Проектирование фундаментов под одноэтажное каркасное здание

Министерство образования и науки Российской Федерации.doc

Министерство образования и науки Российской Федерации
ФГБОУ ВПО АлтГТУ им. Ползунова И.И.
Кафедра «Основания фундаменты инженерная геология и геодезия»
по курсу «Основания и фундаменты»
«Проектирование фундаментов под одноэтажное каркасное здание»
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
КП1 270800.06.000 ПЗ
студент гр. С-25 А.И. Казанцев
преподаватель Б.М. Черепанов

Свайный.docx

2.Расчет свайных фундаментов
Сбор нагрузок и оценка инженерно-геологических условий площадки строительства выполнены в первой части курсового проекта.
1 Определение глубины заложения ростверка
Определяется аналогично как и в фундаментах мелкого заложения:
зависит от конструктивных особенностей
Рисунок 2.1.1 –Схема фундамента
2 Определение типа конструкции и размеров свай
В курсовом проекте принимаем железобетонные забивные призматические сваи сплошного квадратного сечения.
При анализе инженерно-геологических условий строительной площадки выделяем слой грунта для опирания забивных свай. Таким слоем является третий- глина так как первый слой – супесь просадочная – непригоден для опирания а у второго слоя (суглинка пластичного) показатель текучести больше 06.
где - глубина первого слоя (м);
Н2- глубина второго слоя (м);
- глубина заложения ростверка м;
- глубина заглубления сваи в несущий слой грунта м (Минимальное заглубление сваи в несущий слой грунта – 1 м);
- заделка сваи в ростверк м (Сваю заделывают на глубину 300 мм).
Рисунок 2.2.1 – Схема определения длины сваи
3Определение несущей способности сваи
Определяем несущую способность сваи Fd как минимальное значение из несущей способности сваи по грунту и по материалу. При расчете висячих свай определяется только несущая способность по грунту так как несущая способность по материалу заведомо больше.
где gc - коэффициент условий работы сваи в грунте равный 1.
gcR - коэффициент условий работы грунта под нижним концом сваи;gcR = 1
gcf - коэффициент условий работы грунта по боковой поверхности сваи зависящий от способа изготовления сваи 1.
R -расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи зависящий от типа грунта и от глубины погружения нижнего конца сваи кПа. Определяется по таблице 1[4];
A –площадь опирания на грунт сваи м2
u -периметр поперечного сечения сваи м
hi - толщина i-го слоя грунта принимаемая м.
Для сваи С10-40 с сечением 400х400мм А=016 м2; u=16 м
По таблице 12 [4] определяем расчетные сопротивления R и fi.
Определяем глубину погружения нижнего конца сваи:
R=5189кПа (методом интерполяции)
Таблица 2.3.1 – Определение расчетного сопротивления слоев грунта
Суглинок пластичный
(для просадочных грунтов)
Рисунок 2.3.1 – Схема определения несущей способности сваи
4Определение количества свай в ростверке
- вертикальная нагрузка из задания кН;
- сила расчетного сопротивления сваи;
- несущая способность определенная выше;
- коэффициент надежности зависящий от способа определения несущей способности сваи
5Конструирование свайного ростверка
Рисунок 2.5.1 – Конструирование свайного фундамента по ряду А
Рисунок 2.5.2 – Конструирование свайного фундамента по ряду Б
6Расчет по несущей способности
При внецентренной нагрузке:
6.1Проверка по ряду А
- расчетная нагрузка;
где - объем фундамента м3;
- плотность бетона кНм3;
- вес грунта над фундаментом кН
- удельный вес грунта;
Сравним полученную фактическую нагрузку на сваю с ее несущей способностью:
(условие выполняется).
где - момент силы действующей относительно оси x
- расстояние от главной оси фундамента до оси наиболее загруженной сваи м;
- расстояние от главной оси фундамента до оси
(условие выполняется)
(условие выполняется)
6.2Проверка по ряду Б
Так как Ni>Frs то требуется увеличить количество свай. Примем для ряда Б 8 свай и пересчитаем Ni:
Т.к. фундамент нагружен центрально (=0 и =0)то
6.3Расчет свайных фундаментов по деформациям
где Sобщ – осадка основания фундамента (совместная деформация основания и сооружения);
[S]u– предельное значение осадки основания фундамента [S]u = 10 см.
где - разность деформаций по рядам;
[SL]u – предельная относительная деформация основания
L – величина пролета равная 24 м.
