Основания и фундаменты

Реферат
Содержание скрыть

Здание имеет подвал в осях В-Г. Отметка пола подвала — 3 м.

Отметка пола первого этажа 0.00 м на 0.15 м выше отметки спланированной поверхности земли.

Место строительства — поселок Кировский заданы отметки природного рельефа — 38,2м и уровня грунтовых вод 34,8м .

Также известны инженерно-геологические условия, физические характеристики грунтов и их гранулометрический состав.

В ходе разработки курсового проекта необходимо рассчитать два типа фундаментов: мелкого заложения и свайный.

Для фундаментов мелкого заложения проводятся расчеты: определение физико-механических свойств грунтов, оценка грунтовых условий строительной площадки, расчет размеров и выбор вариантов фундаментов, расчет оснований по деформациям, расчет осадки.

Для разработки свайных фундаментов: расчет размеров ростверков, определение осадки свайных фундаментов, подбор оборудования для погружения свай и расчетный отказ.

1. Грунтовые условия строительной площадки

Определение наименования грунтов по ГОСТ 25100-82

Слой 1- Насыпь

Характеристики не определяются

2-й слой Пылевато-глинистый

класс — нескальный грунт

группа — осадочный несцементированный

подгруппа — обломочный пылевато-глинистый

тип — определяется по числу пластичности:

вид — не определяется т.к. включения отсутствуют

разновидность — определяется по показателю текучести:

  • Супесь пластичная

коэффициент пористости

Вывод: Супесь, пластичная.

3-й слой Песчаный

класс — нескальный грунт

группа — осадочный несцементированный

подгруппа — обломочный песчаный

тип — песок Средней крупности

вид — определяется по коэффициенту пористости:

  • Средней плотности

разновидность — определяется по степени влажности:

  • влажный

засоленность — не определена.

Вывод: песок средней крупности, средней плотности, влажный.

4-й слой Пылевато-глинистый

класс — нескальный грунт

группа — осадочный несцементированный

подгруппа — обломочный пылевато-глинистый

тип — определяется по числу пластичности:

  • значит глина

вид — не определяется т.к. включения отсутствуют

27 стр., 13488 слов

Основания и фундаменты (2)

... свайных фундаментов, подбор оборудования для погружения свай и расчетный отказ. Определение наименования грунтов по ГОСТ 25100-82 Слой 1- Насыпь Характеристики не определяются 2-й слой Пылевато-глинистый ... что данный слой среднесжимаем и может служить вполне хорошим естественным основанием, R 0 =262,5 кПа следовательно супесь средней прочности. 3-й слой - песок средней крупности, средней плотности, ...

разновидность — определяется по показателю текучести:

  • глина полутвердая

Коэффициент пористости

Вывод: глина полутвердая.

Физико-механические характеристики грунтов

1 Слой- насыпь.

2 Слой- супесь пластичная.

e=0.6

E=20 МПа

? n =25

c n =14 кПа

3 Слой- песок средней крупности, средней плотности, насыщен водой.

e=0.65

S r =0.98

? n =35

c n =1 кПа

Е=30 Мпа

4 Слой- глина полутвердаяe=0.8I

l

=0.095c

n

=73.2 кПа ?

n

=20.4E=25.6 МПа

Таблица 1. — Физико-механические свойства грунтов

№ слоя

Мощность слоя

м

Отметка подошвы слоя

м

Полное наименование грунта

Физические характеристики

Механические характеристики

г/см 3

S

г/см 3

w

e

S r

W L

W P

I P

%

I L

%

c n

КПа

n

град

Е

МПа

1

0.5

36,6

Насыпь

1,6

2

3.9

33,4

Супесь пластичная

1,99

2,72

0.17

0.6

0,2

0,14

6

0,5

14

25

20

3

4,6

28,6

Песок средней крупности, средней плотности, насыщен водой.

