Инженерно-геологические изыскания и проектирование фундамента

Записка по ОиФ.docx

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ..-3-
1. Краткая характеристика проектируемого объекта .-3-
ИНЖЕНЕРНО – ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ ИЗЫСКАНИЯ -5-
1. Определение физико-механических характеристик грунта .-5-
2. Построение геологического разреза и плана здания ..-6-
3. Заключение о площадки строительства ..-7-
РАСЧЕТ НАГРУЗОК НА ФУНДАМЕНТ .-8-
1. Сбор нагрузок на фундамент ..-9-
2. Вертикальные нагрузки .-10-
ПРОЕКТИРОВАНИЕ ФУНДАМЕНТА НА ЕСТЕСТВЕННОМ
1. Определение глубины заложения фундамента .-10-
2. Определение ширины подошвы фундамента .-11-
3. Определение расчетного сопротивления грунта -11-
4. Среднее давление под подошвой фундамента ..-13-
5. Определение ширины подошвы фундамента при наличии
слабого подстилающего слоя .-14-
6. Расчет осадки фундамента на естественном основании -15-
ПРОЕКТИРОВАНИЕ СВАЙНОГО ФУНДАМЕНТА .-17-
1. Определение несущей способности одной сваи -17-
2. Проверка прочности грунта под нижним концом сваи ..-18-
3. Расчет осадки фундамента по методу послойного
ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ЛЕНТОЧНОГО
ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ СВАЙНОГО
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ -23-
Район строительстваг. Рязань
ДАННЫЕ ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИХ ИЗЫСКАНИЙ
Мощности слоев грунтов м
Толщина растительного слоя грунта 02 м.
ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ГРУНТОВ СТРОИТЕЛЬНОЙ ПЛОЩАДКИ
1. Краткая характеристика проектируемого объекта
Проектируемый объект – общежитие на 200 человек. Высота здания 15 м с размерами в плане 6667×12 м количество этажей 4 безподвальное.
Конструктивная схема здания – бескаркасная по характеру опирания плит перекрытий на несущие стены здания – поперечно-стеновая плиты работают по балочной схеме с опиранием по двум сторонам.
Проектируемое здание выполнено из пустотелого силикатного кирпича толщиной наружной стены 510 мм внутренней несущей стены 380 мм перегородки – гипсолитовые толщиной 100 мм. Покрытие пола:
- в жилых помещениях – паркетное
- коридоров – износостойкий линолеум
- кухонь уборных и санузлов – керамическая плитка
Перекрытия – круглопустотные железобетонные плиты. Перекрытие первого этажа и межэтажные перекрытия проектируем с утеплителем из минераловатных плит. Перекрытие верхнего этажа утеплено керамзитобетоном.
Кровля – скатная не утепленная покрытие – асбестоцементные листы.
ИНЖЕНЕРНО – ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ ИЗЫСКАНИЯ
1. Определение физико – механических характеристик грунта
Плотность сухого грунтаρd=ρ1+W кН
Коэффициент пористости
Модуль деформации Е МПа
Удельное сцепление с кПа
Угол внутреннего трения φ
Расчетное сопротивление грунта R0 кПа
Удельный вес грунта с учетом взвешенного состояния воды
Число пластичности (для глинистых грунтов) Ip
Показатель консистенции
Удельный вес грунта γ=pg кНм3
Удельный вес твердых частиц: γd=pdg кНм3
Удельный вес сухого грунта: γs=psg кНм3
ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ГРУНТОВ
Характеристика грунта
Плотность сухого грунта ρdкН
Коэффициент пористостиe
Степень влажности Sr
Угол внутреннего трения φ град
Удельный вес грунта с учетом взвешенного состояния воды γsb кНм3
Число пластичности Ip
Показатель консистенции IL
Удельный вес грунта γ кНм3
Удельный вес твердых частиц γd кНм3
Удельный вес сухого грунта γs кНм3
2. Построение геологического разреза
Hпл=Hin=1134+1133+1135+11404=11355 м
Рис.2. Ситуационный план
3. Заключение о площадки строительства
Рельеф местности – равнинный максимальный уклон 3%
Способ залегания грунтов – послойное с выдержанным залеганием грунтов
По ГОСТ 25100-95 «Грунты. Классификация» и данных таблицы 1 можно выделить:
Первый слой – песок пылеватый насыщен водой средней плотности.
