Расчёт фундамента под вокзал в Санкт-Петербурге

3отчет.docx

Выбор типа длины и марки сваи
В курсовом проекте приняты висячие сваи.
Определяем длину сваи (1)
принимаем длину сваи .
В формуле (1): - глубина заделки головы сваи в ростверк - мощность толщи проходимой сваей - глубина заделки острия сваи в несущий слой.
По альбому «Фундаменты зданий» принимаем железобетонную сваю с наконечником марки СК11-40н. Марка бетона – 300 продольная арматура - 88АI расход бетона – диаметр .
Определение несущей способности сваи
- коэффициенты условий работы зависящие от вида грунта способа погружения.
R=7900 кПа – расчетное сопротивление под нижним концом сваи на глубине 104м. Принято по таб. 2 СНиП 2.02.03-85
Расчетные сопротивления по боковой поверхности сваи:
для суглинка с показателем текучести
для глины с показателем текучести
Несущая способность сваи:
Допускаемая нагрузка на сваю:
где γk = 14 – коэффициент надежности.
Площадь подошвы ростверка:
О риентировочный вес ростверка:
Количество свай определяется по формуле:
n=kFvI0+1.1GpP=свая принимаем 1 сваю
Конструкция ростверка
Конструируем ростверк. Сваю размещаем по центру ростверка.
Объём бетона ростверка: ; объём грунта на ступенях: .
Расчет по несущей способности
Расчет по несущей способности заключается в проверке условия:
Нагрузка Nmaxопределяется следующей формулой:
Nmax=FvIn+2MIrmax1kmiri2=564+26.831=590.83≤1078
Расчет проводится методом последовательного суммирования для условного фундамента аналогично расчету осадки фундамента на естественном основании.
Ширина условного фундамента
Площадь условного фундамента под стены (на погонный метр):
Расчет осадки методом послойного суммирования сведен в таблицу:
S=08(05*(132.2+61.16+30.11+23.81+18.63)21000)=15см
Конструируем ростверк. Сваю размещаем по центру ростверка. Объём бетона ростверка: ; объём грунта на ступенях: .
Nmax=FvIn+2MIrmax1kmiri2=280*1.2+15.981=590.83≤1078
S=08(05*(54.49+25.21+14.74+10.32+7.68)21000)=05см
Nmax=FvIn+2MIrmax1kmiri2=150*1.2+7.361=187.36≤1078
S=08(05*(33.1+15.32+8.83+6.75)21000)=004см
Nmax=FvIn+2MIrmax1kmiri2=105*1.2+5.231=131.23≤1078
S=08(05*(1.3+0.6+0.31+1.23)21000)=002см
Nmax=FvIn+2MIrmax1kmiri2=290*1.2+16.211=610.23≤1078

чертеж.dwg

Расчёт фундамента под вокзал вn г. Санкт-Петербурге
КАФЕДРА "ОСНОВАНИЯ И ФУНДАМЕНТЫ
Варианты фундаментов
Ф 14-12nl=1180 b=1400 h=300nФСН-6nb=600 l=1180 h=280
Ф 16-12nl=1180 b=1600 h=300nФСН-6nb=600 l=1180 h=280
Ф 10-12nl=1180 b=1000 h=300nФСН-6nb=600 l=1180 h=280
ФА 7-10na=1800 b=1500 h=300
Уровень подземных вод.
Суглинок серый пылеватый
со строительным мусором
Насыпной слой супесь
Геолого-литологический разрез
Технико-экономическое сравнение
Стоимость объема работ руб
Кафедра "Основания и фундаменты
Расчет фундамента вокзала в г.Санкт-Петербурге
Ппанразрез зданияМ 1:200варианты фундаментовМ 1:100 геолого-литологический разрез
Ппанразрез здания М 1:200варианты фундаментов М 1:50 геолого-литологический разрез
Сравнение вариантов фундаментов

1отчет.docx

Федеральное агенство железнодорожного транспорта
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Петербургский государственный университет путей сообщения»
Кафедра «Основания и фундаменты»
по дисциплине «Механика грунтов основания и фундаменты»
«Расчёт фундамента под
вокзал в г. Санкт-Петербурге»
Анализ инженерно-геологических условий строительной площадки ..4
Расчёт фундамента на естественном основании .6
1 Выбор глубины заложения фундамента 6
2 Определение габаритов фундамента 6
3 Расчёт основания по несущей способности .8
4 Определение осадки фундамента .. ..9
Расчёт и конструирование свайного фундамента .12
1 Определение несущей способности сваи 12
2 Конструирование свайного фундамента . 14
3 Расчёт свайного фундамента по деформациям ..15
Технико-экономическое сравнение вариантов фундамента .19
Расчет всех вариантов фундамента .. ..20
Список литературы ..33
Расчетные характеристики
физико-механических свойств грунтов
НАИМЕНОВАНИЕ ГРУНТА
УГОЛ ВНУТРЕННЕГО ТРЕНИЯ φ
УДЕЛЬНЫЙ ВЕС ЧАСТИЦ
МОДУЛЬ ДЕФОРМАЦИИ E МПа.
