Механика грунтов, основания и фундаменты

метки: Фундамент, Основание, Механик, Грунт, Формула, Работа, Коэффициент, Глубина

1. Исходные данные и оценка инженерно-геологических условий площадки строительства, .1 Исходные данные

Таблица 1

Номер слояМощность слоя, мГлубина подошвы слоя, мОтметка подошвы слоя, мОтметка Уровня подземных вод, мНаименование грунта по типуПлот-ность r, г/см3Плот- ность частиц rS , г/см3Влаж-ность w Предел теку-чести wl , %Предел плас-тичности wP , %Коэффициент фильтрации kf , см/с10,20,2144,8142,0Растительный слой1,50——24,04,2140,8Песок пылеватый2,002,660,25008´10-433,07,2137,8Супесь2,082,670,1921156´10-545,512,7132,3Глина2,012,740,2744242´10-856,018,7126,3Песок средней крупности1,992,640,20004´10-2

Отметка поверхности природного рельефа NL = 145,0 м; нормативная глубина промерзания грунта dfn = 2,2 м.

Типы грунтов по заданному геологическому разрезу (вариант № 24) с нормативными значениями характеристик физических свойств грунтов сведены в таблицу 1.

Конструктивная схема здания представлены на рис. 1, там же приведены усилия по обрезу фундамента.

1.2 Характеристика площадки. Инженерно — геологические и гидрогеологические условия

Оценка инженерно-геологичеких условий площадки начинаем с изучения напластования грунтов. Для этого по исходным данным (табл. 1) строим геологический разрез, а также в колонке скважины показываем уровень воды, зафиксировав его отметку.

рис. 2 План-контур строительной площадки

Для количественной оценки прочностных и деформационных свойств грунтов площадки строительства вычисляются производные характеристики их физических свойств, к которым относятся:

• а) для песчаных грунтов — коэффициент пористости и степень влажности;
• б) для пылевато-глинистых грунтов — число пластичности, показатель текучести, коэффициент пористости и степень влажности.

Коэффициент пористости определяется по формуле:

Для наших грунтов получаем:

; ;

; .

Степень влажности грунта определяется по формуле:

Инженерно-геологические изыскания для определения характеристик ...

... Свойства деформации характеризуются модулем деформации, коэффициентом Пуассона, коэффициентами сжимаемости и консолидации, модулями сдвига и объемного сжатия. Деформационные свойства дисперсных грунтов ... работ: планировка площадки, монтаж и ... слои земной коры сложены крупнообломочными, песчаными, пылевато-глинистыми, органогенными и техногенными грунтами. Ниже поверхности земли эти дисперсные грунты ...

Получаем:

; ;

;

Тип пылевато-глинистых грунтов устанавливается по числу пластичности, определяемому по формуле :

Для слоёв № 2, 3, 4, 5 получаем:

• ;
• %;
• %.

Показатель текучести пылевато-глинистых грунтов определяем по формуле

Для слоёв № 3, 4 получаем:

; .

Таким образом, исходя из полученных результатов, грунт слоя № 2 является песок пылеватый, средней плотности; слоя № 3 — супесь; слоя № 4 — глина; слой № 5 является песком средней крупности, средней плотности насыщенный водой.

В целях наглядного представления строительных свойств грунтов площадки строительства их классификационные показатели сводим в табл.2:

1.3 Строительная классификация грунтов площадки

В механике грунтов выделяют два существенно различающихся по своим механическим свойствам основных класса грунтов: скальные и нескальные.

Скальными, Нескальными

На площадке по исходным данным имеются глинистые грунты, а именно супесь, суглинок и глина. Мощность почвенного слоя составляет 0,3 м. Отметка уровня подземных вод равна 152,0 м, и по данным геологического разреза грунтовые воды находятся в слое суглинка, под которым находится слой глины — водоупора.

2. Расчет фундаментов на естественном основании

2.1 Выбор типа и конструкции фундамента. Назначение глубины заложения фундамента.

Для заданного производственного корпуса устраиваем отдельный фундамент стаканного типа из сборных элементов, глубина заложения которого зависит от:

• инженерно-геологических и гидрогеологических условий площадки;
• глубины промерзания грунта;
• конструктивных особенностей подземной части здания.

Рассмотрим влияние каждого из этих факторов по отдельности.

Анализируя физико-механические свойства грунтов площадки строительства (табл. 2) видим, что 1-й слой грунта не может быть использован в качестве основания фундамента. Исходя из этого, глубина заложения фундамента должна отвечать условию

d ³ 0,2 м.

Расчётная глубина сезонного промерзания грунта df у фундамента определяется по формуле

Принимаем kh = 0,7 (табл. 1 СНиП [1]).

Получаем:

м.

Таким образом, принимаем d = 3,9 м.