Второй слой – глина тяжелая твердая насыщена водой.
Третий слой – заторфованный грунт
Осложнение геологических условий вызвано тем что верхним слоем мощностью в среднем 265 м является слабый грунт: песок пылеватый со средней плотностью. И заторфованный грунт залегающий ниже уровня поверхностных вод что является агрессивным фактором.
Водоносный слой – песок пылеватый
Слой водоупора – глина максимальная отметка поверхностных вод 1112 м – скв. 4 минимальная 1107 м – скв. 1.
Поверхностные воды находятся в среднем на 26 м от поверхности земли это ниже глубины промерзания поэтому строительство данного объекта возможно без устройства водопонижения.
В целом данная площадка пригодна для строительства данного объекта. Осложнение вызывает песок пылеватый являющийся пучинистым основанием.
РАСЧЕТ НАГРУЗОК НА ФУНДАМЕНТ
1. Сбор нагрузок на фундамент
Сбор нагрузок осуществляется по трем характерным сечениям (Рис.2.)
Сечение 1: наружная несущая стена S1=306 м2
Сечение 2: внутренняя несущая стена S2=612 м2
Сечение 3: наружная самонесущая стена S3=0 м2
Расчет снеговой нагрузки: г. Рязань относится к III району снегового покрова. Полное нормативное значение снеговой нагрузки на горизонтальную проекцию покрытия:
s0=18 кПа - расчетное значение веса снегового покрова на 1 м2 горизонтальной поверхности земли для III района
=125086=108 - коэффициент перехода от веса снегового покрова земли к снеговой нагрузке на покрытие при двухскатной кровле при угле наклона 30о
СБОР НАГРУЗОК НА ФУНДАМЕНТ
Нормативная нагрузка
Коэффициент надежности
Нагрузка от покрытия
Асбестоцементный лист
Обрешетка из брусьев 60×40 через 05 м
Стропила из брусьев 200×60 через 3 м
Снеговая нагрузка III район
Чердачное перекрытие
Теплоизоляция – гравий керамзитовый
слоя гидроизоляционного ковра (рубероид) =10мм γ=6кНм3
Железобетонная плита
Межэтажное перекрытие
Минераловатная плита
Цементно-песчанная стяжка
Перегородка гипсолитовая
Нагрузка от людей и оборудования
Перекрытие первого этажа
2. Вертикальные нагрузки
Нормативная нагрузка балконной плиты на 1 м2:
Gбалк=3tbγ=301125=75 кНм2
Gстена=γстVст=1513051=9945 кНм2
Nнорм.1=qнS1+Gстена+Gбалк=44418306+9945+75=24287 кНм2
Nрасч.1=qрS1+γfGстена+γfGбалк=5584306+129945+1275=29922 кНм2
Gстена=γстVст=1513038=7410 кНм2
Nнорм.2=44418612+7410+75=35344 кНм2
Nрасч.2=5584612+127410+1275=43967 кНм2
Gстена=γстVст=1515051=11475 кНм2
Nрасч.3=1211475=13770 кНм2
ПРОЕКТИРОВАНИЕ ФУНДАМЕНТА НА ЕСТЕСТВЕННОМ ОСНОВАНИИ
1. Определение глубины заложения ленточного фундамента
Нормативная глубина промерзания грунта основания:
dfn=d0Mt=028377=172 м
Mt=377 – коэффициент численно равный сумме абсолютных значений среднемесячных отрицательных температур за зимний период.
