Курсовой проект - Основания и фундаменты

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ.docx

1.ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ
1.ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ СТРОИТЕЛЬНОЙ ПЛОЩАДКИ
Место строительства – г. Искитим.
Уровень пола первого этажа 0.000 – на отметке 19.00.
Плотность частиц (ρs) = 268 тм3
Плотность грунта(ρ) = 181 тм3
Удельный вес частиц(γs) = 2626 кНм3
Удельный вес грунта(γ) = 1774 кНм3
Природная влажность(W) = 0182 д.е.
Влажность на границе раскатывания(Wр) = 0170 д.е.
Влажность на границе текучести(WL) = 0210 д.е.
Угол внутреннего трения - φI = 18град φII = 21град
Удельная сила сцепления – СI = 6кПа CII = 11кПа
Модуль деформации(Е) = 10 МПа
Плотность частиц (ρs) = 272 тм3
Плотность грунта(ρ) = 1569 тм3
Удельный вес частиц(γs) = 2666 кНм3
Удельный вес грунта(γ) = 15376 кНм3
Природная влажность(W) = 0154 д.е.
Влажность на границе раскатывания(Wр) = 0094 д.е.
Влажность на границе текучести(WL) = 0276 д.е.
Угол внутреннего трения - φI = 10град φII = 13град
Удельная сила сцепления – СI = 24кПа CII = 35кПа
Модуль деформации(Е) = 104 МПа
III – песок средней крупности:
Плотность частиц (ρs) = 265 тм3
Плотность грунта(ρ) = 2005 тм3
Удельный вес частиц(γs) = 2597 кНм3
Удельный вес грунта(γ) = 19649 кНм3
Природная влажность(W) = 0241 д.е.
Угол внутреннего трения - φI = 34град φII = 35град
Удельная сила сцепления – СI = 0кПа CII = 2кПа
Модуль деформации(Е) = 30 МПа
Рисунок 1. Грунтовые условия строительной площадки
2.ОБЪЕМНО-ПЛАНИРОВОЧНЫЕ РЕШЕНИЯ ЗДАНИЯ
Рисунок 2. Объемно-планировочное решение здания
Стены производственного корпуса из стеновых панелей = 300мм
Балки (фермы) в средних пролетах опираются на подстропильные фермы в крайних пролетах на колонны.
Температура производственных помещений +16о
бытовых помещений +18о.
3.СБОР НАГРУЗОК НА ОБРЕЗ ФУНДАМЕНТА.
Nk = Aгр × q1 кН (1)
Nkб = Aгр × qб × nэт кН (2)
Pст = 3 × Aгрст × к кН (3)
Qк Мк – определяется по таблице 2 [1] .
Nk = 6 × 9 × 12 = 648 кН
Qк = 001 ×648 = 648 кН
Мк = 008 × 648 = 5184 кН×м
Pст = 3 × 114 × 6 ×05 = 1026 кН
Nk = 12×9×12+12×9×10 = 2376кН
Qк = 005 ×2376 = 1188 кН
Мк = 0006 × 2376 = 143 кН×м
Nk = 6 × 9 × 10 = 540 кН
Qк = 005 ×540 = 27 кН
Мк = 0006 × 540 = 324 кН×м
Pст = 114× 6 × 3 ×1 = 2052 кН
Nk = 6 × 3 × 6 = 108 кН
Qк = 003 ×108 = 324 кН
Мк = 0005 × 108 = 054 кН×м
АНАЛИЗ ИНЖЕНЕРНО – ГЕОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ СТРОИТЕЛЬНОЙ ПЛОЩАДКИ
a.уточнение вида грунта
Ip = WL – Wp = 0210 - 0170 = 004 д.е. - супесь
б. определение показателя текучести
IL = = = 03 д.е. - пластичная
в. степень влажности
Sr = = = 065 - влажная
г. Определение предварительного показателя просадочности
П = = = -0027 –просадочная
В ходе лабораторных испытаний просадочные свойства грунта не подтвердились.
