ОиФ 6-ти этажного гражданского здания

Основания и фундаменты.dwg

План свай совмещенный
совмещенный с планом ростверка
Посадка фундаментов на
инженерно-геологический разрез
Проектирование оснований и фундаментов
-этажного гражданского здания
Сборные железобетонные элементы
Фундаментный стеновой блок
Спецификация элементов
Все не замаркерованные элементы сборного фундамента - ФБС 9.6.6
Все не замаркерованные сваи - С70-30-8
Посадка фундаментов на инженерно-геологический разрез представлена в одном экземпляре
т.к. по обоим сечениям она идентична"

Основания и фундаменты.docx

Министерство сельского хозяйства Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
«КУБАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
имени И.Т. Трубилина»
РАСЧЕТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
К КУРСОВОМУ ПРОЕКТУ ПО ТЕМЕ:
«ПРОЕКТИРОВАНИЕ ОСНОВАНИЙ И ФУНДАМЕНТОВ
- ЭТАЖНОГО ГРАЖДАНСКОГО ЗДАНИЯ»
г. Краснодар 2020 г.
ОЦЕНКА ГРУНТОВЫХ УСЛОВИЙ ПЛОЩАДКИ СТРОИТЕЛЬСТВА 4
ХАРАКТЕРИСКИКА ПРОЕКТИРУЕМОГО ЗДАНИЯ 12
1. Характеристика конструктивной схемы и особенностей здания 12
2. Определение нагрузок действующих на фундаменты 12
ВАРИАНТНОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ 15
1. Вариант 1 - фундаменты мелкого заложения 15
2. Вариант 2 - свайные фундаменты 15
РАСЧЕТ И КОНСТРУИРОВАНИЕ ФУНДАМЕНТОВ МЕЛКОГО ЗАЛОЖЕНИЯ 15
1. Выбор глубины заложения фундаментов 16
2. Определение основных размеров подошвы фундаментов 16
3. Расчет осадок фундаментов 19
РАСЧЕТ И КОНСТРУИРОВАНИЕ СВАЙНЫХ ФУНДАМЕНТОВ 23
1. Назначение типа и глубины заложения подошвы ростверков 23
2. Выбор типа и длины свай 23
3. Расчет количества свай и размещение их в плане 23
4. Расчет осадок свайных фундаментов 26
ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ СРАВНЕНИЕ ВАРАНТОВ ФУНДАМЕНТОВ 30
ПРОЕКТИРОВАНИЕ КОТЛОВАНА 32
ЗАЩИТА ОТ ПОВЕРХНОСТНЫХ ВОД И ПОДЗЕМНЫХ 32
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 34
Грунты представляют собой достаточно сложную физико-механическую систему которая изменяется во времени под влиянием постоянного или кратковременного внешнего и внутреннего воздействия механических физических химических биологических и других факторов.
Любое здание или сооружение строится на грунтовом основании или располагается в толще грунта. Фундамент является той частью здания которая взаимодействует непосредственно с грунтом образуя механическую систему с ним. Таким образом фундамент можно представить как связующее звено здания – основание. Прочность устойчивость и нормальная эксплуатация сооружения определяется не только его конструктивными особенностями но и свойствами грунта.
Стоимость фундамента составляет в среднем 12% от стоимости сооружения трудозатраты не редко достигают 15% и более от общих затрат труда а продолжительность работ по возведению фундаментов доходит до 20% срока строительства сооружения.
Если конструкционные материалы могут быть приготовлены технологами так чтобы они обладали заданными механическими физическими и другими свойствами то грунты на каждой строительной площадке имеют самостоятельную историю образования. Состав строение и свойства грунтов определены природой и могут существенно отличаться даже в пределах одной строительной площадки.
Поведение грунтов под нагрузками сопровождается сложными процессами во многом отличающихся от поведения конструкционных материалов. К тому же прочность грунтов обычно в сотни раз меньше а деформируемость в тысячи раз больше чем конструкционных материалов. Недоиспользование несущей способности грунтов основания приведет к удорожанию строительства. С другой стороны ошибочная оценка поведения грунтов основания часто бывает причиной аварий сооружения. По этому необходимо не только уметь правильно оценить прочностные и деформационные свойства грунтов но и разработать наиболее рациональное решение передачи нагрузок от сооружения на основания а в ряде случаев и способы улучшения строительных свойств грунтов основания.
