Проектирование фундаментов под одноэтажное каркасное здание 2

ГЧ Вдовенков.dwg

Песок средней крупности
Фундаменты мелкого заложения
Маркировочная схема фундаментов
Маркировочная схема свайных фундаментов
Расположения ростверков
и свайные фундаменты

ПЗ Вдовенков финиш.docx

1Расчет фундаментов мелкого заложения
1Расчет нагрузок на обрез фундамента
Рисунок 1.1.1 – Схема здания
Рисунок 1.1.2 – Схема нагрузок
2Оценка инженерно-геологических и гидрогеологических условий площадки строительства
Рисунок 1.2.1 – Схема инженерно-геологических выработок
I- Супесь просадочная;
II–Песок средней крупности;
Рисунок 1.2.2 - Инженерно-геологический разрез
Таблица 1.2.1 - Физико-механические свойства грунтов
Песок средней крупности
ρS -плотность минеральной части грунта;ρ-природная плотность грунта ;ρd- плотность сухого грунта;W - влажность природная;WP - влажность на границе раскатывания;WL - влажность на границе текучести;Ip-число плотности; IL-показатель текучести; e - коэффициент пористости;Sr-коэффициент водонасыщения; φград -угол внутреннего трения;
С-удельное сцепление; Е – модуль общей деформации грунта;
sI– относительная просадочность.
По таблице Б.19[1] определяем разновидности слоев.
Iслой- супесь просадочная твёрдая;
II слой- песок средней крупности насыщенный водой средней плотности
III слой- песок крупный влажный плотный
Грунтовые воды находятся на глубине 11 м.
3Определение глубины заложения фундамента
3.1Климатические особенности местности
df – расчетная глубина сезонного промерзания грунта м
- нормативная глубина промерзания м
- коэффициент учитывающий влияние теплового режима сооружения принимаемый для наружных фундаментов отапливаемых сооружений по таблице 5.2 [2] (kh=0.6)
где - величина зависящая от типа грунта (=028 – для супесей)
- безразмерный коэффициент численно равный сумме абсолютных значений среднемесячных отрицательных температур за зиму в данном районе принимаемых по [3].
3.2Инженерно-геологические и гидрогеологические условия строительной площадки
а) м –почвенно-растительный слой. При небольшой толщине первого слоя (при Н15 м).
б)Наличие грунтовых вод определяется по таблице 5.3 [2]
dW= 11 м – уровень подземных вод
не зависит от принимаем=05 м
3.3Конструктивные особенности зданий и сооружений
Рисунок 1.3.3.1 – Фундамент с колонной
4Определение размеров подошвы фундамента
Предварительная площадь подошвы определяется по формуле:
где - расчетная нагрузка по IIгруппе предельных состояний приложенная к обрезу фундамента (в уровне плоскости земли).
– осредненные расчетные значения удельного веса материала фундамента и грунта лежащего на его уступах (при наличии подвала – 17 кНм3 при отсутствии подвала – 20 кНм3)
d – глубина заложения фундаментаd=185 м
Rо – условное расчетное сопротивление грунта принимаемое предварительно по таблице В.4 [2]
4.1 Расчет площади фундамента и отпора грунта по ряду А
Определяем действительное расчетное сопротивление грунта по формуле 5.7 [2]:
где - коэффициенты условий работы зависящие от размеров здания и типа грунта по таблице 5.4 [2]
k- коэффициент зависящий от способа определения прочностных характеристик. k = 1 т.к. прочностные характеристики (φ и с) определены в лаборатории.
- коэффициенты зависящие отφ (из таблицы физико-механических свойств)
– коэффициент зависящий от ширины подошвы фундамента ();
- ширина подошвы фундамента м (=24);
- удельный вес грунта находящегося под подошвой фундамента кНм3
- то же для грунтов залегающих выше подошвы фундамента
- глубина заложения подошвы фундамента ();
- глубина подвала ();
удельное сцепление грунта под подошвой фундамента
Следовательно расчет не закончен.
