Проектирование фундаментов

Автор работы: Пользователь скрыл имя, 16 Февраля 2013 в 23:50, курсовая работа

Краткое описание

Для обоснования проектных решений по устройству фундаментов, необходимо, прежде всего, изучить инженерно-геологические условия площадки.
В курсовом проекте предусмотрено основание, состоящее из трех различных слоев грунта. Для каждого слоя необходимо:
- определить расчетные характеристики физического состояния грунтов;
- определить полное название грунта по СТБ 943-2007[2];
- определить нормативные значения прочностных и деформационных свойств грунтов по таблицам пособия П2-2000 к СНБ 5.01.01-99 [3];
- определить расчетные значения физико-механических характеристик грунтов;
-построить инженерно-геологический разрез строительной площадки.

Содержание работы

1. Анализ исходных данных 3
1.1. Выбор варианта задания для курсового проекта 3
1.2. Инженерно-геологические и гидрогеологические условия площадки строительства 4
1.2.1. Общие требования 4
1.2.2. Определение нормативных значений характеристик физического состояния грунта и полного названия грунта
1.2.3. Определение нормативных значений физико-механических характеристик грунтов
1.2.4 Определение расчетных значений физико-механических характеристикгрунтов
1.3. Характеристики проектируемого здания
1.3.1 Общие положения
1.3.2Степень ответственности здания, функциональное назначение
1.3.3Оценка жесткости надземных конструкций и предельные деформации оснований
1.3.4Определение расчетных нагрузок, действующих на фундаменты
1.3.5Выбор основных несущих конструкций надземной части здания
4
7
8
10
10
10
10
11
11
2. Проектирование фундаментов мелкого заложения 13
2.1. Назначение глубины заложения фундамента 13
2.2. Определение размеров подошвы фундамента 14
2.2.1. Назначение предварительных размеров подошвы фундамента 14
2.2.2. Определение расчетного сопротивления грунта 15
2.2.3. Проверка давления под подошвой фундамента
2.3. Определение осадки фундамента
2.3.1. Эпюра природного давления под центром подошвы фундамента
2.3.2. Эпюра дополнительного давления под центом подошвы фундамента. Определение границы сжимаемой толщи
2.3.3. Вычисление осадки фундамента 17
17
17
18
18
2.4. Расчет на продавливание плитной части фундамента 20
3. Проектирование свайных фундаментов 22
3.1. Выбор типа сваи и глубины заложения ростверка 22
3.2. Определение несущей способности сваи 23
3.3. Определение количества свай в ростверке, конструирование ростверка 24
3.4. Проверка несущей способности наиболее загруженной сваи 25
3.5. Определение размеров условного фундамента 26
3.6. Проверка давления под подошвой условного фундамента 27
3.7. Определение осадки свайного фундамента 28
3.8. Подбор сваебойного оборудования и определение отказа сваи 30
4. Технико-экономическое сравнение вариантов фундаментов 32
5. Технология производства работ по устройству фундаментов 33
Список использованной литературы 36

Содержимое работы - 1 файл

111.docx

— 755.81 Кб (Скачать файл)
  • осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента:

 кН/м;                 (2.4)

  • приведенная глубина заложения наружных и внутренних фундаментов от пола подвала:

                (2.5)

гдеhs = 1,85–толщина слоя грунта выше подошвы фундамента с внутренней стороны здания, м;

hcf = 0,1 –толщина конструкции пола подвала, м;

γcf = 22–расчетное значение удельного веса материала пола подвала, кН/м3.

cII=0,22–расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента, кПа;

2.2.3Проверка давления под подошвой фундамента

Проверяем фактическое давление фундамента на основание. Нагрузка от фундамента и  грунта на его уступах:

  • от одного фундамента стаканного типа Ф6.1.5 объёмом V=4,4м3 приняв ρ=2500кг/м3:

;

  • от грунта и пола с двух сторон уступа фундамента:

17,0∙0,15·(2,7·2,1-1,4·0,8)+17,0·0,6·(2,7·2,1-2,1·1,5)+17,5∙1,2·(2,7·2,1-2,1∙1,5)+22∙0,1·(2,4∙1,8-1,4∙0,8)=102,76кН.

Полная  нагрузка на основание в уровне подошвы  составляет:

=1250+110,0+102,76=1462,76кН.