Расчет осадок выполняем методом элементарного послойного суммирования как для условного фундамента мелкого заложения.
Границами условного фундамента (АБВГ) являются: верхняя- совпадает с уровнем планировки ; нижняя- плоскость проходящая по нижним концам свай; боковые границы – вертикальные плоскости проходящие через точки В и Г. Точки В и Г определяются : от точки сопряжения ростверка со сваей проводим луч под углом до пересечения с плоскостью проходящей через нижние концы свай.
6.4Определение геометрических параметров условного фундамента
Ширина подошвы условного фундамента:
bр- расстояние между наружными гранями свай;
φоср- осредненное значение угла внутреннего трения в пределах сваи;
hi-толщина грунта соприкасающегося со сваей
Длина подошвы условного фундамента:
Площадь условного фундамента:
dусл.- высота условного фундамента;
Рисунок 2.6.4.1 – Расчетная схема для определения условной ширины фундамента
Определение геометрических параметров условного фундамента
- угол внутреннего трения 1-го слоя грунта;
- угол внутреннего трения 2-го слоя грунта;
- угол внутреннего трения 3-го слоя грунта;
Определение геометрических параметров условного фундамента
- давление по подошве условного фундамента;
- расчетное сопротивление грунта;
Проверка условия по ряду А
Определяем расчетное сопротивление грунта
где - коэффициенты условий работы зависящие от конструктивной схемы здания и типа грунта
k- коэффициент зависящий от способа определения прочностных характеристик. k = 1 т.к. прочностные характеристики (φ и с) определены в лаборатории.
- коэффициенты зависящие от φ
– коэффициент зависящий от ширины подошвы фундамента ();
- ширина подошвы фундамента м (b=bусл=316м)
- удельный вес грунта находящегося под подошвой фундамента кНм3
- то же для грунтов залегающих выше подошвы фундамента
- глубина заложения подошвы фундамента ();
- глубина подвала ();
удельное сцепление под подошвой фундамента
Определяем давление по подошве условного фундамента
где - расчетная нагрузка кН
где - объем сваи м3;
n – количество свай;
где - объем ростверка м3;
(Условие выполняется)
Проверка условия по ряду Б
Определяем действительное расчетное сопротивление грунта
- ширина подошвы фундамента м (b=bусл=406м)
- то же для грунтов залегающих выше подошвы фундамента
удельное сцепление по подошвой фундамента
6.6 Расчет осадки основания фундамента
Расчет осадки делается аналогично фундаментам мелкого заложения-методом послойного элементарного суммирования.
Таблица 2.6.6.1- Расчет осадки фундамента по ряду А
Полученная осадка меньше предельно допустимой величины следовательно фундамент сконструирован правильно.
Рисунок 2.6.6.1 – Схема распределения вертикальных напряжений в линейно-деформируемом полупространстве по ряду А
Таблица 2.6.6.2 - Расчет осадки фундамента по ряду Б
Рисунок 2.6.6.2 – Схема распределения вертикальных напряжений в линейно-деформируемом полупространстве по ряду Б
Сравнение технико-экономических показателей вариантов фундаментов
Таблица 3.1 – ТЭП фундаментов мелкого заложения
Наименование работ материалов
Фундаменты мелкого заложения
Разработка грунта под фундаменты (при глубине выработки 15-2м)
Крепление досками стенок котлованов глубиной до 3 м
Устройство монолитных фундаментов
Уплотнение грунта тяжелыми трамбовками
Таблица 3.2 – ТЭП свайных фундаментов
Разработка грунта под ростверки (при глубине выработки 15-2м)
Забивка жб свай (длиной более 9м)
Жб сваи сплошного сечения
Вывод: на основании технико-экономического сравнения вариантов фундаментов можно сделать вывод что фундаменты мелкого заложения на 33 % экономичнее свайных фундаментов.
ГОСТ 25100-2011.Грунты. Классификация. – Введ. 1996.07.01. – М.: Госстандарт России: Изд-во стандартов 1995. – 31с.
СП 22.13330.2011. Основания зданий и сооружений. Актуализированная редакция СНиП 2.02.01-83*. – введ. 2011.05.20. – М.: НИИОСП им. Н. М. Герсеванова: Росстандарт 2010. – 138с.
СНиП 23-01-99. Строительная климатология. – введ. 2000.01.01. – М.: НИИСФ: Госстрой России 1999. – 65с.
СНиП 2.02.03-85. Свайные фундаменты.–введ. 1987.01.01. – М.: НИИОСП им. Герсеванова: Госстрой СССР 1985. – 46 с.
И.В Носков О.Г. Крейбель. Механика грунтов основания и фундаменты: примеры расчета фундаментов1986.

