• RU
  • icon На проверке: 31
Меню

Подбор и расчет фундаментов стаканного типа и свай

  • Добавлен: 12.05.2014
  • Размер: 572 KB
  • Закачек: 1
Узнать, как скачать этот материал

Описание

Чертежей нет. Содержание курсового: 1. Исходные данные. Оценка инженерно-геологических условий площадки строительства 1.1 Исходные данные 1.2 Характеристика площадки, инженерно-геологические и гидрогеологические условия 1.3 Строительная классификация грунтов площадки Оценка строительных свойств грунтов площадки и возможные варианты фундаментов здания 2. Фундамент мелкого заложения 2.1. Выбор типа и конструкции фундамента. Назначение глубины заложения фундамента 2.3. Нагрузки, учитываемые в расчетах оснований фундаме-нтов 2.3. Определение размеров подошвы фундаментов 2.4. Проверка напряжений в основании фундамента 2.5. Расчет осадки фундамента 2.6. Расчет осадки фундамента во времени 3. Проект свайного фундамента 3.1. Выбор типа и конструкции свай и свайного фундамента. Назначение глубины заложения ростверка 3.2. Определение несущей способности сваи и расчетной нагрузки, допускаемой на сваю 3.3. Определение количества свай в фундаменте и фактической нагрузки на сваю 3.4. Расчет осадки свайного фундамента 4. Сравнение вариантов фундаментов и выбор основного

