Доклад: Характеристика фундаментов. Реферат фундаменты
Доклад - Характеристика фундаментов - Строительство
Южно-Уральский государственный университет
Архитектурный факультет
Кафедра Архитектуры
РЕФЕРАТ
на тему:
Фундаменты
Выполнила: Чесалова А.С.
Группа А-244
Проверила: Шляпникова В.С.
Челябинск-2009
Виды фундаментов
Ленточные фундаменты возводят под здания с тяжелыми стенами и неглубоким заложением или в домах имеющих подвал. Глубина заложения фундамента составляет от 0,8—1,0 м. Превышение средней глубины заложения фундаментов в большинстве случаев обусловлено рельефом местности.
Серьезными недостатками ленточных фундаментов сельских жилых домов являются большая трудоемкость возведения и зависимость строительства от сезонных условий.
Ширина ленточных фундаментов под наружные стены зависит от качества грунтов. Ее следует предусматривать не менее толщины стены и не менее 40— 50 см, если фундамент изготовляют из бута, кирпича или шлака. Оптимальной является ширина на 5 см более стены со штукатуркой.
Если глубина заложения не превышает 80 см, фундамент следует устраивать из принятого материала на всю глубину. При больших глубинах заложения с целью экономии бутового камня или кирпича в сухих грунтах целесообразно заменить часть фундамента песчаной подушкой. Ее укладывают из крупного песка слоями по 15 см, поливают водой и тщательно уплотняют тяжелыми трамбовками.
Высота подушки не должна превышать половину от требуемой высоты фундамента.
Под внутренние стены фундаменты достаточно закладывать на 0,5 м от уровня земли.
Бутовые фундаменты рекомендуется применять для каменных зданий со стенами из кирпича, керамических камней и других мелкоштучных материалов, для которых на всем протяжении требуется непрерывная опора. Важной предпосылкой для этого считается наличие бутового камня как местного материала.
Ширина бутовых фундаментов зависит от толщины стен дома и передаваемой на фундаменты нагрузки. Как правило, она принимается равной толщине стены или на 10 см больше ее. Толщина бутовой кладки принимается не менее 50 см. При необходимости заглубления подошвы фундамента более чем на 70 см в нижней части рекомендуется устраивать подушку из крупного песка, гравия или щебня.
Песчаные подушки не рекомендуется применять в макропористых грунтах.
Во влажных грунтах песчаные подушки следует устраивать ниже глубины промерзания грунта.
Бутобетонные фундаменты применяют в тех случаях, когда требуется более высокая несущая способность конструкции. Бутобетонная кладка состоит из бетона с добавлением 15—20% бутового камня (изюма). Она менее материалоемка, не требует повышенного расхода цемента. Толщина бутобетонной стенки должна быть не менее 40 см.
Поперечное сечение фундамента, как правило, имеет прямоугольную форму. Если нагрузки на фундамент от вышележащих конструкций значительны, а грунт в основании не обладает достаточной несущей способностью, подошву фундамента уширяют уступами. Для бутовых и бутобетонных фундаментов высота уступа не более 50 см, а его ширина не более 25 см.
Кладку фундаментов в сухих грунтах можно производить на известковых или глиняных растворах состава 1:5 (глина или известь и песок), во влажных грунтах — на цементно-глиняных или цементно-известковых растворах состава 1:1:9 (цемент, глина или известь и песок).
При кладке первого ряда фундамента из кирпича или камня следует уложить слой раствора толщиной 3—5 см, а на него — кирпич или камень и тщательно притрамбовать, чтобы не осталось пустот под ними.
При устройстве фундаментов на дно траншеи или на песчаную подушку укладывают наиболее крупные постелистые бутовые камни. Промежутки между ними заполняют камнем или щебнем.
После укладки камней совковой лопатой подают раствор и покрывают слоем 15—20 мм. По этому слою укладывают второй ряд камней так, чтобы они перекрывали швы нижележащего ряда.
Камни следует укладывать плотно, добиваясь их устойчивого положения.
Не допускается подкладывать под камни щебенку, так как она при эксплуатации разрушается, что может повлечь за собой разрушение фундамента. После плотной укладки камней промежутки между ними следует заполнить щебнем и раствором, а потом начать укладку следующего ряда.
При кладке фундаментов из кирпичного боя, мелкого булыжника, щебня, гравия, шлака дно траншеи уплотняют, укладывая слой цементного раствора толщиной 4—5 см. Затем подготовленный материал равномерно насыпают слоями в траншеи толщиной по 15—20 см, заливают каждый слой жидким раствором требуемой марки и тщательно уплотняют тяжелыми трамбовками. Жидкий раствор готовят из обыкновенного раствора, добавляя в него воду, и подают ведром к месту заливки.
Под небольшие одноэтажные дома можно устраивать песчаные фундаменты. Для этого необходимо вырыть траншею на требуемую глубину, но обязательно до плотного основания. Траншею засыпают крупнозернистым песком слоями по 15 см. При этом каждый слой поливают водой и уплотняют.
Фундаменты следует выполнять до отметки 30 см ниже уровня земли, после чего необходимо уложить щебень слоями по 15—20 см, полить его цементно-известковым или цементно-глиняным раствором и утрамбовать.
Фундаменты усадебных домов допускается выполнять из грунтоцемента в виде монолита или блоков, укладывая их на песчаную подушку.
Грунтоцемент можно приготавливать из суглинков, супесей, лесовидных суглинков и лессов. Исключение составляют подзолистые, торфяные и почвенные грунты, которые не пригодны для этого.
В качестве вяжущего состава используют портландцемент марки не ниже 300 или шлакопортландцемент. Расход цемента на 1 м3 смеси составляет от 100 по 160 кг в зависимости от марки цемента и вида грунта.
Можно рекомендовать следующий состав (в массовых долях) грунтоцементной смеси: измельченный грунт — 75—77%, цемент марки 300 — 7—10%, вода — 14—16%. Смесь в котлован следует укладывать, не допуская разрывов во времени между укладкой каждого слоя более 30 мин. При более длительных перерывах на уложенном слое делают насечку, продолжая затем укладывать смесь.
Столбчатые фундаменты могут быть деревянными, каменными, кирпичными, бетонными, бутобетонными или железобетонными.
Применение силикатного кирпича для столбов недопустимо.
Столбы ставят на расстоянии 1,5—2,5 м друг от друга. Обязательна установка столбов в местах пересечения стен, в углах дома, вдоль тяжелых простенков и в других местах сосредоточенной нагрузки.
Столбчатые бутовые фундаменты рекомендуется применять в тех случаях, когда нагрузки от вышележащих конструкций малы и не позволяют полностью использовать несущую способность основания при применении ленточного фундамента. Наиболее эффективны в тех случаях, когда инженерно-геологические условия площадки строительства требуют значительной глубины заложения подошвы — от 1,5 до 3,0 м.
Для строительства бутовых фундаментов применяют постелистый, плитняковый, бутовый, колотый и пиленый камень из осадочных, метаморфических и изверженных горных пород.
Минимальные размеры столбов по конструктивным требованиям 60x60 см.
Нижняя часть фундаментов может выполняться в виде песчаной подушки.
Столбчатые бутобетонные фундаменты рекомендуется применять в тех же случаях, что и бутовые, когда требуется более высокая несущая способность конструкции.
Минимальные размеры бутобетонного фундамента принимаются 50х50 см. Его нижняя часть может выполняться в виде укладываемой послойно песчаной, щебеночной или гравийной подушки.
Размеры столбов зависят от нагрузок и принимаются по проекту или расчету. Столбы могут быть квадратными или прямоугольными. При кирпичной кладке они выполняются в 2—2,5 кирпича.
При использовании кирпича или бута для кладки необходимо перевязать швы.
Столбы лучше армировать сеткой из 6 мм проволоки по высоте через каждые 25—30 см.
Под одноэтажные легкие каркасные здания допускается ставить угловые кирпичные столбы в 1,5 кирпича. Бетонные фундаменты допускается выполнять из мелких блоков или монолитными.
При устройстве каменных фундаментов и каменных стен последние укладывают по фундаментным балкам (ростверкам), выполняемым в виде железобетонных балок пролетом до 3 м.
Кладку каменных перемычек выполняют на растворе марки 25 и располагают на 35—50 см ниже поверхности земли. Высота их должна быть не менее четырех рядов кирпичной кладки. Нижний ряд кладки рекомендуется армировать стальной проволокой диаметром 6— 10 мм, которую укладывают в слое цементного раствора толщиной 3 см. При этом следует предусматривать зазор 5 см под перемычкой с целью предотвращения ее от повреждения пучащимися грунтами.
Фундаменты обычно возводят на 10—15 см выше уровня земли, но можно закончить кладку и ниже его на 5—-10 см.
По фундаменту укладывают цоколь.
В случае просадки фундаментов ремонт их заключается в следующем. Под просевшим участком ленточных фундаментов выбирают грунт и уплотняют его, а затем под фундамент заливают бетонную смесь с последующим ее уплотнением.
Некоторое сползание жилого дома на наклонном рельефе можно предотвратить тщательным уплотнением грунта на наклонном участке перед жилым домом либо забивкой свай.
При возведении и ремонте фундаментов на просадочных грунтах основание под них подготавливают путем уплотнения его тяжелыми трамбовками, устройством грунтовых подушек, забивных и буронабивных свай, прорубкой просадочных грунтов.
