Проектирование фундамента промышленного здания ремонтного цеха

записка.doc

Анализ исходных данных по надфундаментной конструкции
Проектируемый объект – ремонтный цех. Размеры здания в плане
000х18000 мм. Под частью здания запроектирован подвал глубиной 30
Здание каркасное с несущими железобетонными колоннами.
) высота сооружения в осях А - Б – Н = 3200 м.
) высота сооружения в осях Б - Г – Н = 1350м.
а) здания – отдельный под колонну.
б) проектируемый - отдельный под стену (Ф-4).
Здание чувствительно к неравномерным осадкам.
Таблица 1 Предельно допустимые деформации
Относительная Крен Максимальная
Здание разность осадок осадка Smax
Производственное здание с 0002 —— 8
Таблица 2. Усилия на верхних обрезах фундаментов
Номер 1-е сочетание 2-е сочетание
NIIкН MIIкН·м ТIIкН NIIкН MIIкН·м ТIIкН
Из двух сочетаний в таблице 3 для расчетов по второй группе предельных
состояний в качестве расчетного выбираем комбинацию усилий с максимальной
Для расчетов фундамента по первой группе предельных состояний величины
NIIкН MIIкН·м ТIIкН необходимо умножить на усредненный коэффициент
Усилия на отметке подошвы фундамента (Nn) находят после определения
предварительных размеров фундамента.
Инженерно-геологические условия площадки строительства
Площадка строительства находится в г. Орле (рисунок 1). Рельеф
площадки спокойный с небольшим уклоном.
Рисунок 1. - План строительной площадки
1 Материал инженерно-геологических изысканий
Для определения инженерно-геологических условий строительства на
площадке были пробурены 3 скважины глубиной до 150 м (рисунок 1). При
бурении выявлены следующие грунты:
) культурный слой - мощность колеблется от 03 до 04 м;
) чернозем с песком - мощность слоя от 08 до 09 м;
) песок пылеватый средней плотности - мощность слоя колеблется от 25
) суглинок бурый – мощность слоя от 28 до 29 м;
) песок светло-серый средней крупности средней плотности - мощность слоя
колеблется от 20 до 22 м;
) суглинок буро-желтый - мощность слоя от 33 до 34 м
) песок буро-желтый средней крупности - мощность слоя бурением не
Расчет физических характеристик
где (w = 100 тм3 – плотность воды
По ГОСТ 25100-95 определяем наименование грунта:
- по числу пластичности IP = 015 – суглинок тяжелый песчанистый
- по показателю текучести IL= 04 – тугопластичный (таблица Б.14);
- по плотности скелета ρd=146 – рыхлый (таблица Б.2);
- по степени водопроницаемости Кф=001 – слабоводопроницаемый (таблица
Полное наименование грунта – суглинок тяжелый песчанистый
тугоопластичный рыхлый слабоводопроницаемый.
Механические характеристики определим по СНиП 2.02.01-83:
– модуль деформации Е=113 МПа (таблица 3 приложение 1);
– угол внутреннего трения (II=192( (таблица 2 приложение 2);
– коэффициент сцепления cII=185 кПа (таблица 2 приложение 2);
– расчетное сопротивление R0=193073 кПа (таблица 3 приложение 3).
Грунтовые воды обнаружены в пятом слое в песке. Отметка грунтовых вод
11 м. Так как в здании нет данных об относительных высотных отметках
устья буровых скважин то принимаем их равными 200 мм
2 Оценка инженерно-геолочических условий
В здании на проектирование даны все необходимые характеристики грунтов
требуемые для определения размеров фундамента и его последующего
конструирования а так же для расчета глубины заложения и осадки фундамента
мелкого заложения и свайных.
Грунты стройплощадки 3 4 5 6 слоев пригодны в качестве естественного
основания для проектирования фундаментов здания.
Возникновение новых геологических процессов (просадка карст) в период
эксплуатации сооружения исключается.
Инженерно-геологическое заключение:
) в качестве несущего слоя грунта для фундамента мелкого заложения
может быть принят 3 слой;
) по предполагаемой глубине забивки сваи принимаем в качестве
По геологическим колонкам строим геологический разрез.
Расчет фундамента мелкого заложения
На рисунке 1 показан план строительной площадки с привязкой здания.
Отметка планировки DL=1599 м отметка чистого пола – 16005 м.
1 Определение глубины заложения фундамента
Глубина заложения исчисляется от отметки планировки до подошвы
фундамента. Абсолютную отметку подошвы фундамента определяем исходя из
По назначению и конструктивным особенностям проектируемого сооружения.
В проекте принята железобетонная колонна сечением 400х400. В случае
применения жб колонн верхний обрез фундамента проектируют на 150 мм ниже
отметки чистого пола 1-го этажа или подвала. Глубину заделки сборных колонн
в стакане фундамента принимают:
Абсолютная отметка пола 1-го этажа – 16015.
FL =16005-(005+015+06+02)=15905
По глубине заложения фундаментов примыкающих (существующих)
Поскольку строительная площадка свободна то по условию 2 глубина
заложения фундамента не определяется т.к. нет никаких ограничений.
По нагрузкам и воздействиям на основание и инженерно-геологическим
условиям строительной площадки.
В качестве несущего слоя для подошвы фундамента принимаем песок средней
крупности (3-й) слой.
Абсолютная отметка кровли несущего слоя по геологическому разрезу –
89 м. Величину заглубления подошвы фундамента примем – 05 м. Тогда
FL=1589 – 05=1584 м.
Определим ориентировочную площадь подошвы фундамента исходя из величины
вертикальных нагрузок и значения условного расчетного сопротивления песка
принятого в качестве основания:
А = NVIIR0 = 2540кН 400кПа ( 635 м2
Величина площади подошвы находится в разумных для практики пределах.
Поэтому песок средней крупности может быть принят в качестве несущего слоя.
По существующему и проектируемому рельефу застраиваемой территории
Существующий рельеф строительной площадки спокойный колебание
абсолютных отметок небольшое – 04 м поэтому ограничений при выборе
глубины заложения фундамента нет.
По глубине сезонного промерзания грунтов.
Нормативную глубину сезонного промерзания dfn для г. Орла определяем по
карте что составляет 12 м. Поскольку в качестве основания нами принят
песок то величина dfn остается неизменной.
Расчетная глубина сезонного промерзания определяется по формуле:
kh - коэффициент учитывающий влияние теплового режима сооружения
определяемый по СНиП 2.02.03-83. При этом принимаем:
- здание без подвала пол 1-го этажа в проектируемом здании устраивается
- внешний край фундамента находится от внешней грани стены на расстоянии
- среднесуточная температура воздуха в здании +18°С;
Исходя из этих условий по таблице 1 определим: kh = (06+01).
Тогда df = 07 · 12 = 084 м.
Абсолютная отметка подошвы фундамента по этому условию
FL = DL- df = 1599- 084 = 15906 м.
По гидрогеологическим условиям в период строительства и эксплуатации
В период эксплуатации здания значительных изменений уровня грунтовых
вод не ожидается. Отметка на которой находится грунтовая вода – WL
=1525. По этому условию глубина заложения не ограничена.
После рассмотрения отдельно каждого условия окончательно принимаем
минимальное значение величины абсолютной отметки подошвы фундамента и
вычисляем глубину заложения. Абсолютной отметкой подошвы фундамента
согласно вышеперечисленным пунктам равны:
условие - ограничений нет;
условие - ограничений нет.
В качестве расчетной принимаем минимальную отметку 1584 м. Тогда глубина
d = DL - FL = 1599 – 1584 = 15 м.
2 Расчетная схема фундамента мелкого заложения
Рисунок 3. - Схема действия сил возможные эпюры контактных давлений
3 Определение размеров подошвы фундамента мелкого заложения
Размеры подошвы фундамента Ф4 определяем методом последовательного
Расчет площади подошвы в первом приближении:
[pic]м. Принимаем b1 = 27 м
Определяем расчетное сопротивление грунта основания (формула 7 СНиП
По таблицам 3 4 СНиП определяем:
(с1 = 14; (с2 = 14; к =11; Кz =1; М( =181; Мq = 824; Мc =
Осредненное расчетное значение удельного веса грунтов залегающих выше
Осредненное расчетное значение удельного веса грунтов залегающих ниже
Так как здание без подвала то приведенная глубина заложения d1=0.