Состав проекта

icon
icon Грунты1.doc

Дополнительная информация

Контент чертежей

icon Грунты1.doc

Исходные данные. Оценка инженерно-геологических
условий площадки строительства 2
2 Характеристика площадки инженерно-геологические и гидрогеологические условия 2
3 Строительная классификация грунтов площадки 5
Оценка строительных свойств грунтов площадки и
возможные варианты фундаментов здания 5
Фундамент мелкого заложения 6
1. Выбор типа и конструкции фундамента. Назначение
глубины заложения фундамента 6
3. Нагрузки учитываемые в расчетах оснований фундаме-нтов 7
3. Определение размеров подошвы фундаментов 7
4. Проверка напряжений в основании фундамента 8
5. Расчет осадки фундамента 10
6. Расчет осадки фундамента во времени 14
Проект свайного фундамента 15
1. Выбор типа и конструкции свай и свайного фундамента.
Назначение глубины заложения ростверка 15
2. Определение несущей способности сваи и расчетной
нагрузки допускаемой на сваю 15
3. Определение количества свай в фундаменте и фактической
4. Расчет осадки свайного фундамента 17
Сравнение вариантов фундаментов и выбор основного 20
Исходные данные. Оценка инженерно-геологических условий площадки
Конструктивная схема здания представлена на рисунке 1.Характеристики физических свойств грунтов сведены в таблицу 1.
Таблица 1.1 Характеристики физических свойств грунтов (5)
Глубина подошвы слоя м
Отметка подошвы слоя м
Отметка уровня подземных вод м
Наименование грунта по типу
Плотность частиц rS гсм3
Влажность W в долях единицы
Предел текучести WL %
Предел пластич- ности Wр %
Коэффициент фильтрации kf смс
Песок средней крупности
Отметка поверхности природного рельефа NL=154.0; нормативная глубина промерзания грунта dfn=1.6 .
2 Характеристика площадки инженерно-геологические и гидрогеологические условия
Оценка инженерно-геологических условий площадки начинается с изучения напластования грунтов. Для этого по исходным данным строим геологический разрез а также в колонке скважины показываем уровень воды зафиксировав его отметку.
Для количественной оценки прочностных и деформационных свойств грунтов площадки вычисляем производные характеристики физических свойств к которым относятся:
а) для песчаных грунтов – коэффициент пористости и степень влажности;
б) для пылеватых грунтов – число пластичности показатель текучести коэффициент пористости и степень влажности вычисляемые по следующим формулам:
- коэффициент пористости
где rs – плотность частиц; r - плотность грунта; w – природная влажность в долях единицы.
-степень влажности грунта
где rw –плотность воды принимаем 1гсм3;
где wL – влажность на границе текучести; wp – влажность на границе раскатывания %;
-показатель текучести
Вычисления производим в табличной форме.
Таблица 1.2 Характеристики физико-механических свойств грунтов строительной площадки
Из приложения к заданию
Характеристики вычисляемые
Наименование грунта по ГОСТ 25100-82
Из таблиц СниП 2.02.01.-83
Граница текучести WL %
граница раскатывания Wр %
Число пластичности Ip %
Показатель текучести IL
Коэффициент пористости е
Степень влажности Sr
Угол внутреннего трения j грд.
Удельное сцепление с кПа
Модуль деформации Е кПа (кгссм2)
Расчетное сопротивление R0 кПа
Песок мелкий средней плотности насыщ. водой
Суглинок тугопластичный непросадочный
Песок средней крупности средней плотности насыщ. водой
3 Строительная классификация грунтов площадки
Основанием для строительства здания служат песчаные пылевато-глинистые и глинистые грунты.
Песчаные грунты по гранулометрическому составу делятся на следующие типы: песок гравелистый песок крупный песок средней крупности песок мелкий песок пылеватый.
По степени влажности песчаные грунты подразделяются на разновидности: маловлажные влажные насыщенные водой.
По числу пластичности грунты подразделяются на: супесь суглинок глина.
По показателю текучести пылевато-глинистые грунты подразделяются: супесь (твердая пластичная текучая ) суглинки и глины (твердые полутвердые тугопластичные мягкопластичные текучепластичные текучие ).
4 Оценка строительных свойств грунтов площадки и возможные варианты фундаментов здания
По характеристикам механических свойств грунтов ( j с Е ) и значению расчетного сопротивления R0 можно судить о несущей способности деформируемости грунта и возможности использования его в качестве основания.
В проекте все грунты относятся к малосжимаемым ( Е20Мпа ) и среднесжимаемым ( 20>Е5Мпа ) поэтому все они могут бать использованы в качестве оснований капитальных зданий.
Если R0100кПа то вопрос об использовании такого грунта в качестве основания может решаться только на основе иследований.
В проекте все грунты обладают расчетным сопротивлением R0>100кПа таким образом они могут использоваться как основания фундаментов.
Так как грунты основания обладают достаточной несущей способностью можно использовать фундаменты мелкого заложения и свайные фундаменты.
Фундаменты мелкого заложения
1 Выбор типа и конструкции фундаментов. Назначение глубины заложения фундаментов
Под сборные железобетонные колонны устраивается отдельные фундаменты стаканного типа.
Глубина заложения фундамента главным образом зависит от:
-инженерно-геологические и гидрогеологические условия площадки и положение несущего слоя грунта;
-глубина промерзания грунта если в основании залегают пучинистые грунты;
-конструктивные особенности подземной части здания.
Расчетная глубина промерзания грунта df у фундамента определяется пол формуле:
где kh – коэффициент учитывающий влияние теплового режима здания на глубину промерзания грунта у фундамента стен и колонн;
dfn – нормативная глубина сезонного промерзания грунта.
Принимаем глубину заложения фундамента d=1.65м (под отдельно стоящие фундаменты в зданиях без подвала ).
2 Нагрузки учитываемые в расчетах оснований фундаментов
В соответствии со СНиП [2] основания фундаментов сложенных нескальными грунтами рассчитываются по предельному состоянию второй группы т.е. по деформациям.
В курсовом проекте нормативные значения нагрузок и воздействий в плоскости обреза фундамента здания заданна в исходных данных. Значения расчетных нагрузок и воздействий для расчета по деформациям принимается равным нормативным (gf =1.0 ) для расчета по несущей способности – умножением нормативных нагрузок на осредненный коэффициент надежности по нагрузкам gf =1.0.
3 Определение размеров подошвы фундамента
Размеры подошвы фундамента определяются путем последовательных приближений. В порядке первого приближения площадь подошвы фундамента А определяется по формуле
где N0II – расчетная нагрузка в плоскости обреза фундамента кН;
R0 – расчетное сопротивление грунта залегающего под подошвой фундамента;
gm – среднее значение удельного веса материала фундамента и грунта на его уступах gm=20кНм3;
d – глубина заложения фундамента от уровня планировки.
Тип колонны В сечение 0804;
а1=2400мм b2=2100мм;
глубина стакана 900мм в плане 650950мм.
Глубина заложения фундамента 205м.
Тип колонны А сечение 0404;
глубина стакана 800мм в плане 550550мм.
Подсчитываем нагрузки и воздействия передающиеся на основание:
а) нормативная вертикальная нагрузка
б) момент в плоскости подошвы фундамента
где - расчетная вертикальная нагрузка в плоскости обреза фундамента кН; - расчетная нагрузка от веса фундамента; - расчетная нагрузка от веса грунта на консоли подушки; - момент в плоскости обреза фундамента кН×м.
4 Поверка напряжений в основании и уточнение размеров подошвы фундамента
Для фундамента под наружную стену здания должны выполняться условия
Определим расчётное сопротивление грунта основания
где (табл. В1 СНиП [1]);
(табл. В2 СНиП [1]);
db = 0 т.к. здание не имеет подвала;.
Для фундамента 1: b =21 м; d1 = 205 м;.
gII - осредненное значение удельного веса грунтов заклегающих ниже подошвы фундамента:
Среднее давление под подошвой фундамента
p = NIIA = 13387(21×3) = 21476 кПа.
p > R – заглубляем фундамент на 025м производим перерасчет;
а1=2700мм b2=1800мм;
Глубина заложения фундамента 33м
b =24 м; d1 = 33 м;.
p = NIIA = 15002(3×21) =2064 кПа.
Определяем максимальное и минимальное краевое давление по подошве внецентренно нагруженного фундамента.
pmin = NIIA – MIIW =152633×24 – 389×6(332×24) = 1122 кПа.
Расхождение между p и R составляет 38 %. Размер подошвы фундамента под наружную стену здания подобран верно.
Для фундамента 3: b =15 м; d1 = 165 м;.
p = NIIA = 54119(18×15) =20043 кПа.
Определяем максимальное и минимальное краевое давление по подошве внецентренно нагруженного фундамента
pmin = NIIA – MIIW = 5411918×15-198×6(182×15) = 5254 кПа.
Расхождение между p и R составляет 69 %. Размер подошвы фундамента под наружную стену здания подобран верно.
5. Расчёт осадки фундамента.
Осадку фундамента будем определять методом послойного суммирования по методике [2].
Определим значение конечной осадки ленточного фундамента наружной стены здания по методу послойного суммирования. Ширина подошвы b = 24 м; глубина заложения d = 33 м; среднее давление под подошвой фундамента p = 2064 кПа; напряжение от собственного веса грунта в уровне подошвы фундамента szgо = g×d + gw×hw = 326 кПа; дополнительное давление pо = 2064 - 326 = 1738 кПа. Результаты вычислений осадки данного фундамента сведены в таблицу 3 а эпюры напряжений показаны на рисунке 1.
Таблица 3. – Расчёт осадки фундамента под наружную стену здания
Теперь определим значение конечной осадки ленточного фундамента внутренней стены здания по методу послойного суммирования. Ширина подошвы b = 15 м; глубина заложения d = 165 м; среднее давление под подошвой фундамента p = 20043 кПа; напряжение от собственного веса грунта в уровне подошвы фундамента szgо = g×d + gw×hw = 1629 кПа; дополнительное давление pо = 18414 – 1629 = 2070 кПа. Результаты вычислений осадки данного фундамента сведены в таблицу 4 а эпюры напряжений показаны на рисунке 2.
Таблица 4. – Расчёт осадки фундамента под внутреннею стену здания.
Полученные значения осадки меньше предельно допустимых рекомендованных СНБ [1].
Рис. 1 Эпюры напряжений в основании фундамента под наружную стену здания.
Рис. 2 Эпюры напряжений в основании фундамента под наружную стену здания.
6. Расчёт осадки фундамента во времени.
Выполним расчёт консолидации отдельно стоящего фундамента с шириной подошвы b = 15 м глубиной заложения d = 165 м. Под подошвой фундамента залегает пласт песка мелкого мощностью h = 265 м. Конечная осадка фундамента за счёт уплотнения песка s = 90 см. Коэффициент фильтрации kf = 4×10-8 смс = 126 смгод = 00126 мгод.
Коэффициент относительной сжимаемости
mv = 04Е = 04(2034×106) = 00000197 кПа-1.
Вычисляем значение коэффициента консолидации
cv = kf (mvgw) = 126(00000197×10) = 6407 см2год.
Рис. 3. График осадки фундамента во времени.
Проект свайного фундамента
1 Выбор типа и конструкции свай и свайного фундамента Назначение глубины заложения ростверка
Для нашего здания принимаем свайные кусты под колонны каркасного здания состоящие из группы свай и низкого ростверка в сочетании с фундаментными балками. В нашем здании подвал отсутствует поэтому ростверк должен быть заглублен на уровень подошвы подстаканника.
Так как размеры подстаканника для колонны 800x400 составляют 12х12х12 а подстаканник заглубляется в землю до 015 м от поверхности земли и приняв высоту ростверка равную 04 м то принимаем глубину заложения подошвы ростверка dр = 12+015+04=175 м.
Для выбора марки сваи необходимо определить её длину:
l = lз + lн + h = 01 + 10 + 49 = 6 м.
Принимаем сваю С6-30 с характеристиками:
- продольное армирование 4 14
сечение сваи 300300мм.
Так как размеры подстаканника для колонны 400x400 составляют 09х09х11 а подстаканник заглубляется в землю до 015 м от поверхности земли и приняв высоту ростверка равную 04 м то принимаем глубину заложения подошвы ростверка dр = 11+015+04=165 м.
l = lз + lн + h = 01 + 10 + 24 = 35 м.
Принимаем сваю С35-30 с характеристиками:
- продольное армирование 4 12
-сечение сваи 300300мм.
2 Определение несущей способности сваи и расчётной нагрузки допускаемой на сваю
Несущая способность висячей сваи определяется по формуле
R = 3350 кПа (табл. 1 СНиП [3]);
f1 = 23 кПа; f2 = 3835 кПа; f3 = 431 кПа (табл. 2 СНиП [3]);
h1 = 03 м; h2 = 43 м; h3 = 76 м;
gcR = 1; gcf = 1 (табл. 3 СНиП [3]).
Расчёт свайных фундаментов и свай по несущей способности грунтов производится исходя из условия
N Fd gk = P; P = 900314 = 643 кН;
а по несущей способности сваи
N gcj(RbA + RscAs) = P1 = 10600×009 + 218000×0000138 = 10214 кН.
В дальнейших расчётах будем использовать меньшее значение т.е. расчётная нагрузка передаваемая на сваю Р =643 кН.
R = 4345 кПа (табл. 1 СНиП [3]);
f1 = 23 кПа; f2 = 3835 кПа; f3 = 40 кПа; (табл. 2 СНиП [3]);
h1 = 03 м; h2 = 43 м; h3 = 5 м;
N Fd gk = P; P = 47114 = 336 кН;
N gcj(RbA + RscAs) = P1 = 10600×009 + 218000×0000083 = 952 кН.
В дальнейших расчётах будем использовать меньшее значение т.е. расчётная нагрузка передаваемая на сваю Р = 336 кН.
3. Определение количества свай в фундаменте и фактической нагрузки на сваю.
Количество свай в свайном фундаменте под колонну определяем следующим образом:
-вычисляем среднее давление под подошвой ростверка
- определяем площадь подошвы ростверка
Для наружной и внутренней стен здания соответственно получаем
n = (1100×12 + 170)643 = 231; n = (460×12 + 164)336 = 211.
Конструктивно принимаем для фундамента 1 n = 3 для фундамента 3 n = 3.
Определим фактическую нагрузку на сваю
-для внутренней стены N = (N0I + Gр.гр)n+М0II Sy
-для наружной стены N (N0I + Gф)n = =(460×12+164)3+(100+12×165)143×122 = 315 кН Р=336кН.
Рис. 4 Схема свайного фундамента
4. Расчёт осадки свайного фундамента.
Величину ожидаемой осадки свайного фундамента из висячих свай определяют расчётом по предельным состояниям второй группы. Произведём расчёт осадки фундамента рассматривая свайный фундамент как условный массив.
Боковые грани условного массива отстоят от граней сваи на расстоянии
jIImt = (jIIi × hi)hi = (32×255 + 2034×331)(255 + 331) = 25°.
l = 99tg(254) = 108 м.
Определяем ширину подошвы условного фундамента и его вес
bм = 12 + 108×2 = 336 м;
ам = 12 + 108×2 = 336 м;
GIIм = 336×336×1155×104 = 13561 кН.
Среднее давление под подошвой массива
pIIм = (N0II + GIIм)Ам = (1100 + 13561)3362 = 2175 кПа;
Определим значение свайного фундамента стены здания по методу послойного суммирования. Среднее давление под подошвой массива p=2175 кПа; напряжение от собственного веса грунта в уровне подошвы массива szgо = g×d + gw×hw = 1291 кПа дополнительное давление pо = 2175 – 1291 =884 кПа. Результаты вычислений осадки данного фундамента сведены в таблицу 5 а эпюры напряжений показаны на рисунке 5.
Таблица 5. – Расчёт осадки свайного фундамента
Рис. 5 Эпюры напряжений в основании свайного фундамента
jIImt = (jIIi × hi)hi = (32×255 + 2034×07)(255 +07) = 317°.
l = 59tg(3174) = 082 м.
bм = 12 + 082×2 = 28 м;
ам = 12 + 082×2 = 28м;
GIIм = 28×28×755×108 = 6383 кН.
pIIм = (N0II + GIIм)Ам = (460 + 6383)282 = 140 кПа;
Определим значение свайного фундамента стены здания по методу послойного суммирования. Среднее давление под подошвой массива p=140 кПа; напряжение от собственного веса грунта в уровне подошвы массива szgо = g×d + gw×hw = 895 кПа дополнительное давление pо = 140 – 895 = 505 кПа. Результаты вычислений осадки данного фундамента сведены в таблицу 6 а эпюры напряжений показаны на рисунке 6.
Таблица 6. – Расчёт осадки свайного фундамента
Рис. 6 Эпюры напряжений в основании свайного фундамента
Полученные значения осадки меньше предельно допустимых установленных СНиП [1].
Сравнение вариантов фундаментов и выбор основного.
Выбор основного варианта производится путем сопоставления стоимости устройства фундамента Мелкого заложения со стоимостью устройства свайного фундамента. Для упрощения подсчетов объемов работ на рисунке 7 приведены эскизы отдельно стоящего сборного фундамента мелкого заложения и свайного фундамента.
Рис. 7. Эскиз фундамента.
Расчёт стоимости запроектированных фундаментов сведён в таблицы 7 и 8.
Таблица 7. –. Расчёт стоимости устройства столбчатого сборного фундамента.
Наименование работ и конструктивных элементов
Фундаменты железобетонные (под колонны)
V=33×24×03+27×18×03+ +12×12×13-055×095×09 = 32 м3
Отрывка котлована (на один фундамент)
V = 163931 = 5287м3
Таблица 8. – Расчёт стоимости устройства свайного фундамента.
V = 12×12×13-055×095×09 = 14 м3
Железобетонные забивные сваи
Монолитный железобетонный ростверк
V = 336×336×04 = 452м3
Отрывка котлована в сухом песке (на один фундамент)
На основании произведенного расчета стоимости устройства запроектированных фундаментов в качестве основного варианта принимаем фундамент столбчатого типа из сборных элементов.
СНБ 5.01.01-99. Основания и фундаменты зданий и сооружений. Минск. 1999.
Далматов Б.И. Механика грунтов основания и фундаменты. Л. 1988.
СНиП 2.02.03-85. Свайные фундаменты. НИИОСН. М. 1985.
Фундаменты зданий: альбом чертежей. Л.: ЛИИЖТ 1983.
Вотяков И.Ф. Механика грунтов основания и фундаменты: методические указания к выполнению курсового проекта. Гомель: БелГУТ 1996.
up Наверх