4.2 Расчет площади фундамента и отпора грунта по ряду Б
5Конструирование фундаментов
Условия конструирования:
Конструирование по ряду А
Рисунок 1.5.1- Конструирование по ряду «А»
Конструирование по ряду Б
Рисунок 1.5.2- Конструирование по ряду «Б»
6.1Проверка правильности подбора размеров подошвы фундамента
Необходимые условия:
- первое условие равновесия;
- при внецентренно загруженных фундаментах (присутствует момент);
где - объем фундамента м3;
- плотность бетона кНм2;
- вес грунта над фундаментом кН
- удельный вес грунта;
Вычисляем запас напряжения:
эксцентриситет вследствие которого возникает момент м
- расчетный момент по IIгпс;
- расчетное перерезывающее усилие по IIгпс;
6.2Проверка осадки основания фундамента
где S – осадка основания фундамента (совместная деформация основания и сооружения);
[S]u– предельное значение осадки основания фундаментасогласно
Приложение Д[2] для зданий с железобетонным каркасом [S]u = 10 см.
где - разность деформаций по рядам;
[SL]u – предельная относительная деформация основания согласно Приложение Д[2] для зданий с железобетонным каркасом[SL ]u = 0002;
L – величина пролета равная 24 м.
6.3 Расчет осадки основания фундаментов
Расчет осадки основания фундамента ведем методом послойного элементарного суммирования:
где коэффициент учитывающий невозможность бокового расширения;
hi 04·b – толщина i-го слоя грунта м
гдеb – ширина подошвы м;
Напряжения от дополнительного вертикального давления определяем по формуле 5.17[2]:
zq0 вертикальное напряжение от собственного веса грунта на уровне подошвы фундамента:
где - удельный вес грунта расположенного выше подошвы кНм3;
d – глубина заложения фундамента равная 185 м.
Вертикальное напряжение от собственного веса грунта zqi кПана границе слоя расположенного на глубине z от подошвы фундамента определяется по формуле:
n – количество элементарных слоев грунта.
Нижняя граница сжимаемой толщи (НГСТ) находится в слое грунта в котором выполняется следующее условие:
Если НГСТ находится в слое грунта сМПа то расчет продолжается до соблюдения следующего условия:
вертикальное напряжение от собственного веса грунта внизу элементарного слоя.
Осадку вычисляем в табличной форме.
Таблица 1.6.3.1- Расчет осадки фундамента по ряду А
Условие выполняется на глубине :
Полученная осадка меньше предельно допустимой величины следовательно фундамент сконструирован правильно.
Рисунок 1.6.3.1 – Эпюры осадки по ряду А
Таблица 1.6.3.2- Расчет осадки фундамента по ряду Б
Рисунок 1.6.3.2 – Эпюры осадки по рядуБ
6.4 Расчет просадки фундамента
Просадку грунтов основания см при увеличении их влажности вследствие замачивания сверху больших площадей а также замачивания снизу при подъеме уровня подземных вод определяют по формуле:
где - относительная просадочность i-го элементарного слоя грунта
- коэффициент зависящий от ширины подошвы фундамента и определяемый:
где Pсреднее давление под подошвой фундамента кПа(кгссм2);
- начальное просадочное давление грунта в
Расчет просадки выполняется либо до окончания просадочной толщи
– плотность грунта при полном водонасыщении кНм3
– влажность грунта при полном водонасыщении
Таблица 1.6.4.1 – Расчет просадки по оси А
(условие не выполнено)
Рисунок 1.6.4.2 – Схема распределения вертикальных напряжений
в линейно-деформируемом полупространстве по ряду А
Так как условие не выполняется требуется создание искусственного основания.
7Создание искусственного основания
Для уменьшения величины деформации основания проектируемого фундамента предусматриваем уплотнение грунта тяжелыми трамбовками массой 10 т.
Принимаем методику разработанную на кафедре ОФИГиГАлтГТУ.
- глубина уплотненной зоны
)Определяем глубину уплотнения
где - толщина просадочного слоя
)Определяем значение плотности сухого грунта после уплотнения
где - плотность скелета грунта
- коэффициент перехода от природного грунта к уплотненному
Т.к. полученная плотность больше рекомендуемой то принимаем значение максимальной плотности согласно таблице
Таблица 1.7.1– Значения плотности сухого грунта лессовидных грунтов после уплотнения тяжелыми трамбовками
Коэффициент перехода n
Максимальное значение плотности сухого грунта после уплотнения гсм3
)Определяем значение коэффициента плотности после уплотнения грунта
)Определяем значение модуля деформации по коэффициенту пористости :
)Определяем осадку и просадку грунта после уплотнения :
Осадка фундамента по ряду «А» составляет:
Осадка фундамента по ряду «Б» составляет:
Относительные деформации основания:
Условие выполняется расчет закончен.