ВЛАЖНОСТЬ НА ГРАНИЦЕ ТЕКУЧЕСТИ w
ВЛАЖНОСТЬ НА ГРАНИЦЕ РАСКАТЫВАНИЯ w
КОЭФФИЦИЕНТ ПОРИСТОСТИ e
ПОКАЗАТЕЛЬ ТЕКУЧЕСТИ I
Усилия на обрезах фундаментов от
расчётных нагрузок в наиболее невыгодных сочетаниях
Анализ инженерно-геологических условий строительной площадки
Насыпной слой (супесь со строительным мусором) имеет мощность до 3 м у него слабые прочностные характеристики и он не может служить основанием.
Грунт второго слоя – суглинок серый пылеватый с линзами песка. Этот слой является сильносжимаемым (Е=10 МПа) и мягкопластичным (I=051).
Третий слой – глина коричневая плотная. Этот слой является трудносжимаемым (Е=21 МПа) и полутвердым (I=01).
Для каждого слоя находим значение расчетного сопротивления R по СНиП 2.02.01-83 «Основания зданий и сооружений»:
при e = 07 R0 = 250 МПа => при e = 090 IL = 0
при e = 10 R0 = 200 Мпа
Значение находим путём интерполяции: R0=250-(250-200)*0203=21667Мпа
при e =07 R0 = 180 МПа => при e = 090 IL = 1
при e = 10 R0 = 100 МПа
R0=180-(180-100)*0203=12667 Мпа
при IL = 1 R0 = 12667 МПа
при IL = 0 R0 = 21667 Мпа
R0=21667-(21667-12667)*0511=17077 Мпа
при e = 08 R0 = 300 МПа => при e = 081 IL = 0
при e = 11 R0 = 250 Мпа
Значение находим путём интерполяции: R0=300-(300-250)*00103=29833Мпа
при e =08 R0 = 200 МПа => при e = 081 IL = 1
при e = 11 R0 = 100 МПа
R0=200-(200-100)*00103=19667 Мпа
при IL = 1 R0 = 19667 МПа
при IL = 0 R0 = 29833 Мпа
R0=29833-(29833-19667)*011=288164 Мпа
Эпюра расчётных сопротивлений R0:
Таким образом насыпной слой и суглинок обладают большой сжимаемостью малосжимаемым слоем является глина. В качестве несущего слоя для фундаментов на естественном основании выбираем суглинок. Для свайных фундаментов целесообразно в качестве несущего слоя выбрать глину. Уровень подземных вод расположен на глубине ~18 м. Насыпной слой является водоносным. Поэтому работ по водоотливу не потребуется.
Расчёт фундамента мелкого заложения на естественном основании
Выбор глубины заложения фундамента
По инженерно-геологическим условиям глубина заложения определяется необходимостью прорезки насыпного слоя и заглублением фундамента на хороший грунт на 01 - 05м => d = 35 м; по конструктивным соображениям (подвал в вокзале не предусмотрен) d =05 м; по глубине промерзания (для Санкт-Петербурга) d = 17 м.
Выбираем наибольшую глубину т.е. d = 35 м до подошвы фундамента.
Определение габаритов фундамента
Для расчёта принимаем наиболее загруженный фундамент – фундамент стаканного типа под металлическую колонну (на схеме – фундамент № 5).