2 Определение размеров подошвы фундаментов

Ширину подошв фундаментов под наружную и внутреннею стены определим графическим способом, предложенным Н.В. Лалетиным :

для фундамента под наружную стену с усилием в плоскости обреза N 0II = =1150 кН ширина подошвы фундамента составит приблизительно 1,8 м (из дальнейших расчетов);

для фундамента под внутреннею стену с усилием в плоскости обреза N 0II = =1350 кН ширина подошвы фундамента составит приблизительно 2,1 м (из дальнейших расчетов).

Увеличиваем глубину заложения до 4,5

В порядке приближения площадь подошвы фундамента определяется по формуле:

Для фундамента Ф1.

м2,

грунт фундамент свая строительный

тогда ширина подошвы фундамента

м.

Фундаменты опоры моста

... грунта, кПа ; b - ширина (меньшая сторона) подошвы фундамента, м ; d - глубина заложения подошвы фундамента, м ; 1 - приведенный удельный вес грунта, расположенного выше подошвы фундамента, кН/м3, 1=19,62; k1,k2 - коэффициенты, зависящие от вида грунта; высота фундамента, ...

Для фундамента Ф2.

м2,

тогда ширина подошвы фундамента

м.

В соответствии с ГОСТ 13579-78 и ГОСТ 13580-78 выбираем:

1 =7,2 м2,

1=7,92 м2.

а=3000, а1=2100, b=1800, b1=1800.

а=3000, а1=2100, b=2100, b1=1500.

Схематический чертеж фундамента стаканного типа

Подсчитаем нагрузки и воздействия, передающиеся на основание.

h пр = q /g¢II =10/16=0,6 м.

При этом боковое давление грунта на отметке планировки:

s

— б1 = s¢б2 = g¢II×h пр×tg2(45 — j/2) = 16×0,6×tg2(45 — 24/2) = 4,05 кПа.

Определение усилия от собственного веса фундамента и веса грунта на его уступах:

Ф1

кН,

кН,

Нормальная вертикальная нагрузка:

N II = N 0II + G фII + G грII = 1150 + 110,95 + 316,34= 1577 кН;

Ф2

кН,

кН,

Нормальная вертикальная нагрузка:

N II = N 0II + G фII + G грII = 1350 + 112,93 + 379,85= 1843 кН.

2.3 Проверка напряжений в основании фундамента

Для фундамента под наружную стену здания должны выполняться условия

p £ R ;

pmax £ 1,2 R ;

pmin > 0.

Определим расчётное сопротивление грунта основания

;

где:

• (табл. 3 СНиП [1]);

k = 1,1;

• (табл. 4 СНиП [1]);

kz = 1;

b = 1,8 м;

g II = кН/м3;

g

• II = кН/м3;

сII = 15,88 кПа;

Получаем:

кПа.

Среднее давление под подошвой фундамента

p = N II/A = 1577/(3×1,8) = 292,04 кПа.

Определяем максимальное и минимальное краевое давление по подошве внецентренно нагруженного фундамента

pmax = N II/A + M II/W = 1577 + 40×6/(32×1,8) = 306,91кПа;

pmin = N II/A — M II/W = 1577 — 40×6/(32×1,8) = 277,28 кПа.

Итак, получаем:

• ,04 <
• 457,6;

• ,91 <
• 549,2;

• ,28 > 0.

Расхождение между p и R составляет 36 %.

Расчет свайного фундамента

... осадка для данного типа здания равна 10 см, 3,3см <10 см, условие выполнено. 3. Расчёт свайного фундамента .1 Определение вида свай ... подошвы фундамента. 0= 1260 / (283,93- 19 ? 3,5) = 5,79 м2 Принимаем b= l =2,2 , b/l= 1.(размеры округляем до десятых) .4 Проверочный расчет Проверка по давлению: ... СП 50-102-2003 , где: с - коэффициент условий работы сваи в грунте, принимаемый равным 1; R - расчётное ...

внутреннею

p = N II/A = 1843/(3×2,1) = 292,51 кПа.

Расчётное сопротивление грунта основания

кПа.

,51 < 461,84.

Расхождение между p и R составляет 36,7 %.

2.4 Расчёт осадки фундамента

Осадку фундамента будем определять методом послойного суммирования. Ширина подошвы b = 1,8 м; глубина заложения d = 4,5 м; среднее давление под подошвой фундамента p = 292,04 кПа; напряжение от собственного веса грунта в уровне подошвы фундамента szg ,о = g¢×d + gw ×hw = =16×4,5 + 10×0,8 = 80 кПа, дополнительное давление p о = =292,04 — 80 = =212,04 кПа.