d0=028 - величина зависящая от вида грунта (для пылеватых песков)
Расчетная глубина сезонного промерзания:
df=kndfn=07172=121 м
kn=07 – коэффициент учитывающий влияние теплового режима сооружения принимаемый: для наружных фундаментов отапливаемых сооружений (по утепленному цокольному перекрытию с температурой воздуха 180С)
Принимаем глубину заложения фундамента 16 м (11195 м)
2. Определение ширины подошвы фундамента
Требуемая площадь фундамента:
N0II - нормативная нагрузка приложения к обрезу фунтамента
R0 – расчетное сопротивление грунта основания
γsf=20 кНм2 - удельный вес материала фундамента
d - глубина заложения фундамента
Требуемая ширина фундамента:
Сечение 1: N0II=24287 кНм
A1=24287100-2016=358 м
Сечение 2: N0II=35344 кНм
A2=35344100-2016=52 м
Сечение 3: N0II=11475 кНм
A3=11475100-2016=169 м
3. Определение расчетного сопротивления грунта
Расчетное сопротивление основания грунта:
R=γc1γc2kMγkzbγII+Mqd1γII'+Mq-1dbγII'+MccII кПа
γc1γc2 - коэффициента зависящие от условия работы;
k=11 - коэффициент если прочностные характеристики грунта (φ и с) приняты по СНиПу;
Mγ Mq Mc – коэффициенты зависящие от угла внутреннего трения под подошвой фундамента;
kz=1 - коэффициент принимаемый если b10 м;
γII – осредненное расчетное значение удельного веса грунтов залегающих ниже подошвы фундамента (при наличии подземных вод определяется с учетом взвешивающего действия воды) кНм3;
γII' - то же залегающих выше подошвы кНм3;
cII – расчетное значение удельного сцепления грунта залегающего непосредственно под подошвой фундамента кПа;
d1 - глубина заложения фундаментов бесподвальных сооружений от уровня планировки;
db - глубина подвала (для бесподвального db=0)
γc1=11 - для пылеватых песков насыщенных водой
γc2=10 – для зданий с гибкой конструктивной схемой
γII=1862+9123+19139+186694=1639
Рис.3. Схема определения несущей способности ленточного фундамента
R1=1110110841241639+437161862+692=17703 кПа
R2=1110110841321639+437161862+692=18805 кПа
R3=1110110841161639+437161862+692=16602 кПа
4. Давление под подошвой фундамента
77410147955Среднее давление под подошвой фундамента
N0II - нагрузка на обрез фундамента
Gгр - удельный вес грунта действующий на подушку фундамента
Gф - удельный вес фундамента
Рис.4. Расчетная схема площади подошвы фундамента
Gгр=186224-0616=5363 кНм3
Gф=250524+20606=480 кНм3
P1=24125+5363+480241=14354 кПа
Gгр=186232-0416=8342 кНм3
Gф=250532+20406=520 кНм3
P2=35344+8342+520321=15277 кПа
Gгр=186216-0616=2979 кНм3
Gф=250520+160606=3800 кНм3
P3=11475+2979+380181=11409 кПа
Условие работы фундамента не естественном основании:
Сечение 1: P=14354 кПа≤R=17703 кПа - условие выполняется принимаем плиту марки ФЛ24.24-1
Сечение 2: P=15277 кПа≤R=18805 кПа - условие выполняется принимаем плиту марки ФЛ32.12-1
Сечение 3: P=11409 кПа≤R=16602 кПа - условие выполняется принимаем плиту марки ФЛ16.24-1
5. Определение ширины подошвы фундамента при наличии слабого подстилающего слоя
Слабым подстилающим слоем будет является заторфованный грунт т.к. модуль деформации этого слоя намного ниже вышележащего.