Для предохранения стен от сырости по верху ленточных фундаментов устраивают горизонтальную гидроизоляцию. Из двух слоев рубероида по слою (2— 3 см) цементного раствора, состоящего из одной части цемента и двух песка. Затем по рубероиду укладывают новый слой раствора перед устройством кирпичной кладки.
Бутовые фундаменты — при их строительстве используют бутовые камни, которые плотно стыкуются друг с другом. Характерными особенностями бутового фундамента являются прочность, надежность, долговечность. Этот фундамент требует больших затрат, так как камни придется точно подбирать и подгонять.
Столбчатые фундаменты возводят под здания с легкими стенами: деревянными, каркасными. При возведении столбчатых фундаментов необходимо соблюдать следущие правила:
— столбы ставятся пол все углы наружных стен строения, под пересечениями внутренних стен с наружными и между собой.
— в зависимости от нагрузки на фундамент столбы устанавливаются по всему периметру строения с определенным шагом (от 1.2 до 2.5 метров)
Перемычка необходима с одной стороны для стяжки столбов между собой, с другой — служит основанием для цоколя. Цокольная кладка является изоляцией подпола от прямого воздействия окружающей среды (ветра, снега, сырости). Наличие цокольной кладки влияет на температуру и влажность непосредственно в помещениях дома.
Стоимость надежных фундаментов в зависимости от степени их сложности колеблется в пределах 70% от стоимости самого дома.
Бутовые фундаменты устраивают по песчаному основанию, после тщательного его уплотнения. Для бутовых фундаментов подбирают небольшие (10 -15 см) камни, булыжники, кирпичный бой, укладывают их слоями и проливают жидким раствором до полного заполнения всех пустот. В качестве раствора могут применяться глиняные, цементные или цементно-известковые смеси марки не менее М -10 — 25. Такие фундаменты обычно устраивают под одноэтажные дома или дома с мансардой. Бутовые фундаменты с заполнителем на цементной основе часто называют бутобетонными. При больших размерах бутового камня фундамент сооружают методом бутовой кладки.
Наиболее часто встречающиеся дефекты фундаментов и некоторые способы их устранения
Потеря прочности фундамента может произойти по различным причинам (старость, некачественные или неправильно подобранные по прочностным характеристикам материалы, неудовлетворительное качество строительных работ и т.п.).
Наиболее распространенным дефектом фундаментов различных конструкций является неравномерное его проседание. Внешне это может выражаться либо в виде трещин различной формы и направления, как на самом фундаменте, так и на стенах домов либо различными перекосами дома. В зависимости от конструкции дома и типа фундамента причинами этого явления могут быть:
1. Неправильно выбранная глубина заложения фундамента (меньше глубины промерзания). Исправить это очень трудно, а иногда просто невозможно. Однако если ошибка незначительная, то в данной ситуации можно посоветовать произвести подсыпку грунта по всему периметру фундамента, тем самым искусственно увеличив его глубину заложения.
2. Может произойти подъем грунтовых вод. Это весьма неприятная вещь, и ее сложно заранее предусмотреть. Однако и здесь существует выход. Можно организовать дренажные системы или посадить специальные сорта растений, способные эффективно отбирать влагу из почвы. Кстати, о строительстве дренажных систем хороший хозяин заботится заблаговременно — лучше всего дренаж закладывать одновременно с фундаментом.
3. Неравномерная нагрузка на фундамент со стороны строения. Например, когда веранда гораздо легче основного дома или существенная разница в весе пристройки и основного дома. Если дом уже построен, то, чтобы прекратить дальнейшую деформацию, надо разделить фундаменты пристройки и дома, проложив между ними доски, обернутые толем или лучше пропитанные битумом.
4. Увеличение нагрузки на фундамент за счет надстройки верхних этажей. Дефект происходит, во-первых, из-за неправильной оценки возможностей уже существующего фундамента. Такой промах может обойтись хозяину дома в достаточно кругленькую сумму, и это еще при условии, что сложившиеся обстоятельства позволят провести усиление старого фундамента путем увеличения несущей площади фундамента. Во-вторых, проблемы могут возникнуть в случае, когда неправильно оценена несущая способность грунта. Увеличить ее можно, например, за счет проливки грунта под фундаментом «цементным молоком». Однако этот процесс является очень трудоемким и дорогостоящим.
5. Недостаточная прочность материалов фундамента или потеря прочности со временем. Например, для бутовых и кирпичных фундаментов, сложенных на известковом растворе, со временем характерно нарушение сцепления раствора и камня. Этот процесс неизбежен, так как условия, в которых работает фундамент, весьма агрессивны (попадание внутрь фундамента влаги, периодическое промерзание и оттаивание плюс постоянно действующая нагрузка на фундамент со стороны здания).
В ряде случаев необходим капитальный ремонт (например, перекладка фундамента) или полная его замена на новый. Для этого, прежде всего, необходимо разгрузить старый фундамент путем переноса веса дома на временные опоры (строители говорят: «вывесить дом»). В качестве таковых могут выступать деревянные брусья, которые располагают рядом со старым фундаментом. На них посредством стальных распределительных балок и переносят нагрузку, создаваемую домом. После этой операции можно спокойно заниматься работами, связанными с разборкой и ремонтом старого фундамента или возведением нового.
Бутовые фундаменты кладут из крупного бутового камня, подобранного по форме и размерам, при этом желательно выбирать “постелистые” камни с плоскими гранями. Кладку ведут на цементном растворе, плотно укладывая камни между собой, для чего самые “неудобные” из них иногда приходится раскалывать. Толщину кладки бутового фундамента принимают из конструктивных соображений независимо от расчета, в пределах 50-70 см. Это самые массивные и трудоемкие из всех видов фундаментов. Поэтому их применение в строительстве жилых домов и тем более садовых домиков не оправдано. В виде исключения эти фундаменты можно рекомендовать лишь в тех местностях, где бутовый камень имеется в достаточном количестве, что называется “под ногами”, т. е. является местным материалом. Положительные качества бутового фундамента — максимально возможная долговечность и прочность; кроме того, он устойчив к промерзанию и воздействию агрессивных грунтовых вод.
www.ronl.ru
Курсовая работа - 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.
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
· 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
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 |
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.
2.1 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.
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:
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 .
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.
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 £ 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:
; ;
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= b×1м
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:
N0=1400 кН
Т0=130 кН
М0=200 кНм
d=1.8м; Р =1400/b2 + 20×1.8=1400/b2 + 36 = f1 (b)
| P | b |
| 1436 | 1 |
| 386 | 2 |
| 191,5 | 3 |
| 123,5 | 4 |
Расчетное сопротивление:
Mg =0,78
Mg =4,11
Mc =6,67
Принимаем фундамент ФВ8-1 2700х2400 мм.
bтр = 2,4 м, принимаем b=3м.
Проверка с учетом пригруза на выступах фундамента
; ;
R(2,7)= =313,8 кПа
Pср =230кПа
Pcp <R
Pmax £1.2R; 350,4<376,5
Pmin >0; 109,3>0
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:
N0=2700 кН
Т0=110 кН
М0=190 кНм
d=1,8 м; db =0 м
Р =2700/b2 + 20×1,8=2700/b2 + 36 = f1 (b)
| P | b |
| 2736 | 1 |
| 711 | 2 |
| 336 | 3 |
| 204,75 | 4 |
Расчетное сопротивление:
Mg =0,78
Mg =4,11
Mc =6,67
]
bтр = 3,1м, принимаем b=3,6м, фундамент ФВ11-1 3600х3000мм.
Проверка с учетом пригруза на выступах фундамента
; ;
Pср =286,1 кПа
Pcp <R ;286,1<357,4
Pmax £1.2R; 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
Недогруз 19%
2.2.3 Стена по оси «В» с подвалом
d1 – глубина заложения фундамента, приведенная от пола подвала
d1 = hs + hcf ×gcf /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:
N0=2200 кН
Т0=80 кН
М0=170 кНм
d1 =2 м; db =4,8 м
Р =2200/b2 + 20×4,8=2200/b2 +96 = f1 (b)
| P | b |
| 1073 | 1,5 |
| 646 | 2 |
| 340,4 | 3 |
| 233,5 | 4 |
Расчетное сопротивление
кН/м3
град
Mg =1,68
Mg =7,71
Mc =9,58
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
; ;
Pср =617,7кПа
Pcp <R
Pmax £1.2R; 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
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:
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.
Эпюра напряжений от собственного веса грунта:
где:
| № | Высота слоя, м | Удельный вес грунта, кН/м3 | szgi, кН/м2 | sобщ, кН/м2 |
| 1 | ||||
| 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 ·h2 =4+25.6=29,6 кН/м2
Строим вспомогательную эпюру 0.2×szg – для дальнейшего определения сжимаемой толщи основания.
Определим напряжение от внешней нагрузки, т.е. от фундамента:
szp =P0×a, 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
hi = 0.4b = 0.4×3,3 =1,3м
Сжимаемую толщу основания определяем графически – в точке пересечения графиков
f(0.2×szg0) и f(szp ) — Сжимаемая толщина Нс =7м, szp =21,88кПа
Аналитическая проверка: szp = 0.2×szg ± 5 кПа
szg = к75,132Па
0.2×szg = 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:
где:
| № | Высота слоя, м | Удельный вес грунта, кН/м3 | szgi, кН/м2 | sобщ, кН/м2 |
| 1 | ||||
| 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 0.2×szg – для дальнейшего определения сжимаемой толщи основания.