FvII =780 кН. – вертикальная нагрузка больше 300 кН фундамент – тяжелонагруженный;
Определяем расчётное сопротивление грунта:
- коэффициенты условий работы (таблица 3 СНиП 2.02.01-83);
- коэффициенты зависящие от =22 град (таблица 4 СНиП 2.02.01-83);
- глубина подвала от уровня планировки ;
- коэффициент учитывающий рост R для широких фундаментов;
- ширина подошвы фундамента;
- расчётные значения удельного веса грунта под подошвой фундамента и в пределах глубины его заложения определение расчетного сопротивления грунта выше и ниже подошвы фундамента:
удельный вес ниже подошвы (ниже УПВ – взвешенного водой):
приведённая глубина заложения:
- расстояние по вертикали от подошвы фундамента до низа конструкции пола подвала;
- толщина конструкции пола подвала;
- средний удельный вес конструкции пола подвала.
Определение размеров фундамента
- средний удельный вес массива объёмом
По альбому «Фундаменты зданий: альбом чертежей» принимаем фундамент под колонну учитывая размеры колонны и типа ФА 7-10 ().
Уточняем расчетное сопротивление при b = 18 м (ширина подошвы фундамента):
Проверяем напряжения по подошве
Вес грунта на консоли подушки
- среднее давление по подошве фундамента
условие выполняется.
Расчёт основания по несущей способности
Исходные данные: фундамент стаканного типа под колонну размерами глубина заложения относительно пола подвала .
Коэффициенты: - коэффициенты формы фундамента
Угол наклона равнодействующей:
Для коэффициенты несущей способности (СНиП 2.02.01-83* «Основания зданий и сооружений» таблица 7) находим:
Вертикальная составляющая силы предельного сопротивления (несущей способности)
; где - коэффициент условий работы - коэффициент надёжности по назначению сооружения.
Определение осадки фундамента
Удельный вес насыпного грунта
Размеры подошвы фундамента давление по подошве .
Давление от собственного веса на уровне подошвы фундамента
Разбиваем толщу грунта ниже подошвы фундамента на элементарные слои высотой
Для вертикали проходящей через середину (центр тяжести) подошвы фундамента находим давление от собственного веса грунта и дополнительные (уплотняющие) давления: для ;
Остальные значения сведены в таблицу.
Дополнительные (уплотняющие) давления:
В точке 1 при ; ; (коэффициент принимаем по таблице 1 приложения 2 СНиП 2.02.01-83* «Основания зданий и сооружений»);
Нижняя граница сжимаемой толщи соответствует глубине где . Это условие выполняется в точке 7:
Вывод. Осадка не превышает максимально допустимой осадки для данного типа зданий (8 см - по приложению 4 СНиП 2.02.01-83* «Основания зданий и сооружений»).
Расчёт и конструирование свайного фундамента
1 Определение несущей способности сваи
Рассчитать свайный фундамент под сборную железобетонную колонну сечением . Действующие нагрузки по обрезу для расчёта по несущей способности: Свая висячая буронабивная.
Принимаем глубину заложения ростверка (не менее расчётной глубины промерзания) .
Определяем длину сваи (1)
принимаем длину сваи .
В формуле (1): - глубина заделки головы сваи в ростверк - мощность толщи проходимой сваей - глубина заделки острия сваи в несущий слой.
По альбому «Фундаменты зданий» принимаем железобетонную круглую сваю с наконечником марки СК11-40н. Марка бетона – 300 продольная арматура - 88АI расход бетона – диаметр .
Определяем несущую способность сваи
- коэффициент условий работы сваи в грунте;
- коэффициенты условий работы грунта соответственно под нижним концом и на боковой поверхности сваи учитывающие влияние способа погружения сваи на расчётные сопротивления грунта (по таблице 3 СНиП 2.02.03-85 «Свайные фундаменты»);
- расчётное сопротивление грунта под нижним концом сваи значение находим путём интерполяции по таблице 1 СНиП 2.02.03-85 учитывая глубину погружения нижнего конца сваи и вид грунта (глина)
при глубине погружения =5 м
при глубине погружения =10 м
- площадь опирания на грунт сваи;
- периметр поперечного сечения ствола сваи (длина окружности диаметром 40 см );
- расчётное сопротивление -го слоя грунта на боковой поверхности ствола сваи (по таблице 2):
для суглинка с показателем текучести
для глины с показателем текучести
- толщина -го слоя грунта соприкасающегося с боковой поверхностью сваи.