Определяем величину недобора
Расчет свайных фундаментов
Сбор нагрузок и оценка инженерно-геологических условий площадки строительства выполнены в первой части курсового проекта.
1Определение глубины заложения ростверка
Определяется аналогично как и в фундаментах мелкого заложения:
зависит от конструктивных особенностей
Рисунок 2.1.1 –Схема фундамента
2Определение типа конструкции и размеров свай
В курсовом проекте принимаем железобетонные забивные призматические сваи сплошного квадратного сечения с поперечным армированием ствола с ненапрягаемой стержневой арматурой. По условиям взаимодействия с грунтом основания – сваи висячие передающие нагрузку на грунты основания боковой поверхностью и нижним концом. Так как нагрузка на сваи передается с колонн проектируем свайный куст. Так как на фундамент действуют горизонтальные нагрузки то проектируем жесткое сопряжение сваи с ростверком.
При анализе инженерно-геологических условий строительной площадки выделяем слой грунта для опирания забивных свай. Таким слоем является третий- глина так как первый слой – супесь просадочная – непригоден для опирания а у второго слоя (суглинка мелкопластичного) показатель текучести больше 06.
где - глубина первого слоя (м);
Н2- глубина второго слоя (м);
- глубина заложения ростверка м;
- глубина заглубления сваи в несущий слой грунта м(Минимальное заглубление сваи в несущий слой грунта – 1 м);
- заделка сваи в ростверк м (Сваю заделывают на глубину 300 мм).
Рисунок 2.2.1 – Схема определения длины сваи
3Определение несущей способности сваи
Определяем несущую способность сваи Fdкак минимальное значение из несущей способности сваи по грунту и по материалу. При расчете висячих свай определяется только несущая способность по грунту так как несущая способность по материалу заведомо больше.
где gc - коэффициент условий работы сваи в грунте равный 1.
gcR - коэффициент условий работы грунта под нижним концом сваи;gcR = 1
gcf - коэффициент условий работы грунта по боковой поверхности сваи зависящий от способа изготовления сваи 1.
R -расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи зависящий от типа грунта и от глубины погружения нижнего конца сваи кПа.Определяется по таблице 1[4];
A–площадьопирания на грунт сваи м2
u -периметр поперечного сечения сваи м
hi - толщина i-го слоя грунта принимаемая м.
Для сваи С10-30 с сечением 300х300мм А=009 м2; u=12 м
По таблице 12 [4] определяем расчетные сопротивления Rи fi.
Определяем глубину погружения нижнего конца сваи:
R=3870 кПа (методом интерполяции)
Таблица 2.3.1 – Определение расчетного сопротивления слоев грунта
(для просадочных грунтов)
Рисунок 2.3.1 – Схема определения несущей способности сваи
4Определение количества свай в ростверке
- вертикальная нагрузка из задания кН;
- сила расчетного сопротивления сваи;
- несущая способность определенная выше;
- коэффициент надежности зависящий от способа определения несущей способности сваи
Полученное количество свай удовлетворяет условию. Принимаем 5 свай С7-40 по ряду А и 8 –С7-40 по ряду Б.
5Конструирование свайного ростверка
Рисунок 2.5.1 – Конструирование свайного фундамента по ряду А
Рисунок 2.5.2 – Конструирование свайного фундамента по ряду Б
При внецентренной нагрузке:
6.1Проверка по ряду А
- расчетнаянагрузка;
- плотность бетона кНм3;
Сравним полученную фактическую нагрузку на сваю с ее несущей способностью:
(условие не выполняется).
Принимаем 6 свай С7-40
(условие выполняется).
где - момент силы действующей относительно оси x
- расстояние от главной оси фундамента до оси наиболее загруженной сваи м;
- расстояние от главной оси фундамента до оси
(условие выполняется)
(условие выполняется)
6.2Проверка по ряду Б
6.3Расчет свайных фундаментов по деформациям
где Sобщ – осадка основания фундамента (совместная деформация основания и сооружения);
[S]u– предельное значение осадки основания фундамента[S]u = 8 см.