Определим напряжение от внешней нагрузки, т.е. от фундамента :
szp =P0×a, 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
hi = 0.4b, где b – ширина фундамента
hi = 0.4×2,1 = 0,8 м
Сжимаемую толщу основания определяем графически – в точке пересечения графиков
f(0.2×szg0) и f(szp ) — Сжимаемая толщина Нс = 4,8 м szp =39,94 кПа
Аналитическая проверка: szp = 0.2×szg ± 5 кПа
szg = 147,64кПа
0.2×szg =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.
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.
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:
γn =19,9 кН/м3
φn =25 град
Cn =14 кПа
2. 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
3. Засыпка:
γ11 =γ1 х0,95=8,95х0,95=17,97 кН/м3
φ11 =φ1 х0,9=21,7х0,9=19,53 0
С11 =С1 х0,5=9,3х0,5=4,65 кПа
Построение эпюры активного давления грунта на стену подвала
σа =σаφ +σас +σaq
σаφ =γ11 ·z·λа
λа =tg2=0.49
σаφ =17.97·0.49·2=17.61 кН/м2
σас =
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.
В данном проекте необходимо произвести расчет для свайного фундамента:
свайный фундамент в «кусте» ( для внутренних колонн по оси Б)
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. где: gf =1.2
II-е пр. сост. 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.
3.1.3.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.
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 |
Fd =1·(1·3600·0.09+1,2·401,72)=806kH
Расчетнаянагрузка:
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
где:
NcI – нагрузка на фундамент в уровне поверхности земли.
Nc – принятая расчетная нагрузка
— коэффициент, зависящий от вида свайного фундамента
=9 – для «куста»
d – размер стороны сечения сваи = 0.3 м
hp – высота ростверка от уровня планировки до подошвы
gmt (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: с0=0,3d+0.05=0.14м
Расстояние от центра сваи до края ростверка:
0.5d + c0= 0.15 + 0.14 =0.29 м.
Общий габарит ростверка: bp = 3d + 2c0= 0.9 + 2×0.28 = 1.46м.
lр =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)
φ1 =25 град h2 =0.4м
φ2 =35 град h3 =4.8м
φ3 =18,5 град h4 =2,05м
φср /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.
by =2·tg(29,78/4)·7,25+0.9+0.3=3,1
Ay =by2 =3.12 =9.61
Условие прочности :
Py < Ry
Ry – расчетное сопротивление грунта условного фундамента
Py — расчетная нагрузка
Py = ( NoII + NfII + NgII +NcII ) / Ay
NfI1 =Vрос* ·γбет ·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
NgI1 =Vгр ·γгр ·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
NcII =97,88кН
NoII =2700кН
Ру =(2700+97,88+713+90,34)/9,61=374,7kH/м2
Ру <R; 374,7<734
Условие прочности выполнено
Эпюра напряжений от собственного веса грунта:
| № | Высота слоя, м | Удельный вес грунта, кН/м3 | szgi, кН/м2 | sобщ, кН/м2 |
| 1 | ||||
| 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
Строим вспомогательную эпюру 0.2×szg – для дальнейшего определения сжимаемой толщи основания.
szg0=248,24 кН/м2
Определим напряжение от внешней нагрузки, т.е. от фундамента:
szp =P0×a, где:
P0 = Pср — szg0 — дополнительное вертикальное давление на основание
Рср – среднее давление под подошвой фундамента.
P0 =617,7–248,24 =369,46 кПа
a — коэффициент, принимаемый по таблице СНиП в зависимости от формы подошвы фундамента и относительной глубины
hi = 0.4b = 0.4×2,5 = 1м
| N слоя | Hi | zi | | i | zp =P0· |
| 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×szg0) и f(szp ) — Сжимаемая толщина Нс =4,6 м szp = 70кПа
szg = 324 кПа
0.2×szg = 64.8 кПа – условие выполнено
Аналитическая проверка: szp = 0.2×szg ± 5 кПа =64,8±5 условие выполнено
Расчет осадки:
| hi | Еi | σzp кров. | σzp под. | σzp 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 = 0.049×0.8 = 0.039 м =3,9 см
Осадка не превышает допустимые 8 см.
3.6 Подбор оборудования для погружения свай. Определение расчетного отказа
Глубина погружения сваи Sa от одного удара молота или от работы вибропогружателя в течение 1 минуты называется отказом.
Определяется по формуле:
где: h = 1500 кПа – для ж/б свай
gg = 1
x2 = 0.2 – коэффициент восстановления
М =0,8 — коэффициент зависящий от грунта под концом сваи.
Еd =1,75·a·N – расчетная энергия удара молота
Еd = 1.75×25×575,76 = 25189,5 Дж=25,2 кДж
N = 575,76 кН – расчетная нагрузка на сваю.
Выбираем паро-воздушный молот одиночного действия СССМ-570:
расчетная энергия удара 27 кДж
масса молота 2,7 т
масса ударной части 1,8т
Высота подъема цилиндра 1,5м
условие применимости:
m1 = 27 кН – масса молота
m2 = 15,9 кН — вес сваи
m3 = 0.3 кН – масса подбабка
km = 5
<km =5- условие выполнено
м
Заключение по варианту свайных фундаментов
Назначаем свайные фундаменты из забивных свай по ГОСТ 19804.1-79*
квадратного сечения 0,3х0,3м, длиной 7м. Марка сваи С 7-30, несущая способность Fd =806кН. Ростверки монолитные железобетонные высотой 1,5м. Несущий слой-глина полутвердая с IL =0.27. Оборудование для погружения — паро-воздушный молот одиночного действия ССС-570 с Еd =25.2 кДж. Расчетный отказ-0,004м.
3.7 Рекомендации по производству работ и устройству гидроизоляции
Земляные работы должны выполнятся комплексно-механизированным способом в соответствии со СНиП 3.02.07-87. Ширина по дну траншеи с учетом ширины конструкции фундаментов и необходимостью спуска людей с добавлением 0,6м.
Наружную поверхность фундаментов, стен подвала покрывают двумя слоями горячего битума.
Выполнив курсовой проект я научился рассчитывать как фундаменты мелкого заложения, так и свайные фундаменты.
После проведенных расчетов как основной вариант принимаем фундаменты 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 ФВ4-2,1х1,8м. 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 -4800 мм.
Как второй вариант строительства можно принят свайный фундамент, со сваями длиной 7м марки С7-30.
1. Механика грунтов, основания и фундаменты( методические указания к курсовому проекту для студентов специальности 1202) ДВГТУ 1984. г.Владивосток
2. Веселов В.А. Проектирование оснований и фундаментов. М.: Стройиздат, 1990
3. Далматов Б.И. Механика грунтов, основания и фундаменты. Л.: Стройиздат 1988
www.ronl.ru
Реферат - Основания и фундаменты
1.2 Краткая характеристика проектируемого здания
Здание промышленное с размерами в плане 36 * 72 м. Высота до низа стропильной конструкции 12 м. Производственный корпус с мостовыми кранами грузоподъемностью 120 тон. Сетка колон 6 * 18 м. Выбираем два расчетных фундамента по осям «А» и «В» ( крайний и средний ряд ).
2 Сбор нагрузок на фундаменты.
2.1 Фундамент крайнего ряда.
Вид нагрузки | Нормативная | gf | Расчетная | |
кН/м2 | кН | кН | ||
Постоянная 1 Гравийная защита 2 Три слоя рубероида 3 Утеплитель ( керамзит ) 4 Пароизоляция 5 Ж/б ребристая плита 6 Ж/б стропильная балка 7 Ж/б колонна 8 Ж/б подкрановые балки 9 Стеновые панели 10 Фундаментные балки | 0,3 0,15 2 0,06 2,8 | 16,2 8,1 108 3,24 151,2 60 100 20 240 15 | 1,3 1,3 1,3 1,3 1,1 1,1 1,1 1,1 1,1 1,1 | 21,06 10,53 140,4 4,21 166,32 66 110 22 264 16,5 |
Итого постоянной | 721,74 | - | 821,02 | |
Временная 1 Снеговая нагрузка 2 Крановая нагрузка | 1 | 54 1200 | 1,4 1,2 | 75,6 1440 |
Итого временная | 1254 | - | 1515,6 | |
ВСЕГО | 1975,74 | - | 2336,62 |
Горизонтальная нагрузка от крана 0,005 1440 =72 кН
Момент на фундаменте М= 10 1440 = 0,72 МНм
2.2 Фундамент среднего ряда
Вид нагрузки | Нормативная | gf | Расчетная | |
кН/м2 | кН | кН | ||
Постоянная 1 Гравийная защита 2 Три слоя рубероида 3 Утеплитель ( керамзит ) 4 Пароизоляция 5 Ж/б ребристая плита 6 Ж/б стропильная балка 7 Ж/б колонна 8 Ж/б подкрановые балки 9 Стеновые панели 10 Фундаментные балки | 0,3 0,15 2 0,06 2,8 | 32,4 16,2 216 6,48 302,4 120 100 20 - - | 1,3 1,3 1,3 1,3 1,1 1,1 1,1 1,1 - - | 42,12 21,06 280,8 8,42 332,64 132 110 22 - - |
Итого постоянной | 813,48 | - | 949,04 | |
Временная 1 Снеговая нагрузка 2 Крановая нагрузка | 1 | 108 2400 | 1,4 1,2 | 151,2 2880 |
Итого временная | 2508 | - | 3031,2 | |
ВСЕГО | 3321,48 | - | 3980,24 |
Горизонтальная нагрузка от крана 0,05 2880 = 144 кН
Момент на фундаменте М= 10 1,44 = 1,44 Мпа
3 Инженерно-геологические условия площадки строительства.