Фактическое давление фундамента на основание:

p = 1462,76/(2,7*2,1)+125*6/(2,7*2,1*2,1) = 320,97 кПа <328,57кПа.

.

Условие p ≤ R выполнено. Запас ≈ 0,024%. Принимаем фундамент стаканного типа с размерами в плане 2,7×2,1м.(примечание: при расчете фундамент стаканного типа с размерами в плане 2,1×1,8м и 2,4×1,8м условие не выполнялось)

Так как  нижележащий слой грунта обладает более  высокими прочностными характеристиками, поэтому проверку несущей способности  кровли слабого подстилающего грунта выполнять не требуется.

Размеры плитной  части фундамента приняты минимальными с учетом конструктивных требований. Поэтому не требуется проводить  дополнительные расчеты для оптимизации  размеров. 

2.3 Определение осадки  фундамента

2.3.1 Эпюра природного  давления под центром подошвы фундамента

Вычисляем ординаты эпюры природного давления и вспомогательной эпюры , необходимой для определения глубины расположения нижней границы сжимаемой толщи грунта:

- на поверхности земли (отметка  природного рельефа NL):

 

- на уровне подошвы фундамента:

;

- на уровне подошвы фундамента  с учетом взвешивающего действия  воды:

;

 

- на контакте 1-го и 2-го слоёв:

;

;

- на контакте 2 и 3 слоёв без  учёта взвешивающего действия  воды:

; ;

- на контакте 2 и 3 слоёв с учётом взвешивающего действия воды:

; ;

- на контакте 2,35 м глубины 3-го слоя:

 

;

Мощность  третьего слоя не установлена, поэтому  напряжение на нижней границе разреза  не устанавливается.

Полученные  значения ординат эпюры природного давления и вспомогательной эпюры 0,2 вынесены на расчетной схеме (лист формата А1).

2.3.2Эпюра дополнительного  давления под центом подошвы  фундамента. Определение границы  сжимаемой толщи

Определяем  дополнительное давление под подошвой фундамента:

кПа               (2.6)

Разбиваем основание под подошвой фундамента на элементарные слои с учетом требований п.п.2.3.2 [3]. Для удобства вычисления толщину  элементарного слоя принимаем кратной  таким образом, чтобы  была кратной 0,4, т.е. кратной:

=0,4×2,1/2=0,42м.

Ординаты  эпюры дополнительного давления определяем по формуле Значения находим по табл. Б.1 [9] при h =1/b=2,7/2,1=1,286. Результаты расчета приведены в табл.8. Расчетная схема определения осадки основания представлена в графической части курсового проекта.

Полученные  значения ординат эпюры наносим  на расчетную схему. В точке пересечения  эпюры дополнительных давлений со вспомогательной  эпюрой находим нижнюю границу сжимаемой  толщи.

2.3.3Вычисление осадки  фундамента

 

Определяем  осадку каждого слоя грунта основания  по формуле (Б.1) приложения Б [6], что  удобнее делать для каждого ИГЭ  в отдельности:

 

                                               (2.7)

 

где– среднее значение дополнительного вертикального нормального напряжения в i-ом слое грунта, равное полусумме указанных напряжений на верхней (zi-1) и нижней (zi) границах слоя по вертикали, проходящей через центр подошвы фундамента. МПа;

hi– толщина i-го слоя грунта, м;

Еi– модуль деформации i-го слоя грунта, МПа;

n–число слоев, на которое разбита сжимаемая толща основания.

Считаем осадку только в границах сжимаемой толщи (табл. 8).

Осадка фундамента:

 

м

где – средняя осадка по прил. Б табл. Б.1 [5].

 

Таблица 8 – Результаты расчета напряжений в грунте

№ ИГЭ

z, м

ζ=2z/b

α

σzp кПа

σzpi кПа

1

0

0

1

287,22

283,20

2

0,42

0,4

0,972

279,18

261,37

0,84

0,8

0,848

243,56

219,72

1,26

1,2

0,682

195,88

174,34

1,68

1,6

0,532

152,80

135,86

2,1

2

0,414

118,91

106,13

2,52

2,4

0,325

93,35

84,01

2,94

2,8

0,26

74,68

67,50

3,36

3,2

0,21

60,32

55,00

3,78

3,6

0,173

49,69

45,67

4,2

4

0,145

41,65

38,49

3

4,62

4,4

0,123

35,33

32,74

5,04

4,8

0,105

30,16

28,15

5,46

5,2

0,091

26,14

24,41

5,88

5,6

0,079

22,69

21,40

6,3

6

0,07

20,11

18,96

6,72

6,4

0,062

17,81

-


2.4Расчет на продавливание  плитной части фундамента

Произведем  проверку на продавливание железобетонного  прямоугольного фундамента, если известно, что расчетная нагрузка в плоскости  обреза фундамента составляет:=1500кН. Материал фундамента бетон тяжелый класса С12/15. Удельный вес грунта выше подошвы фундамента =18,07 кН/м3. Геометрические размеры фундамента приведены на расчетной схеме (рис. 5).