Расчёт осадки фундамента крайнего ряда

№ z , м2z / b szg , кПаaszp , кПаszp,i , кПаEi , МПаsi , мм000800212,04 10,720,894,676480,86182,3544197,197225,764,409378421,441,6109,352960,563119,37852150,8664625,763,373411532,162,4124,029440,35875,9103297,6444225,762,183353542,883,2138,582440,23750,2534863,081925,761,41052753,64150,91280,16635,1986442,7260621,571,140946264,324,8165,095360,12225,8688830,5337621,570,8153661 13,332983Эпюры напряжений в основании фундамента под наружный фундамент

Теперь определим значение конечной осадки отдельно стоящего фундамента внутри здания по методу послойного суммирования. Ширина подошвы b = 2,1 м; глубина заложения d = 4,5 м; среднее давление под подошвой фундамента p = 292,51кПа; напряжение от собственного веса грунта в уровне подошвы фундамента szg ,о = g¢×d + gw ×hw = 16×4,5 + 10×0,8 = 80 кПа, дополнительное давление p о = 292,51 — 80 = 212,51 кПа.

Расчёт осадки внутреннего фундамента

№ z , м2z / b szg , кПаaszp , кПаszp,i , кПаEi , МПаsi , мм000800212,51 10,840,897,122560,849180,42099196,465525,765,125186821,681,6114,245120,535113,69285147,0569225,763,836267532,522,4131,367680,32969,9157991,8043225,762,394895343,363,2148,037480,21345,2646357,5902121,571,794187354,24162,73160,14731,2389738,251821,571,1917112 14,342248

Эпюры напряжений в основании фундамента под внутренний фундамент

2.5 Расчет осадки фундамента во времени

Выполним расчёт консолидации основания ленточного фундамента с шириной подошвы b = 1,8 м, глубиной заложения d = 4,5 м. Под подошвой фундамента залегает пласт супеси мощностью h = 2,7 м. Конечная осадка фундамента s = 1,333 см. Коэффициент фильтрации kf = 6×10-5 см/с = =1893,4см/год =18,934 м/год.

Расчет фундаментов мелкого заложения

... фундамента Принимаем размеры фундамента в плане При расчете внецентренно нагруженных фундаментов должны выполняться следующие условия: (3.4) (3.5) где: момент сопротивления Условие выполняется. 2. Расчет фундаментов мелкого заложения 2.1 Расчёт монолитного столбчатого фундамента ... залегающих выше подошвы фундамента, кН/м 3 : ; d 1 -глубина заложения, м: d1 = 3.4м Ширина подошвы фундамента Принимаем b ...

Коэффициент относительной сжимаемости:

Па-1

Вычисляем значение коэффициента консолидации:

м2/год.

Время осадки:

График осадки фундамента во времени

3. Проект свайного фундамента, .1 Выбор типа и конструкции свай и свайного фундамента. Назначение глубины заложения ростверка

Для нашего здания принимаем отдельно стоящие свайные фундаменты, состоящие из свай и балочного ростверка. Глубину заложения ростверка принимаем из условия промерзания и принимаем глубину заложения подошвы ростверка d р = 1,5 м.

Для выбора марки сваи необходимо определить её длину:

l = l з + l н + h = 0,5 + 0,8 + 5,7= 7 м.

По каталогу принимаем сваю марки С7-30 с характеристиками:

• бетон М200;
• расход арматуры на сваю 42,08 кг;

расход бетона на сваю 0,73 м 3;

масса сваи 1,6 т.

3.2 Определение несущей способности сваи и расчётной нагрузки, допускаемой на сваю

Несущая способность сваи-стойки определяется по формуле

;

где:

g с = 1 (СНиП [3]);

R = 20000 кПа;

А = 0,09 м2;

Получаем:

кН.

Расчёт свайных фундаментов и свай по несущей способности грунтов производится исходя из условия

N £ Fd / gk = P ; P = 1800/1,4 = 1286 кН;

а по несущей способности сваи

N £ gc j(RbA + RscAs ) = P 1; P 1 = 14500×0,09 + 225000×0,000452 = 1406 кН.

В дальнейших расчётах будем использовать меньшее значение, т.е. расчётная нагрузка, передаваемая на сваю N £ 1285,7 кН.

3.3 Определение количества свай в фундаменте и фактической нагрузки на сваю

Среднее давление под ростверком р р = Р / (3×d)2 = 1285,7 / (3×0,3)2 = 1587,3 кПа.

Расчет для Ф2

Определяем площадь подошвы ростверка:

Определяем вес ростверка с грунтом на уступах:

кН.