3.1 Определение физико-механических характеристик грунтов площадки строительства.
1 СЛОЙ — Песок крупнозернистый
а) Коэффициент пористости
е = (zs — zd ) / zd = (2660 — 1606 ) / 1606 = 0.66
zd = z / ( 1 + w ) = 1950 / ( 1 + 0.214 ) = 1606
Песок крупнозернистый средней плотности
б) Степень влажности
Sr = w zs / ( e zw ) = 0.214 2660 / ( 0.66 1000 ) = 0.86
в) Удельный вес с учетом взвешивающего действия воды
gsw = ( gs — gw ) / (1 + e ) = (2660 — 1000 ) / ( 1 + 0.66 ) =1000
Песок крупнозернистый средней плотности, влажный j = 38 С — нет E0= 30
2 СЛОЙ — Песок крупнозернистый
а) Коэффициент пористости
е = (zs — zd ) / zd = (2680 — 1522 ) / 1522 = 0.76
zd = z / ( 1 + w ) = 1800 / ( 1 + 0.183 ) = 1522
Песок крупнозернистый в рыхлом состоянии
б) Степень влажности
Sr = w zs / ( e zw ) = 0.183 2680 / ( 0.76 1000 ) = 0.65
в) Удельный вес с учетом взвешивающего действия воды
gsw = ( gs — gw ) / (1 + e ) = (2680 — 1000 ) / ( 1 + 0.76 ) = 954,5
Песок крупнозернистый в рыхлом состоянии, влажный j — нет С — нет E0 — нет
3 СЛОЙ — Песок среднезернистый
а) Коэффициент пористости
е = (zs — zd ) / zd = (2670 — 1590 ) / 1590 = 0.68
zd = z / ( 1 + w ) = 1860 / ( 1 + 0.17 ) = 1590
Песок среднезернистый средней плотности
б) Степень влажности
Sr = w zs / ( e zw ) = 0.17 2670 / ( 0.68 1000 ) = 0.67
в) Удельный вес с учетом взвешивающего действия воды
gsw = ( gs — gw ) / (1 + e ) = (2670 — 1000 ) / ( 1 + 0.68 ) = 994
Песок среднезернистый средней плотности, влажный j = 38 С — нет E0= 25
4 СЛОЙ — Суглинок
а) Число пластичности
Jp = Wl — Wp = 0.219 — 0.100 = 0.119
б) Показатель консистенции
Jl = ( W — Wp ) / ( Wl — Wp ) = ( 0.193 -0.100 ) / ( 0.219 — 0.100 ) = 0.78
Суглинок текуче-пластичный
в) Коэффициент пористости
е = (zs — zd ) / zd = (2700 — 1685 ) / 1685 = 0.6
zd = z / ( 1 + w ) = 2010 / ( 1 + 0.193 ) = 1685
Суглинок текуче-пластичный
j = 19 С = 25 E0= 17
5 СЛОЙ — Суглинок
а) Число пластичности
Jp = Wl — Wp = 0.299 — 0.172 = 0.127
б) Показатель консистенции
Jl = ( W — Wp ) / ( Wl — Wp ) = ( 0.15593 -0.172 ) / ( 0.299 — 0.172 ) = — 0,13
Суглинок твердый
в) Коэффициент пористости
е = (zs — zd ) / zd = (2730 — 1610 ) / 1610 = 0.7
zd = z / ( 1 + w ) = 1860 / ( 1 + 0.155 ) = 1610
Суглинок твердый
j = 23 С = 25 E0= 14
Сводная таблица физико-механических свойств грунта
Характеристика грунта | Номер слоя грунта | ||||
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | |
1 Наименование грунта | Песок крупнозернистый | Песок крупнозернистый | Песок среднезернистый | Сугли нок | Сугли нок |
2 Удельный вес ( g ) | 1950 | 1800 | 1860 | 2010 | 1860 |
3 Удельный вес твердых частиц (gs ) | 2660 | 2680 | 2670 | 2700 | 2730 |
4 Влажность (W ) | 0,214 | 0,183 | 0,170 | 0,193 | 0,155 |
5 Влажность на границе раскатывания ( Wp ) | - | - | - | 0,100 | 0,172 |
6 Влажность на границе тякучести (Wl ) | - | - | - | 0,219 | 0,299 |
7 Число пластичности ( Jp ) | - | - | - | 0,119 | 0,127 |
8 Показатель консистенции ( Jl ) | - | - | - | 0,78 | -0,13 |
9 Коэффициент пористости ( е ) | 0,66 | 0,76 | 0,68 | 0,6 | 0,7 |
10 Степень влажности ( Sr ) | 0,86 | 0,65 | 0,67 | - | - |
11 Условное расчетное сопротивление ( R ) | 500 | 450 | 500 | 230 | 250 |
12 Угол внутреннего трения ( j ) | 38 | - | 38 | 19 | 23 |
13 Удельное сцепление ( с ) | - | - | - | 25 | 25 |
14 Модуль деформации ( Е0) | 30 | - | 25 | 17 | 14 |
3.2 Определение отметки планировки земли
Данные о напластовании грунтов по осям «А» и «Б»
Ось здания | Мощности слоев | Абсолютная отметка поверхности | Уровень грунтовых вод | |||||
Раст. слой | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | земли | ||
«А» скв. 1 | 0,2 | 1,8 | 2,4 | 2,5 | 3,7 | 14,6 | 134,2 | 132,4 |
«Б» скв.2 | 0,2 | 1,7 | 2,6 | 3,8 | 3,5 | 13,4 | 134,6 | 132,9 |
Отметку планировки земли DL назначаем исходя из минимума земляных работ на площадке.
DL = ( Hскв 1 + Нскв 2 ) / 2 = ( 134,2 + 134,6 ) / 2 = 134,4 м.
Относительно уровня чистого пола DL = -0,1 м., тогда абсолютная отметка пола составит 134,5 м.
По данным наплоставания грунтов строим инженерно-геологический разрез по оси скважин 1 и 2.
3.3 Выводы
В целом площадка пригодна для возведения здания. Рельеф площадки ровный с небольшим уклоном в сторону скважины 1. Грунты имеют слоистое напластование с выдержанным залеганием пластов ( уклон кровли грунта не превышает 2 % ). Подземные воды расположены на достаточной глубине.
В качестве несущего слоя для фундамента на естественном основании может быть принят 1 слой — песок крупнозернистый. 2 слой песка по своему состоянию ( е = 0,76 ) песок рыхлый ( е > 0,7 ). Нормы проектирования не допускают использования в качестве естественного основания песчанных грунтов в рыхлом состоянии без их предварительного уплотнения.
В качестве альтернативного варианта может быть рассмотрен свайный фундамент с заглублением свай в 5 слой — суглинок твердый. 2 слой — не может быть использован, потому что песок находится в рыхлом состоянии. 3 слой — не рационально использовать, так как он рыхлее 1 слоя. 4 слой — Суглинок — находится в текуче-пластичном состоянии ( 0.75 < Jl =0.78 < 1 ). 5 слой -Суглинок ( Jl < 0 ) находится в твердом состоянии и может выступать в качестве несущего слоя.
4 Проектирование фундамента на естественном основании
4.1 Определение глубины заложения подошвы фундамента.
Согласно СНиП 2.02.01-83 (п.2.29а) глубина заложения фундамента на крупных песках не зависит от глубины промерзания. Глубину заложения фундамента принимаем из конструктивных соображений.
4.2 Определение размеров подошвы фундамента.
Расчетное сопротивление грунта в основании
R = (gc1 gc2 / k) ( Mg Kz b g11 + Mg d1 g11` + ( Mg — 1 ) db g11` + Mc c11 )
gc1 = 1.4 gc2 = 1 К = 1,1
при j = 38 Мg = 2,11 Мg = 9.44 Mc = 10.8
Kz = 1 b = 2.5
g11 = 1000 g11` = 1000 c11 = 0
d1 = 2 м db = 0
R = ( 1.4 1 / 1.1 ) ( 2.11 1 2.5 1000 + 9.44 2 1000 + 0 + 0 ) = 1.27 ( 5275 + 18880 ) = 307 кПа
задаемся L/b = 1.5
а) Крайний ряд
Aф = N / ( R — g d ) = 2.34 / ( 0.307 — 0.02 2 ) = 8.76 м2
Увеличиваем на 20 % получаем Аф = 10,5 м2
Принимаем размеры фундамента 2,5 на 4,0 м (Аф = 10 м2 )
Конструирование фундамента
при Rбетона = 0,19 Мпа
и при марке М 100
a = 31 tg a = 0.61
h = ( b — b0) / 2 tg a =
= (4.0 — 1.2 ) / 2 0.61 = 2.4 м
Необходимо принять в качестве несущего слоя 2 слой — песок крупнозернистый, но так как он находится в рыхлом состоянии ( е = 0,76 ) необходимо выполнить мероприятия по его уплотнению.