Определяем  вес фундамента и грунта на его  уступах с учетом =1,35 для железобетона и =1,15 для грунта:

 

Определяем значения нагрузки на уровне подошвы фундамента:

                         (2.8)

Максимальное  значение контактного давления

кН.

Рассмотрим  два возможных случая образования  пирамиды продавливания.

 

Рисунок5 – Определение площади пирамиды продавливания

1. Продавливание от нижней грани  колонны. В этом случае наименьшей гранью пирамиды продавливания будет трапеция bcde.

=300-50=250 мм.

Так как 2,1-0,8=0,3<2×0,25=0,5

=0,5×2,1×(2,7-1,4-2×0,25)=0,84 м2

=0,5×(2,1+0,8)=1,45 м.

Условие продавливания:

=0,84×375,47=315,40кН<1100×1,45×0,25=398,75кН.

выполняется. Прочность на продавливание от колонны  обеспечена.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3 Проектирование свайных  фундаментов

3.1 Выбор типа свай  и глубины заложения ростверка

По рекомендации [4] принимаем призматические железобетонные сваи квадратного сечения как  наиболее часто используемые в массовом строительстве. По поперечному сечению  принимаем сваю м.

Длина сваи определяется исходя из инженерно-геологических  условий с учетом длины заделки  головы сваи в ростверк:

 

                                         (3.1)

 

где– глубина заделки сваи в ростверк при жесткой заделке сваи;

– глубина  погружения нижнего конца сваи в  несущий грунт, принимаемая по [3];

– расстояние от подошвы ростверка до кровли несущего слоя грунта, определяемое по инженерно-геологическому разрезу.

Принимаем длину сваи .

Глубину заложения  ростверка определяем в зависимости  от глубины сезонного промерзания  и от конструктивных особенностей проектируемого сооружения.

Высоту  ростверка принимаем 0,50м.

При применении типовых фундаментов серии 1.412 минимальная высота фундаментов принимается равной 1,5 м для колонн сплошного сечения [4].

В данном курсовом проекте глубина заложения фундаментов  по конструктивным требованиям больше, чем по глубине промерзания. Учитывая все особенности, принимаем глубину  заложения монолитного ростверка  –2,150 м.

Рисунок 6 – Схема к определению глубины заложения ростверка

3.2 Определение несущей  способности сваи

Несущая способность  сваи по материалу  в курсовом проекте принимается в зависимости от поперечного сечения. Для принятого поперечного сечения сваи .

Несущую способность  сваи по грунту определяем, используя  табличные данные согласно п. 10.55. [10] и рис. 7.

                              (3.2)

где коэффициент условий работы сваи в грунте, принимаемый 1,0;

расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи, кПа, принимаемое по таблице 6.1[10];

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

наружный  периметр поперечного сечения сваи;

расчетное сопротивление того слоя грунта основания на боковой поверхности сваи, кПа, принимаемое по таблице 6.2. [10];

толщина того слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью сваи, м;

коэффициенты  условий работы грунта соответственно под нижним концом и на боковой  поверхности сваи, учитывающие влияние  способа погружения на расчетные  сопротивления грунта. 

Несущую способность  сваи по грунту определим с использованием табличных значений характеристик  грунта п.6.2  [10].

При , , ;

при , , ;

при , ;

при , , ;

Коэффициенты  условия работы для забивных свай

Несущая способность  сваи по грунту будет равна:

 

Таким образом, несущая способность сваи принимается  равной:

Рисунок 7 – Расчетная схема определения несущей способности сваи по грунту.

3.3 Определение количества свай в ростверке, конструирование ростверка

Количество  свай в ростверке отдельно стоящего фундамента под колонны определяется по формуле:

Информация о работе Проектирование фундаментов