Расчётное сопротивление сваи (допускаемая нагрузка):
Давление под ростверком при расстоянии между сваями :
Ориентировочная площадь подошвы ростверка:
Вес ростверка и грунта на ступенях при :
свая принимаем 1 сваю
Конструирование свайного фундамента
Конструируем ростверк. Сваю размещаем по центру ростверка. Проверяем фактическую нагрузку на сваю. Объём бетона ростверка: ; объём грунта на ступенях: .
Вес ростверка и грунта .
Нагрузка на сваю в крайнем ряду (по СНиП 2.02.03-85 «Свайные фундаменты» формула 3): где
- расчётная сжимающая сила; - число свай; - расчётные изгибающие моменты относительно главных центральных осей; - расстояния от главных осей до оси каждой сваи; - расстояния от главных осей до оси каждой сваи для которой вычисляется расчётная нагрузка.
Вывод: нагрузка на сваю не превышает расчётного сопротивления сваи (допускаемой нагрузки).
Расчёт свайного фундамента по деформациям
Расчет свайного фундамента по деформациям выполняется аналогично расчету по деформациям фундаментов на естественном основании.
При расчете осадки свайный фундамент рассматривается как условный массивный фундамент в состав которого входит ростверк сваи и грунт. Контур условного массива фундамента ограничивается поверхностью планировки bc снизу — плоскостью в уровне нижних концов свай ad с боков — вертикальными плоскостями ab и cd отстоящими от грани крайних свай на величину .
Точки b и c находятся в результате пересечения горизонтальной плоскости в уровне нижних концов свай с наклонными линиями проведенными от наружного контура свайного ряда в уровне подошвы ростверка под углом к вертикали.
Определение размеров условного фундамента: ;
- для суглинка - для глины.
определяем как средневзвешенное значение для всей толщи грунтов пройденных сваями
Расчёт проводим используя СНиП 2.02.01-83 «Основания зданий и сооружений» и учебник «Основания и фундаменты» раздел 5.3.9.
Определим нагрузку на фундамент и вес грунта:
где - значение удельного веса отдельных слоёв грунта толщиной м в пределах глубины заложения условного фундамента.
- ширина подошвы условного фундамента - длина подошвы условного фундамента.
Проверка условия где - давление на грунт по подошве условного фундамента; - соответственно нагрузка на обрез ростверка и вес условного свайного фундамента; - расчётное сопротивление грунта расположенного под подошвой условного фундамента.
- глубина подвала от уровня планировки (подвала нет);
- ширина подошвы условного фундамента;
условие выполняется можно производить расчёт осадки свайного фундамента.
Расчёт осадки свайного фундамента
Нижняя граница сжимаемой толщи соответствует глубине где . Это условие выполняется в точке 6:
Технико-экономическое сравнение вариантов фундамента
Сравнение вариантов проводим используя данные таблицы 7 методических указаний. Суммарную стоимость варианта умножаем на коэффициент .
Фундамент на естественном основании
Стоимость на единицу измерения руб.
Стоимость объёма работ руб.
Устройство фундамента
Разработка грунта под ростверк
Вывод: из сравнения двух вариантов видно что свайный фундамент примерно в два раза дороже поэтому с экономической точки зрения целесообразнее применить фундамент на естественном основании. Остальные типы фундаментов рассчитываем как фундаменты на естественном основании.
Расчёт всех вариантов фундамента
Расчёт фундамента № 1
Глубина заложения 35 м. Сборный ленточный фундамент под несущую стену шириной .
По альбому «Фундаменты зданий: альбом чертежей» принимаем фундаментную подушку Ф 14-12 () и фундаментные блоки ФСН-6 (ширина b=600 мм длина l=1180 мм высота h=280 мм).
Уточняем расчетное сопротивление при b = 14 м (ширина подошвы фундамента):
Характеристики грунтов: удельный вес суглинка =18.5 кНм3 Е=10 МПа.
Глины =20.0 кНм3 Е=21 МПа.
Размеры подошвы фундамента – 1.4*1.2 м давление по подошве фундамента Р=337.8 кПа.