Условие прочности подстилающего слоя:
zg – напряжения возникающие от собственного веса
zp - напряжения возникающие от веса здания (дополнительные напряжения)
α – коэффициент рассеивания напряжений
P0 – дополнительное давление на уровне слабого слоя
P – среднее давление грунта под подошвой фундамента
γzp - удельный вес вышезалегающего грунта
Рассмотрим наиболее нагруженное сечение 2:
P0=15277-186216=12298 кНм2
=2zb=244632=279α=04212
z – высота от фундамента до рассматриваемого слоя (см. рис.3)
zp=0421212298=5180 кНм2
zg=186226+1914326=11081 кНм2
Расчетное сопротивление грунта по кровле слабого слоя:
Rz=γc1γc2kMγkzbyγII+Mqd+zγII' кПа
by – ширина условного фундамента (см. рис.5)
Aусл - площадь условного фундамента
Aусл=NIIzp=350205137=682 м2
γc1=125 - для глинистых грунтов с IL025
γII'=1862+191392=1888
Rz=125101104313931867+27316+4461888=39078 кПа
80+11081=16261 кНм2≤Rz=39078 кПа – условие выполняется
6. Расчет осадки фундамента на естественном основании.
Осадка рассчитывается методом послойного суммирования:
Осадка рассчитывается до тех пор пока внешние нагрузки не будут превышать 20 % от напряжений собственного веса т.е. zp02zg
Осадка ленточного фундамента (сечение 2)
Наименование слоя грунта
S=15431 ммSu=100 мм – условие выполняется
Su - предельно допустимая осадка
Рис.5. Схема определения осадки фундамента
ПРОЕКТИРОВАНИЕ СВАЙНОГО ФУНДАМЕНТА
В качестве грунта основание применяем второй слой а именно глина глина тяжелая с показателем консистенции IL=-0041. Глубину заложения свайного фундамента применяем 33 м.
Сваи применяем сплошного квадратного сечения с поперечным армированием ствола длиной 3 м размеры поперечного сечения 300×300 мм. Ростверк выполняется из монолитного бетона М200 высотой 600 мм ширина 500 мм.
1. Определение несущей способности одной сваи:
γc – коэффициент условий работы сваи в грунте принимаемый γc=1;
R расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи кПа
A - площадь опирания на грунт сваи м2;
u - наружный периметр поперечного сечения сваи м;
γcRγcf - коэффициенты условий работы грунта соответственно под нижним концом и на боковой поверхности сваи учитывающие влияние способа погружения сваи на расчетные сопротивления.
h3=05 м; f3=4825 кПа
Fd=114500009+12215+03222+054825=44795 кН
Допускаемая нагрузка на одну сваю:
P=Fdγn=4479514=34140 кН
2. Проверка прочности грунта под нижним концом сваи
Определение минимального шага свай из условия их размещения в ростверке:
mp – число рядов свай
P - допускаемая нагрузка на одну сваю
N - расчетная нагрузка от здания с учетом веса ростверка на 1 п.м.
N0II – расчетная нагрузка на фундамент
bp - ширина ростверка
hp - высота ростверка
γp - удельный вес ростверка (γp=22 кНм3)
Средневзвешенный угол внутреннего трения слоев грунта на глубине забивки свай:
φII mt=φIIihihi=2626+18590526+05=2480°
Угол рассеивания напряжений:
α=φII mt4=24804=620°
Расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи:
R=γc1γc2kMγkzbyγII+MqγII'd1+lсв-+MccII кПа
by – ширина условного фундамента
Среднее давление на основание:
Gсв – удельный вес сваи (Gсв=28 кНм3)
Gгр' - удельный вес грунта действующий на сваю (см. рис.6)
Рис.5. Схема определения несущей способности сваи
N1=29922+050622=30582 кНм
by=03+2tg62002+26+05=102 м
R1=12511104711021891+289188805+30-02+5485113=53330 кНм2
p1=30582+28+3114102=33467 кНм2
p=33467 кНм2R=53330 кНм2 - условие выполняется
N2=43967+05+4030622=46211 кНм
by=032+2tg62002+26+05=173 м
R2=12511104711731891+289188805+30-02+5485113=52187 кНм2
p2=46211+28+5190173=299 89 кНм2
p=299 89 кНм2R=52187 кНм2 - условие выполняется
N3=13770+050622=14430 кНм
R3=12511104711021891+289188805+30-02+5485113=51470 кНм2
p3=14430+28+3114102=17631 кНм2
p=17631 кНм2R=51470 кНм2 - условие выполняется
3. Расчет осадки фундамента по методу послойного суммирования
Схема к расчету фундамента по методу линейно-деформатируемого полупространства: осадка определяется до тех пор пока zp02zg т.е. напряжения от внешней нагрузки не должны превышать 20% напряжений от собственного веса грунта.
Осадка свайного фундамента.
S=2197 ммSu=100 мм – условие выполняется
Для окончательного выбора фундамента необходимо сравнить ТЭП работ для устройства ленточного и свайного фундаментов на основании результатов выбрать наиболее экономичного варианта.
ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ЛЕНТОЧНОГО ФУНДАМЕНТА
Затраты труда рабочих чел.-ч.
Стоимость общих затрат руб
Трудоемкость общих затрат
Разработка грунта экскаватором в отвал
то же с погрузкой в автомобили
Обратная засыпка бульдозером
Уплотнение грунта основания пневматическими трамбовками
Горизонтальная гидроизоляция
Итого по ленточным фундаментам:
ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ СВАЙНОГО ФУНДАМЕНТА
Стоимость общих затрат руб.
Забивка свай дизель молотком
Устройство монолитного ростверка
Сравнив полученные данные устройство ленточного фундамента обойдется дешевле поэтому в качестве фундамента под 4-х этажное общежитие принимаем ленточный фундамент.
ГИДРОИЗОЛЯЦИЯ И ВОДОПОНИЖЕНИЕ
На строительной площадке граница уровня поверхностных вод залегает глубоко поэтому применение мероприятий по снижению УГВ не требуется. Так как грунтовые воды не доходят до фундамента то вертикальная гидроизоляция также не требуется. Горизонтальная гидроизоляция выполняется на 150-200 мм выше уровня планировки по всей площади стен рубероидом.
СНиП 2.01.01-82 «Строительная климатология и геофизика».
СНиП 2.01.07-85* «Нагрузки и воздействия».
СНиП 2.02.01-83* «Основания зданий и сооружений».
СНиП 2.02.03-85 «Свайные фундаменты».
ГОСТ 13579-78 (1994) «Блоки бетонные для стен подвалов»
ГОСТ 13580-85 (1994) «Плиты железобетонные для ленточных фундаментов»
ГОСТ 19804.2-79 (1995) «Сваи забивные железобетонные»
ГОСТ 25100-95 «Грунты классификация»
СП 50-101-2004 «Проектирование и устройство оснований и фундаментов зданий и сооружений»
Справочник проектировщика. Основания фундаменты и подземные сооружения. Москва Стройиздат 1985г.
Федеральные единичные расценки на строительные работы.

Чертежи по ОиФ.dwg

План первого этажа М 1:200
Геологический разрез
Уровень поверхностных вод
Плодородный слой грунта
Песок пылеватый nγ=1862 кНм³ne=0784 кНnφ=26°nc=2 кПаnE=11 МПа
Глина твердаяnγ=1914 кНм³nIL=-0041nIP=0293nφ=19°nc=4694 кПаnE=1977 МПа
Заторфованный грунтnγ=1867 кНм³nIL=0148nIP=0317nE=500 МПа
КП-974-0402106-2008-ОиФ
Район строительства г. Рязань
План фундаментов развертка по оси "Ж" ситуационный план геологический разрез разрез 1-1 разрез 2-2
Проектирование фундамента под 4-этажное общежитие
План фундаментов М 1:200
Плиты железобетонные
Развертка фундамента по оси "Ж" М 1:100
Паркетная доска - 15 мм
Минераловатная плита - 80 мм
Цем.-песч. стяжка - 15 мм
слоя гидроизола - 10 мм