ОЦЕНКА ГРУНТОВЫХ УСЛОВИЙ ПЛОЩАДКИ СТРОИТЕЛЬСТВА
Суглинок бурый мощность слоя = 24м
Вычисление физических характеристик грунта:
Удельный вес скелета грунта (сухого грунта) определяем по формуле:
где – удельный вес грунта кНм3;
W – естественная влажность %;
Коэффициент пористости грунта:
где S – удельный вес твердых частиц грунта кНм3;
Степень влажности определяется по формуле:
где – плотность воды =10 кНм3;
Так как 08 грунт может проявлять просадочные свойства. Для этого определяем:
– коэффициент пористости грунта при влажности на границе текучести по формуле:
– показатель по формуле:
– грунт ненабухающий считается непросадочным
Классификация грунта по видам:
Число пластичности грунта:
где WL – верхний предел пластичности %;
Wp – нижний предел пластичности %
данный грунт относится к суглинкам (7IP17) тяжелый песчанистый.
Классификация грунта по разновидности:
Показатель текучести грунта (коэффициент консистенции):
данный грунт относится к тугопластичным суглинкам
Выбор механических характеристик:
Согласно таблиц СНиП:
Суглинок бурый толщина слоя = 21 м
Удельный вес скелета грунта (сухого грунта) по формуле (1):
Коэффициент пористости грунта по формуле (2):
Степень влажности определяется по формуле (3):
– грунт без просадочных свойств
Коэффициент пористости грунта при влажности на границе текучести по формуле (4):
Показатель по формуле (5):
– грунт ненабухающий
Число пластичности грунта по формуле (6):
данный грунт – суглинок тяжелый песчанистый
Показатель текучести грунта (коэффициент консистенции) по формуле (7):
Данный грунт относится к мягкопластичным суглинкам.
Грунт супесь серая толщина слоя = 25м
данный грунт относится к супеси (1IP7) песчаная.
Данный грунт относится к пластичным супесям.
Грунт песок зелено-бурый мелкий толщина слоя = 25 м
Классификация по плотности сложения:
Удельный вес скелета грунта (сухого грунта) определяем по формуле (1):
Песок средней плотности
Классификация по степени влажности:
Песок водонасыщенный
Грунт находится ниже УГВ поэтому определяем плотность грунта с учетом взвешивающего действия воды по формуле (8):
Глина бурая толщина слоя = 52 м
Глина легкая пылеватая
Показатель текучести грунта по формуле (7):
Данный грунт относится к полутвердым глинам
Результаты обработки данных по каждому геологическому слою вносим в сводную таблицу.
Данные изысканий получены на основании выполненных исследований.
Таблица 1.1 – Сводная таблица механических характеристик грунтов
Полное наименование грунта
Удельный вес грунта природной влажности кНм3
Удельное сцепление с кПа
Угол внутреннего трения φ град
Модуль общей деформации Е МПа
Расчетное сопротивление R кПа
Рисунок 1.1 – Инженерно-геологический разрез
ХАРАКТЕРИСТИКА ПРОЕКТИРУЕМОГО ЗДАНИЯ
1. Характеристика конструктивной схемы и особенностей здания
Краткое описание строительных материалов надземной части здания:
Конструктивная схема здания безкаркасного типа. Стены из кирпича перекрытия – монолитный жб перегородки – кирпичные. Крыша – плоская (эксплуатируемая) кровля – керамогранит. Утеплитель – керамзитобетон.
2. Определение нагрузок действующих на фундаменты
При проектировании оснований зданий и сооружений необходимо учитывать нагрузки которые воздействуют при их строительстве и эксплуатации а также при изготовлении хранении и перевозке строительных конструкций.
Основными характеристиками нагрузок являются их нормативные значения устанавливаемые СП 20.13330.2011 «Нагрузки и их воздействия». Расчетные величины действующих нагрузок определяются как произведение нормативных значений на коэффициент надежности по нагрузке который должен соответствовать рассматриваемому предельному состоянию и учитывать возможные отклонения нагрузок в неблагоприятную сторону от нормативных значений.
Выберем для сбора нагрузок последующего конструирования и расчета фундаментов два сечения по осям А и В.
Определим их грузовую площадь :
Таблица 2.1 – Нормативные и расчетные нагрузки в сечении по оси А
Коэффи-циент надежн.