Определяем площадь подошвы во 2-м приближении
Принимаем размеры подошвы
b2 = 21м l2 = 26 м А2 = 546 м2
Вычисляем среднее давление под подошвой фундамента:
где[pic]GфII=085dblγбет = 08515182725 = 17404 кН
[pic] GгрII=015dblγгр = 0151518271928 = 2369 кН.
Проверяем выполнение условий:
а) р ( R т.е. 50141 55782.
Условие выполняется.
Недонапряжение составило [pic]
Получаем рmax= 6578 кН 12R = 66942 кН
Все условия выполняются.
Окончательно принимаем размеры подошвы b =21 м l = 26 м.
4 Конструирование столбчатого фундамента
Фундамент монолитный с глубиной заложения 15 м. Подошва в плане
прямоугольная со сторонами 21х26 м. При конструировании учитывают что
отношение высоты к вылету уступа было не более 1:2 при связанных грунтах и
при песчаных не более 1:3
Класс бетона В25 арматура А-III. Под подошвой монолитного фундамента
устраивается бетонная подготовка толщиной 10 см из бетона класса В75.
Защиту подземной части здания от поверхностных вод производим
устройством отмостки. Кроме того в стенах на высоте 15 см от отмостки
предусматриваем непрерывную водонепроницаемую изоляцию из двух слоев
рубероида на битумной мастике.
5 Расчет осадки фундамента
Так как ширина подошвы фундамента меньше 10 м для расчета осадок
применяем метод послойного суммирования.
Последовательность расчета.
Вычерчиваем расчетную схему.
Вычисляем вертикальные нормальные напряжения от собственного веса
и строим эпюру zq слева от оси z и эпюру 02 zq справа от оси.
а) на поверхности земли [pic]
б) на уровне подошвы фундамента
б) на уровне подошвы 3-го слоя
в) на уровне подошвы 4-го слоя
г) в 5-м слое на уровне грунтовых вод
д) на уровне контакта 5 и 6 слоя с учетом взвешивающего действия воды
д) на уровне контакта 6 и 7 слоя с учетом взвешивающего действия воды
Определяем величину дополнительного (осадочного) давления на грунт
под подошвой фундамента
где P = 50141 кН – определено ранее.
Разбиваем толщину основания на элементарные слои толщиной hi = 042м
исходя из условия hi≤02b. Определяем координаты подошв элементарных слоев
причем z = 0 соответствует подошве фундамента и начинаем заполнять таблицу
Вычисляем вертикальные нормальные напряжения на границах слоев грунта
где α – коэффициент учитывающий уменьшение по глубине дополнительного
Строим эпюру zp. Точка пересечения эпюр zp и 02 zq соответствует
нижней границе сжимаемой толщи.
Определяем величины средних дополнительных давлений в каждом из
дополнительных слоев.
Находим величины осадок каждого элементарного слоя
где – коэффициент учитывающий отсутствие поперечного расширения при
деформировании грунтов в условиях компрессии.
Суммарная осадка всех элементарных слоев составляет расчетную
величину осадки основания S.
Результаты всех вычислений заносим в таблицу.
Таблица 5. – Результаты расчета фундамента Ф4 методом послойного
Номер z м [pic]α [pic]кПаНомер слоя
Общая осадка составила S = 405 см Su = 8 см следовательно фундамент
запроектирован правильно.
Расчет свайного фундамента
1 Определение глубины заложения свайного ростверка
) По назначению и конструктивным особенностям проектируемого
В случае применения жб колонн верхний обрез фундамента проектируют
на 150 мм ниже отметки чистого пола 1-го этажа (16015). Глубину заделки
сборных колонн в стакане фундамента принимают:
) По глубине заложения фундаментов примыкающих (существующих)
) По нагрузкам и воздействиям на основание и инженерно-геологическим
условиям строительной площадки глубина заложения ростверка не определяется.
) По рельефу строительной площадки - ограничений нет.
) По глубине сезонного промерзания. Аналогично фундаментам мелкого
заложения абсолютная отметка FL = 15906 м.
) По гидрогеологическим условиям - ограничений нет.
В результате сравнения величин отметок в качестве расчетной принимаем
минимальную абсолютную отметку подошвы ростверка – 15905 м тогда глубина
расположения (заложения) ростверка
В качестве расчетной принимаем минимальную отметку 15905 м. Тогда глубина
d = DL - FL = 1599 – 15905 = 085 м.
2. Определение несущей способности сваи
Несущая способность сваи складывается из сопротивления грунта под
острием и сил трения грунта по боковой поверхности. Следовательно острие
располагаем в более прочном грунте длина сваи берется исходя из инженерно-
геологических условий.
Выбираем вид висячей сваи. Принимаем забивную сваю С 7-30 ее размеры
принимаются по ГОСТ 19804.I-79*:
поперечное сечение 400х400мм;
длина острия – 250 мм.
Глубина погружения сваи: 085+8885+025 = 9985 м
Определяем ее несущую способность Fd по формуле СниП 2.02.03-85. Для
забивных и набивных свай формулы имеют одинаковый вид:
где (с=1-коэффицент условий работы сваи в грунте;
7 МПа - расчетное сопротивление грунтов под сваей кПа (принимается
по таблице 1 СниП 2.02.03.-85 );
А=016 площадь опирания сваи м²;
(сf = 1; (cR = 1- коэффициенты условий работы грунта соответственно на
боковой поверхности и под нижним концом сваи (таблица 3 СниП 2.02.03.-85);
fi- расчетное сопротивление i-го слоя грунта на боковой поверхности сваи
(таблица 2 СниП2.02.03.-85);
hi - толщина i-го слоя грунта м.
Рисунок 9 - Схема для определения несущей способности одиночной сваи по
Расчетная нагрузка допускаемая на сваю:
Назначаем шаг свай равный 3b = 12 м.
Определим требуемое количество свай:
d – глубина заложения ростверка;
γcR – усредненный удельный вес бетона и грунта
Вычисляем вес ростверка:
Расчетное значение веса ростверка по первой группе предельных состояний
Mxy Myx – моменты от расчетных нагрузок относительно главных центральных
x y – расстояния от главных осей до оси каждой сваи для которой
вычисляется расчетная нагрузка м;
n – количество свай;
[pic] условие выполняется
Следовательно фундамент запроектирован правильно.
Определим усредненный угол внутреннего трения основания прорезанного
Ширина условного фундамента:
Длина условного фундамента:
Вес сваи в фундаменте с учетом того что вес сваи равен 0028 МН:
Удельный вес грунта в объеме АБВГ:
Давление по подошве условного фундамента:
Среднее давление под подошвой условного фундамента:
Для суглинка тяжелого пылеватого на который опирается условный
φII = 211; (с1 = 12; (с2 = 11; к =11; Кz =1; М( =056;
Удельный вес грунтов залегающих в высших слоях условного фундамента:
Приведенная глубина заложения подошвы условного фундамента от отметки
005 – отметка чистого пола;
25 – отметка уровня грунтовых вод;
65 – величина погружения сваи в грунтовые воды
Поверим выполнение основных условий расчета по 2-ой группе предельных
2. Конструирование свайного фундамента
Расстояние между осями забивных висячих свай без уширений в плоскости их
нижних концов должно быть не менее 3d (где d - сторона квадратного сечения
Выбор длины свай должен производиться в зависимости от грунтовых условий
строительной площадки уровня расположения подошвы ростверка с учетом
возможностей имеющегося оборудования для устройства свайных фундаментов.
Нижний конец свай как правило следует заглублять в прочные грунты
прорезая более слабые напластования грунтов при этом заглубление забивных
свай в грунты принятые за основание под их нижние концы должно быть: в
крупнообломочные гравелистые крупные и средней крупности песчаные
пылевато-глинистые грунты с показателем текучести IL ( 01 - не менее 05
м а в прочие нескальные грунты - не менее 10 м.
Число свай в фундаменте следует назначать из условия максимального
использования прочностных свойств их материала при расчетной нагрузке.
