Xreferat.com » Рефераты по строительству » Основания и фундаменты

Основания и фундаменты

Содержание


Введение

1. Грунтовые условия строительной площадки

1.1 Определение наименования грунтов по ГОСТ 25100-82

1.2 Физико-механические характеристики грунтов

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

2.2.1 Стена по оси «А» без подвала

2.2.2 Стена по оси «Б» без подвала

2.2.3 Стена по оси «В» с подвалом

2.4 Расчет деформации оснований. Определение осадки

2.4.1 Фундамент по оси «Б»

2.4.2 Фундамент по оси «В»

2.5. Конструирование фундаментов мелкого заложения

2.6 Определение активного давления грунта на стену подвала

2.7 Выводы по варианту фундаментов мелкого заложения

3. Расчет и конструирование свайных фундаментов

3.1 Определение величин и невыгодных сочетаний нагрузок, действующих на фундамент в уровне поверхности земли или отметки верха ростверка

3.2 Определение несущей способности и расчетной нагрузки свай

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

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

3.5 Расчет осадок свайных фундаментов

3.6 Подбор оборудования для погружения свай. Определение расчетного отказа

3.7 Заключение по варианту свайных фундаментов

4. Рекомендации по производству работ и устройству гидроизояции

Заключение по проекту

Список использованной литературы


Введение


Цель данного курсового проекта – проектирование и расчет фундаментов для химического корпуса со стенами из стеновых панелей, внутренний каркас из сборных ж/б колонн с продольным расположением ригелей.

Размеры в плане 27х36 м.

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.


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:

Основания и фундаментыОснования и фундаменты

вид – не определяется т.к. включения отсутствуют

разновидность – определяется по показателю текучести:


Основания и фундаменты- Супесь пластичная


коэффициент пористости


Основания и фундаменты


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:

Основания и фундаменты -Средней плотности


разновидность – определяется по степени влажности:


Основания и фундаменты-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:


Основания и фундаменты – значит глина


вид – не определяется т.к. включения отсутствуют

разновидность – определяется по показателю текучести:


Основания и фундаменты- глина полутвердая


Коэффициент пористости


Основания и фундаменты


Вывод: глина полутвердая.

Физико-механические характеристики грунтов


1 Слой- насыпь.

2 Слой- супесь пластичная.

e=0.6

E=20 МПа

φn=25

cn=14 кПа

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

e=0.65

Sr=0.98

φn=35

cn=1 кПа

Е=30 Мпа

4 Слой- глина полутвердая

e=0.8

Il=0.095

cn=73.2 кПа

φn=20.4

E=25.6 МПа


Таблица 1. - Физико-механические свойства грунтов

№ слоя

Мощность слоя
м

Отметка подошвы слоя
м

Полное наименование грунта Физические характеристики Механические характеристики




r
г/см3

rS

г/см3

w e Sr WL WP

IP
%

IL
%

cn
КПа

jn
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)


Строительная площадка имеет спокойный рельеф с абсолютной отметкой 38,2м . Грунты имеют слоистое напластование с выдержанным залеганием слоев. Наблюдается согласное залегание пластов с малым уклоном (i=1-2%). Грунтовые воды залегают на абсолютной отметке 34,8м т.е. на глубине 3,4 от поверхности, и принадлежат к второму слою.

Послойная оценка грунтов:

1-й слой – насыпь, толщиной 1,6 м – как основание не пригоден.

2-й слой – супесь, пластичная. Толщина слоя 3.9 м. Модуль деформации Е=20 МПа указывает на то, что данный слой среднесжимаем и может служить вполне хорошим естественным основанием, R0=262,5 кПа следовательно супесь средней прочности.

3-й слой – песок средней крупности, средней плотности, насыщен водой, толщиной 4.8 м . По модулю деформации Е=30 МПа малосжимаем и может служить хорошим естественным основанием, R0=400 кПа следовательно песок прочный

4-й слой – глина полутвердая, мощность 7.2 м. По показателю текучести ( IL=0.27 <0.6) грунт является хорошим естественным основанием. По модулю деформации Е=19,5 грунт сильно сжимаемый- не пригоден как естественное основание. По прочности R0=273кПа среднепрочный.