Вес чердачного перекрытия
Вес межэтаж. перекрытия
Вес перегородок (6 этажей)
Вес карниза и стены выше черд. пер-тия
Вес наружн. стены со 2 этажа и выше при 40% остеклении
Вес наружн. стены 1 эт. и цоколя
распр. нагрузка на перекрытие
Полезная нагрузка на чердачное перпекрытие
Таблица 2.2 – Нормативные и расчетные нагрузки в сечении по оси Б
Вес внутр. стены со 2 этажа и выше
Вес внутр. стены 1 эт. и цоколя
Полезная нагрузка на чердачное перекрытие
ВАРИАНТНОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ
1. Вариант 1 - фундаменты мелкого заложения
Чем меньше глубина заложения фундамента тем меньше объемы земляных работ и ниже стоимость его возведения. Однако в виду того что верхние слои грунта не всегда обладают необходимой несущей способностью или конструктивные особенности сооружения требуют его заглубления при выборе глубины заложения фундаментов приходится руководствоваться целым рядом факторов:
)Заглубление фундамента в несущий слой на 03-05 м;
) Уровень пола подвала должен быть выше уровня грунтовых вод на 05-1 м;
) По условиям сезонного промерзания грунтов.
) В сечениях с подвалом глубина заложения фундаментов принимается ниже уровня пола на 02-05 м.
2. Вариант 2 - свайные фундаменты
Размер свай и глубина их забивки назначаются в зависимости от ряда факторов: геологических условий действующих нагрузок типа ростверка имеющегося оборудования для изготовления свай.
Глубину заложения ростверка назначаем исходя из конструктивной схемы здания. А также принимая во внимание те же условия которые мы учитывали.
РАСЧЕТ И КОНСТРУИРОВАНИЕ ФУНДАМЕНТОВ
К фундаментам мелкого заложения (ФМС) относятся фундаменты имеющие отношение высоты к ширине подошвы не превышающее 4 и передающие нагрузку на грунты основания преимущественно через подошву.
ФМЗ возводятся в открытых котлованах или в специальных выемках устраиваемых в грунтовых основаниях.
Проектируемое здание имеет прямоугольную конфигурацию в плане и бескаркасную конструктивную схему следовательно фундамент принимаем сборный ленточного типа.
1. Выбор глубины заложения фундаментов
На территории Краснодарского края глубину промерзания для расчета следует принимать 08м. Исходя из приведенных выше условий и конструктивных соображений (п.1.- 2-й слой оптимальное сочитание несущей способности и стоимости работ) назначаю глубину заложения подошвы фундамента:
В соответствии со СП 22.13330.2011 условием проведения расчетов по деформациям (второму предельному состоянию) является ограничение среднего по подошве фундамента давления р величиной расчетного сопротивления грунта R
2. Определение основных размеров подошвы фундаментов
Принимаю расчетную длину подошвы фундамента 1м.
Ширина подошвы фундамента в первом приближении:
Опытным путем было установлено что такая ширина подошвы не достаточна поэтому принимаем b=36 м.
Вычисляю расчетное сопротивление:
и - коэффициент условий работы учитывающий особенности работы разных грунтов;
коэффициент принимаемый: k=1 – если прочностные характеристики грунта (с и φ) определены непосредственными испытаниями и k = 11 – если они приняты по таблицам СП;
- коэффициент принимаемый =1 при b10м
и - усредненные расчетные значения удельного веса грунтов залегающих соответственно ниже и выше подошвы фундаментов;
Принимаю монолитный железобетонный ленточный фундамент.
Определение фактического напряжения под подошвой фундамента:
- момент от действия сейсмической нагрузки
- сейсмическая нагрузка = 01*N;
- глубина заложения фундамента;
-момент сопротивления относительно плоскости в которой действует сейсмическая нагрузка
Опытным путем было установлено что такая ширина подошвы не достаточна поэтому принимаем b=48 м.
Вычисляю расчетное сопротивление по формуле 10:
- коэффициент принимаемый: k=1 – если прочностные характеристики грунта (с и φ) определены непосредственными испытаниями и k = 11 – если они приняты по таблицам СП;
Принимаю монолитный железобетонный фундамент стаканного типа .
Определение фактического напряжения под подошвой фундамента (11):
Значит фундамент подходит.
3. Расчет осадок фундаментов
Расчет осадок фундаментов осуществляется по формуле:
Расчет оснований по деформациям производится исходя из условия:
- совместная деформация основания и сооружения.
- предельное значение совместной деформации основания и сооружения.
Для определения используется метод послойного суммирования осадок который допустимо применять когда давление под подошвой фундамента не превышает расчетной сопротивление грунта основания. Для этого построим эпюры вертикальных напряжений от собственного веса грунта (эпюра ) и дополнительных вертикальных напряжений (эпюра ).