( еmax = 0.65 ) j = 38 E = 30 C — нет
пересчитываем расчетное сопротивление
R = ( 1.4 1 / 1.1 ) ( 2.11 1 2.5 1000 + 9.44 2,4 1000 + 0 + 0 ) = 1.27 ( 5275 + 22656) = 354,72 кПа
Aф = N / ( R — g d ) = 2.34 / ( 0.354 — 0.02 2 ) = 7,5 м2
Увеличиваем на 20 % получаем Аф = 9 м2
Оставляем размеры фундамента 2,5 на 4,0 м (Аф = 10 м2 )
Vф = 0,7 1,2 0,4 + 0,5 ( 1,6 1,1 + 2,4 1,5 + 3,2 1,9 + 4 2,5) = 11,06 м3
Vгр = 2,5 4 2,4 — 11,06 = 12,94 м3
Gф = 11,06 2400 = 0,265 МН
Gгр = 12,94 1900 = 0,246 МН
Р max ( min ) = ( N + Gф + Gгр ) / А ± М / W = ( 2.34 + 0.265 + 0.246 ) / 10 ± 0.72 / 6.67 = 0.40 ( 0.18 ) Мпа
W = b L2 / 6 =2.5 42 / 6 = 6.67 м3
Р max £ 1,2 R
0.4 Мпа £ 0,42 Мпа
Рср = 0,29 £ R = 0.354
б) Средний ряд
Aф = N / ( R — g d ) = 3,98 / ( 0.307 — 0.02 2 ) = 14,9 м2
Увеличиваем на 20 % получаем Аф = 17,9 м2
Принимаем размеры фундамента 3,5 на 5,0 м (Аф = 17,5 м2 )
Конструирование фундамента
пересчитываем расчетное сопротивление
R = ( 1.4 1 / 1.1 ) ( 2.11 1 3.5 1000 + 9.44 2,4 1000 + 0 + 0 ) = 1.27 ( 7385 + 22656) = 380 кПа
Aф = N / ( R — g d ) = 3,98 / ( 0.38 — 0.02 2 ) = 11,64 м2
Увеличиваем на 20 % получаем Аф = 14 м2
Оставляем размеры фундамента 3,5 на 5,0 м (Аф = 17,5 м2 )
Vф = 0,7 1,2 0,4 + 0,5 ( 2 1,3 + 3 1,9 + 4 2,5 +5 3,5 ) = 18,236 м3
Vгр = 3,5 5 2,4 — 18,236 = 23,764 м3
Gф = 18,236 2400 = 0,437 МН
Gгр = 23,764 1900 = 0,452 МН
Р max ( min ) = ( N + Gф + Gгр ) / А ± М / W = ( 3,98 + 0.437 + 0.452 ) / 17,5 ± 1,92 / 14,6 = 0.41 ( 0.15 ) МПа
W = b L2 / 6 = 3.5 52 / 6 = 14,6 м3
Р max £ 1,2 R
0,41 МПа £ 0,46 МПа
Рср = 0,28 £ R = 0.38
4.3 Расчет осадки фундамента по методу послойного
суммирования осадок.
Вся толща грунтов ниже подошвы фундамента разбивается на отдельные слои толщиной 0,2 bf
Для подошвы каждого слоя определяется :
— дополнительное напряжение от нагрузки на фундамент
szp i = ai + P0Р0= Р — szg 0
— природное напряжение от собственного веса грунта
szg i = szg i -1 +Hi gi
Если szp i < 0,2 szg i то нижняя граница сжимаемой толщи грунтов основания принимается расположенной на уровне подошвы i — го слоя. В противном случае принимается i = i + 1 и продолжается поиск границы сжимаемой толщи грунтов.
Расчет осадки фундаментов производим в табличной форме, как сумму осадок элементарных слоев в пределах сжимаемой толщи грунтов основания.
а) Крайний ряд ( ось «А», скв.1 )
0,2 bf = 0,2 2,5 = 0,5 м
szp i = ai + P0Р0= Р — szg 0 = 290 — 45,6 = 244,4
szg 0 = g d = 1900 2.4 = 45.6
szg i = szg i -1 +Hi gi
Отметка слоя | Z (м) | Коэф. a | Напряжения в слоях | Е0 | Осадка слоя (м) | ||
Природное | 20% | Дополнительное | |||||
132,00 | 0,0 | 1,000 | 45,6 | 9,12 | 244,4 | 30 | - |
131,50 | 0,5 | 0,972 | 55,1 | 11,02 | 237,56 | 30 | 3,96 |
131,00 | 1 | 0,848 | 64,6 | 12,92 | 207,25 | 30 | 3,45 |
130,50 | 1,5 | 0,682 | 74,1 | 14,82 | 166,68 | 30 | 2,78 |
130,00 | 2 | 0,532 | 83,6 | 16,72 | 130,02 | 30 | 2,17 |
129,50 | 2,5 | 0,414 | 93,1 | 18,62 | 101,18 | 25 | 2,02 |
129,00 | 3 | 0,325 | 102,6 | 20,52 | 79,43 | 25 | 1,59 |
128,50 | 3,5 | 0,260 | 112,1 | 22,42 | 63,54 | 25 | 1,27 |
128,00 | 4 | 0,210 | 121,6 | 24,32 | 51,32 | 25 | 1,03 |
127,50 | 4,5 | 0,173 | 131,1 | 26,22 | 42,28 | 25 | 0,85 |
127,00 | 5 | 0,145 | 140,6 | 28,1 | 35,44 | 17 | 1,04 |
126,50 | 5,5 | 0,123 | 150,1 | 30 | 30,10 | 17 | 0,89 |
126,00 | 6 | 0,105 | 159,6 | 31,9 | 25,66 | 17 | 0,75 |
Всего | 21,8 |
Осадка фундамента S = 0.8 21,8 = 17,44 мм. < 80 мм.
Граница сжимаемой толщи грунта на отм.126,00 м.
(мощность сжимаемой толщи грунтов 6 м. ).
При наличии в сжимаемой толще грунта меньшей прочности, чем вышележащие слои, необходимо проверить условие
szp + szg £ Rz
z = 5 м szp + szg = 35,44 + 140,6 = 176,04
R = ( 1.4 1 / 1.1 ) ( 0,47 1 8,25 2010 + 2,89 2,4 1860 + 0 + 5,48 25 ) = 1.27 ( 7794 + 12900 + 137 ) = 264 кПа
bz = Az + a2 — a = 80.4 + 0.752 — 075 = 8.25
Az = N / szp = 2.85 / 35.44 = 80.4
a = ( L — b ) / 2 = ( 4 — 2.5) / 2 = 0.75
szp + szg = 176.04 кПа £ Rz = 264 кПа
Условие выполнилось
б) Средний ряд ( ось «Б», скв.2 )
0,2 bf = 0,2 3,5 = 0,7 м
szp i = ai + P0Р0= Р — szg 0 = 280 — 45,6 = 234,4
szg 0 = g d = 1900 2.4 = 45.6
szg i = szg i -1 +Hi gi
Отметка слоя | Z (м) | Коэф. a | Напряжения в слоях | Е0 | Осадка слоя (м) | ||
Природное | 20% | Дополнительное | |||||
132.00 | 0,0 | 1,000 | 45,6 | 9,12 | 234.4 | 30 | - |
131.3 | 0.7 | 0,972 | 58.9 | 11.78 | 227.84 | 30 | 5.32 |
130.6 | 1.4 | 0,848 | 72.2 | 14.44 | 198.77 | 30 | 4.64 |
129.9 | 2.1 | 0,682 | 85.5 | 17.1 | 159.86 | 30 | 3.73 |
129.2 | 2.8 | 0,532 | 98.8 | 19.76 | 124.70 | 25 | 3.49 |
128.5 | 3.5 | 0,414 | 112.1 | 22.42 | 97.04 | 25 | 2.72 |
127.8 | 4.2 | 0,325 | 125.4 | 25.08 | 76.18 | 25 | 2.13 |
127.1 | 4.9 | 0,260 | 138.7 | 27.74 | 60.94 | 25 | 1.71 |
126.4 | 5.6 | 0,210 | 152 | 30.4 | 49.22 | 25 | 1.38 |
125.7 | 6.3 | 0,173 | 165.3 | 33.06 | 40.55 | 17 | 1.67 |
125 | 7 | 0,145 | 178.6 | 35.72 | 33.99 | 17 | 1.40 |
Всего | 28.19 |
Осадка фундамента S = 0.8 28.19 = 22.55 мм. < 80 мм.
Граница сжимаемой толщи грунта на отм.125,00 м.
(мощность сжимаемой толщи грунтов 7 м. ).
D S = 2.55 — 1.75 = 0.8 cм = 0,008 м
L = 18 м
D S / L = 0.008 / 18 = 0.00044 < 0.002
5 Проектирование свайного фундамента из забивных призматических свай (вариант 2)
В качестве несущего слоя выбираем 5 слой — Суглинок твердый. В этом случае минимальная длина свай равна 12 м. ( так как сваи должны быть заглублены в несущем слое не менее чем на 1 метр ). Принимаем сваи размером сечения 400 * 400 мм. Глубину заделки свай в ростверке принимаем 0,1 м. ( шарнирное сопряжение свай с ростверком ).
5.1 Расчет на прочность
а) Крайний ряд (скв. 1 )
Несущая способность сваи
Fd = gc ( gcr R A + U S gcf fi hi )
gc = 1 gcr = 1 gcf = 1
R = 10740 кПа А = 0,16 м2 U = 1.6 м
слои | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
fi | 38,5 | 46,8 | 53 | 56,3 | 59,5 | 9 | 9 | 66,4 |
hi | 1,4 | 1,2 | 1,2 | 2 | 0,5 | 2 | 1,7 | 1,9 |
Fd = 1 ( 1 10740 0,16 + 1,6 ( 1 38,5 1,4 + 46,8 1,2 + 53 1,2 + 56,3 2 + 59,5 0,5 + + 9 2 + 9 1,7 +66,4 1,9 ) = 2,48 МН
Определяем число свай
n = gr N / Fd = 1.4 2.34 / 2.48 = 1.32
Принимаем 2 сваи
Определяем нагрузку на 1 сваю
Vр = 0,4 ( 0,7 1,2 + 0,7 2,3 ) = 0,98 м3
Vгр = 0,8 0,7 2,3 — 0,98 = 0,31 м 3
Gр = 0,98 2400 = 23 кН
Gгр = 0,31 1900 = 0,6 кН
Nd = 2.34 + 0.023 + 0,006 = 2,37 МН
N = Nd /n ± Mx y / S yi2 ± My x / S xi2 =
= 2.37 / 2 ± 0.72 0.8 / 0.82 + 0.82 = 1.64 (0.74 )
y = 0
N = 1.64 МН £ Fd / gr = 2.48 / 1.4 = 1.77 МН
б) Средний ряд (скв. 2 )
Несущая способность сваи
Fd = gc ( gcr R A + U S gcf fi hi )
gc = 1 gcr = 1 gcf = 1
R = 10740 кПа А = 0,16 м2 U = 1.6 м
слои | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
fi | 36,75 | 46,2 | 51,5 | 56,6 | 58,6 | 9 | 9,1 | 68,01 |
hi | 0,9 | 2 | 0,6 | 2 | 1,8 | 2 | 1,5 | 1,1 |
Fd = 1 ( 1 10740 0,16 + 1,6 ( 36,75 0,9 + 46,2 2 + 51,5 0,6 + 56,6 2 + 58,6 1,8 + + 9 2 + 9,1 1,5 + 68,1 1,1 ) = 2,49 МН
Определяем число свай
n = gr N / Fd = 1.4 3,98 / 2.49 = 2,49
Принимаем 3 сваи
Определяем нагрузку на 1 сваю
Vр = 0,4 ( 0,7 1,2 + 2,3 2,3 ) = 2,45 м3
Vгр = 0,8 2,3 2,3 — 2,45 = 1,78 м 3
Gр = 2,45 2400 = 59 кН
Gгр = 1,78 1900 = 34 кН
Nd = 3,98 + 0.059 + 0,034 = 4,1 МН
N = Nd /n ± Mx y / S yi2 ± My x / S xi2 =
= 4,1 / 3 ± 1,99 0.8 / 0.82 + 0.82 ± 0,72 0.8 / 0.82 + 0.82 + 0.82 = 2,87 ( -0,13 )
N = 2,87 МН > Fd / gr = 2.49 / 1.4 = 1.78 МН
Необходимо увеличить количество свай до 4
N = Nd /n ± Mx y / S yi2 ± My x / S xi2 =
= 4,1 / 4 ± 1,99 0.8 / 4 0.82 ± 0,72 0.8 / 4 0.82 = 1,88 ( -0,19 )
N = 1,88 МН > Fd / gr = 2.49 / 1.4 = 1.78 МН
Необходимо увеличить расстояние между сваями
N = Nd /n ± Mx y / S yi2 ± My x / S xi2 =
= 4,1 / 4 ± 1,99 1 / 4 12 ± 0,72 1 / 4 12 = 1,71 ( 0,35 )
N = 1,71 МН £ Fd / gr = 2.49 / 1.4 = 1.78 МН
5.2 Расчет свайного фундамента по деформациям
j 11,mt = S j 11,i hi / S hi
а) Крайний ряд ( скв. 1 )
j 11,mt = S j 11,i hi / S hi = ( 38 1.4+ 0 + 38 2.5 + 19 3.7 + 23 1.9 ) / ( 2.2 + 2.4 + 2.5+ + 3.7 + 1.9 ) = 22
L = h tg ( j 11,mt / 4 ) = 11.9 tg 5.5 = 11.9 0.096 = 1.14
b = 2 a + 2 0.4 + 1.2 = 4.28 м
б) Средний ряд ( скв. 2 )
j 11,mt = S j 11,i hi / S hi = ( 38 0,9+ 0 + 38 3,8 + 19 3.5 + 23 1.1 ) / ( 2.2 + 2.4 + 2.5+ + 3.7 + 1.9 ) = 22,7
L = h tg ( j 11,mt / 4 ) = 11.9 tg 5.7 = 11.9 0.0998 = 1.19
b = 2 a + 2 0.4 + 1.6 = 4.78 м
Определение осадки
а) Крайний ряд ( ось «А», скв. 1 )
Vусл.ф = 4,28 2,98 12,7 = 161,98 м3
Gусл.ф = 161,98 20 кН/м3 = 3240 кН
N = 1640 2 = 3280 кН
Рср = ( G + N ) / A = ( 3240 + 3280 ) / 4.28 2.98 = 511.4 кПа
Расчетное сопротивление грунта в основании
R = (gc1 gc2 / k) ( Mg Kz b g11 + Mg d1 g11` + ( Mg — 1 ) db g11` + Mc c11 )
gc1 = 1.4 gc2 = 1 К = 1,1
при j = 23 Мg = 0,69 Мg = 3,65 Mc = 6,24
Kz = 1 b = 2.98
g11 = 1860 g11` = 2010 c11 = 25
d1 = 12,7 м db = 0
R = ( 1.4 1 / 1.1 ) ( 0,69 1 2,98 1860 + 3,65 12,7 2010 + 0 + 6,24 25 ) = 1.27 ( 3825 + 93174 + 156 ) = 1233,9 кПа
Рср = 511,4 кПа < R = 1233.9 кПа
0,2 bf = 0,2 4,28 = 0,8 м
Р0= Р — szg 0 = 511,4 — 241,3 = 270,1
szg 0 = g d = 1900 12.7 = 241,3
szg i = szg i -1 +Hi gi
szp i = ai + P0
Отметка слоя | Z (м) | Коэф. a | Напряжения в слоях | Е0 | Осадка слоя (м) | ||
Природное | 20% | Дополнительное | |||||
121,7 | 0,0 | 1,000 | 241,3 | 48,26 | 270,1 | 14 | - |
120,9 | 0,8 | 0,977 | 256,5 | 51,3 | 263,89 | 14 | 15,08 |
120,1 | 1,6 | 0,879 | 271,7 | 54,34 | 237,42 | 14 | 13,54 |
119,3 | 2,4 | 0,749 | 286,9 | 57,38 | 202,30 | 14 | 11,56 |
118,5 | 3,2 | 0,629 | 302,1 | 60,42 | 169,89 | 14 | 9,71 |
117,7 | 4 | 0,530 | 317,3 | 63,46 | 143,15 | 14 | 8,18 |
116,9 | 4,8 | 0,449 | 332,5 | 66,5 | 121,27 | 14 | 6,93 |
116,1 | 5,6 | 0,383 | 347,7 | 69,54 | 103,45 | 14 | 5,91 |
115,3 | 6,4 | 0,329 | 362,9 | 72,58 | 88,86 | 14 | 5,08 |
114,5 | 7,2 | 0,285 | 378,1 | 75,62 | 76,98 | 14 | 4,40 |
113,7 | 8 | 0,248 | 393,3 | 78,66 | 66,98 | 14 | 3,83 |
Всего | 84,22 |
Осадка фундамента S = 0.8 84,22 = 67,38 мм. < 80 мм.
Граница сжимаемой толщи грунта на отм.113,00 м.
(мощность сжимаемой толщи грунтов 8 м. ).
б) Средний ряд ( ось «Б», скв. 2 )
Vусл.ф = 4,78 4,78 12,7 = 290,17 м3
Gусл.ф = 290,17 20 кН/м3 = 5804 кН
N = 1710 4 = 6840 кН
Рср = ( G + N ) / A = ( 5804 + 6840 ) / 4.78 4,78 = 553,39 кПа
Расчетное сопротивление грунта в основании
R = (gc1 gc2 / k) ( Mg Kz b g11 + Mg d1 g11` + ( Mg — 1 ) db g11` + Mc c11 )
gc1 = 1.4 gc2 = 1 К = 1,1
при j = 23 Мg = 0,69 Мg = 3,65 Mc = 6,24
Kz = 1 b = 4,78
g11 = 1860 g11` = 2010 c11 = 25
d1 = 12,7 м db = 0
R = ( 1.4 1 / 1.1 ) ( 0,69 1 4,78 1860 + 3,65 12,7 2010 + 0 + 6,24 25 ) = = 1.27 ( 6134,65 + 93174 + 156 ) = 1263,2 кПа
Рср = 553,39 кПа < R = 1263,2 кПа
0,2 bf = 0,2 4,78 = 0,9 м
Р0= Р — szg 0 = 553,39 — 241,3 = 312,09
szg 0 = g d = 1900 12.7 = 241,3
szg i = szg i -1 +Hi gi
szp i = ai P0
Отметка слоя | Z (м) | Коэф. a | Напряжения в слоях | Е0 | Осадка слоя (м) | ||
Природное | 20% | Дополнительное | |||||
121,7 | 0,0 | 1,000 | 241,3 | 48,26 | 312,09 | 14 | - |
120,8 | 0,9 | 0,960 | 258,4 | 51,68 | 299,6 | 14 | 19,26 |
119,9 | 1,8 | 0,800 | 275,5 | 55,1 | 249,67 | 14 | 16,05 |
119 | 2,7 | 0,606 | 292,6 | 58,52 | 189,12 | 14 | 12,16 |
118,1 | 3,6 | 0,449 | 309,7 | 61,94 | 140,13 | 14 | 9,01 |
117,2 | 4,5 | 0,336 | 326,8 | 65,36 | 104,86 | 14 | 6,74 |
116,3 | 5,4 | 0,257 | 343,9 | 68,78 | 80,21 | 14 | 5,16 |
115,4 | 6,3 | 0,201 | 361 | 72,2 | 62,73 | 14 | 4,03 |
Всего | 72,41 |
Осадка фундамента S = 0.8 72,41 = 57,93 мм. < 80 мм.