Мелкого заложения.doc

Порядок расчета фундаментов мелкого заложения.
АИГУ – анализ иженерно-геологических условий;
d – глубина заложения подошвы фундамента;
А – площадь подошвы фундамента;
R – расчетное сопротивление грунта основания;
к. ф. – конструирование фундаментов;
Проверка: по деформациям;
ТЭП – технико-экономические показатели для сравнения вариантов фундаментов.
Место строительства: г. Красноярск ;
Относительная просадочность грунтов ;
Тип здания: промышленное одноэтажное 3-х пролетное сетка колонн 6×24 сечение колонн по ряду А 50×100 см по ряду Б 50×140 см;
Таблица 1 – Нормативные значения нагрузок на фундаменты рядов А и Б
Анализ инженерно-геологических условий
I-супесь просадочная твердая
II-суглинок текучепластичный
III-глина полутвердая
Таблица 2 – Физико-механические свойства грунта
Плотность частиц грунта
Продолжение таблицы
Коэффициент пористости е
Угол внутреннего трения град
Удельное сцепление С
Относительная просадочность
Рассчитаем следующие характеристики грунта послойно:
- плотность сухого грунта
- число пластичности
- показатель текучести
- степень водонасыщения
I Слой – супесь просадочная:
(где - это плотность воды 1000кгм³)
Таблица 3 – Сводная таблица физико-механических характеристик грунта
Классификация для глинистых грунтов проводится по числу пластичности и по плотности сухого грунта а песков по коэффициенту пористости е и по степени водонасыщения .
Согласно ГОСТ 25100-95 “Грунты. Классификация” послойная характеристика грунтов следующая:
I Слой – супесь просадочная твердая;
II Слой – суглинок текучепластичный;
III Слой – глина полутвердая.
Уровень грунтовых вод: -35 м
Выбираем несущий слой грунта основания. Несущим слоем не может быть – почвенно-растительный слой насыпной или техногенный грунт.
Согласно нашим инженерно-геологическим условиям принимаем что основанием для фундамента будет являться I слой – супесь просадочная твердая.
Определяем глубину заложения подошвы фундамента
d – принимается наибольшее из трех величин:
1.Расчет глубины заложения фундамента по ряду А
Согласно СП 22.13330. 2011* “Основания зданий и сооружений” (далее просто СП):
где - нормативная глубина промерзания;
=06 - коэффициент учитывающий влияние теплового режима сооружения принимаемый: для наружных фундаментов отапливаемых сооружений - по табл.1 СП.
где =028 м по п. 2. 27 СП для супесей
) =35 м (по разрезу) но принимаем согласно таблице №2 СП
2.Расчет глубины заложения фундамента по ряду Б
По ряду Б проектируем только по 3-му пункту так как первые два будут аналогичны ряду А.
По обоим рядам принимаем глубину заложения фундаментов на основании условия табл. 2. СП 22.13330.2011 “Основания зданий и сооружений”.
Определение площади подошвы фундамента в первом приближении
1.Расчет площади подошвы фундамента по ряду А
где - сумма нормативных нагрузок на фундамент;
- средний удельный вес материала фундамента и грунта лежащего на его обрезах;
- глубина заложения подошвы фундамента;
- условное расчетное сопротивление грунта основания по прил. 3 СНиП.
2.Расчет площади подошвы фундамента по ряду Б
Определение расчетного сопротивления грунта основания
Расчет ведется по формуле 7 СП.
- коэффициенты условия работы по таблице 3 СП ;
- коэффициенты принимаемые по таблице 4 СП
- средний удельный вес грунта;
- ширина фундамента м;
- расчетное значение удельного сцепления грунта.
Методом последовательных приближений уточняем размеры фундамента до тех пор пока не будет выполняться условие:
1.Расчет R по ряду А
(условие не выполнено)
2.Расчет R по ряду Б
Конструирование фундаментов
Условия конструирования:
длина и высота ступени фундамента должны быть кратны 150 мм но не более 600 мм ( ;
если длина нижней ступени 600 мм то ее высота m
окончательные размеры подошвы фундамента должны быть кратны 5 см;
ступени не должны входить внутрь пирамиды продавливания.
1.Конструирование по ряду А
Из конструктивных особенностей .
2.Конструирование по ряду Б
1.Проверка по деформациям
NfII=VfIIγбетII где
NfII-вес фундамента кН
VfII-объем фундамента м3
γбетII-удельный вес бетонной смеси на 1 м3 (24 кНм3)
VsII – объем грунта над фундаментом м3
γsII – удельный вес грунта на 1 м3 (Для супеси просадочной твердой γsII=168 кНм3)
PII=(N0II+NfII+NsII)A где
PII - общая нагрузка на грунтовое основание на 1 м2
N0 – нагрузка конструкции на фундамент кН
А – площадь подошвы фундамента м2
PmaxII=PII*(1+6el) где
l – длина подошвы фундамента
MII=M0II+Q0II*(d - 015)
где Sобщ – общая деформация основания и сооружения рассчитанная в соответствии с прил. 2 СНиП;
[ S ]u – предельная допустимая деформация грунта основания согласно СНиП прил. 4 [ S ]u = 10 см.
S – деформация при осадки грунта основания;
Ssl – деформация при просадки грунта основания.
где - разность деформаций по рядам;
[DSL]u – предельная относительная деформация основания согласно СНиП П прил. 4 [DSL ]u = 0002;
L – величина пролета равная 24 м.
NfII=VfIIγбетII=782*24=18768 кН
VfII=03*305*39+245*015*3+015*24*185+11*125*18=782 м3
NsII=VsIIγsII=1418*168=23822 кН
VsII=305*39*185-782=1418 м3
PII=(N0II+NfII+NsII)A=(3000+18768+23822)1189=28813 кН
813≤2929 – условие выполнено
NfII=VfIIγбетII=1021*24=24504 кН
VfII=03*365*475+015*275*355+265*015*185+125*11*205=1021 м3
NsII=VsIIγsII=2186*168=36725 кН
VsII=365*475*185-1021=2186 м3
PII=(N0II+NfII+NsII)A=(4400+24504+36725)1733=28923 кН
923≤29831 – условие выполнено
PmaxII=PII*(1+6el)=28813*(1+6*001639)=29522 кН
е=MIINII=55134259=0016
MII= M0II+Q0II*(d - 015)=33+13*(185-015)=551 кН
522≤35148 – условие выполнено
Для ряда Б расчет не выполняется т.к. отсутствует эксцентриситет.
PminII= PII*(1-6el)=28813*(1-6*001639)=28104 кН
104>0 – условие выполнено
Расчет осадки основания фундамента ведем методом послойного элементарного суммирования:
где - коэффициент учитывающий невозможность бокового расширения;
n – число слоев на которые разбита сжимаемая толща основания.
где b – меньшая сторона подошвы м;
Граница сжимаемой толщи (ГСТ) расположена на глубине где выполняются условия:
- вертикальное напряжение от собственного веса грунта внизу элементарного слоя.
Осадку вычисляем в табличной форме.
Таблица 4 – Расчет осадки фундамента по ряду А
Продолжение таблицы 4
На глубине 737 м выполнено условие .
Таблица 5 – Расчет осадки фундамента по ряду Б
Продолжение таблицы 5
На глубине 823 м выполнено условие .
Величина просадки определяется по форм. 13 прил. 2 СНиП.
n - количество элементарных слоев.
при 3b12 проводится интерполяция.
P- среднее давление под подошвой фундамента кПа;
Расчет просадки выполняется либо до окончания просадочной толщи либо до глубины где проходят грунтовые воды
Расчет просадки выполняется из условия полного водонасыщения грунта.
wsat - влажность грунта при полном водонасыщении ();
Расчет просадки выполняется в табличной форме.
Таблица 6 – Расчет просадки фундамента по ряду А
k – коэффициент позволяющий перейти от относительной просадочности при Р=300кПа к относительной просадочности при давлении в конкретном элементарном слое.
Коэффициент берем из графика.
Вычисляем для b=305м.
Методом интерполяции находим что при b=305м .
(условие не выполнено).
Т.к. условие не выполнено то требуется уплотнить грунт.
Определяем глубину уплотнения hs:
Определяем значение плотности сухого грунта после уплотнения.
n-коэффициент перехода от плотности сухого грунта естественного сложения
Находим значение модуля общей деформации уплотненного грунта по коэффициенту пористости еупл:
еупл=(ρs-ρds) ρds=27-188188=044
Е=35 МПа – модуль общей деформации
Определяем величину недобора h при уплотнении грунта:
h=165(1-156188)=165*017=028м
S=S+Ssl≤10см где Ssl=0
По ряду А: S=385см≤10см
По ряду Б: S=459см≤10см
Принимаем окончательные размеры фундаментов мелкого заложения:
СНиП 2.02.01-83*. Основания зданий и сооружений;
Пособие к СНиП 2.02.01-83*;
ГОСТ 25100 – 95. Грунты. Классификация.;
Коробова О.А. Методические указания и примеры расчета к курсовому проекту по курсу «Основания и фундаменты» для студентов специальности 2903 «Промышленное и гражданское строительство» вечерней формы обучения АлтГТУ им. И. И. Ползунова. – Барнаул: Изд-во АлтГТУ 2004 г. – 40с.;
Швецов Г.И. Справочник по основаниям и фундаментам. Барнаул: 1985г.

фундаменты.dwg

Маркировочная схема свайных фундаментов
Расположение ростверков
Маркировочная схема фундаментов мелкого заложения
Несущим слоем фундаментов является супесь просадочная
Курсовой проект по курсу "Основания и фундаметы
Одноэтажное промышленное здание в г. Красноярск
Фундаменты мелкого заложения
Супесь просадочная Hsl=H1=4
Маркировочная схема свайных фундаментов