2

2,67

0.24

0.65

0,98

1

35

30

4

7.2

21,4

Глина полутвердая

1,93

2.72

0.28

0.8

0.46

0.25

21

0.27

50,5

18,5

19,5

1.3 Оценка грунтовых условий (заключение по стройплощадке)

2. Расчет и проектирование фундаментов мелкого заложения на естественном основании

2.1 Глубина заложения фундамента

2.2 Определение размеров подошвы фундамента

Размеры подошвы фундаментов подбираются по формулам сопротивления материалов для внецентренного и центрального сжатия от действия расчетных нагрузок.

При расчете нескальных грунтов давление по подошве фундамента не должно превышать условную критическую нагрузку:

Р ср ? R

Р max ?1.2R

P min >0

R — расчетное сопротивление грунта основания, рассчитывается по формуле, учитывающей совместную работу сооружения и основания и коэффициенты надежности.

C 1 и C 2 — коэффициенты условий работы принимаемые по СНиП т.3

C 1 = 1.2 — для пылевато-глинистые, а также крупнообломочные с пылева- то-глинистым заполнителем с показателем текучести грунта или заполнителя.

0,25< I L 0,5

C 2 = 1.1

К = 1.1 — т.к. прочностные характеристики грунта ( с и ) приняты по таблицам СНиП.

M M g Mc — коэффициенты зависящие от II

K z =1 т.к. b — ширина подошвы фундамента < 10 м.

II — осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента

( II )1 — то же, залегающих выше подошвы фундамента.

с II — расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента.

Среднее давление по подошве ф-та:

; ;

N 0 — нагрузка на фундамент

N 0 =(Nn +Nвр ) f ; f =1

mt — среднее значение удельного веса грунта и бетона.

А — площадь подошвы фундамента

для ленточного А= b1м

для столбчатого А=b 2 м

В данном курсовом проекте для определения размеров подошвы фундамента использован графоаналитический метод решения.

2.2.1 Стена по оси «А» без подвала

Нагрузки:N

0

=1400 кНТ

0

=130 кНМ

0

=200 кНмd=1.8м; Р =1400/b

2

+ 201.8=1400/b

2

+ 36 = f

1

(b)

P

b

1436

1

386

2

191,5

3

123,5

4

Расчетное сопротивление: M =0,78M

g

=4,11M

c

=6,67

R

b

257,64

0

332,52

4

Принимаем фундамент ФВ8-1 2700х2400 мм.b

тр

= 2,4 м, принимаем b=3м.Проверка с учетом пригруза на выступах фундамента; ;

R(2,7)= =313,8 кПа

P ср =230кПа

P cp <R

P max 1.2R; 350,4<376,5

P min >0 ; 109,3>0

Недогруз 26 %, ни чего не меняем т. к. при других размерах подошвы фундамента не выполняется неравенство Р max ?1.2R.

2.2.2 Стена по оси «Б» без подвала

Нагрузки:N 0 =2700 кНТ0 =110 кНМ0 =190 кНм d=1,8 м; db =0 м Р =2700/b2 + 201,8=2700/b2 + 36 = f1 (b)

P

b

2736

1

711

2

336

3

204,75

4

Расчетное сопротивление: M =0,78M

g

=4,11M

c

=6,67]

R

b

257,64

0

332,52

4

b

тр

= 3,1м, принимаем b=3,6м, фундамент ФВ11-1 3600х3000мм.Проверка с учетом пригруза на выступах фундамента; ;

P ср =286,1 кПа

P cp <R ;286,1<357,4

P max 1.2R; 346<357,4·1.2

P min >0 ; 226,32>0

R=1.2·(15,6·3,6+214,7)=357,4 ; P<R; 286,1<357,4

Недогруз 19%

2.2.3 Стена по оси «В» с подвалом

d 1глубина заложения фундамента, приведенная от пола подвалаd-1 = hs + hcf cf /II 1 hs — толщина слоя грунта выше подошвы фундамента со стороны подвала, м.hcf — толщина конструкции пола подвала (0.15м)cf — расчетное значение удельного веса пола подвала(22 кH/м3 )d1 =1,8+0,15·22/16,4=2мdb — глубина подвалаНагрузки:N0 =2200 кНТ0 =80 кНМ0 =170 кНмd1 =2 м; db =4,8 м Р =2200/b2 + 204,8=2200/b2 +96 = f1 (b)