Для наружной и внутренней стен здания соответственно получаем

Проектирование фундаментов: столбчатого неглубокого заложения и свайного

... объемов работ и стоимости Проектирование свайного фундамента 1. Выбор глубины заложения ростверка и длины свай 2. Определение несущей способности свай 3. Определение количества свай и размещение их в фундаменте 4. ... выполнения условий при R = 501 кПа: фундамент столбчатый свайный подошва I комбинация: Условия не удовлетворяются, поэтому увеличиваем l, принимая l = 2,7 м. Выполним пересчет нагрузок ...

n = (1150×1,2 + 29,24)/1285,7 = 1,09; n = (1350×1,2 + 29,24)/1285,7 = 1,28

принимаем по 3 сваи.

× d, т.е. равным 0,9 м.

Схема расположения свай в ростверке

Х

У

Размеры плиты ростверка в направлении оси Х: 0,2 + 0,3 / 2 + 0,9 ×sin60о + +0,3 / 2 + 0,2 = 1,48 м, размеры плиты ростверка в направлении оси У: 0,2 + +0,3 / 2 + 0,9 + 0,3 / 2 + 0,2 =1,6 м. Принимаем размеры подошвы ростверка с учетом модуля 1,5´1,8 м. При этом вес ростверка и расположенного на его ступенях грунта GР,ГР1 = 1,1×1,5×1,8×20×1,5 = 89,1 кН

Определим фактическую нагрузку на сваю

OI = 1,2×(40 + 8×1,5) = 62,4 кН×м,

Р max = (1380 + 89,1)/3 ± 62,4×0,45×(0,452 + 0,452) = 489,7 ± 11,372

N (N 0I + G ф)/n = (1150×1,2 + 95)/3= 492 кН;

для внутренней стены

N (N 0I + G ф)/n = (1350×1,2 + 95)/3= 572 кН.

max = 501 < 1543 кН

min = 489,5 кН > 0

ср = 491,7 < 1285,7 кН

Перенапряжение более 5 % допускаем, т.к. конструктивно принимали большее количество свай, чем требовалось по расчету.

Основания фундаментов из свай-стоек по деформациям не рассчитываются.

4. Сравнение вариантов фундаментов и выбор основного

.1 Подсчет объемов работ и расчет стоимости устройства одного фундамента по первому и второму вариантам

Расчёт стоимости устройства свайного ленточного фундамента

Наименование работ и конструктивных элементовКоличествоСтоимость (руб)единицыобщаяРазработка грунта под фундаменты жилых и гражданских зданий145,5м 33,3510Фундаменты железобетонные, отдельные (под колонны)69,4м321,11465Устройство песчаной подготовки2,44м34,511Итого1986

Подсчитываем объем работ на устройство фундамента мелкого заложения, результаты сводим в таблицу.

Расчёт стоимости устройства свайного ленточного фундамента

Наименование работ и конструктивных элементовКоличествоСтоимость (руб)единицыобщаяРазработка грунта под фундаменты жилых и гражданских зданийм 33,3495Забивка свай67,9м363,04278Устройство песчаной подготовки2,44м34,511Итого4784

4.2 Технико-экономическое сравнение вариантов и выбор основного

По вышеприведенным расчетам видно, что более экономично выгодный вариант — фундамент мелкого заложения. С точки зрения простоты устройства фундамента — фундамент мелкого заложения менее трудоемкий. Поэтому принимаем за основной вариант фундамент мелкого заложения.

Проектирование фундамента мелкого и глубокого заложения

... нагрузки на сваю Заключение Список используемой литературы Введение В курсовой работе должны быть выполнены расчёт и конструирование фундамента под промежуточную опору моста в двух вариантах: жёсткий фундамент мелкого заложения на ...

Список литературы

[Электронный ресурс]//URL: https://drprom.ru/kursovaya/mehanika-gruntov-zemli-i-fundamentov/

1. Вотяков И.Ф. «Механика грунтов, основания и фундаменты»: Задание на курсовой проект и методические указания по его выполнению для студентов специальности «Промышленное и гражданское строительство». — Гомель: БелГУТ, 1996
2. Б.И. Далматов, Н.Н. Морарескул, В.Г. Науменко «Проектирование фундаментов зданий и промышленных сооружений»: Учебное пособие для студентов вузов по специальности «Промышленное и гражданское строительство»: 2-е изд., перераб. и доп. — М.: Высшая школа, 1986
3. М.Н. Гольдштейн, А.А. Царьков, И.И. Черкасов «Механика грунтов, основания и фундаменты»: Учебник для вузов ж.-д. трансп. — М.: Транспорт, 1981
4. СНиП 2.02.03-85 «Свайные фундаменты» — М.: Гос. комитет СССР по делам стр-ва, 1986
5. СНБ 5.01.01-99 «Основания и фундаменты зданий и сооружений» — Минск, 1999г.
6. СНиП III-4-80* «Строительные нормы и правила», ч.3 «Правила приемки и производства работ», глава 4 «Техника безопасности в строительстве» — М., 1989