Курсовая основания и фундаменты

грунты.dwg

С О Г Л А С О В А Н О
Вертикальная гидроизоляция - обмазка горячим битумом на два раза.
По периметру здания устроить пристенный дренаж.
Под подошвой фундаментов устроить подготовку из песка
Грунт основания - супесь Ro=293 кПа
Зазоры между фундаментными блоками замоноличиваются.
Горизонтальная гидроизоляция в уровне пола подвала - щебень
средней крупности толщиной 100мм.
втопленный в грунт и пропитанный битумной мастикой.
План фундаментов М 1:200
Жилой дом серии I-335
Примечания см. лист 1
Щебень втрамбованный в грунт
Дренажная труба 150 мм
Щебень обсыпки D>5-15 мм
пропитанный битумной мастикой
Бетон марки 50 200мм

основая и фундамент.docx

Петрозаводский государственный университет
Строительный факультет
Кафедра архитектуры строительных конструкций и геотехники
Курс «Механика грунтов
основания и фундаменты»
Пояснительная записка к курсовому проекту
Руководитель: Ратькова Е.И.
Геометрические размеры и другие характеристики здания:
-Тип здания – жилой дом серии I-335.
-Полная длина здания в осях – 40 м.
-Полная высота наружных стен – H=135 м.
-Пролет здания – L = 58 м.
-Глубина подвала – 21 м.
-Длина подвала – 20 м.
-Стены наружные - панельные.
-Толщина стен – 35 см.
Расчетные значения нагрузок на фундаменты:
-По несущей способности в сечениях:
-По деформациям в сечениях:
-Место строительства – Петрозаводск.
-Тепловой режим здания (1 этаж) – неотапливаемое здание.
-Конструкция полов 1-го этажа – полы на лагах по грунту.
-Тепловой режим в подвале – +15 С.
-- безразмерный коэффициент численно равный сумме абсолютных значений среднемесячных температур за зиму в данном районе.
Топографические и инженерно-геологические условия стройплощадки:
Номера грунтовых пластов и их мощности:
глубина залегания подземных вод
Абсолютные отметки устьев буровых скважин
Характеристики физико-механических свойств грунтов
Гранулометрический состав (вес частиц крупнее мм составляет % )
Для расчета по несущей способности
Угол внутрен. трения град
Для расчета по деформациям
Удельный вес частиц
Влажностные характеристики
Граница раскатывания %
Характеристики сжимаемости
Модуль деформации МПа
Коэффициент фильтрации смсек
ОБРАБОТКА ФИЗИКО - ХИМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК
Грунт насыпной песчаный
расчетное сопротивление грунта основания
число пластичности - название грунта
показатель текучести - состояние грунта
- пластичное состояние
коэффициент пористости
условное расчетное сопротивление грунта
- мягкопластичное состояние
гранулометрический состав - название грунта
Вес частиц крупнее 025мм составляет 63%- песок средней крупности
коэффициент пористости - плотность грунта
коэффициент водонасыщения - влажность грунта
ИНЖЕНЕРНО - ГЕОЛОГИЧЕСКИЙ РАЗРЕЗ
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГЛУБИНЫ СЕЗОННОГО ПРОМЕРЗАНИЯ ГРУНТА
Нормативная глубина сезонного промерзания грунта
Расчетная глубина сезонного промерзания грунта в сечении с подвалом
kh = 05 - коэффициент учитывающий влияние теплового режима здания для сооружений с подвалом или техподпольем. Определяется по таблице № 1 СНиП 2.02.01-83* .
Расчетная глубина сезонного промерзания грунта в сечении без подвала
- по таблице № 1 СНиП 2.02.01-83*.
ВЫБОР ОПТИМАЛЬНОГО ВАРИАНТА ФУНДАМЕНТА
1.Схемы вариантов фундамента
3.Расчет фундамента на естественном основании
Определяем размеры подошвы фундамента
Принимаем высоту подошвы равной 03 м.