P

b

1073

1,5

646

2

340,4

3

233,5

4

Расчетное сопротивление кН/м

3

градM =1,68M

g

=7,71M

c

=9,58

R

b

948,8

0

1110

4

b

тр

= 1,6м, принимаем b=2,1м, фундамент ФВ4-1 2100х1800мм, это наименьший фундамент подходящий под колонны сечением 800х500мм.Проверка с учетом пригруза на выступах фундамента; ;

P ср =617,7кПа

P cp <R

P max 1.2R; 1036<1.2·1033,5

P min >0 ; 336>0

R=1.2·(33,6·2,1+790,7)=1033,5 ; P<R; 617,7<1033,5

Недогруз 40 %, ни чего не изменяем т. к. принятые колонны имеют сечение 0,8х0,5 м, а это наименьший фундамент для таких колонн.

2.4. Расчет деформации оснований. Определение осадки.

Осадка оснований S , с использованием расчетной схемы линейно-деформируемоей среды определяется методом послойного суммирования:где:- безразмерный коэффициент = 0.8

zpi

  • среднее значение дополнительного вертикального нормального напряжения на верхней и нижней границах слоя по вертикали проведенной через центр подошвы фундамента.h

i

и E

i

  • соответственно толщина и модуль деформации i-го слоя грунта.n — число слоев, на которые разбита сжимаемая толщина основания.

Для рассмотрения разности осадок возьмем бесподвальную часть здания, сравним осадки фундаментов под внешней и внутренней стенами.

2.4.1 Фундамент под стену по оси «Б»

Эпюра напряжений от собственного веса грунта:

где:

Высота слоя, м

Удельный вес грунта, кН/м 3

zgi , кН/м2

общ , кН/м2

1

0

0

0

2

1,8

19,9

35,82

35,82

3

1,4

10,75

15,05

50,87

4

4,8

10,08

48,38

147,64

5

? zw -6.2м

10

62

209,64

6

7,2

19,3

138,96

348,6

i

  • удельный вес i-го слоя грунта .Н

i

  • толщина i-го слоя.

zg 0

  • вертикальное напряжение от собственного веса грунта на уровне подошвы

zg 0

=0,2?

2

+?

1

·h

1

=4+25.6=29,6 кН/м

2

Строим вспомогательную эпюру 0.2

zg

  • для дальнейшего определения сжимаемой толщи основания.

Определим напряжение от внешней нагрузки, т.е. от фундамента: zp

=P

0

, где:P

0

= P

cp zg 0 —

  • дополнительное вертикальное давление на основаниеР — среднее давление под подошвой фундамента.P

0

=286,1-29,6=256,5 кПа- коэффициент , принимаемый по таблице СНиП в зависимости от формы подошвы фундамента и относительной глубины h

i

= 0.4b = 0.43,3 =1,3 м Сжимаемую толщу основания определяем графически — в точке пересечения графиковf(0.2

zg 0

и f(

zp

  • Сжимаемая толщина Н

с

=7м,

zp

=21,88кПаАналитическая проверка:

zp

= 0.2

zg

5 кПа

zg

= к75,132Па0.2

zg

= 15,02кПа — условие выполненоРасчет осадки:

N слоя

h i

Е i

? zp кров.

? zp под.

? zp сред.

?

1

1,3

20000

256,5

210,84

233,67

0,0122

2

1,3

20000

210,84

120,55

165,70

0,0086

3

0,4

20000

120,55

111,73

116,14

0,0019

4

1,3

30000

111,73

62,82

87,28

0,0030

5

1,3

30000

62,82

40,27

51,55

0,0018

6

1,3

30000

40,27

27,74

34,01

0,0012

0,0286

S = 2,86 смОсадка не превышает допустимые 8 см.