Граница сжимаемой толщи грунта на отм.115,40 м.
(мощность сжимаемой толщи грунтов 6,3 м. ).
D S = 67,38 — 57,93 = 0.95 cм = 0,0095 м
L = 18 м
D S / L = 0.0095 / 18 = 0.00052 < 0.002
Экономическое сравнение вариантов
ед. | стоимость | ||||
виды работ | изм. | Обоснов. | обьем | расценка | на весь обьем |
1 Фундамент на естественном основании | |||||
1 Разработка грунта в отвал | 1000м3 | ||||
2 То же с погрузкой | «» | ||||
3 Обратная засыпка пазух | «» | ||||
4 Уплотнение грунта | 100м2 | ||||
5 Устройство монолитного фундамента | м3 | ||||
6 Стоимость арматуры ( 2%) | т | ||||
Итого | |||||
2 Свайный фундамент | |||||
1 Разработка грунта в отвал | 1000м3 | ||||
2 То же с погрузкой | «» | ||||
3 Обратная засыпка пазух | «» | ||||
4 Уплотнение грунта | 100м2 | ||||
5 Погружение свай дизель-молотом | шт | ||||
6 Стоимость 12м свай | м3 | ||||
7 Устройство монолитного фундамента (ростверка) | м3 | ||||
8 Стоимость арматуры (2%) | т | ||||
Итого |
ВЫВОД : Экономически целесообразнее применить в данных условиях свайный фундамент.
Список литературы
1 СНиП 2.02.01-83 « Основания зданий и сооружений »
2 СНиП 2.02.03-85 « Свайный фундамент »
3 СНиП 2.02.02-83 « Нагрузки и воздействия »
МИНИСТЕРСТВО ВЫСШЕГО И СРЕДНЕГО СПЕЦИАЛЬНОГО
ОБРАЗОВАНИЯ
Ижевский Государственный Технический Университет
Кафедра «Геотехника и строительные материалы»
Расчетно-пояснительная записка
к курсовому проекту по дисциплине
« Основания и Фундаменты »
Выполнил: Павлов К.В. группа 8-10-2
Проверил: Турчин В.В
ИЖЕВСК 1998
www.ronl.ru
Реферат - Основания и фундаменты
--PAGE_BREAK--а) Крайний рядAф= N / ( R — g d ) = 2.34 / ( 0.307 — 0.02 2 ) = 8.76 м2
Увеличиваем на 20 % получаем Аф = 10,5 м2
Принимаем размеры фундамента 2,5 на 4,0 м (Аф = 10 м2 ) Конструирование фундамента при Rбетона= 0,19 Мпа
и при марке М 100
a= 31 tg a= 0.61
h = ( b — b0) / 2 tg a=
= (4.0 — 1.2 ) / 2 0.61 = 2.4 м Необходимо принять в качестве несущего слоя 2 слой — песок крупнозернистый, но так как он находится в рыхлом состоянии ( е = 0,76 ) необходимо выполнить мероприятия по его уплотнению.
( еmax= 0.65 ) j= 38 E = 30 C — нет пересчитываем расчетное сопротивление R = ( 1.4 1 / 1.1 ) ( 2.11 1 2.5 1000 + 9.44 2,4 1000 + 0 + 0 ) = 1.27 ( 5275 + 22656) = 354,72 кПа Aф= N / ( R — g d ) = 2.34 / ( 0.354— 0.02 2 ) = 7,5м2
Увеличиваем на 20 % получаем Аф = 9 м2
Оставляем размеры фундамента 2,5 на 4,0 м (Аф = 10 м2 ) Vф= 0,7 1,2 0,4 + 0,5 ( 1,6 1,1 + 2,4 1,5 + 3,2 1,9 + 4 2,5) = 11,06 м3
Vгр= 2,5 4 2,4 — 11,06 = 12,94 м3 Gф= 11,06 2400 = 0,265 МН
Gгр= 12,94 1900 = 0,246 МН Рmax ( min )= ( N + Gф+ Gгр) / А ± М/ W = ( 2.34 + 0.265 + 0.246 ) / 10 ± 0.72 / 6.67 = 0.40 ( 0.18 ) Мпа
W = b L2 / 6 =2.5 42 / 6 = 6.67 м3
Рmax £ 1,2 R
0.4 Мпа £ 0,42 Мпа
Рср = 0,29 £ R = 0.354б) Средний ряд Aф= N / ( R — g d ) = 3,98/ ( 0.307 — 0.02 2 ) = 14,9м2
Увеличиваем на 20 % получаем Аф = 17,9 м2
Принимаем размеры фундамента 3,5 на 5,0 м (Аф = 17,5 м2 ) Конструирование фундамента пересчитываем расчетное сопротивление R = ( 1.4 1 / 1.1 ) ( 2.11 1 3.5 1000 + 9.44 2,4 1000 + 0 + 0 ) = 1.27 ( 7385+ 22656) = 380 кПа Aф= N / ( R — g d ) = 3,98/ ( 0.38— 0.02 2 ) = 11,64м2
Увеличиваем на 20 % получаем Аф = 14 м2
Оставляем размеры фундамента 3,5 на 5,0 м (Аф = 17,5 м2 ) Vф= 0,7 1,2 0,4 + 0,5 ( 2 1,3 + 3 1,9 + 4 2,5 +5 3,5 ) = 18,236 м3
Vгр= 3,5 5 2,4 — 18,236 = 23,764 м3 Gф= 18,236 2400 = 0,437 МН
Gгр= 23,764 1900 = 0,452 МН Рmax ( min )= ( N + Gф+ Gгр) / А ± М/ W = ( 3,98+ 0.437+ 0.452) / 17,5 ± 1,92/ 14,6= 0.41 ( 0.15) МПа
W = b L2 / 6 =3.5 52 / 6 = 14,6м3
Рmax £ 1,2 R
0,41 МПа £ 0,46 МПа
Рср = 0,28 £ R = 0.38 4.3 Расчет осадки фундамента по методу послойного
суммирования осадок. Вся толща грунтов ниже подошвы фундамента разбивается на отдельные слои толщиной 0,2 bf
Для подошвы каждого слоя определяется :
nдополнительное напряжение от нагрузки на фундамент
szp i= ai+ P0 Р0= Р — szg 0
nприродное напряжение от собственного веса грунта
szg i= szg i -1+Hi gi Если szp i< 0,2 szg i то нижняя граница сжимаемой толщи грунтов основания принимается расположенной на уровне подошвы i— го слоя. В противном случае принимается i = i + 1 и продолжается поиск границы сжимаемой толщи грунтов.
Расчет осадки фундаментов производим в табличной форме, как сумму осадок элементарных слоев в пределах сжимаемой толщи грунтов основания.а) Крайний ряд ( ось «А», скв.1 ) 0,2 bf = 0,2 2,5 = 0,5 м
szp i= ai+ P0 Р0= Р — szg 0= 290 — 45,6 = 244,4
szg 0= g d = 1900 2.4 = 45.6
szg i= szg i -1+Hi gi
Отметка слоя
Z (м)
Коэф. a
Напряжения в слоях
Е0
Осадка слоя (м)
Природное
20%
Дополнительное
132,00
0,0
1,000
45,6
9,12
244,4
30
-
131,50
0,5
0,972
55,1
11,02
237,56
30
3,96
131,00
1
0,848
64,6
12,92
207,25
30
3,45
130,50
1,5
0,682
74,1
14,82
166,68
30
2,78
130,00
2
0,532
83,6
16,72
130,02
30
2,17
129,50
2,5
0,414
93,1
18,62
101,18
25
2,02
129,00
3
0,325
102,6
20,52
79,43
25
1,59
128,50
3,5
0,260
112,1
22,42
63,54
25
1,27
128,00
4
0,210
121,6
24,32
51,32
25
1,03
127,50
4,5
0,173
131,1
26,22
42,28
25
0,85
127,00
5
0,145
140,6
28,1
35,44
17
1,04
126,50
5,5
0,123
150,1
30
30,10
17
0,89
126,00
6
0,105
159,6
31,9
25,66
17
0,75
Всего
21,8
Осадка фундамента S = 0.8 21,8= 17,44мм. < 80 мм.
Граница сжимаемой толщи грунта на отм.126,00 м.
(мощность сжимаемой толщи грунтов 6 м. ). При наличии в сжимаемой толще грунта меньшей прочности, чем вышележащие слои, необходимо проверить условие
szp+ szg £ Rz
z = 5 м szp+ szg = 35,44 + 140,6 = 176,04 R = ( 1.4 1 / 1.1 ) ( 0,47 1 8,25 2010 + 2,89 2,4 1860+ 0 + 5,48 25) = 1.27 ( 7794+ 12900 + 137 ) = 264 кПа bz = Az + a2 — a = 80.4 + 0.752 — 075 = 8.25
Az = N / szp = 2.85 / 35.44 = 80.4
a = ( L — b ) / 2 = ( 4 — 2.5) / 2 = 0.75 szp+ szg = 176.04 кПа £ Rz= 264 кПа
Условие выполнилосьб) Средний ряд ( ось «Б», скв.2 ) 0,2 bf = 0,2 3,5 = 0,7м
szp i= ai+ P0 Р0= Р — szg 0= 280 — 45,6 = 234,4
szg 0= g d = 1900 2.4 = 45.6
szg i= szg i -1+Hi gi
Отметка слоя
Z (м)
Коэф. a
Напряжения в слоях
Е0
Осадка слоя (м)
Природное
20%
Дополнительное
132.00
0,0
1,000
45,6
9,12
234.4
30
-
131.3
0.7
0,972
58.9
11.78
227.84
30
5.32
130.6
1.4
0,848
72.2
14.44
198.77
30
4.64
129.9
2.1
0,682
85.5
17.1
159.86
30
3.73
129.2
2.8
0,532
98.8
19.76
124.70
25
3.49
128.5
3.5
0,414
112.1
22.42
97.04
25
2.72
127.8
4.2
0,325
125.4
25.08
76.18
25
2.13
127.1
4.9
0,260
138.7
27.74
60.94
25
1.71
126.4
5.6
0,210
152
30.4
49.22
25
1.38
125.7
6.3
0,173
165.3
33.06
40.55
17
1.67
125
7
0,145
178.6
35.72
33.99
17
1.40
Всего
28.19
Осадка фундамента S = 0.8 28.19 = 22.55 мм. < 80 мм.
Граница сжимаемой толщи грунта на отм.125,00 м.
(мощность сжимаемой толщи грунтов 7м. ).
DS = 2.55 — 1.75 = 0.8 cм = 0,008 м
L = 18 м
DS/ L= 0.008 / 18 = 0.00044 < 0.002
5 Проектирование свайного фундамента из забивных призматических свай (вариант 2) В качестве несущего слоя выбираем 5 слой — Суглинок твердый. В этом случае минимальная длина свай равна 12 м. ( так как сваи должны быть заглублены в несущем слое не менее чем на 1 метр ). Принимаем сваи размером сечения 400 * 400 мм. Глубину заделки свай в ростверке принимаем 0,1 м. ( шарнирное сопряжение свай с ростверком ). 5.1 Расчет на прочность продолжение --PAGE_BREAK--а) Крайний ряд (скв. 1 ) Несущая способность сваи
Fd = gc( gcr R A + U Sgcf fi hi ) gc= 1 gcr= 1 gcf= 1
R = 10740 кПа А = 0,16 м2 U = 1.6м
слои
1
2
3
4
5
6
7
8
fi
38,5
46,8
53
56,3
59,5
9
9
66,4
hi
1,4
1,2
1,2
2
0,5
2
1,7
1,9
Fd = 1 ( 1 10740 0,16 + 1,6 ( 1 38,5 1,4 + 46,8 1,2 + 53 1,2 + 56,3 2 + 59,5 0,5 + + 9 2 + 9 1,7 +66,4 1,9 ) = 2,48 МН Определяем число свай n = gr N / Fd = 1.4 2.34 / 2.48 = 1.32
Принимаем 2 сваи Определяем нагрузку на 1 сваю Vр= 0,4 ( 0,7 1,2 + 0,7 2,3 ) = 0,98 м3
Vгр= 0,8 0,7 2,3 — 0,98 = 0,31 м 3 Gр= 0,98 2400 = 23 кН
Gгр= 0,31 1900 = 0,6 кН Nd = 2.34 + 0.023+ 0,006 = 2,37 МН N = Nd /n ± Mx y / Syi2 ± My x / Sxi2 =
= 2.37 / 2 ± 0.72 0.8 / 0.82 + 0.82 = 1.64 (0.74 )
y = 0 N = 1.64 МН £ Fd / gr= 2.48 / 1.4 = 1.77 МНб) Средний ряд (скв. 2 ) Несущая способность сваи
Fd = gc( gcr R A + U Sgcf fi hi ) gc= 1 gcr= 1 gcf= 1
R = 10740 кПа А = 0,16 м2 U = 1.6м
слои
1
2
3
4
5
6
7
8
fi
36,75
46,2
51,5
56,6
58,6
9
9,1
68,01
hi
0,9
2
0,6
2
1,8
2
1,5
1,1
Fd = 1 ( 1 10740 0,16 + 1,6 ( 36,75 0,9 + 46,2 2 + 51,5 0,6 + 56,6 2 + 58,6 1,8 + + 9 2 + 9,1 1,5 + 68,1 1,1 ) = 2,49 МН Определяем число свай n = gr N / Fd = 1.4 3,98/ 2.49= 2,49
Принимаем 3 сваи Определяем нагрузку на 1 сваю Vр= 0,4 ( 0,7 1,2 + 2,3 2,3 ) = 2,45 м3
Vгр= 0,8 2,3 2,3 — 2,45 = 1,78 м 3 Gр= 2,45 2400 = 59 кН
Gгр= 1,78 1900 = 34 кН Nd = 3,98+ 0.059 + 0,034 = 4,1 МН N = Nd /n ± Mx y / Syi2 ± My x / Sxi2 =
= 4,1/ 3 ± 1,99 0.8 / 0.82 + 0.82 ± 0,72 0.8 / 0.82 + 0.82 + 0.82 =2,87 (-0,13) N = 2,87МН > Fd / gr= 2.49/ 1.4 = 1.78МН
Необходимо увеличить количество свай до 4 N = Nd /n ± Mx y / Syi2 ± My x / Sxi2 =
= 4,1/ 4 ± 1,99 0.8 / 4 0.82 ± 0,72 0.8 / 4 0.82 =1,88 (-0,19) N = 1,88МН > Fd / gr= 2.49/ 1.4 = 1.78МН
Необходимо увеличить расстояние между сваями N = Nd /n ± Mx y / Syi2 ± My x / Sxi2 =
= 4,1/ 4 ± 1,99 1/ 4 12 ± 0,72 1/ 4 12 =1,71 (0,35) N = 1,71МН £ Fd / gr= 2.49/ 1.4 = 1.78МН5.2 Расчет свайного фундамента по деформациям j11,mt= Sj11,i hi / S hi
а) Крайний ряд ( скв. 1 ) j11,mt= Sj11,i hi / S hi = ( 38 1.4+ 0 + 38 2.5 + 19 3.7 + 23 1.9 ) / ( 2.2 + 2.4 + 2.5+ + 3.7 + 1.9 ) = 22
L = h tg ( j11,mt/ 4 ) = 11.9 tg 5.5 = 11.9 0.096 = 1.14
b = 2 a + 2 0.4 + 1.2 = 4.28 мб) Средний ряд ( скв. 2 ) j11,mt= Sj11,i hi / S hi = ( 38 0,9+ 0 + 38 3,8+ 19 3.5+ 23 1.1) / ( 2.2 + 2.4 + 2.5+ + 3.7 + 1.9 ) = 22,7
L = h tg ( j11,mt/ 4 ) = 11.9 tg 5.7= 11.9 0.0998 = 1.19
b = 2 a + 2 0.4 + 1.6= 4.78 мОпределение осадкиа) Крайний ряд ( ось «А», скв. 1 ) Vусл.ф= 4,28 2,98 12,7 = 161,98 м3
Gусл.ф= 161,98 20 кН/м3 = 3240 кН
N = 1640 2 = 3280 кН Рср = ( G + N ) / A = ( 3240 + 3280 ) / 4.28 2.98 = 511.4 кПа Расчетное сопротивление грунта в основании
R = (gc1gc2/ k) ( Mg Kz b g11+ Mg d1 g11`+ ( Mg — 1 ) db g11`+ Mc c11 ) gc1= 1.4 gc2= 1 К = 1,1
при j= 23 Мg= 0,69 Мg= 3,65 Mc = 6,24
Kz = 1 b = 2.98
g11= 1860 g11`= 2010 c11 = 25
d1 = 12,7м db = 0
R = ( 1.4 1 / 1.1 ) ( 0,69 1 2,98 1860+ 3,65 12,7 2010+ 0 + 6,24 25) = 1.27 ( 3825 + 93174+ 156) = 1233,9 кПа
Рср = 511,4 кПа < R = 1233.9 кПа 0,2 bf = 0,2 4,28 = 0,8 м
Р0= Р — szg 0= 511,4 — 241,3 = 270,1
szg 0= g d = 1900 12.7= 241,3
szg i= szg i -1+Hi gi
szp i= ai+ P0
Отметка слоя
Z (м)
Коэф. a
Напряжения в слоях
Е0
Осадка слоя (м)
Природное
20%
Дополнительное
121,7
0,0
1,000
241,3
48,26
270,1
14
-
120,9
0,8
0,977
256,5
51,3
263,89
14
15,08
120,1
1,6
0,879
271,7
54,34
237,42
14
13,54
119,3
2,4
0,749
286,9
57,38
202,30
14
11,56
118,5
3,2
0,629
302,1
60,42
169,89
14
9,71
117,7
4
0,530
317,3
63,46
143,15
14
8,18
116,9
4,8
0,449
332,5
66,5
121,27
14
6,93
116,1
5,6
0,383
347,7
69,54
103,45
14
5,91
115,3
6,4
0,329
362,9
72,58
88,86
14
5,08
114,5
7,2
0,285
378,1
75,62
76,98
14
4,40
113,7
8
0,248
393,3
78,66
66,98
14
3,83
Всего
84,22
Осадка фундамента S = 0.8 84,22= 67,38мм. < 80 мм.
Граница сжимаемой толщи грунта на отм.113,00 м.
(мощность сжимаемой толщи грунтов 8 м. ). продолжение --PAGE_BREAK--
www.ronl.ru
ReadMeHouse
Энциклопедия строительства и ремонта