Необходимая площадь подошвы фундамента определяется по формуле:
- вертикальная нагрузка на обрез фундамента по 2 ГПС;
- условное расчетное сопротивление грунта основания;
- средний удельный вес материала фундамента и грунта на уступах;
- глубина заложения фундамента;
Фактическая площадь подошвы:
тогда учитывая что фундамент монолитный под колонны (жилое каркасное здание) получаем:
Расчетное сопротивление грунта основания
- коэффициенты условий работы несущего грунта принимаются по СНиП 2.02.01-83*;
- коэффициент принимаемый равным ;
- угол внутреннего трения;
М= 115; Mq =559; Мс = 795 - коэффициенты принимаемые по СНиП 2.02.01-83* в зависимости от ( угол внутреннего трения) ;
- коэффициент зависящий от ширины подошвы фундамента кz = 1 (b≤10м)
- ширина подошвы фундамента;
- приведенная глубина заложения наружных и внутренних фундаментов от пола подвала определяемая по формуле:
- толщина слоя грунта выше подошвы фундамента со стороны подвала;
- толщина конструкции пола подвала;
- среднее расчетное значение удельного веса конструкции пола подвала;
- глубина подвала - расстояние от уровня планировки до пола подвала;
- осредненное расчетное значение удельного веса грунтов залегающих ниже подошвы фундамента (при наличии подземных вод определяется с учетом взвешивающего действия воды) кНм3 .
где - удельный вес грунта с учетом взвешивающего действия воды
- то же для грунтов залегающих выше подошвы
- расчетное значение удельного сцепления грунта залегающего непосредственно под подошвой фундамента определяется по СНиП 2.02.01-83*.
Среднее давление под подошвой фундамента
Изменяем длину и ширину подошвы фундамента:
Принимаем b = l = 11м тогда:
Окончательно принимаем b = l = 11м.
Проверка подстилающего слоя
Проверяем грунт № 16: =165кПа МПа
Необходимо проверить следующее условие:
– вертикальные нормальные напряжения в грунте на глубине z от подошвы фундамента от внешнего давления;
α – коэффициент который зависит от ; и принимается по СНиП
02.01-83* по приложению 2 таблице 1.
При и = 0099 - по интерполяции.
-дополнительное давление:
– среднее давление под подошвой фундамента = 36205кН;
– напряжение от собственного веса грунта на уровне подошвы фундамента:
- вертикальные нормальные напряжения от собственного веса грунта на глубине z под подошвой фундамента:
– расчетное сопротивление слабого слоя грунта на глубине z от подошвы фундамента:
и - коэффициенты условия работы принимаемые по таблице № 3 СНиП 2.02.01-83* для слабого слоя: =1 =1;
K=11– коэффициент зависящий от способа определения прочностных характеристик ( и ) прочностные характеристики принятый по таблице 1-3 приложение 1 СНиП 2.02.01-83*;
коэффициенты зависят от угла внутреннего трения и определяется по СНиП 2.02.01-83* по таблице 4;
=14 град – для слабого слоя грунта № 16;
- коэффициент зависит от ширины подошвы условного фундамента;
- ширина подошвы условного фундамента
- площадь подошвы условного фундамента;
=380 кНм вертикальная нагрузка на обрез фундамента (по II группе предельных состояний);
– вертикальные напряжения в грунте на глубине z от подошвы фундамента от нагрузки на фундамент; =3563кПа
- приведенная глубина заложения фундамента:
=40м–расстояние от низа пола подвала до слабого слоя грунта № 16;
- средний удельный вес конструкции пола подвала. Принимаю для бетонного пола =22кНм3;
=02м – толщина пола подвала;
=11м - глубина подвала определяется по схеме от поверхности грунта до верха пола подвала;
=110 кПа – удельное сцепление грунта пониженной прочности (№ 16);
- средний удельный вес грунтов залегающих выше подошвы условного фундамента;
- средний удельный вес грунтов залегающих ниже подошвы условного фундамента:
- условие выполняется.
Расчет осадки фундамента
Осадка основания S определяется методом послойного суммирования
- Все основание делится на слои мощностью :
- – расстояние от подошвы фундамента до поверхности -го слоя;
-– осадка поверхности -го слоя:
- модуль деформации -го слоя;
- напряжение от внешнего давления по середине -го слоя;
- – в пределах сжимаемой толщи
- для метода послойного суммирования;
Чтобы определить сжимаемую толщу надо построить три эпюры:
– эпюра напряжений от внешнего давления.
– эпюра напряжений от собственного веса грунта.
– (при Е > 5 МПа) или (при Е ≤ 5 МПа).
Su – предельно допустимая осадка (по СНиП 2.02.03-83* приложение 4) Su=8см для колонн;
Осадку рассчитываем в табличной форме:
4.Расчет свайного фундамента
d- сечение сваи (035м)
ZR – расстояние от природного рельефа до острия сваи;
dp – глубина заложения ростверка.
Принимаем железобетонную сваю сплошного квадратного сечения 35х35см:
Способ погружения – забивной дизельмолотом.
Определение несущей способности сваи по материалу
(для жб свай сечением 035х035м).
