Фундамент мелкого заложения. Свайный фундамент

ОБЩЕЕ.dwg

Фундаменты мелкого заложения
Свая железобетонная С 35-6
Ростверк железобетонный 3850х2450
Ростверк железобетонный 2450х2450
Спецификация фундаментов
Спецификация свайного поля
На данном листе представлены фундаменты котельной в 2-х вариантах - мелкого заложения (ленточные) и свайные. Место строительства - г. Гурьев. 2. За относительную отметку 0
0 принаята отметка чистого пола
соответ- ствующия относительной отметке 8
м. Планировочная отметка 0
0 м. Уро- вень подземных вод на отметке -6
0 м. Глубина промерзания 1
расчетная глубина промерзания 0
м. 3. Фундаменты мелкого заложения выполняются монолитном варианте. Глубина заложения 1
м от уровня планировки. Основанием для фундаментов служит супесь пластичная с условным расчетным сопротивлением 320 кПа. 4. Свайные фундаменты запроектированы из монолитного ростверка с применением свай С35-6. Основанием служит суглинок тугопластичный с услонвым расчетным сопро- тивлением 180 кПа. 5. Погружение свай производится дизель-молотом 6. По итогам технико-экономического сравниения принят более экономичный вариант ленточных фундаментов.
Поперечный разрез и план сооружения.
инженерно-геологический разрез. План участка.
План фундаментов мелкого заложения и
Проект здания склада
Совмещенный план фундаментов мелкого заложения
Вертикально нагруженные висячие сваи ФС-1 и ФС-2
Вертикально нагруженные висячие сваи ФС-3 и ФС-4
Условные обозначения:
- глина мягкопластичная
- суглинок мягкопластичный
- песок средней крупности