[SL]u – предельная относительная деформация основания
Расчет осадок выполняем методом элементарного послойного суммирования как для условного фундамента мелкого заложения.
Границами условного фундамента (АБВГ) являются: верхняя-совпадает с уровнем планировки ; нижняя- плоскость проходящая по нижним концам свай; боковые границы – вертикальные плоскости проходящие через точки В и Г. Точки В и Г определяются : от точки сопряжения ростверка со сваей проводим луч под углом до пересечения с плоскостью проходящей через нижние концы свай.
6.4Определение геометрических параметров условного фундамента
Ширина подошвы условного фундамента:
bр- расстояние между наружными гранями свай;
φоср-осредненное значение угла внутреннего трения в пределах сваи;
hi-толщина грунта соприкасающегося со сваей
Длина подошвы условного фундамента:
Площадь условного фундамента:
dусл.- высота условного фундамента;
Рисунок 2.6.4.1 – Расчетная схема для определения условной ширины фундамента
Определение геометрических параметров условного фундамента
- угол внутреннего трения 1-го слоя грунта;
- угол внутреннего трения 2-го слоя грунта;
Определение геометрических параметров условного фундамента
- давление по подошве условного фундамента;
- расчетное сопротивление грунта;
Проверка условия по ряду А
Определяем расчетное сопротивление грунта
где - коэффициенты условий работы зависящие от конструктивной схемы здания и типа грунта
- коэффициенты зависящие отφ
- ширина подошвы фундамента м (b=bусл=267м)
удельное сцепление по подошвой фундамента
Определяем давление по подошве условного фундамента
где - расчетная нагрузка кН
где - объем сваи м3;
n – количество свай;
где - объем ростверка м3;
(Условие выполняется)
Проверка условия по ряду Б
Определяем действительное расчетное сопротивление грунта
- ширина подошвы фундамента м (b=bусл=357м)
6.6 Расчет осадки основания фундамента
Расчет осадки делается аналогично фундаментам мелкого заложения-методом послойного элементарного суммирования.
Таблица 2.6.6.1- Расчет осадки фундамента по ряду А
Рисунок 2.6.6.1 – Схема распределения вертикальных напряжений в линейно-деформируемом полупространстве по ряду А
Таблица 2.6.6.2 - Расчет осадки фундамента по ряду Б
Рисунок 2.6.6.2 – Схема распределения вертикальных напряжений в линейно-деформируемом полупространстве по ряду Б
Сравнение технико-экономических показателей вариантов фундаментов
Таблица 3.1 – ТЭП фундаментов мелкого заложения
Наименование работ материалов
Фундаменты мелкого заложения
Разработка грунта под фундаменты (при глубине выработки 15-2м)
Крепление досками стенок котлованов глубиной до 3 м
Устройство монолитных фундаментов
Уплотнение грунта тяжелыми трамбовками
Таблица 3.2 – ТЭП свайных фундаментов
Разработка грунта под ростверки (при глубине выработки 15-2м)
Забивка жб свай (длиной не более 9м)
Жб сваи сплошного сечения
Вывод: на основании технико-экономического сравнения вариантов фундаментов можно сделать вывод что свайный фундамент на 30 % экономичнее фундамента мелкого заложения.
ГОСТ 25100-2011.Грунты. Классификация. – Введ. 1996.07.01. – М.: Госстандарт России: Изд-во стандартов 1995. – 31с.
СП 22.13330.2011. Основания зданий и сооружений. Актуализированная редакция СНиП 2.02.01-83*. – введ. 2011.05.20. – М.: НИИОСП им. Н. М. Герсеванова: Росстандарт 2010. – 138с.
СНиП 23-01-99. Строительная климатология. – введ. 2000.01.01. – М.: НИИСФ: Госстрой России 1999. – 65с.
СНиП 2.02.03-85. Свайные фундаменты.–введ. 1987.01.01. – М.: НИИОСП им. Герсеванова: Госстрой СССР 1985. – 46 с.
И.В Носков О.Г. Крейбель. Механика грунтов основания и фундаменты: примеры расчета фундаментов1986.

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.