Сопряжение свайного ростверка со сваями допускается предусматривать как
свободно опирающимся так и жестким.
Свободное опирание ростверка на сваи должно учитываться в расчетах
условно как шарнирное сопряжение и при монолитных ростверках должно
выполняться путем заделки головы сваи в ростверк на глубину 5-10 см.
Жесткое сопряжение свайного ростверка со сваями следует предусматривать в
а) стволы свай располагаются в слабых грунтах (рыхлых песках пылевато-
глинистых грунтах текучей консистенции илах торфах и т.п.);
б) в месте сопряжения сжимающая нагрузка передаваемая на сваю приложена
к ней с эксцентриситетом выходящим за пределы ее ядра сечения;
в) на сваю действуют горизонтальные нагрузки значения перемещений от
которых при свободном опирании оказываются более предельных для
проектируемого здания или сооружения;
г) в фундаменте имеются наклонные или составные вертикальные сваи;
д) сваи работают на выдергивающие нагрузки.
Жесткое сопряжение железобетонных свай с монолитным железобетонным
ростверком следует предусматривать с заделкой головы сваи в ростверк на
глубину соответствующую длине анкеровки арматуры или с заделкой в
ростверк выпусков арматуры на длину их анкеровки в соответствии с
требованиями СНиП 2.03.01-85. В последнем случае в голове предварительно
напряженных свай должен быть предусмотрен ненапрягаемый арматурный каркас
используемый в дальнейшем в качестве анкерной арматуры.
Допускается также жесткое сопряжение с помощью сварки закладных стальных
элементов при условии обеспечения требуемой прочности
3 Расчет осадки свайного фундамента
Так как ширина подошвы условного фундамента меньше 10 м для расчета
осадок применяем метод послойного суммирования.
На уровне грунтовых вод:
На подошве 5 слоя с учетом взвешивающего действия воды:
На уровне подошвы условного фундамента с учетом взвешивающего действия
На подошве 6 слоя с учетом взвешивающего действия воды:
под подошвой фундамента:
где Pmax = 340 кН – определено ранее.
Разбиваем толщину основания на элементарные слои толщиной hi = 05 м
причем z = 0 соответствует подошве условного фундамента и начинаем
заполнять таблицу 4.
Определим величины средних дополнительных давлений в каждом из
Находим величины осадок каждого элементарного слоя:
Таблица 6. – Результаты расчета фундамента Ф4 методом послойного
Общая осадка составила S = 213 см Su = 8 см следовательно фундамент
Вариантное проектирование
1 Расчет технико-экономических показателей
Вычисляем стоимость каждого из рассчитанных фундаментов в ценах 2001
1. Определяем стоимость разработки котлована под фундамент мелкого
заложения экскаватором ЭО – 3323-А с «обратной лопатой». Объем грунта
подлежащего разработке:
Стоимость работ по разработке грунта:
2. Устройство бетонной подготовки:
3. Стоимость работ по устройству фундаментов:
4. Объем грунта для обратной засыпки:
5. Общая стоимость работ по устройству фундамента мелкого заложения:
1. Определяем стоимость разработки котлованов под монолитные
ростверки свайного фундамента экскаватором ЭО – 3323-А с «обратной
лопатой». Объем грунта подлежащего разработке:
2. Расход материала на забивные сваи:
Стоимость материала:
3. Стоимость работ по забивке свай:
4. Устройство бетонной подготовки под ростверк:
5. Стоимость работ по устройству ростверков:
6. Объем грунта для обратной засыпки:
7. Общая стоимость работ по устройству фундамента мелкого заложения:
2 Анализ приведенных расчетов двух вариантов фундаментов
На основании полученных данных составляем таблицу для сравнение
стоимости двух вариантов фундаментов.
Таблица 7. Сравнение стоимости фундаментов
№ Показатели Стоимость для фундамента руб
Стоимость разработки котлована 76812 35333
Устройство бетонной подготовки 261839 169951
Устройство фундаментов забивка свай (с 2390254 3532169
учетом стоимости материала) + устройство
Обратная засыпка 101796 4964
Итого: 2739085 3419896
В результате приведенных расчетов видим что оба варианта примерно
равнозначны. Свайный фундамент по сравнению с фундаментом мелкого заложения
более материалоемкий но требуют меньшие объемы земляных работ и не требует
работ по устройству гидроизоляции.
В целом стоимость свайных фундаментов получилась больше стоимости
фундаментов мелкого заложения примерно на 20%. Поэтому в качестве основного
фундамента выбираем фундамент мелкого заложения.
Указания по производству работ принятого фундамента
В курсовом проекте для проектирования принят фундамент мелкого
заложения. Для отрывки котлована применяется одноковшовый гидравлический
экскаватор с «обратной лопатой» ЭО3323-А. Возведение монолитного
железобетонного фундамента включает себя опалубочные арматурные и
бетонные работы. Состав работ принимаем в соответствии с Е4-1 «Монтаж
сборных и устройство монолитных бетонных и железобетонных конструкций».
Опалубочные работы при устройстве опалубки:
Проверка разметки по осям и отметкам;
Установка крепления опалубки распорками стяжками стойкми
подкосами схватками клиновыми зажимами или натяжными крюками;
Выверка установленной опалубки;
Установка готового блока гнездообразователя (для опалубки
При разборке опалубки:
Снятие элементов креплений с перерезыванием проволочных стяжек и
Снятие щитов досок хомутов рамок;
Спуск элементов опалубки;
Сортировка очистка элементов опалубки от налипшего бетона и
выдергивание гвоздей;
Относка элементов опалубки к месту складирования и укладка в штабель
Подноска и укладка бетонных прокладок с закреплением;
Установка сеток краном в опалубку;
Выверка устанавливаемых сеток.
Прием бетонной смеси;
Укладка бетонной смеси непосредственно на место укладки или по лоткам
Разравнивание бетонной смеси с частичной ее перекидкой;
Уплотнение бетонной смеси вибраторами;
Заглаживание открытой поверхности бетона;
Перестановка вибраторов лотков или хоботов с прочисткой их.
Предусматривается устройство гидроизоляции из 2 слоев рубероида. Ее
располагают между нижней стеновой панелью и фундаментной балкой.
После производства описанных выше работ производят обратную засыпку
котлована с уплотнением.
При данных инженерно-геологических условиях мероприятия по
водопонижению не требуются..
СНиП 2.02.01-83. Основания зданий и сооружений.–М.: Стройиздат
СНиП 2.02.03-85. Свайные фундаменты.–М.: Стройиздат 1986 г.
ЕНиР. Сборник Е4-1. Монтаж сборных и устройство монолитных бетонных
и железобетонных конструкций.- М. 1987 г
ГОСТ 19804.2-79* Сваи забивные железобетонные цельные сплошного
квадратного сечения с поперечным армированием ствола с напрягаемой
арматурой. Конструкция и размеры.
Сергеев С.В. Основания и фундаменты. Методические указания по
выполнению курсового проекта и раздела дипломного проекта. – Орел:
РГР 20xx. xxxxxx.xxxxxx

чертеж1.dwg

Варианты фундаментов
Условные обозначения: - чернозем;n- чернозем с песком;n- песок крупный;n- суглинок;n- песок мелкий
План фундаментов М 1:100
КР 20xx.XXXXXX XXXXXX ДО
План фундаментов; разрезы 1-1 2-2;nварианты фундаментов
Проектирование фундамента промышленного здания
Здание ремонтного цеха

Посадка 2004.dwg

содержание.doc

Анализ исходных данных по надфундаментной конструкции 4
Инженерно-геологические условия площадки строительства 5
Материал инженерно-геологических изысканий 6
Оценка инженерно-геологических условий ..8
Расчет фундамента мелкого заложения . 9
Определение глубины заложения фундамента 9
Расчетная схема фундамента мелкого заложения 11
Определение размеров подошвы фундамента мелкого заложения 11
Конструирование столбчатого фундамента .13
Расчет осадки фундамента ..13
Расчет свайного фундамента 18
Определение глубины заложения свайного ростверка 18
Определение несущей способности сваи ..18
Конструирование свайного фундамента 21
Расчет осадки свайного фундамента .23
Вариантное проектирование 26
Анализ приведенных расчетов двух вариантов фундаментов 27
Указания по производству работ принятого фундамента 28
Анализ исходных данных по надфундаментной конструкции
Проектируемый объект – ремонтный цех. Размеры здания в плане
000х18000 мм. Под частью здания запроектирован подвал глубиной 30
Здание каркасное с несущими железобетонными колоннами.
) высота сооружения в осях А - Б – Н = 3200 м.
) высота сооружения в осях Б - Г – Н = 1350м.
а) здания – отдельный под колонну.
б) проектируемый - отдельный под стену (Ф-4).
Здание чувствительно к неравномерным осадкам.
Таблица 1 Предельно допустимые деформации
Относительная Крен Максимальная
Здание разность осадок осадка Smax
Производственное здание с 0002 —— 8
Таблица 2. Усилия на верхних обрезах фундаментов
Номер 1-е сочетание 2-е сочетание
NIIкН MIIкН·м ТIIкН NIIкН MIIкН·м ТIIкН
Из двух сочетаний в таблице 3 для расчетов по второй группе предельных
состояний в качестве расчетного выбираем комбинацию усилий с максимальной
Для расчетов фундамента по первой группе предельных состояний величины
NIIкН MIIкН·м ТIIкН необходимо умножить на усредненный коэффициент
Усилия на отметке подошвы фундамента (Nn) находят после определения
предварительных размеров фундамента.
Инженерно-геологические условия площадки строительства
Площадка строительства находится в г. Орле (рисунок 1). Рельеф
площадки спокойный с небольшим уклоном.
Рисунок 1. - План строительной площадки
1 Материал инженерно-геологических изысканий
Для определения инженерно-геологических условий строительства на
площадке были пробурены 3 скважины глубиной до 150 м (рисунок 1). При
бурении выявлены следующие грунты:
) культурный слой - мощность колеблется от 03 до 04 м;
) чернозем с песком - мощность слоя от 08 до 09 м;
) песок пылеватый средней плотности - мощность слоя колеблется от 25
) суглинок бурый – мощность слоя от 28 до 29 м;
) песок светло-серый средней крупности средней плотности - мощность слоя
колеблется от 20 до 22 м;
) суглинок буро-желтый - мощность слоя от 33 до 34 м
) песок буро-желтый средней крупности - мощность слоя бурением не
Расчет физических характеристик
где (w = 100 тм3 – плотность воды
По ГОСТ 25100-95 определяем наименование грунта:
- по числу пластичности IP = 015 – суглинок тяжелый песчанистый
- по показателю текучести IL= 04 – тугопластичный (таблица Б.14);
- по плотности скелета ρd=146 – рыхлый (таблица Б.2);
- по степени водопроницаемости Кф=001 – слабоводопроницаемый (таблица
Полное наименование грунта – суглинок тяжелый песчанистый
тугоопластичный рыхлый слабоводопроницаемый.
Механические характеристики определим по СНиП 2.02.01-83:
– модуль деформации Е=113 МПа (таблица 3 приложение 1);
– угол внутреннего трения (II=192( (таблица 2 приложение 2);
– коэффициент сцепления cII=185 кПа (таблица 2 приложение 2);
– расчетное сопротивление R0=193073 кПа (таблица 3 приложение 3).
Грунтовые воды обнаружены в пятом слое в песке. Отметка грунтовых вод
11 м. Так как в здании нет данных об относительных высотных отметках
устья буровых скважин то принимаем их равными 200 мм
2 Оценка инженерно-геолочических условий
В здании на проектирование даны все необходимые характеристики грунтов
требуемые для определения размеров фундамента и его последующего
конструирования а так же для расчета глубины заложения и осадки фундамента
мелкого заложения и свайных.
Грунты стройплощадки 3 4 5 6 слоев пригодны в качестве естественного
основания для проектирования фундаментов здания.
Возникновение новых геологических процессов (просадка карст) в период
эксплуатации сооружения исключается.
Инженерно-геологическое заключение:
) в качестве несущего слоя грунта для фундамента мелкого заложения
может быть принят 3 слой;
) по предполагаемой глубине забивки сваи принимаем в качестве
По геологическим колонкам строим геологический разрез.
Расчет фундамента мелкого заложения
На рисунке 1 показан план строительной площадки с привязкой здания.
Отметка планировки DL=1599 м отметка чистого пола – 16005 м.
1 Определение глубины заложения фундамента
Глубина заложения исчисляется от отметки планировки до подошвы
фундамента. Абсолютную отметку подошвы фундамента определяем исходя из
По назначению и конструктивным особенностям проектируемого сооружения.
В проекте принята железобетонная колонна сечением 400х400. В случае
применения жб колонн верхний обрез фундамента проектируют на 150 мм ниже
отметки чистого пола 1-го этажа или подвала. Глубину заделки сборных колонн
в стакане фундамента принимают:
Абсолютная отметка пола 1-го этажа – 16015.
FL =16005-(005+015+06+02)=15905
По глубине заложения фундаментов примыкающих (существующих)
Поскольку строительная площадка свободна то по условию 2 глубина
заложения фундамента не определяется т.к. нет никаких ограничений.
По нагрузкам и воздействиям на основание и инженерно-геологическим
условиям строительной площадки.
В качестве несущего слоя для подошвы фундамента принимаем песок средней
крупности (3-й) слой.
Абсолютная отметка кровли несущего слоя по геологическому разрезу –
89 м. Величину заглубления подошвы фундамента примем – 05 м. Тогда
FL=1589 – 05=1584 м.
Определим ориентировочную площадь подошвы фундамента исходя из величины
вертикальных нагрузок и значения условного расчетного сопротивления песка
принятого в качестве основания:
А = NVIIR0 = 2540кН 400кПа ( 635 м2
Величина площади подошвы находится в разумных для практики пределах.
Поэтому песок средней крупности может быть принят в качестве несущего слоя.
По существующему и проектируемому рельефу застраиваемой территории
Существующий рельеф строительной площадки спокойный колебание
абсолютных отметок небольшое – 04 м поэтому ограничений при выборе
глубины заложения фундамента нет.
По глубине сезонного промерзания грунтов.
Нормативную глубину сезонного промерзания dfn для г. Орла определяем по
карте что составляет 12 м. Поскольку в качестве основания нами принят
песок то величина dfn остается неизменной.
Расчетная глубина сезонного промерзания определяется по формуле:
kh - коэффициент учитывающий влияние теплового режима сооружения
определяемый по СНиП 2.02.03-83. При этом принимаем:
- здание без подвала пол 1-го этажа в проектируемом здании устраивается
- внешний край фундамента находится от внешней грани стены на расстоянии
- среднесуточная температура воздуха в здании +18°С;
Исходя из этих условий по таблице 1 определим: kh = (06+01).
Тогда df = 07 · 12 = 084 м.
Абсолютная отметка подошвы фундамента по этому условию
FL = DL- df = 1599- 084 = 15906 м.
По гидрогеологическим условиям в период строительства и эксплуатации
В период эксплуатации здания значительных изменений уровня грунтовых
вод не ожидается. Отметка на которой находится грунтовая вода – WL
=1525. По этому условию глубина заложения не ограничена.
После рассмотрения отдельно каждого условия окончательно принимаем
минимальное значение величины абсолютной отметки подошвы фундамента и
вычисляем глубину заложения. Абсолютной отметкой подошвы фундамента
согласно вышеперечисленным пунктам равны:
условие - ограничений нет;
условие - ограничений нет.
В качестве расчетной принимаем минимальную отметку 1584 м. Тогда глубина
d = DL - FL = 1599 – 1584 = 15 м.
2 Расчетная схема фундамента мелкого заложения
Рисунок 3. - Схема действия сил возможные эпюры контактных давлений
3 Определение размеров подошвы фундамента мелкого заложения
Размеры подошвы фундамента Ф4 определяем методом последовательного
Расчет площади подошвы в первом приближении:
[pic]м. Принимаем b1 = 27 м
Определяем расчетное сопротивление грунта основания (формула 7 СНиП
По таблицам 3 4 СНиП определяем:
(с1 = 14; (с2 = 14; к =11; Кz =1; М( =181; Мq = 824; Мc =
Осредненное расчетное значение удельного веса грунтов залегающих выше
Осредненное расчетное значение удельного веса грунтов залегающих ниже
Так как здание без подвала то приведенная глубина заложения d1=0.
Определяем площадь подошвы во 2-м приближении
Принимаем размеры подошвы
b2 = 21м l2 = 26 м А2 = 546 м2
Вычисляем среднее давление под подошвой фундамента:
где[pic]GфII=085dblγбет = 08515182725 = 17404 кН
[pic] GгрII=015dblγгр = 0151518271928 = 2369 кН.
Проверяем выполнение условий:
а) р ( R т.е. 50141 55782.
Условие выполняется.
Недонапряжение составило [pic]
Получаем рmax= 6578 кН 12R = 66942 кН
Все условия выполняются.
Окончательно принимаем размеры подошвы b =21 м l = 26 м.
4 Конструирование столбчатого фундамента
Фундамент монолитный с глубиной заложения 15 м. Подошва в плане
прямоугольная со сторонами 21х26 м. При конструировании учитывают что
отношение высоты к вылету уступа было не более 1:2 при связанных грунтах и
при песчаных не более 1:3
Класс бетона В25 арматура А-III. Под подошвой монолитного фундамента
устраивается бетонная подготовка толщиной 10 см из бетона класса В75.
Защиту подземной части здания от поверхностных вод производим
устройством отмостки. Кроме того в стенах на высоте 15 см от отмостки
предусматриваем непрерывную водонепроницаемую изоляцию из двух слоев
рубероида на битумной мастике.
5 Расчет осадки фундамента
Так как ширина подошвы фундамента меньше 10 м для расчета осадок
применяем метод послойного суммирования.
Последовательность расчета.
Вычерчиваем расчетную схему.
Вычисляем вертикальные нормальные напряжения от собственного веса
и строим эпюру zq слева от оси z и эпюру 02 zq справа от оси.
а) на поверхности земли [pic]
б) на уровне подошвы фундамента
б) на уровне подошвы 3-го слоя
в) на уровне подошвы 4-го слоя
г) в 5-м слое на уровне грунтовых вод
д) на уровне контакта 5 и 6 слоя с учетом взвешивающего действия воды
д) на уровне контакта 6 и 7 слоя с учетом взвешивающего действия воды
Определяем величину дополнительного (осадочного) давления на грунт
под подошвой фундамента
где P = 50141 кН – определено ранее.
Разбиваем толщину основания на элементарные слои толщиной hi = 042м
исходя из условия hi≤02b. Определяем координаты подошв элементарных слоев
причем z = 0 соответствует подошве фундамента и начинаем заполнять таблицу
Вычисляем вертикальные нормальные напряжения на границах слоев грунта
где α – коэффициент учитывающий уменьшение по глубине дополнительного
Строим эпюру zp. Точка пересечения эпюр zp и 02 zq соответствует
нижней границе сжимаемой толщи.
Определяем величины средних дополнительных давлений в каждом из
дополнительных слоев.
Находим величины осадок каждого элементарного слоя
где – коэффициент учитывающий отсутствие поперечного расширения при
деформировании грунтов в условиях компрессии.
Суммарная осадка всех элементарных слоев составляет расчетную
величину осадки основания S.
Результаты всех вычислений заносим в таблицу.
Таблица 5. – Результаты расчета фундамента Ф4 методом послойного
Номер z м [pic]α [pic]кПаНомер слоя
Общая осадка составила S = 405 см Su = 8 см следовательно фундамент
запроектирован правильно.
Расчет свайного фундамента
1 Определение глубины заложения свайного ростверка
) По назначению и конструктивным особенностям проектируемого
В случае применения жб колонн верхний обрез фундамента проектируют
на 150 мм ниже отметки чистого пола 1-го этажа (16015). Глубину заделки
сборных колонн в стакане фундамента принимают:
) По глубине заложения фундаментов примыкающих (существующих)
) По нагрузкам и воздействиям на основание и инженерно-геологическим
условиям строительной площадки глубина заложения ростверка не определяется.
) По рельефу строительной площадки - ограничений нет.
) По глубине сезонного промерзания. Аналогично фундаментам мелкого
заложения абсолютная отметка FL = 15906 м.
) По гидрогеологическим условиям - ограничений нет.
В результате сравнения величин отметок в качестве расчетной принимаем
минимальную абсолютную отметку подошвы ростверка – 15905 м тогда глубина
расположения (заложения) ростверка
В качестве расчетной принимаем минимальную отметку 15905 м. Тогда глубина
d = DL - FL = 1599 – 15905 = 085 м.
2. Определение несущей способности сваи
Несущая способность сваи складывается из сопротивления грунта под
острием и сил трения грунта по боковой поверхности. Следовательно острие
располагаем в более прочном грунте длина сваи берется исходя из инженерно-
геологических условий.
Выбираем вид висячей сваи. Принимаем забивную сваю С 7-30 ее размеры
принимаются по ГОСТ 19804.I-79*:
поперечное сечение 400х400мм;
длина острия – 250 мм.
Глубина погружения сваи: 085+6885+025 = 7985 м
Определяем ее несущую способность Fd по формуле СниП 2.02.03-85. Для
забивных и набивных свай формулы имеют одинаковый вид:
где (с=1-коэффицент условий работы сваи в грунте;
7 МПа - расчетное сопротивление грунтов под сваей кПа (принимается
по таблице 1 СниП 2.02.03.-85 );
А=016 площадь опирания сваи м²;
(сf = 1; (cR = 1- коэффициенты условий работы грунта соответственно на
боковой поверхности и под нижним концом сваи (таблица 3 СниП 2.02.03.-85);
fi- расчетное сопротивление i-го слоя грунта на боковой поверхности сваи
(таблица 2 СниП2.02.03.-85);
hi - толщина i-го слоя грунта м.
Рисунок 9 - Схема для определения несущей способности одиночной сваи по
Расчетная нагрузка допускаемая на сваю:
Назначаем шаг свай равный 3b = 12 м.
Определим требуемое количество свай:
d – глубина заложения ростверка;
γcR – усредненный удельный вес бетона и грунта
Принимаем 3 сваи 2 из которых устанавливаем в направлении действия
Вычисляем вес ростверка:
Расчетное значение веса ростверка по первой группе предельных состояний
Mxy Myx – моменты от расчетных нагрузок относительно главных центральных
x y – расстояния от главных осей до оси каждой сваи для которой
вычисляется расчетная нагрузка м;
n – количество свай;
[pic] условие выполняется
Следовательно фундамент запроектирован правильно.
Определим усредненный угол внутреннего трения основания прорезанного
Ширина условного фундамента:
Длина условного фундамента:
Вес сваи в фундаменте с учетом того что вес сваи равен 0028 МН:
Удельный вес грунта в объеме АБВГ:
Давление по подошве условного фундамента:
Среднее давление под подошвой условного фундамента:
Для песка мелкого средней плотности на который опирается условный
φII = 316; (с1 = 14; (с2 = 12; к =11; Кz =1; М( =134;
Удельный вес грунтов залегающих в высших слоях условного фундамента:
Приведенная глубина заложения подошвы условного фундамента от отметки
005 – отметка чистого пола;
25 – отметка уровня грунтовых вод;
– величина погружения сваи в грунтовые воды
Поверим выполнение основных условий расчета по 2-ой группе предельных
2. Конструирование свайного фундамента
Расстояние между осями забивных висячих свай без уширений в плоскости их
нижних концов должно быть не менее 3d (где d - сторона квадратного сечения
Выбор длины свай должен производиться в зависимости от грунтовых условий
строительной площадки уровня расположения подошвы ростверка с учетом
возможностей имеющегося оборудования для устройства свайных фундаментов.
Нижний конец свай как правило следует заглублять в прочные грунты
прорезая более слабые напластования грунтов при этом заглубление забивных
свай в грунты принятые за основание под их нижние концы должно быть: в
крупнообломочные гравелистые крупные и средней крупности песчаные
пылевато-глинистые грунты с показателем текучести IL ( 01 - не менее 05
м а в прочие нескальные грунты - не менее 10 м.
Число свай в фундаменте следует назначать из условия максимального
использования прочностных свойств их материала при расчетной нагрузке.
Сопряжение свайного ростверка со сваями допускается предусматривать как
свободно опирающимся так и жестким.
Свободное опирание ростверка на сваи должно учитываться в расчетах
условно как шарнирное сопряжение и при монолитных ростверках должно
выполняться путем заделки головы сваи в ростверк на глубину 5-10 см.
Жесткое сопряжение свайного ростверка со сваями следует предусматривать в
а) стволы свай располагаются в слабых грунтах (рыхлых песках пылевато-
глинистых грунтах текучей консистенции илах торфах и т.п.);
б) в месте сопряжения сжимающая нагрузка передаваемая на сваю приложена
к ней с эксцентриситетом выходящим за пределы ее ядра сечения;
в) на сваю действуют горизонтальные нагрузки значения перемещений от
которых при свободном опирании оказываются более предельных для
проектируемого здания или сооружения;
г) в фундаменте имеются наклонные или составные вертикальные сваи;
д) сваи работают на выдергивающие нагрузки.
Жесткое сопряжение железобетонных свай с монолитным железобетонным
ростверком следует предусматривать с заделкой головы сваи в ростверк на
глубину соответствующую длине анкеровки арматуры или с заделкой в
ростверк выпусков арматуры на длину их анкеровки в соответствии с
требованиями СНиП 2.03.01-85. В последнем случае в голове предварительно
напряженных свай должен быть предусмотрен ненапрягаемый арматурный каркас
используемый в дальнейшем в качестве анкерной арматуры.
Допускается также жесткое сопряжение с помощью сварки закладных стальных
элементов при условии обеспечения требуемой прочности
3 Расчет осадки свайного фундамента
Так как ширина подошвы условного фундамента меньше 10 м для расчета
осадок применяем метод послойного суммирования.
На уровне грунтовых вод:
На уровне подошвы условного фундамента с учетом взвешивающего действия
На подошве 5 слоя с учетом взвешивающего действия воды:
На подошве 6 слоя с учетом взвешивающего действия воды:
под подошвой фундамента:
где Pmax = 320 кН – определено ранее.
Разбиваем толщину основания на элементарные слои толщиной hi = 05 м
причем z = 0 соответствует подошве условного фундамента и начинаем
заполнять таблицу 4.
Определим величины средних дополнительных давлений в каждом из
Находим величины осадок каждого элементарного слоя:
Таблица 6. – Результаты расчета фундамента Ф4 методом послойного
Общая осадка составила S = 203 см Su = 8 см следовательно фундамент
Вариантное проектирование
1 Расчет технико-экономических показателей
Вычисляем стоимость каждого из рассчитанных фундаментов.
1. Определяем стоимость разработки котлована под фундамент мелкого
заложения экскаватором ЭО – 3323-А с «обратной лопатой». Объем грунта
подлежащего разработке:
Стоимость работ по разработке грунта:
2. Устройство бетонной подготовки:
3. Стоимость работ по устройству фундаментов:
4. Объем грунта для обратной засыпки:
5. Общая стоимость работ по устройству фундамента мелкого заложения:
1. Определяем стоимость разработки котлованов под монолитные
ростверки свайного фундамента экскаватором ЭО – 3323-А с «обратной
лопатой». Объем грунта подлежащего разработке:
2. Расход материала на забивные сваи:
Стоимость материала:
3. Стоимость работ по забивке свай:
4. Устройство бетонной подготовки под ростверк:
5. Объем грунта для обратной засыпки:
6. Общая стоимость работ по устройству фундамента мелкого заложения:
2 Анализ приведенных расчетов двух вариантов фундаментов
На основании полученных данных составляем таблицу для сравнение
стоимости двух вариантов фундаментов.
Таблица 7. Сравнение стоимости фундаментов
№ Показатели Стоимость для фундамента руб
Стоимость разработки котлована 76812 35333
Устройство бетонной подготовки 261839 169951
Устройство фундаментов забивка свай (с 2390254 3532169
учетом стоимости материала) + устройство
Обратная засыпка 101796 3885
Итого: 2739085 3741338
В результате приведенных расчетов видим что оба варианта примерно
равнозначны. Свайный фундамент по сравнению с фундаментом мелкого заложения
более материалоемкий но требуют меньшие объемы земляных работ и не требует
работ по устройству гидроизоляции.
В целом стоимость свайных фундаментов получилась больше стоимости
фундаментов мелкого заложения примерно на 27%. Поэтому в качестве основного
фундамента выбираем фундамент мелкого заложения.
Указания по производству работ принятого фундамента
В курсовом проекте для проектирования принят фундамент мелкого
заложения. Для отрывки котлована применяется одноковшовый гидравлический
экскаватор с «обратной лопатой» ЭО3323-А. Возведение монолитного
железобетонного фундамента включает себя опалубочные арматурные и
бетонные работы. Состав работ принимаем в соответствии с Е4-1 «Монтаж
сборных и устройство монолитных бетонных и железобетонных конструкций».
Опалубочные работы при устройстве опалубки:
Проверка разметки по осям и отметкам;
Установка крепления опалубки распорками стяжками стойкми
подкосами схватками клиновыми зажимами или натяжными крюками;
Выверка установленной опалубки;
Установка готового блока гнездообразователя (для опалубки
При разборке опалубки:
Снятие элементов креплений с перерезыванием проволочных стяжек и
Снятие щитов досок хомутов рамок;
Спуск элементов опалубки;
Сортировка очистка элементов опалубки от налипшего бетона и
выдергивание гвоздей;
Относка элементов опалубки к месту складирования и укладка в штабель
Подноска и укладка бетонных прокладок с закреплением;
Установка сеток краном в опалубку;
Выверка устанавливаемых сеток.
Прием бетонной смеси;
Укладка бетонной смеси непосредственно на место укладки или по лоткам
Разравнивание бетонной смеси с частичной ее перекидкой;
Уплотнение бетонной смеси вибраторами;
Заглаживание открытой поверхности бетона;
Перестановка вибраторов лотков или хоботов с прочисткой их.
После производства описанных выше работ производят обратную засыпку
котлована с уплотнением. При данных инженерно-геологических условиях
мероприятия по водопонижению не требуются.
СНиП 2.02.01-83. Основания зданий и сооружений.–М.: Стройиздат
СНиП 2.02.03-85. Свайные фундаменты.–М.: Стройиздат 1986 г.
ЕНиР. Сборник Е4-1. Монтаж сборных и устройство монолитных бетонных и
железобетонных конструкций.- М. 1987 г
ГОСТ 19804.2-79* Сваи забивные железобетонные цельные сплошного
квадратного сечения с поперечным армированием ствола с напрягаемой
арматурой. Конструкция и размеры.
Сергеев С.В. Основания и фундаменты. Методические указания по выполнению
курсового проекта и раздела дипломного проекта. – Орел: ОрелГТУ 2002г.

записка 2.doc

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Государственный университет учебно-научно-производственный комплекс
Кафедра: ”Городское строительство и архитектура”
РАСЧЕТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
к курсовому проекту по дисциплине
“Основания и фундаменты”
Анализ исходных данных по надфундаментной конструкции. 5
АНАЛИЗ ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИХ И ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ ПЛОЩАДКИ
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГЛУБИНЫ ЗАЛОЖЕНИЯ ФУНДАМЕНТА 10
Определение размеров подошвы фундамента мелкого заложения. 14
Определение параметров свайного фундамента. 16
ВЫБОР ТИПА ФУНДАМЕНТА. 19
КОНСТРУИРОВАНИЕ ФУНДАМЕНТОВ. 19
Список использованной литературы 26
Анализ исходных данных по надфундаментной конструкции.
Проектируемый объект – сварочный цех. Размеры здания в плане
000х18000 мм размеры двухэтажной пристройки в осях Б-Г 48000х8500. Под
пристройкой запроектирован подвал глубиной 20 метра.
Здание каркасное с несущими железобетонными колоннами стена пристройки
по оси Г – несущая из кирпичной кладки
) высота сооружения в осях А - Б - Н=1770 м.
) высота сооружения в осях Б - Г - Н=800 м.
А) здания – отдельный под колонну.
Б) проектируемый - отдельный под стену (Ф-4).
Здание чувствительно к неравномерным осадкам.
Предельно допустимые деформации согласно СниП 2.02.01 – 83:
Относительная Крен Максимальная осадка
Здание. разность осадок Smax см
здание с полным 0002 —— 8
Усилия на верхнем обрезе фундамента Ф-4 занесены в таблицу 3.
Таблица 3. -Усилия на верхних обрезах фундаментов (основное сочетание
Номер 1-е сочетание 2-е сочетание
FvIIкН FhIIкН MyIIкН*мFvIIкН FhIIкН MxIIкН·м
Из двух сочетаний в таблице 2 для расчетов по второй группе
предельных состояний в качестве расчетного выбираем комбинацию
усилий с максимальной вертикальной силой:
Для расчетов фундамента по первой группе предельных состояний
величины FvII FhII MxII необходимо умножить на усредненный
Усилия на отметке подошвы фундамента (Nn) находят после определения
предварительных размеров фундамента.
Площадка строительства находится в г. Орле (рисунок 4). Рельеф
площадки спокойный с небольшим уклоном.
Рисунок 4. - План строительной площадки
Физико-механические характеристики грунтов.
Для определения инженерно-геологических условий строительства на
площадке были пробурены 3 скважины глубиной до 150 м (рисунок 1). При
бурении выявлены следующие грунты:
) насыпной грунт - мощность колеблется от 03 до 04 м;
) культурный слой - мощность колеблется от 03 до 05 м;
) суглинок желто-бурый - мощность слоя от 32 до 34 м;
) глина бурая - мощность слоя колеблется от 19 до 20 м;
) супесь зелено-бурая – мощность слоя от 32 до 35 м;
) песок серо-бурый средней крупности средней плотности - мощность
слоя колеблется от 39 до 40 м;
) глина светло-бурая - мощность слоя бурением не установлена.
Залегание слоев согласное. Грунтовые воды обнаружены в пятом слое в
песке. Отметка грунтовых вод 1103 м. Геологические изыскания проводились в
период наибольшего уровня грунтовых вод. Возможно появление верховодки и
дальнейшее поднятие уровня грунтовых вод.
Анализ показывает что все слои кроме первого (насыпной грунт)
второго (культурный слой) и пятого (супесь зелено-бурая в текучем
состоянии) являются надежными. Поэтому их прочностные и деформативные
свойства позволяют использовать эти грунты в качестве основания.
Возникновение новых геологических процессов (просадка карст) в
период эксплуатации сооружения исключается.
На рисунке 4 показан план строительной площадки с привязкой
здания. Отметка планировки DL=11620 м отметка чистого пола - 11640 м.
По геологическим колонкам (рисунок 2) строим геологический разрез
и наносим на него вертикальные контуры подземной и наземной частей здания
Результаты лабораторных определений характеристик грунтов
приведены в таблице 2. Испытания проводились по 5 образцам отобранным из 3-
х скважин. По исходным характеристикам вычисляем недостающие физические
характеристики. Результаты расчета приведены в приложении А. В качестве
примера рассмотрим расчет третьего (сверху) слоя (образец грунта №2).
Расчет физических характеристик
где (w = 100 тм3 – плотность воды
По ГОСТ 25100-95 определяем наименование грунта:
по IP = 011 – суглинок;
по IL= 064 – мягкопластичный.
Полное наименование – суглинок мягкопластичный.
3. Механические характеристики определим по СниП 2.02.01-83:
- модуль деформации Е=116 МПа (таблица 3 приложение 1);
- угол внутреннего трения и коэффициент сцепления (=19( С=194 кПа
(таблица 2 приложение 2);
- расчетное сопротивление R0 =23335 кПа ( таблица 3 приложение
Анализ прочностных и деформационных характеристик грунтов
приведенных в таблице 3 позволяет сделать вывод что основание можно
принимать естественным и в качестве несущего слоя может быть любой начиная
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГЛУБИНЫ ЗАЛОЖЕНИЯ ФУНДАМЕНТА
Абсолютную отметку подошвы фундамента определяем согласно пп. 2.25-2.33
СНиП 2.02.01-83 исходя из следующих условий:
По назначению и конструктивным особенностям проектируемого
Фундамент Ф3 – отдельный под стену из сборных железобетонных элементов
(рисунок 6). Принимаем высоту фундаментной подушки 300 мм. Зазор между
верхним обрезом подушки и полом подвала 150 мм. Толщина пола подвала 200
мм. Абсолютная отметка пола подвала – 11440.
Рисунок 5. – Определение глубины заложения фундамента.
Определяем абсолютную отметку подошвы фундамента по первому условию
FL =11440-(02+015+005+03)=11370
По глубине заложения фундаментов примыкающих (существующих)
Поскольку строительная площадка свободна то по условию 2 глубина
заложения фундамента не определяется т.к. нет никаких ограничений.
По нагрузкам и воздействиям на основание и инженерно-
геологическим условиям строительной площадки.
В качестве несущего слоя предварительно выберем суглинок
мягкопластичный (3-й) слой.
По геологическому разрезу (рисунок 5) определяем абсолютную
отметку кровли несущего слоя по оси Ф3 – 11485 м. Величину заглубления
подошвы фундамента примем – 05 м. Тогда отметка подошвы FL=11485 –
Определим ориентировочную площадь подошвы фундамента исходя из
величины вертикальных нагрузок и значения условного расчетного
сопротивления песка принятого в качестве основания:
А = FVIIR0 = 163кН 23335кПа ( 0698 м2
Величина площади подошвы находится в разумных для практики
пределах. Поэтому суглинок мягкопластичный может быть принят в качестве
По существующему и проектируемому рельефу застраиваемой
Существующий рельеф строительной площадки спокойный колебание
абсолютных отметок небольшое поэтому ограничений при выборе глубины
заложения фундамента нет.
По глубине сезонного промерзания грунтов.
Нормативную глубину сезонного промерзания dfn для г. Орла определяем по
схематической карте (6 с. 81) что составляет 12 м. Поскольку в качестве
основания нами принят песок то величина dfn остается неизменной.
Расчетная глубина сезонного промерзания определяется по формуле:
kh - коэффициент учитывающий влияние теплового режима сооружения
определяемый по СНиП 2.02.03-83 (таблица 1). При этом принимаем:
- пол подвала в проектируемом здании устраивается по грунту;
- внешний край фундамента находится от внешней грани стены на
расстоянии менее 15 м;
- среднесуточная температура воздуха в здании +18°С;
Исходя из этих условий по таблице 1 определим: kh = 05.
Тогда df = 05 · 12 = 06 м.
Абсолютная отметка подошвы фундамента по этому условию
FL = DL- (df +05)= 11620- (06+05) = 1151 м.
По гидрогеологическим условиям в период строительства и
эксплуатации сооружения.
В период эксплуатации здания значительных изменений уровня грунтовых
вод не ожидается. Поэтому глубина заложения по этому условию не
Сравниваем полученные отметки FL по всем условиям:
условие - ограничений нет;
условие - ограничений нет.
В качестве расчетной принимаем минимальную отметку 11370 м. Тогда
d = DL - FL = 11620 - 11370 = 25 м.
Определение глубины заложения ростверка.
Рисунок 6. – Определение глубины заложения ростверка.
Определим глубину заложения подошвы ростверка
FL =11440-(02+015+005+05)=11350
По глубине заложения фундаментов примыкающих сооружений -
По нагрузкам и воздействиям на основание и инженерно-геологическим
условиям строительной площадки глубина заложения ростверка не определяется.
По рельефу строительной площадки - ограничений нет.
По глубине сезонного промерзания. Аналогично фундаментам мелкого
заложения абсолютная отметка FL = 1151 м.
По гидрогеологическим условиям - ограничений нет.
В результате сравнения величин отметок в качестве расчетной принимаем
минимальную абсолютную отметку подошвы ростверка – 12820 м тогда глубина
расположения (заложения) ростверка
dp= DL - FL = 11620 –11350 = 27 м.
Определение размеров подошвы фундамента мелкого заложения.