2.4.2 Фундамент по оси «В»

Эпюра напряжений от собственного веса грунта:где:

Высота слоя, м

Удельный вес грунта, кН/м 3

zgi , кН/м2

общ , кН/м2

1

0

0

0

2

1,8

19,9

35,82

35,82

3

1,4

10,75

15,05

50,87

4

4,8

10,08

48,38

147,64

5

? zw -6.2м

10

62

209,64

6

7,2

19,3

138,96

348,6

i

  • удельный вес i-го слоя грунта .Н

i

  • толщина i-го слоя.

zg 0

  • вертикальное напряжение от собственного веса грунта на уровне подошвы

zg 0

=76,47 кН/м

2

Строим вспомогательную эпюру 0.2

zg

  • для дальнейшего определения сжимаемой толщи основания.

Определим напряжение от внешней нагрузки, т.е. от фундамента

:

zp

=P

0

, где:P

0

= P

ср zg 0 —

  • дополнительное вертикальное давление на основаниеР — среднее давление под подошвой фунадмента.P

0

= 617,7 -76,47=541,23 кПа- коэффициент , принимаемый по таблице СНиП в зависимости от формы подошвы фундамента и относительной глубины h

i

= 0.4b , где b — ширина фундаментаh

i

= 0.42,1 = 0,8 м Сжимаемую толщу основания определяем графически — в точке пересечения графиковf(0.2

zg 0

и f(

zp

  • Сжимаемая толщина Н

с

= 4,8 м

zp

=39,94 кПаАналитическая проверка:

zp

= 0.2

zg

5 кПа

zg

= 147,64кПа0.2

zg

=29,53кПа — условие выполненоРасчет осадки:

N слоя

h i

Е i

? zp кров.

? zp под.

? сред.

S

1

0,8

30000

541,23

437,314

489,27

0,0104

2

0,8

30000

437,314

335,021

386,17

0,0103

3

0,8

30000

335,021

153,168

244,09

0,0065

4

0,8

30000

153,168

101,751

127,46

0,0034

5

0,8

30000

101,751

72,525

87,14

0,0023

6

0,8

30000

72,525

52,229

62,38

0,0017

0,0346

В связи с отсутствием данных о последующих слоях вычислить осадку в этих слоях не возможно, однако исходя из того, что осадка в слое №14 мала, осадкой последующих слоев можно пренебречь.S = 0.0346 смОсадка не превышает допустимые 8 см.Необходимо проверить разность осадок фундаментов в здании.где:S — разность осадок фундаментов в зданииL — расстояние между этими фундаментами

(3,46-2,89)/600 = 0.00095 < 0.002 — условие выполнено

Величины осадок различных фундаментов в здании допустимы, разность осадок также в норме, следовательно фундаменты подобраны верно.

2.5 Конструирование фундаментов мелкого заложения

После проведенных расчетов принимаем фундаменты:-по оси «А»( в бесподвальной части здания) — сборный под колонны ФВ8-1 2,7х2,4м Глубина заложения фундамента от планировочной отметки -1800 мм.-по оси «Б» (в бесподвальнй части здания) — сборный под колонны ФВ10-1 3,3х3м Глубина заложения фундамента от планировочной отметки -1800 мм.-по оси «В» (в подвальной части здания) — сборный под колонны ФВ4-1 2,1х1,8м. Глубина заложения фундамента от планировочной отметки -4800 мм.

  • по оси «Г» (в подвальной части здания) — ленточный, сборный. Плиты железобетонные Ф16;
  • блоки фундаментные марки — ФС 6. Глубина заложения фундамента от планировочной отметки -3450 мм.