Вертикальные напряжения от собственного веса грунта:
Дополнительные вертикальные напряжения глубин от подошвы фундамента:
- коэффициент учитываемый в таблице СП в зависимости от формы подошвы фундамента относительной глубины
– среднее давление под подошвой фундамента;
- вертикальное напряжение от собственного веса фундамента.
Сперва строим эпюру бытовых давлений .
Для построения необходимы значения мощностей каждого слоя и их объемный вес .
Удельный вес грунтов залегающих ниже уровня подземных вод но выше водоупора должен приниматься с учетом взвешивающего действия воды:
Расчет удельного веса каждого слоя:
Расчет осадки сечения по оси А:
Для построения эпюры дополнительных вертикальных напряжений принимаю величину элементарного слоя равным (02-04)b
Таблица 4.1 – Расчет осадок в сечении по оси А
Рисунок 4.1 – Схема распределения напряжений в линейно-деформируемом полупространстве (сечение по оси А)
Расчет осадки сечения по оси Б:
Таблица 4.2 – Расчет осадок в сечении по оси Б
Рисунок 4.2 – Схема распределения напряжений в линейно-деформируемом полупространстве (сечение по оси Б)
РАСЧЕТ И КОНСТРУИРОВАНИЕ СВАЙНЫХ ФУНДАМЕНТОВ
В случаях когда у поверхности залегают слои слабых грунтов которые не могут служить основанием для фундаментов мелкого заложения проектируемого сооружения возникает необходимость передачи нагрузки на более плотные слои расположенные на глубине. В подобных ситуациях чаще всего прибегают к устройству свайного фундамента.
Опираясь на ИГЭ строительной площадки принимаем ленточный свайный фундамент из висячих свай квадратного сечения изготовленных в заводских условиях.
1. Назначение типа и глубины заложения подошвы ростверков
Глубину заложения ростверка назначаем исходя из конструктивной схемы здания. А также принимая во внимание те же условия которые мы учитывали.
2. Выбор типа и длины свай
Назначаем глубину заложения ростверка – 14 м. Длину сваи принимаю –7 м.
3. Расчет количества свай и размещение их в плане
Несущую способность висячей забивной сваи работающую на сжимающую нагрузку определяем по формуле:
=1 – коэффициент условий работы свай в грунте;
- расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи;
- площадь операния на грунт сваи принимаемая по площади поперечного сечения сваи брутто;
u – периметр поперечного сечения сваи м;
- расчетное сопротивление
и - коэффициенты условий работы грунта соответственно под нижним концом и на боковой поверхности сваи учитывающие влияние способы погружения на расчетные сопротивления грунта принимаемые независимо друг от друга
Рисунок 5.1 – Схема для определения несущей способности свай
Определение количества свай
а) в сечении по оси А:
Число свай определяется из допущения что ростверк осуществляет равномерное распределение нагрузки на свайный ряд.
Принимаю в ряду 2 сваи.
б) в сечении по оси Б:
Конструирование ростверка
Ростверк выполняется из монолитного железобетона заделка сваи в ростверк 03 м. Высоту ростверка принимаю 06 м.
Расстояние от края ростверка до внешней стороны вертикально нагруженной сваи 01м.
Свайные фундаменты могут располагаться в один два и более рядов в линейном и шахматном порядке.
Рисунок 5.2 – Расположение свай в ростверке
Конструкция свайного фундамента
Принимается квадратная свая:
- сторона поперечного сечения – 300 мм;
- длина сваи – 7000 мм;
4. Расчет осадок свайных фундаментов
При определения осадки свайного фундамента его рассматривают как условный массивный фундамент на естественном основании. Это означает что сваи грунт межсвайного пространства а также некоторый объем грунта примыкающего к наружным сторонам свайного фундамента рассматриваются как единый массив.
Определяем границы условного фундамента :
) снизу – плоскостью проходящей через нижние концы свай;
) сверху – поверхность планировки грунта;
) с боков – вертикальными плоскостями отстоящими от наружных граней крайних рядов вертикальных свай на расстояние с = 075 м. Отсюда ширина условного фундамента равна:
Рисунок 5.3 – Определение габаритов условной подошвы свайного фундамента
Расчет осадки в сечении по оси А:
Давление по условной подошве фундамента определяется по формуле: (16)
- вес грунта на его уступах
Данный фундамент подходит.
Осадки для свайного фундамента выполняем также как для условного фундамента на естественном основании.
Таблица 5.1 – Расчет осадок в сечении по оси А
Рисунок 5.4 – Схема распределения напряжений в линейно-деформируемом полупространстве (сечение по оси А)
Расчет осадки в сечении по оси Б:
Расчет среднего давления по площадке условного фундамента определяем по формуле 16:
Осадки для свайного фундамента выполняем также как для условного фундамента на естественном основании.
Таблица 5.2 – Расчет осадок в сечении по оси Б
Рисунок 5.5 – Схема распределения напряжений в линейно-деформируемом полупространстве (сечение по оси Б)
ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ СРАВНЕНИЕ ВАРИАНТОВ ФУНДАМЕНТОВ
Для сравнения технико-экономических показателей необходимо подсчитать объем основных работ и материалов для конструирования фундамента под все здание. Затем рассчитать стоимость и трудоемкость изготовления каждого фундамента.
Сравнение технико-экономических показателей свайного фундамента и фундамента на естественном основании приведено в таблицах:
Таблица 6.1 – ТЭП для фундаментов на естественном основании
Устройство песчаной подготовки под фундамент
Устройство монолитного жб фундамента
Таблица 6.2 – ТЭП для свайных фундаментов
Устройство монолит. ростверка
В результате сравнения двух вариантов фундамента по ТЭП видно что фундаменты на естественном основании меньше в отношении стоимости но больше в отношении трудоемкости нежели фундаменты свайного типа. Также фундамент на естественном основании имеет нестандартно большую ширину подошвы фундамента поэтому более целесообразно будет принять фундамент свайного типа.
ПРОЕКТИРОВАНИЕ КОТЛОВАНА
Для свайного фундамента необходимо запроектировать котлован или траншею. Исходя из конструктивной схемы данного сооружения выбираю котлован.
Учитывая что глубина заложения фундамента равна 14 м крутизна откосов для суглинков 90° что соответствует hb=1.
ЗАЩИТА ОТ ПОВЕРХНОСТНЫХ И ПОДЗЕМНЫХ ВОД
Для защиты фундаментов и подземных помещений зданий или сооружений от атмосферных и грунтовых вод необходимо предусматривать специальные защитные мероприятия которые зависят от гидрогеологических условий строительной площадки сезонного промерзания и возможного изменения уровня грунтовых вод особенностей конструкций и назначения помещения. Выработанные практикой строительства различные способы защиты конструкций и подземных помещений от подземных вод и сырости можно разделить на три основные группы:
- борьба с проникновением атмосферных осадков в грунт путем отвода дождевых вод с площадки строительства;
- устройство дренажей для его осушения;
- применение различных видов гидроизоляции.
Для организации отвода дождевых и талых вод осуществляется вертикальная планировка территории застройки заключающаяся в придании местности определенных уклонов. Для эвакуации собравшейся воды предусматривается устройство на местности системы отводных канав а на застроенной местности где применение открытой системы водоотлива затруднительно устраивают закрытые лотки и ливневую канализацию.
Также для защиты фундаментов и грунтов основания от атмосферных вод вокруг здания предусматривается асфальтобетонная отмостка шириной 12-15 м.
Гидроизоляция предназначается для обеспечения водонепроницаемости сооружения а также защиты от коррозии и разрушения материала фундамента при физической или химической агрессивности подземных вод.
В данном случае уровень подземных вод находится ниже уровня подошвы фундамента по этому для защиты от капиллярной влаги надземные помещения достаточно ограничится устройством по выровненной поверхности всех стен на высоте 15-20 см от верха отмостки или тротуара непрерывной водонепроницаемой прослойки из жирного цементного раствора толщиной 2-3см или 1-2 слоев рулонного материала на битумной мастике.
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
Лекции по курсу «Основания и фундаменты»
Этапы проектирования фундаментов мелкого заложения для многоэтажных зданий: учеб. пособие А. И. Полищук И. В. Семёнов И. В. Болгов. – Краснодар: КубГАУ 2017. – 237 с.
Основания и фундаменты: методические указания Шадунц К.Ш. Ещенко О.Ю. Дерябин А.В. Летягин А.В. – Краснодар: КубГАУ 1998.
Механика грунтов основания и фундаменты: учебное пособие С.Б. Ухов В.В. Семенов В.В. Знаменский. – М.: Изд-во АСВ 2005. – 528с.
Справочник геотехника. Основания фундаменты и подземные сооружения Под общ. ред. В. А. Ильичева и Р. А. Мангушева. –2-е изд. доп. и перераб. – М.: Изд-во АСВ 2016. – 1040 с.
СП 22.13330.2011 «Основания зданий и сооружений»
СП 20.13330.2011 «Нагрузки и воздействия»
СП 24.13330.2011 «Свайные фундаменты»