Давление от собственного веса на уровне подошвы фундамента:
Разбиваем толщу грунта ниже подошвы фундамента на элементарные слои высотой:
Для вертикали проходящей через середину (центр тяжести) подошвы фундамента находим давление от собственного веса грунта и дополнительные (уплотняющие) давления:
Для остальных точек приведены в таблице.
Дополнительные (уплотняющие) давления вычисляем по формуле: где
В точке 2 т.е. на отметке подошвы фундамента при z=0.3
α=0.941 (по СНиП «Основания зданий и сооружений» Прил.2)
В точке 3 т.е. на отметке подошвы фундамента при z=0.6
α=0.765 (по СНиП «Основания зданий и сооружений» Прил.2)
По Прил.4 СНиП «Основания зданий и сооружений» максимальная осадка 10см.
Расчёт фундамента № 2
По альбому «Фундаменты зданий: альбом чертежей» принимаем фундаментную подушку Ф 16-12 () и фундаментные блоки ФСН-6 (ширина b=600 мм длина l=1180 мм высота h=280 мм).
Уточняем расчетное сопротивление при b = 16 м (ширина подошвы фундамента):
Размеры подошвы фундамента – 1.4*1.2 м давление по подошве фундамента Р=145.8 кПа.
Расчёт фундамента № 3
По альбому «Фундаменты зданий: альбом чертежей» принимаем фундаментную подушку Ф 10-12 () и фундаментные блоки ФСН-6 (ширина b=600 мм длина l=1180 мм высота h=280 мм).
Расчетное сопротивление при b = 10 м (ширина подошвы фундамента) останется тем же.
Расчёт фундамента № 4
Расчетное сопротивлени останется тем же.
Расчёт фундамента № 6
В сложных геологических условиях под одно и тоже сооружение могут быть запроектированы различные типы фундаментов обеспечивающих его надёжную эксплуатацию. Выбор оптимального из них может быть произведён только на основе многовариантного проектирования реально возможных фундаментов с оценкой стоимости каждого из вариантов. Вариантность инженерных решений – важнейший принцип проектирования фундаментов сооружений.
В курсовом проекте было рассчитано два варианта фундаментов: на естественном основании и свайный было проведено их сравнение по стоимости. Остальные пять фундаментов были рассчитаны как фундаменты на естественном основании по экономическим соображениям.
Далматов Б. И. Механика грунтов основания и фундаменты: Учебник. – Л.: Стройиздат 1988.
Далматов Б. И. и др. Проектирование фундаментов зданий и промышленных сооружений: Учебное пособие – М.: Высшая школа 1985.
Морарескул Н. Н. Клемяционок П. Л. Механика грунтов основания и фундаменты. Методические указания по выполнению курсового проекта для студентов специальности «Промышленное и гражданское строительство». – СПб: ПГУПС 1994.
СНиП 2.02.01-83. Основания зданий и сооружений.
СНиП 2.02.03.85. Свайные фундаменты.
Морарескул Н. Н. Клемяционок П. Л. и др. Фундаменты зданий: альбом чертежей. – Л.: ЛИИЖТ 1983.

2отчет.docx

Расчет числа пластичности грунтов
Расчет производится по формуле:=WL-Wp
гдеWL-влажность соответствующая границе текучести
Wр-влажность соответствующая границе раскатывания
Ip=WL-Wp=036-024=012
Ip=WL-Wp=058-030=028
Расчет показателя консистенции грунтов
Расчет производится по формуле:=W-WpWL-Wp
гдеW-естественая влажность грунта
IL=031-024036-024=058
Следовательно суглинок имеет мягкопластичное состояние
IL=029-030058-030= - 0036
Следовательно глина имеет твердое состояние
Расчет фундамента по несущей способности
Исходные данные: фундамент стаканного типа под колонну размерами
Коэффициенты: - коэффициенты формы фундамента
Угол наклона равнодействующей:
Для коэффициенты несущей способности (СНиП 2.02.01-83* «Основания зданий и сооружений» таблица 7) находим:
Вертикальная составляющая силы предельного сопротивления (несущей способности)
F=936+(18*15*03+09*12*09)*22+(18*32*15-09*09*12-2*04*04)*168=105944
где - коэффициент условий работы - коэффициент надёжности по назначению сооружения.