2. Расчет и проектирование фундаментов мелкого заложения на естественном основании


2.1 Глубина заложения фундамента


Глубина заложения фундаментов назначается в результате совместного рассмотрения инженерно-геологических условий строительной площадки, конструктивных и эксплуатационных особенностей зданий и сооружений, величины и характера нагрузки на основание.

Различают нормативную dfn и расчетную df глубину промерзания грунтов.

Нормативная глубина промерзания dfn – это среднее ( за срок более 10 лет) значение максимальных глубин промерзания грунтов на открытой площадке.


Основания и фундаменты


здесь:

d0 – теплотехнический коэффициент зависящий от вида грунта (для супесей 0.28)

Mt – сумма отрицательных температур за зиму в районе строительства.( для поселка Кировский –71,7)

Расчетная глубина промерзания:


Основания и фундаменты


kh – коэффициент влияния теплового режима здания.

Для фундаментов в бесподвальной части здания при t=18 градусов:

для части здания с подвалом при t=5 градусов:

df =0.7*2,37=1.659м

Окончательная глубина заложения фундамента из условия промерзания грунтов назначается с учетом уровня подземных вод dw

В нашем случае dw=3,4 м

в части здания без подвала: df + 2м =3.896м , что >3,4 м

в части здания с подвалом: d­f +2м =3.659м , что >3,4 м

глубину заложения фундамента принимаем не менее df.


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:


Рср ≤ R

Рmax≤1.2R

Pmin>0


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


Основания и фундаменты


gC1 и gC2 – коэффициенты условий работы принимаемые по СНиП т.3

gC1= 1.2 – для пылевато-глинистые, а также крупнообломочные с пылева- то-глинистым заполнителем с показателем текучести грунта или заполнителя.

0,25< IL Ј 0,5

gC2= 1.1


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

Mg Mg Mc – коэффициенты зависящие от jII

Kz=1 т.к. b – ширина подошвы фундамента < 10 м.

gII – осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента

(gII)1 – то же, залегающих выше подошвы фундамента.

сII – расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента.

Среднее давление по подошве ф-та:


Основания и фундаменты; Основания и фундаменты; Основания и фундаменты


N0 – нагрузка на фундамент


N0=(Nn+Nвр) gf ; gf=1


gmt­ – среднее значение удельного веса грунта и бетона.

А – площадь подошвы фундамента

для ленточного А= bЧ1м

для столбчатого А=b2 м

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


2.2.1 Стена по оси «А» без подвала

Нагрузки:


Основания и фундаменты

N0=1400 кН

Т0=130 кН

М0=200 кНм

Основания и фундаменты

Основания и фундаменты

d=1.8м; Р =1400/b2 + 20Ч1.8=1400/b2 + 36 = f1(b)


P b
1436 1
386 2
191,5 3
123,5 4

Расчетное сопротивление:


Основания и фундаменты

Основания и фундаменты

Mg =0,78

Mg =4,11

Mc =6,67

Основания и фундаменты

Основания и фундаменты


R b
257,64 0
332,52 4

Принимаем фундамент ФВ8-1 2700х2400 мм.

bтр = 2,4 м, принимаем b=3м.

Проверка с учетом пригруза на выступах фундамента


Основания и фундаменты

Основания и фундаменты ; Основания и фундаменты; Основания и фундаменты

Основания и фундаменты

Основания и фундаменты

R(2,7)= Основания и фундаменты=313,8 кПа

Pср=230кПа

Pcp<R

PmaxЈ1.2R; 350,4<376,5

Pmin>0 ; 109,3>0

Основания и фундаменты


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


2.2.2 Стена по оси «Б» без подвала

Нагрузки:


Основания и фундаменты

N0=2700 кН

Т0=110 кН

М0=190 кНм

Основания и фундаменты

Основания и фундаменты

d=1,8 м; db =0 м

Р =2700/b2 + 20Ч1,8=2700/b2 + 36 = f1(b)


P b
2736 1
711 2
336 3
204,75 4

Расчетное сопротивление:


Основания и фундаменты

Основания и фундаменты

Mg =0,78

Mg =4,11

Mc =6,67

Основания и фундаменты

Основания и фундаменты]

Основания и фундаменты


R b
257,64 0
332,52 4

bтр = 3,1м, принимаем b=3,6м, фундамент ФВ11-1 3600х3000мм.