Рисунок 7. - Схема действия сил возможные эпюры контактных давлений
Размеры подошвы фундамента Ф3 определяем методом последовательного
Расчет площади подошвы в первом приближении:
Расчет ведется на 1 м длины здания:принимаем b=12 (м);
Определяем расчетное сопротивление грунта основания (формула 7 СНиП
По таблицам 3 4 СНиП определяем:
(с1 = 10; (с2 = 10; K=11; Кz =1; М( =036; Мq = 243; Мc =
Осредненное расчетное значение удельного веса грунтов залегающих выше
Осредненное расчетное значение удельного веса грунтов залегающих
ниже подошвы фундамента:
Так как здание с подвалом то приведенную глубину заложения d1
определяем по формуле:
Определяем площадь подошвы во 2-м приближении
Принимаем размеры подошвы
b=24 м ; l= 1 м А=24 м2
Вычисляем среднее давление под подошвой фундамента:
где[pic]GфII=085dblγбет=0852524125=1275 кН
[pic] GгрII=015dblγгр=01525241185=225 кН.
Проверяем выполнение условий:
а) р(R т.е. 13041662.
Условие выполняется.
Получаем рmax= 19813 кН 12R = 19942
Все условия выполняются.
Окончательно принимаем размеры подошвы b = 24 м.
Определение параметров свайного фундамента.
Несущая способность сваи складывается из сопротивления грунта под
острием и сил трения грунта по боковой поверхности. Следовательно острие
располагаем в более прочном грунте длина сваи берется исходя из инженерно-
геологических условий.
Выбираем вид висячей сваи. Принимаем забивную сваю ее размеры
принимаются по ГОСТ 19804.3-80.
Абсолютная отметка подошвы ростверка определена ранее и составляет
350 м. Исходя из инженерно-геологических условий (рис. 5) выбираем
забивные сваи сечением 03х03 м длиной 75м.
Уточнив размеры выбранной сваи (длина L=75м; поперечное сечение
0х300мм) и выполнив рисунок определяем ее несущую способность Fd. Для
забивных и набивных свай формулы имеют одинаковый вид:
где (с=1-коэффицент условий работы сваи в грунте;
R=86667 кПа - расчетное сопротивление грунтов под сваей кПа
(принимается по таблице 1 СниП 2.02.03.-85 );
А=009 -площадь опирания сваи м²; U=12 - периметр сваи м;
(сf=1; (cR=1- коэффициенты условий работы грунта соответственно на
боковой поверхности и под нижним концом сваи (таблица 3 СниП 2.02.03.-85);
fi- расчетное сопротивление i-го слоя грунта на боковой поверхности
сваи (таблица 2 СниП 2.02.03.-85);
hi-толщина i-го слоя грунта м.
Рисунок 8. - Схема для определения несущей способности одиночной сваи по
Несущая способность одиночной сваи:
Вычисляем количество свай n в первом приближении.
Где γк=14-коэффицент надежности (при определении несущей способности сваи
Располагаем забивные сваи в плане с соблюдением условия
где d – сторона квадратного сечения сваи;
a – расстояние в плане между центрами свай расположенных
рядами или в шахматном порядке.
Расположение свай под стены.
Принимаем размер a=45d=135 м.
Вычислим усилия передаваемые ростверком на сваи
GРII = 085(бетIIАрdp = 085250627 = 3443 кH
GГРII = 015(IIАрdp = 0151860627 = 608 кH
GРI= 12GРII = 123443 = 4132 кH
GГРI=12GГРII = 12608 = 729 кH
NdI = 1956 + 3443 + 608 = 23611 кH
Окончательно принимаем сваи сечением 300х300 мм длиной 75м с шагом 135м.
ВЫБОР ТИПА ФУНДАМЕНТА.
Тип фундамента выбираем на основе сравнения технико-экономических
показателей на 1 фундамент которые приведены в таблице
Таблица 4. – Технические показатели на 1 фундамент.
Показатель Для фундаментов
мелкого заложения глубокого заложения
Общий объем железобетона м3 066 0675
Исходя из стоимости для дальнейшей разработки проекта принимаем
фундамент мелкого заложения.
КОНСТРУИРОВАНИЕ ФУНДАМЕНТОВ.
Рисунок 9. - Ленточный фундамент Ф4
Основные конструктивные размеры фундамента Ф4 (bld) обоснованы
выше(b=24 м; d=25 м). Класс бетона В20 арматура А-III. Размеры
фундамента приведены на рис. 9.Под подошвой монолитного фундамента
устраивается бетонная подготовка толщиной 10 см из бетона класса В75.
Мероприятия по защите помещений от грунтовых води сырости направлены на
предохранение заглубленных в грунт частей здания от коррозии и разрушения
материалов конструкций. УГВ находится на значительной глубине поэтому
изоляцию подвальных помещений от сырости производим только обмазкой
наружных стен подвала горячим битумом и прокладкой рулонной изоляции в
стене на уровне пола подвала.
Защиту подземной части здания от поверхностных вод производим
устройством отмостки. Кроме того в стенах на высоте 15 см от отмостки
предусматриваем непрерывную водонепроницаемую изоляцию из двух слоев
рубероида на битумной мастике.
Рисунок 10. - Схема для расчета осадки фундамента мелкого заложения
методом послойного суммирования
Так как ширина подошвы фундамента меньше 10 м для расчета осадок
применяем метод послойного суммирования.
Последовательность расчета.
Вычерчиваем расчетную схему.
Вычисляем вертикальные нормальные напряжения от собственного веса
и строим эпюру zq слева от оси z и эпюру 02 zq справа от оси.
а) на поверхности земли [pic]
б) на уровне подошвы фундамента
б) на уровне контакта 1 и 2 слоев
в) на уровне контакта 2 и 3 слоев
г) в 3 слое на уровне подземных вод
д) на уровне контакта 3 и 4 слоев с учетом взвешивающего действия воды
Гидростатическое давление на 4 слой [pic]
Полное давление на 4 слой [pic]
д) на уровне контакта 4 и 5 слоев:
Определяем величину дополнительного (осадочного) давления на грунт
под подошвой фундамента
где P = 261 кН – определено ранее.
Разбиваем толщину основания на элементарные слои
толщиной hi исходя из условия hi≤02b. Определяем координаты подошв
элементарных слоев причем z = 0 соответствует подошве фундамента и
Вычисляем вертикальные нормальные напряжения на
границах слоев грунта по формуле
где α – коэффициент учитывающий уменьшение по глубине дополнительного
Строим эпюру zp. Точка пересечения эпюр zp и 02 zq соответствует
нижней границе сжимаемой толщи.
Определяем величины средних дополнительных давлений в каждом
из дополнительных слоев.
Находим величины осадок каждого элементарного слоя
где – коэффициент учитывающий отсутствие поперечного расширения при
деформировании грунтов в условиях компрессии.
Суммарная осадка всех элементарных слоев составляет
расчетную величину осадки основания S.
Результаты всех вычислений заносим в таблицу.
Таблица 5. – Результаты расчета фундамента Ф4 методом послойного
В процессе проектирования фундамента Ф4 были рассмотрены два варианта:
фундаменты мелкого и глубокого заложения. На основании сравнения вариантов
в качестве проектного был принят фундамент мелкого заложения. Расчет
основания этого фундамента методом послойного суммирования показал что
фактическая осадка фундамента меньше допускаемой для данного здания
S = 0704 см Su = 8 см.
Список использованной литературы
Сергеев С.В. Основания и фундаменты. Методические указания по
выполнению курсового проекта и раздела дипломного проекта. – Орел: ОрелГТУ
СНиП 2.02.01-83. Основания зданий и сооружений.–М.: Стройиздат
Пособие по проектированию оснований зданий и сооружений (к СНиП
02.01-83).–М.: Стройиздат 1986 г.
Справочник проектировщика. Основания фундаменты и подземные
сооружения.–М.: Стройиздат1985 г.
СНиП 2.02.03-85. Свайные фундаменты.–М.: Стройиздат 1986 г.
Далматов Б.И. Морарескул Н.Н. Науменко В.Г. Проектирование
фундаментов зданий и промышленных сооружений.–М.: Высшая школа 1986 г.
КП №1 2005. 290300. XXXXXXДО
Пояснительная записка к курсовому проекту по курсу «Основания и