2.6 Определение активного давления грунта на стену подвала

Характеристики грунта

1. Нормативные:

? n =19,9 кН/м3

? n =25 град

C n =14 кПа

2. Расчетные:

? 1 =?n /?q =19.9/1.05=18.95 кН/м3

? 1 =?n /?q =25/1.15=21.70

С 1n /Cq =14/1.5=9.3 кПа

3. Засыпка:

? 1 1 =?1 х0,95=8,95х0,95=17,97 кН/м3

? 1 1 =?1 х0,9=21,7х0,9=19,53 0

С 1 11 х0,5=9,3х0,5=4,65 кПа

Построение эпюры активного давления грунта на стену подвала

? а =?а ? +?ас +?aq

? а ? =?1 1 ·z·?а

? а =tg2 =0.49

? а ? =17.97·0.49·2=17.61 кН/м2

? ас =

? aq =1.2qн ·?a =1.2·0.49·10=5,88 кН/м2

2.7 Заключение по варианту фундаментов мелкого заложения

Несмотря на немаленькие недогрузки все фундаменты рациональны и на свайный фундамент переходить нет необходимости, так как залегающие грунты вполне пригодны и для такого варианта фундаментов.

3. Расчет и конструирование свайных фундаментов

Выбор типа, вида, размеров свай и назначение габаритов ростверков

Рассчитываем свайный фундамент под стену «В» с подвалом.

3.1.1. Определение нагрузок.

3.2 Определение несущей способности и расчетной нагрузки свай

где: с — коэффициент условий работы свай в грунте.(1)R — расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи.(3600 кПа)A — площадь поперечного сечения сваи.(0.09 м2 )u — наружный периметр поперечного сечения сваи(1.2 м)fi — расчетное сопротивление i-го слоя (по боковой поверхности сваи, кПа)cr =1; cf =1 — коэффициенты условий работы грунта, соответственно , под нижним концом сваи и учитывающий влияние способа погружения на расчетное сопротивление грунта.Nc =Fd /k , где: k =1.4 — коэффициент надежности по нагрузке.Определение сопротивления грунта по боковой поверхности сваи

N

h i

cfi

z i

f i

cf ·h fi

1

0,4

1

4,6

23,2

9,28

2

1,6

1

5,6

57,2

91,52

3

1,6

1

7,2

60,4

96,64

4

1,6

1

8,8

63,2

101,12

5

2,05

1

10,625

55,2

113,16

F d =1·(1·3600·0.09+1,2·401,72)=806kH

Расчетная нагрузка:

N c = Fd /?k =806/1.4=575,76kH

3.3 Определение числа свай в свайном фундаменте и проверки по 1 группе предельных состояний

3.3.1. Число свай

где:

N c I — нагрузка на фундамент в уровне поверхности земли.

N c — принятая расчетная нагрузка

— коэффициент , зависящий от вида свайного фундамента

=9 — для «куста»

d — размер стороны сечения сваи = 0.3 м

h p — высота ростверка от уровня планировки до подошвы

mt (20 кН/м3 )- осредненный удельный вес материала ростверка и грунта на уступах.

1.1 — коэффициент надежности

Принимаем число свай равное шести.

3.3.2 Уточнение размеров ростверка в плане

Принимаем прямолинейное расположение свай в фундаменте, расстояние между ними — необходимый минимум 3d (0.9м), расстояние от грани ростверка до грани сваи: с 0 =0,3d+0.05=0.14м

Расстояние от центра сваи до края ростверка:

0.5d + c 0 = 0.15 + 0.14 =0.29 м.

Общий габарит ростверка: b p = 3d + 2c0 = 0.9 + 20.28 = 1.46м.

l р =2·3d+2c0 =1,8+2·0,28=2,36м.

Принимаем размеры ростверка в плане 1,5х2,5м.

3.4 Проверка напряжений в свайном основании по 2 группе предельных состояний (по подошве условного свайного фундамента)

? 1 =25 град h1 =0.4м

? 2 =35 град h2 =4.8м

? 3 =18,5 град h3 =2,05м

? ср /4=29,78/4=7,44о

Ширина условного фундамента:

где:

b — расстояние между осями крайних свай

d — размер поперечного сечения сваи

l — расстояние от острия сваи до уровня, с которого происходит передача давления боковой поверхностью сваи на грунт.

b y =2·tg(29,78/4)·7,25+0.9+0.3=3,1

A y =by 2 =3.12 =9.61

Условие прочности :

P y < Ry

R y — расчетное сопротивление грунта условного фундамента

P y — расчетная нагрузка

P y = ( No II + Nf II + Ng II +Nc II ) / Ay

N f I 1 =Vрос* ·?бет ·1,1=(1,5·1.2·1.2-0.9·0.8·0.5+0,3·2,5·1,5)·25·1,1=90,34кН

N g I 1 =Vгр ·?гр ·1,2=(2.9·0.275·1.2+0.813·6.2·2+2·1.5·0.95·6.2)·1.2·19,9=713 кН

N c II =97,88кН

N o II =2700кН

Р у =(2700+97,88+713+90,34)/9,61=374,7kH/м2

Р у <R; 374,7<734

Условие прочности выполнено

3.5 Расчет осадок условного свайного фундамента

Эпюра напряжений от собственного веса грунта:

Высота слоя, м

Удельный вес грунта, кН/м 3

zgi , кН/м2

общ , кН/м2

1

0

0

0

2

1,8

19,9

35,82

35,82

3

1,4

10,75

15,05

50,87

4

4,8

10,08

48,38

147,64

5

? zw -6.2м

10

62

209,64

6

7,2

19,3

138,96

348,6

i

— удельный вес i-го слоя грунта .Н

i

— толщина i-го слоя.

zg 0

— вертикальное напряжение от собственного веса грунта на уровне подошвыСтроим вспомогательную эпюру 0.2

zg

— для дальнейшего определения сжимаемой толщи основания.

zg 0

=248,24 кН/м

2

Определим напряжение от внешней нагрузки, т.е. от фундамента:

zp =P0 , где:

P 0 = Pсрzg 0 — — дополнительное вертикальное давление на основание

Р ср — среднее давление под подошвой фундамента.

P 0 =617,7-248,24 =369,46 кПа

— коэффициент , принимаемый по таблице СНиП в зависимости от формы подошвы фундамента и относительной глубины

h i = 0.4b = 0.42,5 = 1м

N слоя

H i

z i

?

? i

? zp =P0 ·?

0

0

0

0,00

1

369,460

1

1

1

0,80

0,86

317,736

2

1

2

1,60

0,5628

207,932

3

1

3

2,40

0,3578

132,193

4

1

4

3,20

0,2375

87,747

5

1

5

4,00

0,1658

61,256

Сжимаемую толщу основания определяем графически — в точке пересечения графиков

f(0.2 zg 0 ) и f(zp ) — Сжимаемая толщина Нс =4,6 м zp = 70кПа

zg = 324 кПа

0.2 zg = 64.8 кПа — условие выполнено

Аналитическая проверка: zp = 0.2zg 5 кПа =64,85 условие выполнено

Расчет осадки:

hi

Еi

?zp кров.

?zp под.

?zp сред.

S

1

19500

369,46

317,74

343,60

0,018

1

19500

317,74

207,93

262,84

0,013

1

19500

207,93

132,93

170,43

0,009

1

19500

132,19

87,74

109,97

0,006

1

19500

87,75

61,26

74,51

0,004

0,049

S = 0.0490.8 = 0.039 м =3,9 см

Осадка не превышает допустимые 8 см.

3.6 Подбор оборудования для погружения свай. Определение расчетного отказа

Заключение по варианту свайных фундаментов

3.7 Рекомендации по производству работ и устройству гидроизоляции

  • по оси «Г» (в подвальной части здания) — ленточный, сборный. Плиты железобетонные Ф16;
  • блоки фундаментные марки — ФС 6. Глубина заложения фундамента от планировочной отметки -4800 мм.

Как второй вариант строительства можно принят свайный фундамент, со сваями длиной 7м марки С7-30.

Список использованной литературы

[Электронный ресурс]//URL: https://drprom.ru/referat/osnovaniya-i-fundamentyi/

Механика грунтов, основания и фундаменты( методические указания к курсовому проекту для студентов специальности 1202) ДВГТУ 1984. г.Владивосток

Веселов В.А. Проектирование оснований и фундаментов. М.: Стройиздат, 1990

Далматов Б.И. Механика грунтов, основания и фундаменты. Л.: Стройиздат 1988