Проверка с учетом пригруза на выступах фундамента

Основания и фундаменты

Основания и фундаменты ; Основания и фундаменты; Основания и фундаменты

Основания и фундаменты

Основания и фундаменты

Pср=286,1 кПа

Pcp<R ;286,1<357,4

PmaxЈ1.2R; 346<357,4·1.2

Pmin>0 ; 226,32>0

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

Основания и фундаменты


Недогруз 19%


2.2.3 Стена по оси «В» с подвалом

Основания и фундаментыd1 – глубина заложения фундамента, приведенная от пола подвала

d­1 = hs+ hcf Чgcf /gII1

hs – толщина слоя грунта выше подошвы фундамента со стороны подвала, м.

hcf – толщина конструкции пола подвала (0.15м)

gcf – расчетное значение удельного веса пола подвала(22 кH/м3)

d1=1,8+0,15·22/16,4=2м

db – глубина подвала

Нагрузки:


Основания и фундаменты

N0=2200 кН

Т0=80 кН

М0=170 кНм


Основания и фундаменты

Основания и фундаменты

d1=2 м; db =4,8 м

Р =2200/b2 + 20Ч4,8=2200/b2 +96 = f1(b)


P b
1073 1,5
646 2
340,4 3
233,5 4

Расчетное сопротивление


Основания и фундаменты кН/м3

Основания и фундаментыград

Mg =1,68

Mg =7,71

Mc =9,58

Основания и фундаменты

Основания и фундаменты

Основания и фундаменты


R b
948,8 0
1110 4

bтр = 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


Основания и фундаменты

Основания и фундаменты ; Основания и фундаменты; Основания и фундаменты

Основания и фундаменты

Основания и фундаменты

Pср=617,7кПа

Pcp<R

PmaxЈ1.2R; 1036<1.2·1033,5

Pmin>0 ; 336>0

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

Основания и фундаменты


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:


Основания и фундаменты

где:

b - безразмерный коэффициент = 0.8

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

hi и Ei – 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:

Основания и фундаменты


где:

Высота слоя, м Удельный вес грунта, кН/м3 szgi, кН/м2 sобщ, 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 σzw-6.2м 10 62 209,64
6 7,2 19,3 138,96 348,6

gi – удельный вес i-го слоя грунта .

Нi – толщина i-го слоя.

szg0 – вертикальное напряжение от собственного веса грунта на уровне подошвы

szg0=0,2γ2+γ1·h1=4+25.6=29,6 кН/м2

Строим вспомогательную эпюру 0.2Чszg – для дальнейшего определения сжимаемой толщи основания.

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


szp=P0Чa , где:


P0 = Pcp - szg0 ­ - дополнительное вертикальное давление на основание

Р – среднее давление под подошвой фундамента.

P0 =286,1-29,6=256,5 кПа

a - коэффициент , принимаемый по таблице СНиП в зависимости от формы подошвы фундамента и относительной глубины Основания и фундаменты

hi = 0.4b = 0.4Ч3,3 =1,3 м


Основания и фундаменты


Сжимаемую толщу основания определяем графически – в точке пересечения графиков

f(0.2Чszg0) и f(szp) - Сжимаемая толщина Нс=7м, szp =21,88кПа

Аналитическая проверка: szp = 0.2Чszg ± 5 кПа

szg = к75,132Па

0.2Чszg = 15,02кПа – условие выполнено

Расчет осадки:

N слоя hi Еi σzp кров. σzp под. σzp сред. σ
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 см

Осадка не превышает допустимые 8 см.


2.4.2 Фундамент по оси «В»


Эпюра напряжений от собственного веса грунта:


Основания и фундаменты

где:

Высота слоя, м Удельный вес грунта, кН/м3 szgi, кН/м2 sобщ, 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 σzw-6.2м 10 62 209,64
6 7,2 19,3 138,96 348,6

gi – удельный вес i-го слоя грунта .

Нi – толщина i-го слоя.

szg0 – вертикальное напряжение от собственного веса грунта на уровне подошвы

szg0=76,47 кН/м2

Строим вспомогательную эпюру 0.2Чszg – для дальнейшего определения сжимаемой толщи основания.

