крупнопанельного жилого дома. Расстояния между сваями под стены здания определяется по формуле: a= где N- расчетная нагрузка, допускаемая на сваю, КН;

n1- расчетная нагрузка на 1 м фундамента (с учетом веса ростверка и грунта на его обрезах),КН

Расстояния между сваями определяются: В сечении 1-1: a1=482,62/259,7=1,86 м Принято при расстановке м

В сечении 2-2: а2=482,62/311,38=1,55м Принято при расстановке м

В сечении 3-3: а3=482,62/376,39=1,28м Принято при расстановке м

В сечении 4-4: а4=482,62/464,49=1,04м Принято при расстановке м

В сечении 5-5: а5=482,62/444,49=1,09м Принято при расстановке м

В сечении 6-6: а6=601,28/347,91=1,73м Принято при расстановке м

Согласно плана размещения, предусматривается забивка сваи марки С11-30 и 2 сваи марки С11-35. Специфика размещения свай при проектировании свайных фундаментов крупнопанельных зданий - расстановка их в местах пересечения панелей. Поэтому расстояния принятые между сваями могут быть менее расчетных.

Правильность решения может быть установлено дополнительной проверкой, при которой принятое количество свай ( ) должно быть не менее требуемого (51).

Вес секций здания определяется как сумма погонных расчетных нагрузок по всем стенам

(444,49?16,4 464,46?11,5 311,38?6,4 376,39?6,4 259,7?29,2)=24615,47 КН

Расчетная нагрузка, допускаемая на сваю N=482,62КН

Тогда требуемое количество свай определится: 24615,47/482,62 =51 свая

7. Технико-экономическое сравнение вариантов фундаментов

Здание строится в г.Брянск. С учетом инженерно-геологических условий площадки строительства при рассмотрении возможных вариантов фундаментов выявлены следующие рациональные: 1 вариант - ленточный сборный фундамент;

2 вариант - свайный фундамент.

При рассмотрении показателей (стоимости и трудоемкости) приняты относительные величины определенные на основании нормативов для жилищно-гражданского строительства, разработанных ТНИЛОЭС НАСИ в 1985-1987 г. Результаты сравнения позволяют выявить наиболее рациональный тип фундаментов.

Сметная стоимость строительно-монтажных работ определяется по формуле: С=?(Vi?Ci)Нр?КП.Н?КИ.И Где Vi- объем i-той работы по соответствующему варианту;

Ci- показатель единичной стоимости i-той работы в ценах 1984 года, в рублях;

Нр-коэффициент,учитывающий накладные расходы (НР=1.2);

КП.Н-коэффициент,учитывающий плановые накопления (КП.Н=1.08)

КИ.И-коэффициент,учитывающий изменения цен по индексу 1984 года ( 11.75);

?(Vi?Ci) - прямые затраты по сравниваемым вариантам фундаментов в ценах 1984 г.,в рублях. свайный фундамент грунт подошва

Прямые затраты по сравниваемым вариантам фундаментов 7-ми этажного жилого кирпичного дома в ценах 1984 г: № п/п Виды работ Един. Измер. Нормативы на Единицу измерения Вариант I Сборный фундамент ВАРИАНТІІ Свайный фундамент

Стоим. (руб.) Трудоем. Ч/час Объем Работ Стоим. (руб.) Трудоем. ч/час Объем Работ Стоим. (руб.) Трудоем. ч/час

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

1. Разработка грунта 2 группы экскаватором М3 0-156 0.0076 11,68 1-822 0.089 11,68 1-822 0.089

2. Монтаж железобетонных плит м3 51-40 0.331 2.92 150-09 0.967 - - - 3. Погружение дизель-молотом на тракторе свай длиной до 12 м в грунт 2 группы м3 102-58 1.13 - - - 0.99 101-554 1.119

4. Устройство монолитных железобетонных ростверков м3 37-08 1.426 - - - 0.08 2-966 0.114

5. Горизонтальная гидроизоляция-цементным раствором составом 1:2 м2 0-77 0.32 0.4 0-31 0.13 0.4 0-31 0.13

6. Монтаж железобетонных плит перекрытия м3 72-60 1.547 1.752 127-195 2.710 1.752 127-195 2.710

7. Боковая обмазочная гидроизоляция стен фундаментов битумной мастикой в 2 слоя м2 0-90 0.31 0.6 0-54 0.19 0.6 0-54 0.19

8. Засыпка пазух м3 0-015 - 1.4 0-02 - 1.22 0-018 - 9. Бетонный подстилающий слой толщиной 80 мм м3 34-73 2.28 0.467 16-219 1.065 0.467 16-219 1.065

10. Цементный пол толщиной 20 мм м2 0-63 0.13 1.0 0-63 0.13 1.0 0-63 0.13

11 Асфальтовые отмотки и тротуары м2 2-09 0.375 1.0 2-09 0.375 1.0 2-09 0.375

Итого: 298-916 5.656 253-344 5.922

Технико-экономические показатели сравниваемых вариантов фундаментов

№ Наименование показателя Един.изм. Величина показателя

Вариант 1 Вариант 2

1. Сметная стоимость строительно-монтажных работ (К1;К2) руб. 298.916?1.2?1.08?11.75=4551.9 253.344?1.2?1.08?11.75=3857.9

2. Трудоемкость выполнения работ (ТР1;ТР2) ч/дн. 5.656?1.25?1.07/8=0.945 5.922?1.25?1.07/8=0.990

3. Продолжительность производства работ год 0.945/6?230=0.00068 0.990/6?230=0.00072

Трудоемкость выполнения работ включает дополнительные затраты труда на обслуживание строительного процесса (Ко=1.25) и строительной площадки (КП=1.07)

ТР= где З1-затраты труда на единицу работ,чел/час.

Ко,КП-коэффициент,учитывающий затраты труда на обслуживание строительного процесса и площадки.

Продолжительность производства работ определится по формуле: t= где Н-численность рабочих в день (принято Н = 6 чел.)

230-плановое число рабочих дней в году.

Наиболее экономичный вариант фундаментов определится

Э=(4551.9-3857.9) 0.15· 4551.9 (0.00068-0.00072) = 694.03руб.

Экономический эффект достигается от внедрения второго варианта фундаментов-свайного фундамента, который и принимается к разработке, проектированию и выполнению.

Вывод: более экономичным является свайный фундамент.

Список литературы
1 Канаков Г.В., Прохоров В.Ю. Проектирование оснований и фундаментов гражданских зданий. Учебное пособие.- Н. Новгород: Изд. МИПК ННГАСУ. 1999.-71с.

2 ГОСТ 25100-95. Грунты. Классификация/ Госстрой России.-М.: ГУП ЦПП, 1997.-38

3 СНИП 2.02.01-83*. Основания зданий и сооружений/ Минстрой России. -М.: ГП ЦПП. 1995.-48с.

4 СНИП 2.02.03-85. Свайные фундаменты. - М.: Стройиздат, 1985

5 СНИП 2.01.01-82. Строительная климатология и геофизика / Госстрой СССР.- М.: Стройиздат,1983.-136с.

6 СНИП 2.01.07-85*. Нагрузки и воздействия / Минстрой России.- М.: ГП ЦПП. 1996.-44с.

Размещено на .ru
Заказать написание новой работы



Дисциплины научных работ



Хотите, перезвоним вам?