д. определение набухаемости грунта
т.к П03 – грунт не набухаемый.
е. определение степени сжимаемости грунта
т.к E = 10 находится в пределах от 5 до 20 МПа то грунт является сжимаемым.
ж. определение удельного веса грунта взвешенного в воде
Вывод: I грунт – супесь пластичная влажная не просадочная не набухаемая сжимаемая.
Ip = WL – Wp = 0276 - 0094 = 0182 д.е. - глина
IL = = = 03 д.е. – глина тугопластичная
Водонасыщенная т.к. находится ниже уровня грунтовых вод.
г. определение степени сжимаемости грунта
т.к E = 104 находится в пределах от 5 до 20 МПа то грунт является сжимаемым.
д. определение удельного веса грунта взвешенного в воде
Вывод: I грунт – глина тугопластичная водонасыщенная сжимаемая.
Ш грунт(песок средней крупности):
a.определение степени сложения грунта
e = = = 063 – средней плотности
б. степень влажности
Водонасыщенный т.к. находится ниже уровня грунтовых вод.
в. определение степени сжимаемости грунта
т.к E = 30 находится в пределах от 5 до 20 МПа то грунт является малосжимаемым.
г. Определение удельного веса грунта взвешенного в воде
Вывод: III грунт – песок средней крупности средней плотности малосжимаемая.
Рисунок 3. Колонна №1
Рисунок 4. Колонна №2
Рисунок 5. Колонна №3.1.
Рисунок 6. Колонна №3.2.
Рисунок 7. Колонна №4
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГЛУБИНЫ ЗАЛОЖЕНИЯ ПОДОШВЫ ФУНДАМЕНТА
1.ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОНСТРУКТИВНОЙ ГЛУБИНЫ ЗАЛОЖЕНИЯ ПОДОШВЫ ФУНДАМЕНТА
Рисунок 8. Определение глубины заложения
dk = (1 – 015) +005 + 025 = 115 м
Колонны №1 2 3.1 3.2 4
Имеют отметку низа колонны равную 1метр.
dk = (Н.К. – 015) +005 + 025
Принимаем dk = 13 м (кратно размерам опалубки)
2.ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГЛУБИНЫ СЕЗОННОГО ПРОМЕРЗАНИЯ ГРУНТОВ
2.1.ОПРЕДЕЛЕНИЕ НОРМАТИВНОЙ ГЛУБИНЫ СЕЗОННОГО ПРОМЕРЗАНИЯ ГРУНТОВ
где d0 – коэффициент зависящий от вида грунта(028м для суглинков)
Mt – сумма всех отрицательных температур за год [3]
Mt = -(188 + 173 + 101 + 15 + 92 + 165) = -734 0С
2.2.ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСЧЕТНОЙ ГЛУБИНЫ СЕЗОННОГО ПРОМЕРЗАНИЯ ГРУНТОВ
kh - коэффициент учитывающий влияние теплового режима сооружения принимаемый равным 058 для фундаментов под колонны производственного корпуса (фундаменты под колонны №123.14) и равным 054 для фундамента под колонну бытового помещения(фундамент под колонну №3.2)
Для фундамента под колонны №123.14:
df = 24 × 058 = 139 м
Для фундамента под колонну № 3.2:
df = 24 × 054 = 13 м
Т.к. колонны 3.1 и 3.2 будут заделаны в один фундамент то принимаем для них общую df = 139 м
3.ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОКОНЧАТЕЛЬНОЙ ГЛУБИНЫ ЗАЛОЖЕНИЯ ПОДОШВЫ ФУНДАМЕНТА
Определяем по таблице 2 [2] в зависимости от соотношения dw и df.
Рисунок 9. Определение dw
Для фундамента под колонны №1 2 3.1 3.2 4:
dw = 165 df+2 = 339м – следовательно принимаем окончательную глубину заложения подошвы фундамента не менее df (для супеси с показателем текучести >0)
Рисунок 10. Определение df и dк
Т.к. dk df следовательно принимаем окончательную глубину заложения подошвы фундамента равную df = 139 м.
Окончательная глубина заложения подошвы фундамента = 15м(кратно 300мм).
ПРОЕКТИРОВАНИЕ ФУНДАМЕНТОВ МЕЛКОГО ЗАЛОЖЕНИЯ
1.ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАЗМЕРОВ ОБРЕЗА ФУНДАМЕНТА
Рисунок 11. Размеры обреза фундамента №1
Рисунок 12. Размеры обреза фундамента №2
Рисунок 13. Размеры обреза фундамента №3
Рисунок 14. Размеры обреза фундамента №4
2.ПРИВЕДЕНИЕ НАГРУЗОК К ЦЕНТРУ ПОДОШВЫ
Рисунок 15. приведение нагрузок к центру подошвы фундамента №1
Noн = Рст + Nk = 1026 + 648 = 7506кН
Мох = Мк + Qк × d – Рст × ест = 5184 + 648 × 15 – 1026 × 065 = 513 кН×м
Рисунок 16. приведение нагрузок к центру подошвы фундамента №2
Мох = Мк + Qк × d = 143 + 1188 × 15 = 1925 кН×м
Рисунок 17. приведение нагрузок к центру подошвы фундамента №3
Noн = Рст + Nk3.1 + Nk3.2 = 2052 + 540 + 108 = 8532кН
Мох = Мк + Мк + ( Qк3.1 + Qк3.1)* d - Рст × ест + Nk31 × еnk3.1 - Nk32 × еnk3.2 =
+324 + 054 + (27+324) ×15 - 2052×02 + 540×045 - 108×065 =
Рисунок 18. приведение нагрузок к центру подошвы фундамента №4
Моу = Рст × ест = 1026 × 04 = 4104 кН×м
3.ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАЗМЕРОВ ПОДОШВЫ ФУНДАМЕНТА (расчет ведется по самому нагруженному фундаменту – фундамент №3)
3.1.ОПРЕДЕЛЕНИЕ УСЛОВНОГО РАСЧЕТНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ПОД ПОДОШВОЙ ФУНДАМЕНТА
Расчет ведется по формуле 7 [2].
Rусл = × [Мγ×kz×bобр×γII + Mq×d1× γII + (Mc - 1) ×db× γII + Mc × cII](6)
где γс1 и γс2 – коэффициенты условий работы принимаемые по табл.3[2]; (соответственно = 12; 1)
k– коэффициент принимаемый равным: k = 1 т.к. прочностные характеристики грунта ( и ) определены непосредственными испытаниями.
Мγ Mq Mc – коэффициенты принимаемые по табл.4[2];
(соответственно = 056; 324; 584)
kz – коэффициент принимаемый равным при b10м kz = 1;
γII – осредненное расчетное значение удельного веса грунтов залегающих ниже подошвы фундамента (при наличии подземных вод определяется с учетом взвешивающего действия воды = 1774 кНм3);
γII – то же залегающих выше подошвы = 1774 кНм3;
cII – расчетное значение удельного сцепления грунта залегающего непосредственно под подошвой фундамента;
d1– приведенная глубина заложения подошвы фундамента = dmin(т.к. здание без подвала).
db – расстояние от пола подвала до уровня планировки = 0 т.к. нет подвала.
В первом приближении для определения условного расчетного сопротивления грунта принимаем ширину подошвы фундамента равной ее минимально возможному значению т.е. bобр = bmin = 12 м.
Rусл = × [056×1×12×1774 + 324×15×1774 + 584×11] =
3.2.ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОРИЕНТИРОВОЧНО ПЛОЩАДИ ПОДОШВЫ ФУНДАМЕНТА
γср – осредненное значение удельного веса фундамента и грунта на его уступах = 21 кНм3
3.3.НАЗНАЧЕНИЕ РАЗМЕРОВ ПОДОШВЫ ФУНДАМЕНТА
Кратно размерам опалубки принимаем l = 27 м b = 21 м
3.4.УТОЧНЕНИЕ РАСЧЕТНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ГРУНТА ПОД ПОДОШВОЙ ФУНДАМЕНТА
R = × [056×1×21×1774 + 324×15×1774 + 584×11] = 20558 кПа
3.5.Определение фактических давлений под подошвой фундамента
- нагрузка от веса фундамента и грунта на его уступах
= 15×21×27×21 = 1786 кН
Рmax(min) = Pср ± ± (9)
Рmax = 18198 + = 27332 кНм2
Рmin = 18198 - = 9061 кНм2
Рисунок 19. Распределение фактических давлений под подошвой
3.6.ПРОВЕРКА ВЫПОЛНЕНИЯ УСЛОВИЙ
Рср ≤ R Рср = 18198 ≤ R = 20558 кПа
Рmax ≤ 12R Рmax = 27332 ≥ 12R = 246696кПа
Рmin ≥ 0 Рmin = 9061≥ 0
Условие №2 не выполнено увеличим длину подошвы фундамента. Проведем пересчет для подошвы фундамента 21×3м глубиной заложения 15м.
Определение фактических давлений под подошвой фундамента:
= 15×21×3×21 = 19845 кН
Рmax = 18198 + = 26402 кНм2
Рmin = 18198 - = 9993 кНм2
ПРОВЕРКА ВЫПОЛНЕНИЯ УСЛОВИЙ
Рср ≤ R Рср = 16693 ≤ R = 20558 кПа
Рmax ≤ 12R Рmax = 26402 ≥ 12R = 246696кПа
Рmin ≥ 0 Рmin = 9993 ≥ 0
Условие №2 не выполнено увеличим длину подошвы фундамента. Проведем пересчет для подошвы фундамента 21×33м глубиной заложения 15м.
= 15×21×33×21 = 2183 кН
Рmax = 1546+ = 12917 кНм2
Рmin = 1546- = 8003 кНм2
Рср ≤ R Рср = 1546 ≤ R = 20558 кПа
Рmax ≤ 12R Рmax = 22917 ≤ 12R = 246696кПа
Рmin ≥ 0 Рmin = 8003 ≥ 0
Все условия выполнены!
Вывод: Размеры обреза и подошвы фундамента удовлетворяют всем требованиям и приняты соответственно 12 × 27 и 21 × 33м глубина заложения фундамента – 15м.
4.ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСАДКИ ФУНДАМЕНТА
4.1.«ПОСАДКА» ФУНДАМЕНТА НА ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИЙ РАЗРЕЗ
Рисунок 20. Расположение скважин в плане
Рисунок 21. Расположение осей фундаментов на геологическом разрезе
4.2.Расчет осадки фундамента № 3
hi ≤ 04b hi ≤ 04 × 21 = 084м
Рисунок 22. Расчет осадки фундамента № 3
αi – коэффициент рассеивания напряжений по глубине
P0 = Pср - zg0 = 1546– 2661 = 12799 кПа
Рисунок 23. Распределение zg и zp под подошвой фундамента № 3
Таблица 1. Расчет осадки фундамента №3
Su = 8cм S Su – условие выполнено
7. Конструирование фундамента мелкого заложения
Рисунок 24. Конструирование фундамента № 3
ПРОЕКТИРОВАНИЕ СВАЙНЫХ ФУНДАМЕНТОВ(ВАРИАНТ 2)
1.ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГЛУБИНЫ ЗАЛОЖЕНИЯ РОСТВЕРКА
Аналогично ФМЗ принимаем dp = dфмз = 15м
2.ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАЗМЕРОВ ОБРЕЗА РОСТВЕРКА
3.КОРРЕКТИРОВКА ПРИВЕДЕННЫХ НАГРУЗОК
Мох р = γf × Мох н (15)
Моур = γf × Моун (16)
Для свайного фундамента № 1
Noр = 12 ×7506 = 90072 кН
Мох р = 12 ×513= 6156 кН×м
Для свайного фундамента № 2
Noр = 12 ×2376 = 28512 кН
Мох р = 12 ×1925 = 231 кН×м
Для свайного фундамента № 3
Noр = 12 ×8532 = 102384 кН
Мох р = 12 ×1809 = 21708 кН×м
Для свайного фундамента № 4
Noр = 12 ×1026 = 12312 кН
Моу р = 12 ×4104 = 4925 кН×м
4.ВЫБОР ТИПА ДЛИНЫ МАРКИ СВАИ
Принимаем забивные железобетонные сваи сплошного квадратного сечения 300×300 мм
Рисунок 25. Определение длины свай.
lсвраб = 03 + 01 + 26 + 45 + 05 = 8 м
lсвраб = 03 + 01 + 23 + 45 + 05 = 77 м
lсвраб = 03 + 01 + 25 + 405 + 05 = 745 м
lсвраб = 03 + 01 + 25 + 45 + 05 = 79 м
Принимаем марку для всех свай С 8 -30
5.ОПРЕДЕЛЕНИЕ НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ СВАЙ
Т.к. сваи висячие несущая способность определяется по грунту.
Расчет ведется по формуле 8 [3]:
Fd = γc(γcR×R×A + u× γcf×fi×hi) (17)
γc - коэффициент условий работы сваи в грунте принимаемый = 1
γcR γcf – коэффициенты условий работы грунта соответственно под нижним концом и на боковой поверхности сваи учитывающие влияние способа погружения сваи на расчетные сопротивления грунта и принимаемые по таблице 3 [3]
R - расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи кПа принимаемое по таблице 1 [3]
A - площадь опирания на грунт сваи м2
u - наружный периметр поперечного сечения сваи м
fi - расчетное сопротивление i-го слоя грунта основания на боковой поверхности сваи кПа принимаемое по таблице 2
Fd = 1×(1×3800×0090+12×32182) = 728 18кН
Fd = 1×(1×3800×0090+12×32699) = 73439кН
Fd = 1×(1×3800×0090+12×33275) = 7413кН
Fd = 1×(1×3800×0090+12×32413) = 73096кН
6.ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЛИЧЕСТВА СВАЙ
γk –коэффициент учитывающий способ определения несущей способности свай для расчетного метода = 14
n = = 173 Принимаем n = 2
n = = 544 Принимаем n = 6
n = = 193 Принимаем n = 2
n = = 023 Принимаем n = 1
7.КОМПОНОВКА СВАЙНЫХ КУСТОВ
Между осями свай должно быть расстояние = (3 - 6)×d где
d – ширина сваи = 300мм
Т.е. Расстояние между сваями должно находиться в интервале от 900 до 1800 мм.
Рисунок 26. Компоновка 1го свайного куста
Рисунок 27. Компоновка 2го свайного куста
Рисунок 28. Компоновка 3го свайного куста
Рисунок 29. Компоновка 4го свайного куста
8.ОПРЕДЕЛЕНИЕ НАГРУЗОК НА МАКСИМАЛЬНО (МИНИМАЛЬНО) ЗАГРУЖЕННЫЕ СВАИ
Расчет будем вести по третьему фундаменту.
Рисунок 30. Схема 3го фундамента
Nmax(min) = ± ± (19)
= bp×lp×dp×γf×γср (20)
= 12×27×15×12×21=12247 кН
Nmax(min) = ± = 5723 ± 1206 кН
Nmax = 5723 + 1206 = 6929 кН
Nmin = 5723 – 1206 = 4517 кН
Проверка выполнения условий:
Nmax =6929 ≥ 5295 кН – не выполнено для пересчета примем 3 сваи
Рисунок 31. Фундамент №3 с тремя сваями
Nmax(min) = ± = 38154 ± 9867 кН
Nmax = 38154 + 9867 = 48021 кН
Nmin = 38154 - 9867 = 28287 кН
Nmax =48021 ≤ 5295 кН
Все условия выполнены следовательно принимаем размеры подошвы ростверка 12 × 27 × 15 с тремя сваями.
9.РАСЧЕТ ОСАДКИ СВАЙНОГО ФУНДАМЕНТА
9.1.ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАЗМЕРОВ УСЛОВНОГО ФУНДАМЕНТА
Рисунок 32. Размеры условного фундамента
bуф = 07 + 03 + 062 + 062 = 224 м
lуф = 22+ 03 + 062 + 062 = 374 м
dуф = 15 + 01 + 005 + 25 + 405 + 105 = 925 м
9.2.ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСЧЕТНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ГРУНТА ПОД ПОДОШВОЙ УСЛОВНОГО ФУНДАМЕНТА
Rуф = × [Мγ×kz×bобр×γII + Mq×d1× γII + (Mc - 1) ×db× γII + Mc × cII] (23)
где γс1 и γс2 – коэффициенты условий работы принимаемые по табл.3[2]; (соответственно = 14; 1)
(соответственно = 168; 771; 958)
γII – осредненное расчетное значение удельного веса грунтов залегающих ниже подошвы фундамента (при наличии подземных вод определяется с учетом взвешивающего действия воды = 98 кНм3);
γII – то же залегающих выше подошвы;
cII – расчетное значение удельного сцепления грунта залегающего непосредственно под подошвой фундамента (= 2 кПа);
d1– приведенная глубина заложения подошвы фундамента = dуф(т.к. здание без подвала).
В первом приближении для определения условного расчетного сопротивления грунта принимаем ширину подошвы фундамента равной ее минимально возможному значению т.е. bобр = bуф = 224 м.
Rусл = × [168×1×224×1774 + 771×15×1043 + 958×2] =
9.3.ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДАВЛЕНИЙ ПОД ПОДОШВОЙ УСЛОВНОГО ФУНДАМЕНТА
= (Vуф – Vр) × γII (27)
= 15×12×27×21 =10206 кН
= 03×03×765×25×3 = 5164 кН
= (775 – 486) × 1043 = 75756 кН
9.4.ПРОВЕРКА ВЫПОЛНЕНИЯ УСЛОВИЯ
099 ≤ 28915 – условие выполнено
9.5.ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСАДКИ УСЛОВНОГО ФУНДАМЕНТА
Рисунок 33. Определение осадки условного фундамента

ОФ.dwg

Общая длина здания 240м
Пирамида продавливания
Завод ЖБИ-1 в г. Искитиме
К.П. ИГОФ.09-2011-АС
Общие указания. Фрагмент плана. Разрез. схемы расположения фундаментных конструкций при ФМЗ
при свайных фундаментов. Схема расположения свай
Производственное здание
Фрагмент плана(сечение на отм 0.000)
Город - Искитим 2. Производственное здание каркасного типа
с железобетонным каркасом 3. Класс ответственности здания - 2 4. Под подошвой фундамента мелкого заложения - супесь 5. Сваи заглубляются в третий грунт - песок средней крупности 6. Уровень грунтовых вод - спокойный 7. Расчетный отказ сваи = 20
мм 8. Для забивки свай используется трубчатый дизел-молот с водяным охлаждением С-1047 9. Класс бетона для монолитных фундаментов и ростверков - В-15
Инженерно-геологический разрез по 1-2-3 скважине
-почвенно-растительный слой
II - супесь пластичная влажная не просадочная не набухаемая сжимаемая
III - глина тугопластичная водонасыщенная сжимаемая
IV - песок средней крупности
φ = 21град с =11кПа Е = 10МПа
φ = 13град с =35кПа Е = 10
φ = 35град с =2кПа Е = 30МПа
Схема расположения фундаментных конструкций при ФМЗ
План в осях 1-3 и А-Г М 1:200
узлы 1-8 смотри листы 2
спецификацию смотри лист 4
Схема расположения фундаментных конструкций при свайных ростверках
Схема расположения свай
Сборные железобетонные конструкции
Монолитные конструкции