Определение несущей способности сваи по грунту
- коэффициент условия работы сваи в грунте для забивной сваи сплошного квадратного сечения = 1;
= 1 - коэффициент условия работы грунта под нижним концом сваи (по таблице 3 СНиП 2.02.03-85* «Свайные фундаменты»;
R– расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи принимаемое по таблице № 1 СНиП 2.02.03-85* «Свайные фундаменты» в зависимости от ZR и вида грунта залегающего под острием сваи: R = 3565 кПа
А = d2 =0352=01225м2 - площадь опирания сваи на грунт;
– наружный периметр поперечного сечения сваи;
- коэффициент условия работы грунта по боковой поверхности сваи принимается по таблице 3 СНиП 2.02.03-85* «Свайные фундаменты» в зависимости от способа погружения и вида грунта на боковой поверхности сваи;
– расчетное сопротивление -го слоя грунта основания по боковой поверхности сваи принимается по таблице 2 СНиП 2.02.03-85* «Свайные фундаменты» в зависимости от Z
– толщина -го слоя грунта основания;
Песок средней крупности
Определение несущей способности сваи
Поэтому будем вести дальнейшие расчеты исходя из прочности сваи по грунту
Определение количества свай
= 14 – коэффициент надежности по грунту определяется по СНиП «Нагрузки и воздействия»;
= 456 кН вертикальная нагрузка на обрез фундамента по I группе предельных состояний;
= 20 кНм3 среднее значение удельного веса материала ростверка фундаментных блоков и грунта на уступах;
= 24 м глубина заложения ростверка определяется по схеме расстояние от поверхности грунта(земли) до низа ростверка;
Конструирование ростверка
Так как n 1 то nфакт = 1
- условие выполняется
Расчет осадки свайного фундамента
Расчет осадки производим методом эквивалентного слоя.
he – толщина эквивалентного слоя:
- коэффициент эквивалентного слоя определяется по учебнику Далматова Б.И. “ Механика грунтов основания и фундаменты”. 1988 г в зависимости от вида грунта который залегает под острием сваи и отношения
- размер подошвы условного фундамента.
- среднее значение угла внутреннего трения:
Р0 – дополнительное давление:
- среднее давление под подошвой условного фундамента:
- вертикальная нагрузка на обрез фундамента по II группе предельных состояний;
-средний удельный вес материала сваи ростверка фундаментных блоков и грунта выше подошвы условного фундамента;
- глубина заложения условного фундамента.
- вертикальные нормальные напряжения от собственного веса грунта на уровне подошвы условного фундамента:
где - удельный вес грунта с учетом взвешивающего действия воды;
- средний удельный вес грунтов:
- коэффициент относительной сжимаемости грунта основания:
- коэффициент сжимаемости для самого нижнего грунта (№4);
- коэффициент пористости для самого нижнего грунта (№4).
Определение расчетного отказа и выбор оборудования для погружения свай
- принятая расчетная нагрузка допускаемая на сваю;
=25 ДжкH – коэффициент;
=14 – коэффициент надежности;
= 75796кН - несущая способность сваи;
Принимаю сваебойный трубчатый дизель-молот С-995:
-=33кДж – расчетная энергия удара;
- масса молота - 26т;
- масса ударной части - 125т;
- Н = 23м -высота подъема цилиндров или ход поршня.
= 125 кН- масса ударной части;
- масса сваи и наголовка:
=2 кН – масса подбабка;
Величина расчетного (контрольного) отказа:
q =14 – коэффициент надежности по грунту;
= 1500 кНм2- коэффициент принимаемый в зависимости от материала сваи ( ж б свая с наголовником);
M = 1 – коэффициент ( при забивке молотами ударного действия );
A = 01225 м2 – площадь поперечного сечения сваи;
N = 5414 кН – расчетная нагрузка допускаемая на сваю;
- коэффициент восстановления удара (при молотах ударного действия ) 2 = 02.
4.Расчет фундамента на грунтовых подушках
- песок средней крупности
Rs = 250 кПа – расчетное сопротивление песка;
Определение размеров подошвы фундамента
Площадь подошвы фундамента:
N0II = 380 кН – вертикальная нагрузка на обрез фундамента по II ГПС;
Rs = 250 кПа – условное расчетное сопротивление грунта основания;
γmII = 16 кНм3 – средний удельный вес материала фундамента и грунта на уступах;
d = 25м – глубина заложения фундамента;
Для гражданского здания с колоннами принимаем фундамент стаканного типа:
Определение размеров песчаной подушки:
- угол рассеивания напряжений
Грунтовая подушка заменяется слоем песчаного грунта толщиной hпод.
Проверяем грунт № 7: =293кПа МПа
При и = 08344 - по интерполяции.
– среднее давление под подошвой фундамента:
- вертикальные нормальные напряжения от собственного веса грунта на глубине z от подошвы фундамента:
и - коэффициенты условия работы принимаемые по таблице № 3 СНиП 2.02.01-83* для грунта №7 (супесь IL=5%): =12 =1;
=30 град – для слоя грунта № 7;
– вертикальные напряжения в грунте на глубине z от подошвы фундамента от нагрузки на фундамент; =19515кПа
=17м–расстояние от низа пола подвала до грунта № 7;
=21м - глубина подвала определяется по схеме от поверхности грунта до верха пола подвала;
=140 кПа – удельное сцепление грунта № 7;
5.Выбор оптимального варианта фундамента
Расходы на 1 фундамент под колонну
Вариант фундаментов
Vp земляных работ м3
На естественном основании
На грунтовых подушках
Vp = Нкотл*Lкотл* Bкотл.
Lкотл - длина котлована.
Bкотл - ширина котлована.
Нкотл – высота котлована.
Вывод: Оптимальным является фундамент на естественном основании. В данном проекте принимаем его в качестве фундамента под всё здание.
РАСЧЕТ ОПТИМАЛЬНОГО ВАРИАНТА ФУНДАМЕНТА ПОД ВСЕ ЗДАНИЕ
Принимаем b = l = 15м тогда:
Окончательно принимаем b = l = 15м.
При и = 0173 - по интерполяции.
– среднее давление под подошвой фундамента = 38133кН;
=750 кНм вертикальная нагрузка на обрез фундамента (по II группе предельных состояний);
– вертикальные напряжения в грунте на глубине z от подошвы фундамента от нагрузки на фундамент; =656кПа
При и = 00429 - по интерполяции.
– среднее давление под подошвой фундамента = 34188кН;
=144 кНм вертикальная нагрузка на обрез фундамента (по II группе предельных состояний);
– вертикальные напряжения в грунте на глубине z от подошвы фундамента от нагрузки на фундамент; =1457кПа
– среднее давление под подошвой фундамента = 37861кН;
=162 кНм вертикальная нагрузка на обрез фундамента (по II группе предельных состояний);
– вертикальные напряжения в грунте на глубине z от подошвы фундамента от нагрузки на фундамент; =1615кПа
ПРОВЕРКА НЕРАВНОМЕРНЫХ ОСАДОК
Выполним проверку для 2-х сечении I-I и II-II. Расстояние между ними 5800мм.
ЗАЩИТА ПОДЗЕМНОЙ ЧАСТИ ЗДАНИЯ ОТ ГРУНТОВЫХ ВОД
- фундамент; 2 - дренаж; 3 - тщательно уплотненное основание; 4 - фильтрующая отсыпка; 5 – обратная засыпка
Пристенный дренаж применяют для перехвата грунтовых вод и верховодки у фундаментов зданий а также при защите от подтопления подземными водами подвалов зданий расположенных на водоупоре. Пристенные дренажи также устраивают в профилактических целях так как пазухи котлованов часто являются местом скопления воды.
Пристенные дренажи укладывают с наружной стороны фундаментов зданий они представляют собой дренажные трубы с фильтрующей обсыпкой. Расстояние между дренажом и стеной здания определяется шириной фундаментов здания и размещением смотровых колодцев дренажа (обычно 70 см от края ФВК).
Помимо дренажа необходимыми мерами защиты от затопления котлованов водами атмосферных осадков являются правильная планировка прилегающей к зданию территории обеспечивающая поверхностный сток в сторону от здания: обязательное устройство отмостки и водоотводящих лотков при поверхностном выпуске дождевых вод с крыши.
Гидроизоляция стен подвального помещения производится в виде обмазки горячим битумом за два раза оштукатуренной цементным раствором наружной поверхности стены. Капилляропрерывающие прослойки устраиваются в двух уровнях: по поверхности контакта стены подвала с фундаментом (цементная изоляция) и на 15-20см выше отмостки из жирного цементного раствора (состава 1:2) толщиной 20-30мм.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
СНиП 2.02.01-83*. Нормы проектирования. Основания зданий и сооружений. – М.: Стройиздат 1983.
СНиП 2.02.03-85. Нормы проектирования. Свайные фундаменты. – М.: Стройиздат 1985.
Далматов Б.И. Механика грунтов основания и фундаменты. – М.: Стройиздат1981.
Основания и фундаменты. Методические указания по выполнению курсового проекта.I и II части. Петрозаводск 1984.
Защита подземной части зданий и сооружений от воздействия грунтовых вод. Методические указания по выполнению курсового проекта. Петрозаводск 1983.
Проектирование свайных фундаментов. Методические указания по выполнению курсового проекта. Петрозаводск 1991