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


szp=P0Чa , где:


P0 = Pср - szg0 ­ - дополнительное вертикальное давление на основание

Р – среднее давление под подошвой фунадмента.

P0 = 617,7 –76,47=541,23 кПа

a - коэффициент , принимаемый по таблице СНиП в зависимости от формы подошвы фундамента и относительной глубины Основания и фундаменты

hi = 0.4b , где b – ширина фундамента

hi = 0.4Ч2,1 = 0,8 м


Основания и фундаменты


Сжимаемую толщу основания определяем графически – в точке пересечения графиков

f(0.2Чszg0) и f(szp) - Сжимаемая толщина Нс= 4,8 м szp =39,94 кПа

Аналитическая проверка: szp = 0.2Чszg ± 5 кПа

szg = 147,64кПа

0.2Чszg =29,53кПа – условие выполнено

Расчет осадки:


N слоя hi Еi σzp кров. σzp под. σсред. 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 см

Осадка не превышает допустимые 8 см.

Необходимо проверить разность осадок фундаментов в здании.


Основания и фундаменты где:


DS – разность осадок фундаментов в здании

L – 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

Нормативные:

γn=19,9 кН/м3

φn=25 град

Cn=14 кПа

Расчетные:

γ1=γn/γq=19.9/1.05=18.95 кН/м3

φ1=φn/φq=25/1.15=21.70

С1=Сn/Cq=14/1.5=9.3 кПа

Засыпка:

γ11=γ1х0,95=8,95х0,95=17,97 кН/м3

φ11=φ1х0,9=21,7х0,9=19,53 0

С11=С1х0,5=9,3х0,5=4,65 кПа

Построение эпюры активного давления грунта на стену подвала

σа=σаφ+σас+σaq

σаφ=γ11·z·λа

λа=tg2Основания и фундаменты=0.49

σаφ=17.97·0.49·2=17.61 кН/м2

σас=Основания и фундаменты

σaq=1.2qн·λa=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


В данном проекте необходимо произвести расчет для свайного фундамента:

свайный фундамент в «кусте» ( для внутренних колонн по оси Б)

Выбор типа, вида, размеров свай и назначение габаритов ростверков

Рассчитываем свайный фундамент под стену «В» с подвалом.

3.1.1. Определение нагрузок.

Нагрузки собираются по I и II предельному состоянию:

I-е пр. сост. Основания и фундаменты где: gf =1.2

II-е пр. сост. Основания и фундаменты где: gf =1

для «куста» по оси Б

N01=2700·1.2=3240 kH

N011=2700·1=2700 kH

3.1.2. Назначаем верхнюю и нижнюю отметки ростверка.

В.Р.=-3,15 м

hр=1,5 м

Н.Р.=-4,65 м.

Выбираем железобетонную сваю С 7-30.

Тип –висячая, с упором в слой полутвердой глины

Вид- забивная

С квадратным сечением 0,3х0,3 м, длиной 7м.


3.2 Определение несущей способности и расчетной нагрузки свай


Основания и фундаменты

где:

gс – 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)

gcr =1; gcf =1 – коэффициенты условий работы грунта, соответственно , под нижним концом сваи и учитывающий влияние способа погружения на расчетное сопротивление грунта.

Nc=Fd/gk , где: gk =1.4 – коэффициент надежности по нагрузке.

Определение сопротивления грунта по боковой поверхности сваи


N hi gcfi zi fi gcf·hi·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

Основания и фундаменты


Fd=1·(1·3600·0.09+1,2·401,72)=806kH

Расчетная нагрузка:

Nc= Fd/γk=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


Основания и фундаментыгде:


NcI – нагрузка на фундамент в уровне поверхности земли.

Nc – принятая расчетная нагрузка

Основания и фундаменты- коэффициент , зависящий

Если Вам нужна помощь с академической работой (курсовая, контрольная, диплом, реферат и т.д.), обратитесь к нашим специалистам. Более 90000 специалистов готовы Вам помочь.
Бесплатные корректировки и доработки. Бесплатная оценка стоимости работы.

Поможем написать работу на аналогичную тему

Получить выполненную работу или консультацию специалиста по вашему учебному проекту

Похожие рефераты: