Проектирование фундаментов под одноэтажное каркасное здание

ГЧ Мироненко.dwg

Схема проектируемого здания
Схема распределения нагрузок
Схема инженерно-геологических выработок
Инжинерно-геологический разрез
Супесь просадочная Е1=15 кПа γ1=16.3 кгм³
Cуглинок Е2=11 кПа γ2=18.2 кгм³ γ'2=9.0 кгм³
Суммарные напряжения
Напряжения от дополнительного давления
Напряжение от вынутого грунта
Напряжение от грунта под подошвой фундамента
Супесь просадочная Il = -1.5
Пески пылеватые е = 0.65
Пески средней крупности е = 0.54
Супесь просадочная 1 = 18
Пески пылеватые 2 = 30
Пески средней крупности 3 = 40
Песок средней крупности γ3 = 20.01 кгм³ Е3 = 30 МПа
Глина γ3 = 17.8 кгм³ Е3 = 16 МПа
Схема расположения свай
Схема расположения ростверков
Маркировочная схема фундаментов мелкого заложения
Маркировочная схема расположения свайных фундаментов
Песок средней крупности
Песок пылеватый γ3 = 19.9 кгм³ Е3 = 9 МПа
Супесь просадочная γ3 = 15.8 кгм³ Е3 = 15 МПа
Одноэтажное промышленное здание
Маркировочная схема свайных фундаментов
Проектирование фундаментов

ПЗ Мироненко.docx

Место строительства: город Томск
Тип здания: промышленное одноэтажное трёхпролётное бесподвальное (полы по грунту температура в помещении 50С) с железобетонным каркасом.
Размеры здания: 72 х 108м сетка колонн 6 х 24м сечение колонн по ряду «А» (крайний ряд)
х 100см по ряду «Б» (средний ряд) 50 х 140см высота здания – 10.2м.
Нагрузки на фундаменты: ряд «А»: = 2690кН = 56кН м = 25кН
ряд «Б»: = 3500кН = 0кН м = 0кН.
Инженерно-геологические условия:
№ элемента грунта по таблице 1
Мощность слоя: -скв.1
(скважины расположены на -скв.2
расстоянии 60м друг от друга) -скв.3
Уровень подземных вод
Таблица 1. Инженерно-геологические условия строительной площадки
Рисунок 1- Схема проектируемого здания
Рисунок 2- Схема распределения нагрузок на фундаменты
Определение инженерно-геологической ситуации и физико-механических свойств грунта.
Рисунок 3- Схема инженерно-геологических выработок
Рисунок 4-Инженерно-геологический разрез
1. Составление таблицы физико-механических свойств грунта
Таблица 2. Физико-механические свойства грунта.
Плотность грунта кгм3
Влажность грунта ед.
Песок средней крупности
Примечание: – плотность частиц грунта ρ – плотность грунта – плотность сухого грунта W – влажность грунта – влажность грунта на границе раскатывания – влажность
Примечание: – число пластичности грунта – показатель текучести грунта e – коэффициент пористости грунта – степень водонасыщенности грунта φ – угол внутреннего трения c – удельное сцепление грунта E – модуль общей деформации грунта – относительная просадочность грунта.
На основании ГОСТ 25100-95 «Грунты. Классификация» сделаем следующий вывод о прослойке грунтов:
I слой – супесь просадочная твёрдая
II слой – пески пылеватые средней плотности насыщенные водой
III слой – пески средней крупности плотные насыщенные водой.
Уровень грунтовых вод залегает на отметке -9.500
В качестве несущего выбираем I слой супеси просадочной твёрдой.
Часть 1. Проектирование фундаментов мелкого заложения стаканного типа.
Определение глубины заложения фундамента.
При выборе типа и глубины заложения фундамента учитывают:
- Инженерно-геологический фактор
- Климатический фактор
- Конструктивные особенности здания.
1. Определение глубины заложения по климатическому фактору.
Глубина заложения фундамента зависит от климатического фактора только в том случае если несущий слой грунта относится к пылеватым грунтам. Этот факт обуславливается особым влиянием температуры на такие грунты которое вызывает пучение. В этой связи в пучинистых грунтах фундамент необходимо заглублять ниже расчётной глубины промерзания грунта для того чтобы предотвратить выдавливания фундамента из грунта или его разрушение.
В непучинистых грунтах глубина заложения фундамента не зависит от глубины промерзания грунта.
Глубина промерзания в климатическом районе строительства определяется как:
– нормативная глубина промерзания в климатическом районе строительства м
– глубина заложения при = 1 м [1]
– сумма среднемесячных отрицательных температур. [2]
Расчётная глубина промерзания грунта рассчитывается по формуле:
– расчётная глубина промерзания грунта м
– коэффициент учитывающий влияние теплового режима сооружения [1]
Принимаем глубину заложения по климатическим условиям = 1.95м
2 Определение глубины заложения по инженерно-геологическому и гидрологическому факторам.
Все грунты на строительной площадке можно разделить условно на:
- Надёжные (обеспечивающие нормальную эксплуатацию здания. Осадки фундамента на таких грунтах значительно меньше предельных).
- Слабые (неспособные обеспечить нормальную эксплуатацию здания. Осадки на таких грунтах превышают предельно допустимые).
Исходя из исходных данных для проектируемого здания взятый как основания грунт можно отнести к категории надёжных для восприятия нагрузки от фундамента проектируемого здания.
3 Определение глубины заложения по конструктивным особенностям проектируемого здания.
Под конструктивными особенностями проектируемого здания влияющих на глубину заложения фундамента понимают: наличие заглублённых частей здания примыкание фундаментов друг к другу наличие более заглублённых фундаментов ранее построенных зданий.
Конструктивная схема фундамента для проектируемого здания выглядит следующим образом:
Рисунок 5- Конструктивная схема проектирования фундамента
Исходя из конструктивной схемы фундамента сделаем вывод что:
Опираясь на проделанные расчёты вычертим схему заглубления фундаментных стаканов:
Рисунок 6 - Разрез котлована под проектируемый фундамент.
В целях упрощения расчётов и алгоритма подбора конструкций а так же упрощения производства земляных работ принимаем следующую схему заглубления фундамента:
Рисунок 7 - Разрез котлована под проектируемый фундамент.
По приведённым выше расчётам принимаем глубину заложения фундамента исходя из климатических условий строительства поскольку именно эта величина оказалась наибольшей и равна: d = 1.95м. Окончательный разрез котлована под проектируемое здание выглядит следующим образом:
Определение предварительных размеров подошвы фундамента методом последовательных приближений.
Выполним предварительный расчёт размеров подошвы фундаментов расположенных по ряду А:
Определим предварительную площадь подошвы фундамента:
– нормативная нагрузка на фундамент для расчёта по второй категории предельных состояний кН
– условное расчётное сопротивление грунта основания КПа [1]
– удельный вес материала фундамента и грунта лежащего на его обрезах кНм2
– расчётная глубина заложения фундамента м.
Размеры сторон подошвы фундамента рекомендуется принимать исходя из условия:
– длинна подошвы фундамента м
– ширина подошвы фундамента м
Определим расчётное сопротивление основания:
– коэффициенты условия работы зависящие от типа грунта и конструктивной схемы здания (равны соответственно 1.25 1.0) [1]
- коэффициент зависящий от способа определения удельного веса грунта под подошвой фундамента и удельного сцепления грунта под подошвой фундамента (=1) [1]
– коэффициенты зависящие от удельного веса грунта под подошвой фундамента (0.43 2.73 5.31) [1]
– коэффициент зависящий от ширины подошвы фундамента (=1) [1]
– удельный вес грунта находящегося под подошвой фундамента (=15.8 кНм3) [1]
– глубина заложения фундамента (=1.95м)
- удельный вес грунта над подошвой фундамента (== 15.8кНм3) [1]
– глубина подвала (= 0м)
– удельное сцепление грунта под подошвой фундамента (= 22 кПа) [1].
Предварительно рассчитанные размеры подошвы фундамента считаются достаточно точно подобранными в том случае когда выполняется условие:
Выполним проверку на выполнение данного условия:
экономичность использования материалов при проектировании фундамента не достигнута уменьшим ширину подошвы фундамента на 40 см.
экономичность использования материалов обеспечена.
Выполним предварительный расчёт размеров подошвы фундаментов расположенных по ряду Б:
- удельный вес грунта над подошвой фундамента (== 15.8 кНм3) [1]
Конструирование фундамента.
По полученным выше значениям b и l конструируем монолитный железобетонный фундамент в соответствии с предъявляемыми конструктивными требованиями а именно:
- колонна заглубляется на величину длинны собственного сечения
- монтажный зазор на дне подколонника составляет 5см
- монтажный зазор оголовка фундамента лежит в диапазоне от 75 до 10 см
- ширина стенок подколонника изменяется в пределах от 20 до 30 см
- минимальная ширина подошвы фундамента в разрезе составляет 30 см
- вылет последующих ступеней должен быть кратным 15см
- ширина ступеней должна быть кратна 5 см.
- должно выполняться условие .
Предварительно за конструируем фундамент мелкого заложения:
Рисунок 8 - Разрез фундаментного стакана по ряду А
Рисунок 9 - План фундамента по ряду «А»
Рисунок 10 - Разрез фундаментного стакана по ряду «Б»
Рисунок 11 - План фундамента по ряду «Б»
Проверка правильности подбора размеров подошвы фундамента.
1 Проверка по предельному давлению подошвы фундамента на основание.
При проектировании фундамента необходимо чтобы соблюдались следующие условия:
– полное давление под подошвой фундамента принятая для расчёта по второй категории предельных состояний
R – расчётное сопротивление грунта под подошвой фундамента.
Полное давление под подошвой фундамента найдем по формуле:
– нормативная нагрузка на фундамент кН (рассчитана выше)
– нагрузка на основание от веса фундамента кН (рассчитывается по формуле 8)
– нагрузка от грунта находящегося выше подошвы фундамента кН (рассчитывается по формуле 9)
– площадь подошвы фундаментного стакана м2 (рассчитана выше)
– объем фундаментного стакана м3
– плотность бетона кНм3 (принимается 24кНм3)
– объем грунта располагающегося над подошвой фундамента м3
– плотность грунта расположенного под подошвой фундамента кНм3 (составляет 16.3кНм3)
Выполним проверку для фундаментных стаканов ряда «А» :
Условие выполняется окончательно принимаем следующие параметры фундаментов мелкого заложения по ряду «А»:
Выполним проверку для фундаментных стаканов ряда «Б» :
Условие выполняется окончательно принимаем следующие параметры фундаментов мелкого заложения по ряду «Б»:
Построим эпюры распределения давления на основание под подошвой фундамента для внецентренно нагруженного фундамента по ряду «А» для этого найдём максимальное и минимальное давление на основание под подошвой фундамента как:
– эксцентриситет (определяется по формуле 11)
- длина подошвы фундамента м
– нормативный момент действующий на подошву фундамента кНм
– нормативная горизонтальная нагрузка действующая на подошву фундамента кН
+25(1.95-0.15)=101 кНм
условие по максимальному давлению выполняется.
условие по минимальному давлению выполняется.
Эпюра распределения давления под подошвой фундамента будет иметь вид:
Рисунок 12 - Эпюра распределения давления под подошвой фундамента по ряду «А»
Необходимости строить данную эпюру для фундамента по ряду «Б» нет так как данный проектный случай является случаем центрально нагруженного фундамента напряжения под подошвой которого распределяются равномерно и в данном проектном случае равны: 245.736 кПа
2 Проверка фундамента по величине осадки основания.
Расчёт величины осадки фундамента произведём по методу послойного элементарного суммирования. Сущность данного метода заключается в разбивке грунтового массива под подошвой фундамента на элементарные слои и определении характеристик каждого слоя независимо от предыдущего что позволяет построить достаточно точные эпюры напряжений в грунте а также рассчитать с достаточной точностью осадку фундамента.
Деление грунтового массива на слои ведется по следующему принципу:
– высота элементарного слоя м
b – ширина подошвы фундаментного стакана м
После деления грунтового массива на слои определяют свойства грунта залегающего в каждом элементарном слое составляют схему разбиения грунтового основания. После чего строят эпюры напряжений от веса грунта над подошвой фундамента от нагрузки передаваемой фундаментом на основание а так же учитывают грунт вынутый при разработке котлована и устройстве фундаментов на основе построенных эпюр определяют глубину нижней границы сжимаемой толщи в котором выполняется условие: 245.736 кН
Составим схему разбивки :
Рисунок 13 - Схема разбивки основания фундаментов на элементарные слои
Выполним расчёт напряжений и построение эпюр для фундамента по ряду «А» :
Таблица 3. Расчёт осадки фундамента по ряду «А»
Номер элементарного слоя
Глубина нижней границы слоя
Под подошвой фундамента
Нижняя граница сжимаемой толщи достигается при выполнении условия:
- толщина элементарного слоя м
– глубина нижней границы элементарного слоя м
– коэффициент принимаемый по СП для расчёта напряжения от дополнительного давления
– напряжение от дополнительного давления вычисляется как: кПа
– удельный вес грунта кНм3
– напряжение от давления грунта находящегося под подошвой фундамента кПа
- ширина котлована м
– коэффициент принимаемый по СП для расчёта напряжения от вынутого грунта
– напряжение от вынутого из котлована грунта кПа
– полное грунта под подошвой фундамента кПа
E – модуль упругости грунта кПа
– осадка фундамента в i-том элементарном слое грунта см
Рисунок 14 - Эпюры напряжений грунта под подошвой фундамента по ряду «А»
Осадка грунта под подошвой фундамента определяется как сумма осадок во всех элементарных слоях.
Осадка грунта под подошвой фундамента по ряду «А» составляет 2.93 см.
При проверке по осадке фундамента необходимо чтобы выполнялось условие :
– допустимая осадка фундамента для имеющегося типа грунта см [1] (составляет 8см)
Условие выполняется размеры подошвы оставляем без изменений все расчётные величины для фундамента по ряду «А» верны.
Выполним расчёт напряжений и построение эпюр для фундамента по ряду «Б» :
Таблица 4. Расчёт осадки фундамента по ряду «Б»
Рисунок 15 - Эпюры напряжений грунта под подошвой фундамента по ряду «Б»
Осадка грунта под подошвой фундамента по ряду «Б» составляет 3.29см.
Условие выполняется размеры подошвы оставляем без изменений все расчётные величины для фундамента по ряду «Б» верны.
Проверим условие по относительной осадке соседних фундаментов:
– допустимая относительная осадка фундамента [1] (составляет 0.002смм)
Условие выполняется относительная осадка не превышает норму.
3 Проверка фундамента по величине просадки основания.
К лёссовым просадочным грунтам относят грунты которые находясь в напряженном состоянии от действия внешних нагрузок или от собственного веса грунта при повышении влажности выше определенного уровня имеют способность давать быстроразвивающиеся деформации называемые просадками.
Расчётная схема для определения просадки грунта выглядит следующим образом:
– относительная просадочность i-того элементарного слоя.
– толщина i-того элементарного слоя м
– коэффициент зависящий от ширины подошвы фундамента (=)
при учёте что b=3.15м что больше 3м определяется интерполяцией и составляет : 2.93
– плотность грунта при полном водонасыщении кНм3
– влажность грунта при полном водонасыщении
Выполним расчёт просадки для фундамента по ряду «А» в табличной форме:
Таблица 5. Расчёт просадки грунта для фундамента по ряду «А».
Итак суммарная просадка равна 51.2 см что существенно превышает нормативное значение.
Делаем вывод о необходимости устройства искусственного основания. Ниже представлены эпюры внутренних напряжений грунта под подошвой фундамента по ряду «А» при полном водонасыщении.
Рисунок 16 - Эпюры напряжения грунта при полном водонасыщении
4 Расчёт искусственного основания
Способ глубинного уплотнения просадочных грунтов грунтовыми сваями заключается в пробивке скважин которые заполняют грунтом создавая вокруг них уплотненные зоны.
Скважины располагают на определенных расстояниях обеспечивающих смыкание зон и образование массива уплотненного грунта толщиной превышающей на 25d (d – диаметр скважины) глубину проходки скважин.
За счет частичного выпора грунта верхняя часть массива называемая буферным слоем разуплотняется поэтому перед устройством фундаментов этот слой снимают или доуплотняют.
Уплотнение грунтовыми сваями выполняют в котлованах с размерами превышающими на 3м в каждую сторону размеры уплотняемой площади. Отметку дна котлованов назначают с учетом последующей частичной срезки буферного слоя оставшаяся толщина не должна превышать 15м.
Буферный слой доуплотняют тяжелыми трамбовками на глубину не менее 15м.
Толщину буферного слоя принимают равной:
d –диаметр скважин (грунтовых свай) м принимаемый при пробивке станками ударно - канатного бурения равным 05ма при использовании энергии взрыва– 04;
kb – коэффициент пропорциональности равный для супесей–4 суглинков–5.
Грунтовые сваи в пределах уплотняемой площади следует размещать в шахматном порядке – по вершинам равностороннего треугольника.
Независимо от полученного по расчету числа грунтовых свай число рядов их по длине и по ширине фундамента должно быть не менее трех. Первый ряд располагается на расстоянии от границы уплотняемой площади основания равном 05l (где l–расстояние между центрами грунтовых свай).
Отметка низа грунтовых свай принимается на 1м выше проектной глубины уплотнения.
Скважины заполняют местным пылевато-глинистым грунтом оптимальной влажности с уплотнением до средней плотности сухого грунта не менее 175тм3.
Определяем расстояние между центрами скважин грунтовых свай при диаметре скважин равному 50 см и где - средняя плотность сухого грунта в уплотненному массиве:
Рисунок 17- План расположения грунтовых свай
Принимаем расстояние между центрами скважин = 12м
Определяем расстояние между рядами грунтовых свай
Определяем ширину полосы выступающей за пределы уплотненной площади
Размеры уплотненного основания должны превышать размеры подошвы фундамента на величину не менее 02b (l)
Размеры уплотненного основания:
Определяем число грунтовых свай в ряду и число рядов
Общее число грунтовых свай:
Определим массу грунтового материала для набивки 1 м грунтовых свай
Kд – коэффициент обусловленный увеличением d грунта сваи при уплотнении засыпленого материала. Для супесей kд=11
Аh- площадь поперечного сечения грунтовой сваи
плотность сухого уплотненного грунта в теле сваи = 175 тм3
влажность грунта засыпанного в скважину = 018 д.е.
Для одной грунтовой сваи
Для уплотненного основания
Проверка по деформациям:
Ряд А: (условие выполнено)
Ряд Б: (условие выполнено)
Проверка по относительным деформация
Поскольку деформации основания не превышают предельно – допустимых фундамент мелкого заложения считается спроектированным верно а соблюдение пропорций и прочих условий при проектировании и конструировании фундамента мелкого заложения даёт нам право считать запроектированные фундаменты мелкого заложения достаточно экономичными.
Часть2. Проектирование свайного фундамента.
Заметим что проектирование свайного фундамента ведется для тех же исходных данных и геологической ситуации что и фундаменты мелкого заложения стаканного типа описанных в разделах 1 и 2 данной пояснительной записки.
Определение глубины заложения ростверка
Проектирование глубины заложения ростверка ведется исходя из трёх условий:
- Климатические условия (подошва ростверка не должна находиться выше расчётной глубины промерзания во избежание пучения)
- Инженерно-геологические и гидрологические условия
- Конструктивные особенности.
1 Определение глубины заложения ростверка по климатическому фактору
Необходимая глубина заложения ростверка по климатическому фактору равна 1.95 м и рассчитывается в разделе 3.1 данной пояснительной записки.
2 Определение глубины заложения ростверка по инженерно-геологическому и гидрологическому факторам
Необходимая глубина заложения ростверка по инженерно-геологическому и гидрологическому факторам равна 0.5 м и рассчитывается в разделе 3.2 данной пояснительной записки.
3 Определение глубины заложения ростверка по конструктивным особенностям
Для определения глубины заложения ростверка по конструктивным особенностям свайного фундамента приведём принципиальную схему свайного ростверка:
Рисунок 18 – Принципиальные схемы устройства ростверков по рядам «А» и «Б» соответственно
Исходя из указанного условия окончательно принимаем глубину заложения ростверка 2.0 м по обоим рядам колонн.
Определение типа и длины сваи
В данном курсовом проекте принимаем забивные призматические сваи сплошного квадратного сечения. Предварительно назначим размеры поперечного сечения сваи 30 см х 30 см.
1 Выбор несущего слоя для опирания свай
При выборе несущего слоя для забивки сваи из глинистых грунтов необходимо опираться на следующие условия:
- Просадочные глинистые грунты не могут являться несущими при забивки свай
- Грунты с модулем деформации Е 5 МПа так же не могут являться несущими при забивке свай
- Грунты с показателем текучести > 0.6 не могут являться несущими при забивке свай
- Грунты с показателем текучести 0 являются наиболее пригодными для опирания свай
- Грунты с показателем текучести лежащем в диапазоне 0 0.6 являются тем благоприятнее для опирания свай чем ближе показатель текучести к нулю.
При выборе несущего слоя для забивки сваи из песчаных грунтов необходимо опираться на следующие условия:
- Рыхлые песчаные грунты не могут являться несущими при забивки свай
- Плотные пески являются благоприятным основанием при забивке свай
- Пески средней крупности являются приемлемым основанием при забивке свай
- Пески коэффициент пористости которых является наименьшим считаются наиболее благоприятным основанием при забивке свай
- Чем крупнее фракции песка тем благоприятнее считается грунт в качестве основания для забивки свай.
На данной схеме видно что за несущий слой грунта было решено принять слой состоящий из глинистого грунта с показателем текучести = 0 так как данный слой единственный из имеющихся отвечает требованиям приведённым выше.
Рисунок 19 – Схема заглубления висячей
сваи с характеристиками слоёв грунта
Определим длину сваи:
– сумма мощностей слоёв полностью пройденных сваей при забивке м
– величина заглубления сваи в несущий грунт (минимально принимается равной 1м)
– глубина заложения подошвы ростверка м
– величина заделки головки сваи в ростверк (конструктивно принимается равной 0.3 м)
Для дальнейших расчётов принимаем сваю С 15 – 30.
Определение несущей способности сваи
– коэффициент работы сваи в грунте (для расчётной ситуации = 1.6) [3]
и – коэффициенты работы грунта зависящие от способа погружения сваи в грунт (в случае забивки сваи пневмомолотом равны 1) [3]
– площадь поперечного сечения сваи м2
– расчётное сопротивление грунта (= 4536 кПа) [3]
– периметр поперечного сечения сваи м
– толщина элементарного слоя грунта м
– расчётное сопротивление элементарного слоя грунта по боковой поверхности сваи
Необходимо выполнить уточнение показателя текучести для просадочного грунта по формуле:
– коэффициент пористости просадочного грунта
– удельный вес воды кНм3
– удельный вес частиц грунта кНм3
– влажность грунта на границе раскатывания
– влажность грунта в естественном состоянии
Расчёт произведения толщины элементарного слоя на сопротивление грунта в этом слое будем вести в табличной форме.
Таблица 6. Расчёт суммарного сопротивления по боковой поверхности сваи
Супесь просадочная = 2.14
Песок пылеватый е=0.65
Песок средней крупности е=0.54
Конструирование ростверка
1 Определение количества свай в свайном кусте
При надлежащем расположении свай в плане в виде так называемого свайного куста между сваями образуется уплотнённая зона грунта которая включается в работу по передаче нагрузки от здания на основание совместно со сваями а значит повышает несущую способность свайного фундамента.
Оптимальное количество свай в свайном кусте определяется как:
– расчётная нагрузка на обрез фундамента кН ()
– расчётная несущая способность сваи по грунту кН ()
Рассчитаем оптимальное количество свай в свайном кусте для фундамента по ряду «А»:
Рассчитаем оптимальное количество свай в свайном кусте для фундамента по ряду «Б»:
2 Конструирование ростверка
Конструирование ростверка свайного фундамента ведется исходя из следующих закономерностей:
- При расстоянии между осями симметрии свай в плане не менее расстояния от края ростверка до оси симметрии сваи помноженного на три и не более расстояния от края ростверка до оси симметрии сваи помноженного на шесть между сваями образуется уплотнённая зона грунта которая включается в работу по передаче нагрузки от здания на основание совместно со сваями что необходимо использовать при проектировании свайного фундамента
- Подколонная часть в плане не может превышать размеров ростверка но в то же время может совпадать с границей ростверка.
Рисунок 20 – План ростверка по ряду «А»
Рисунок 21 – Разрезы ростверка по ряду «А»
Рисунок 22 План ростверка по ряду «Б»
Рисунок 23 – Разрезы ростверка по ряду «Б»
Расчёт свайного фундамента по несущей способности
Поскольку свайный фундамент в данном расчётном случае является внецентренно нагруженным то необходимо чтобы выполнялись следующие условия:
Откуда – некоторое среднее напряжение по подошве ростверка определяется как:
– расчётная нагрузка от веса ростверка на грунт ()
– расчётная нагрузка от веса грунта лежащего над подошвой ростверка ()
n – количество свай в одиночном свайном фундаменте
– расчётная горизонтальная нагрузка на обрез фундамента ()
– расстояние от оси симметрии ростверка до центральной оси наиболее отдалённой сваи
– квадрат расстояния от оси симметрии ростверка до центральной оси сечения свай
Проверим соответствие этих условий по ряду «А»
Условие не выполняется законструируем ростверк состоящий из 5-ти свай.
Условие выполняется рассчитаем недонапряжение:
Проверим выполнение оставшихся условий:
что в свою очередь меньше
что в свою очередь больше 0
Исходя из расчётов проведенных выше можно утверждать что свайный фундамент по ряду «А» запроектирован верно и достаточно экономично.
Фундамент по ряду «Б» в данной расчётной ситуации является центрально нагруженным а следовательно напряжения под подошвой ростверка распределяются равномерно.
Расчёт свайного фундамента по деформациям
При проверке свайного фундамента по деформациям необходимо чтобы выполнялись следующие условия:
– допустимая осадка фундамента см [1] (составляет 8см)
Расчёт осадки свайного фундамента выполним по СНиП 2.02.01-83*; СНиП 2.02.03-85 методом послойного элементарного суммирования для условного фундамента который формируется исходя из следующих условий:
Рисунок 26 – Схема определения габаритов условного фундамента
Рассчитаем ширину условного фундамента по формуле:
– расстояние между крайними сваями м
–угол внутреннего трения частиц грунта град
– мощность слоя грунта м
Длина условного фундамента при этом определяется по формуле:
Глубина заложения условного фундамента определяется как:
– глубина заложения ростверка м
– глубина заделки сваи в ростверк 0.3 м
Рассчитаем ширину условного фундамента по ряду «А»:
Рассчитаем длину условного фундамента по ряду «А»:
Рассчитаем глубину заложения условного фундамента по ряду «А»:
Рисунок 27 – Схема разбивки условного фундамента по ряду «А»
Проверим условный фундамент по несущей способности для этого должно выполняться условие:
– расчётное давление под подошвой условного фундамента кПа
– расчётное сопротивление грунта под подошвой условного фундамента кПа
Расчётное давление под подошвой фундамента определяется как:
- расчётная нагрузка на обрез фундамента кН (= 2690 кН)
– расчётная нагрузка от веса ростверка кН (=92.35 кН)
– расчётная нагрузка от веса свай кН
– расчётная нагрузка от веса грунта расположенного вокруг свай и ростверка кН
– ширина условного фундамента м
– длина условного фундамента м
Расчётная нагрузка от веса свай определяется по следующей формуле:
– объем запроектированной сваи м3 (Свая марки С 15-30)
– удельный вес бетона из которого изготовлена сваи кНм3 (принимается = 25 кНм3)
– количество свай в свайном кусте
Расчётная нагрузка от веса грунта расположенного вокруг свай и ростверка определяется по следующей формуле:
– объем грунта расположенного вокруг свай и ростверка м3
– осреднённый удельный вес грунта расположенного вокруг свай и ростверка кНм3
Осреднённый удельный вес грунта расположенного вокруг свай и ростверка определяется как:
– удельный вес пласта грунта расположенного вокруг ростверка и свай кНм3
– мощность пласт грунта расположенного вокруг ростверка и свай м
Рассчитаем нагрузку от веса свай по ряду «А»:
Рассчитаем осреднённый удельный вес грунта расположенного вокруг свай и ростверка по ряду «А»:
Рассчитаем нагрузку от веса грунта расположенного вокруг свай и ростверка по ряду «А»:
Определим расчётное давление под подошвой фундамента по ряду «А»:
Расчётное сопротивление грунта под подошвой условного фундамента определяется по формуле:
– коэффициенты зависящие от удельного веса грунта под подошвой фундамента (2.46 10.85 11.73) [1]
– удельный вес грунта находящегося под подошвой фундамента (=20.01 кНм3) [1]
– глубина заложения фундамента (=16.7 м)
- удельный вес грунта над подошвой фундамента (== 17.68 кНм3) [1]
– удельное сцепление грунта под подошвой фундамента (= 1 кПа) [1].
Условие выполняется условный фундамент проходит проверку по несущей способности.
Приведём расчётную схему определения осадки условного фундамента. Осадка условного фундамента определяется по формуле:
– напряжение от дополнительного давления кПа
– мощность элементарного слоя м
– модуль упругости элементарного слоя МПа
Напряжение от дополнительного давления вычисляется как:
– начальное давление под подошвой условного фундамента кПа
Начальное давление под подошвой условного фундамента определяется как:
- расчётное давление под подошвой условного фундамента кПа
- осреднённый удельный вес грунта расположенного вокруг свай и ростверка кНм3
- глубина заложения условного фундамента м
Нижняя граница сжимаемой толщи определяется из условия:
Выполним расчёт осадки условного фундамента по ряду «А» в табличной форме :
Таблица 7. Расчёт осадки условного фундамента по ряду «А»
Рисунок 28 – Распределение напряжений под подошвой условного фундамента по ряду «А»
Рассчитаем ширину условного фундамента по ряду «Б»:
Рассчитаем длину условного фундамента по ряду «Б»:
Рассчитаем глубину заложения условного фундамента по ряду «Б»:
Рисунок 29 – Схема разбивки условного фундамента по ряду «Б»
- расчётная нагрузка на обрез фундамента кН (= 3500 кН)
– расчётная нагрузка от веса ростверка кН (=105.84 кН)
Рассчитаем нагрузку от веса свай по ряду «Б»:
Определим расчётное давление под подошвой фундамента по ряду «Б»:
Рассчитаем нагрузку от веса грунта расположенного вокруг свай и ростверка по ряду «Б»:
Выполним расчёт осадки условного фундамента по ряду «Б» в табличной форме :
Таблица 7. Расчёт осадки условного фундамента по ряду «Б»
Рисунок 30- Распределение напряжений под подошвой условного фундамента по ряду «Б»
Расчётная осадка фундамента по ряду «А» составляет : 1.08 см
Расчётная осадка фундамента по ряду «Б» составляет : 1.30 см
Допустимая осадка фундамента составляет: 8 см
На основании данных перечисленных выше появляется возможность сделать вывод что расчётные деформации фундаментов по ряду «А» и «Б» не превышает предельно допустимой.
Относительная осадка как видно из расчётов также не превышает предельно – допустимой.
Поскольку деформации основания не превышают предельно – допустимых свайный фундамент считается спроектированным верно а соблюдение пропорций и прочих условий при проектировании и конструировании свайного фундамента даёт нам право считать запроектированные свайные фундаменты наиболее экономичными из всех вариантов свайных фундаментов а значит пригодных для дальнейшего выявления наиболее экономичного варианта фундамента под проектируемое здание.
Расчёт технико-экономических показателей устройства фундаментов под проектируемое здание
Технико-экономическое сравнение рассматриваемых вариантов приводится на основании укрупненных расценок на производство работ. Стоимость отдельных видов фундаментов и искусственных оснований а так же стоимость конструкций и материалов по расценкам 2015 г.
Таблица 8 – Сравнение ТЭП вариантов фундаментов
Фундаменты мелкого заложения
Устройство монолитных фундаментов
Крепление котлованов досками
ФМЗ на искусственном основании (грунтовые сваи)
Разработка грунта под фундаменты
Устройство грунтовых свай
Уплотнение грунта (буферного слоя h=25м) тяжелой трамбовкой
Разработка грунта под ростверки
Крепление котлована досками
Устройство монолитных ростверков
Забивка жб свай длиной свыше 10м
Жб сваи сплошного сечения
Вывод: на основании технико-экономического сравнения можно сделать вывод что устройство свайного фундамента экономичнее на 78.4% чем устройство фундамента мелкого заложения это обусловлено мощным напластованием просадочного грунта не подходящего для передачи нагрузки от проектируемого здания и вследствие устройстве искусственного основания из грунтовых свай. Для устройства принимаем свайный фундамент.
СП 22.13330.2011 Основания зданий и сооружений. Актуализированная редакция СНиП 2.02.01-83*.
СП 24.13330.2011 Свайные фундаменты. Актуализированная редакция СНиП 2.02.03-85*.
СНиП 2.02.03-85 «Свайные фундаменты»;
ГОСТ 25100 – 2011. Грунты. Классификация.;
ГОСТ 19804.2-79* Сваи забивные железобетонные цельные сплошного квадратного сечения с поперечным армированием ствола с напрягаемой арматурой.
Далматов Б.И. Механика грунтов основания и фундаментов. – 2-е изд. перераб. и доп.- Л.: Строиздат Ленинград. Отд-ние 1988.- 415с.
Коробова О.А. Методические указания и примеры расчета к курсовому проекту по курсу «Основания и фундаменты» для студентов специальности 2903 «Промышленное и гражданское строительство» вечерней формы обучения АлтГТУ им. И. И. Ползунова. – Барнаул: Изд-во АлтГТУ 2004 г. – 40с.

Содержание фундаменты.docx

Определение инженерно-геологической ситуации и физико-механических свойств грунта4
1. Составление таблицы физико-механических свойств грунта5
Часть 1. Проектирование фундаментов мелкого заложения стаканного типа.6
Определение глубины заложения фундамента6
1. Определение глубины заложения по климатическому фактору6
2.Определение глубины заложения по инженерно-геологическому и гидрологическому факторам7
3.Определение глубины заложения по конструктивным особенностям проектируемого здания7
Определение предварительных размеров подошвы фундамента методом последовательных приближений8
Конструирование фундамента11
Проверка правильности подбора размеров подошвы фундамента13
1.Проверка по предельному давлению подошвы фундамента на основание13
2.Проверка фундамента по величине осадки основания17
3.Проверка фундамента по величине просадки основания23
4.Расчёт искусственного основания24
Часть2. Проектирование свайного фундамента26
Определение глубины заложения ростверка26
1.Определение глубины заложения ростверка по климатическому фактору26
2.Определение глубины заложения ростверка по инженерно-геологическому и гидрологическому факторам26
3.Определение глубины заложения ростверка по конструктивным особенностям26
Определение типа и длины сваи27
1.Выбор несущего слоя для опирания свай27
Определение несущей способности сваи28
Конструирование ростверка28
1. Определение количества свай в свайном кусте28
2. Конструирование ростверка29
Расчёт свайного фундамента по несущей способности31
Расчёт свайного фундамента по деформациям32
Расчёт технико-экономических показателей устройства фундаментов под проектируемое здание42

Титульный на фундаменты.docx

Министерство образования и науки Российской Федерации
ФГБОУ ВО Алтайский Государственный
Технический Университет им. И.И. Ползунова
Кафедра «Основания фундаменты инженерная геология и геодезия»
Проектирование фундаментов под одноэтажное каркасное здание
Пояснительная записка к курсовому проекту
по дисциплине «Основания и фундаменты»
Студент гр. С-25 Мироненко М. Д.
К.т.н. доцент Черепанов Б.М.