Пояснилка.doc

Курсовой проект 41 с. 9 рис. 9 табл. 7 источников.
ОСНОВАНИЯ И ФУНДАМЕНТЫ; ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ГРУНТОВ; РАСЧЕТНОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ ОСНОВАНИЯ; ФУНДАМЕНТЫ МЕЛКОГО ЗАЛОЖЕНИЯ; СВАЙНЫЕ ФУНДАМЕНТЫ; ДЕФОРМАЦИЯ ОСНОВАНИЯ; ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ.
Объектом курсового проекта является расчет оснований и фундаментов здания склада.
В результате работы над проектом установлены физико-механические характеристики грунтов и дано их наименование определено расчетное сопротивление основания выполнены расчеты фундаментов мелкого заложения и свайных.
На основе технико-экономического сравнения вариантов фундаментов в качестве наиболее рационального принят свайный фундамент.
Задание на курсовое проектирование
Анализ конструктивных особенностей здания и характера нагрузок на основание
Состав грунтов анализ инженерно-геологических условий и оценка расчетного сопротивления грунтов
Выбор возможных технических решений фундаментов
Расчет свайных фундаментов
Определение размеров условного фундамента
Технико-экономическое обоснование вариантов фундаментов
Определение объемов котлована
Библиографический список
ЗАДАНИЕ НА КУРСОВОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ
Ф.И.О. студента: Макарова Виктория Олеговна
Место строительства: г. Новосибирск
Номер инженерно-геологического разреза: 4
Удельный вес грунта γ кНм3
Удельный вес частиц γS кНм3
Угол внутреннего трения
на границе пластичности
на границе текучести
Физико-механические характеристики слоев грунта:
Отметка поверхности природного рельефа: 800 м
Варианты нагружения:
АНАЛИЗ КОНСТРУКТИВНЫХ ОСОБЕННОСТЕЙ ЗДАНИЯ И ХАРАКТЕРА НАГРУЗОК НА ОСНОВАНИЕ
Котельная представляет собой одноэтажное промышленное бескрановое здание с полным каркасом. Подвал в здании отсутствует но под частью здания имеется техническое подполье в виде траншеи под коммуникации. Высота здания 18м размеры в плане 18х36м. Колонны крайнего ряда имеют размер в плане 600х400мм внутренние колонны и колонны фахверка – 400х400мм оборудование – 6000х3000мм. Каркас здания кроме полезной несет еще ветровую и снеговую нагрузку поэтому фундаменты №1 и №2 воспринимают еще моментые усилия и поперечную силу.
СОСТАВ ГРУНТОВ АНАЛИЗ ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ И ОЦЕНКА РАСЧЕТНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ГРУНТОВ
Глубина промерзания в г. Новосибирск = 220см УПВ на отметке 07 м ниже глубины промерзания.
Ip = WL - Wp = 036 – 022 = 014 Суглинок т.к. 007 ≤ Ip ≤ 017
IL = (W - Wp) Ip = (031 – 022) 014 = 064 Мягкопластичный 05 ≤ IL≤ 0.75
e = [γs* (1+W)] γ – 1= 268(1+031)185 – 1 = 09
Sr = Wγs eγw = 031*268 (09*10) = 092 т.к. t=5C° то γw = 099973 гсм3
γsb = (γs – γw) (1+e) = (268 – 10) (1 + 09) = 884
Полное наименование грунта: мягкопластичый суглинок с коэффициентом пористости е=09 R0 = 1588 кПа.
e = [γs* (1+W)] γ – 1= 268 (1+029)19 – 1 = 082
Sr = Wγs eγw = 029*268 (082*10) = 095
Частицы >01мм в количестве 75% следовательно это песок пылеватый.
Nu= d60 d10 = 02005=4 Грунт неоднородный т.к. Nu>3
γsb =( γs – γw)(1 + e)= ( 268 – 10)(1 + 082) = 92
ρd = ρ (1 + W) = 193 (1 + 029) = 15
Полное наименование грунта: песок пылеватый рыхлый неоднородный влажный R0=150 кПа.
Ip = WL - Wp = 058 – 030 = 028 Глина т.к. Ip ≥ 017
IL = (W - Wp) Ip = (03 – 03) 028 = 0 Полутвердая т.к. 0 ≤ IL ≤ 025
e = [γs* (1+W)] γ – 1= 272(1+03)20 – 1 = 0768
Sr = Wγs eγw = 0.3*272 (0768*10) = 106
γsb = (γs – γw) (1+e) = (272 – 10) (1 + 106) = 973
Полное наименование грунта: полутвердая глина с коэффициентом пористости е=0768 R0 = 332 кПа.
Рисунок 1. Эпюра расчетных сопротивлений грунтов.
Таблица 1. Сводная ведомость показателей физико–механических свойств грунтов
Параметры и характеристики
Естественная влажность w
Удельный вес частиц γS
Удельный вес с учетом взвешивающего действия воды γSB
Коэффициент пористости e
Степень влажности Sr
Влажность на границе текучести wL
Влажность на границе раскатывания wP
Число пластичности IP
Показатель текучести IL
Удельное сцепление c КПа
Угол внутреннего трения φ гр
Модуль деформации E МПа
Коэффициент фильтрации мсут
Полное наименование грунта
Мягкопластич. суглинок
Условное расчетное сопротив-ление R0КПа
ВЫБОР ВОЗМОЖНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ ФУНДАМЕНТОВ
Отличительной особенностью проектирования фундаментов является вариантность. Для типового здания не существует типового фундамента. При выборе того или иного фундамента необходимо учитывать совместную работу основания фундамента и надземных несущих конструкций здания инженерно-геологические гидрогеологические климатические условия строительной площадки чувствительность несущих конструкций здания к неравномерным осадкам крену и другие особенности здания методы выполнения работ по устройству фундаментов возможности строительной организации и ряд других факторов. Все это приводит к необходимости разработки нескольких вариантов фундаментов. Наиболее оптимальный из них определяется путем технико-экономического сравнения вариантов.
Проектирование оснований и фундаментов выполняется с учетом следующих положений:
обеспечение прочности и эксплуатационных требований зданий;
максимального использования прочностных и деформационных свойств грунта;
максимального использования прочности материала фундамента;
достижение минимальной стоимости материалоемкости и трудоемкости.
В данном курсовом проекте рассмотрены и запроектированы два варианта фундамента: фундамент мелкого заложения и свайный фундамент.
РАСЧЕТ ФУНДАМЕНТОВ МЕЛКОГО ЗАЛОЖЕНИЯ
Определение глубины заложения фундамента.
Глубина заложения фундаментов d1 принимается с учетом множества факторов в том числе конструктивных особенностей проектируемого здания и глубины сезонного промерзания грунтов.
Расчетная глубина промерзания грунтов df=kh*dfn
dfn – нормативная глубина промерзания грунта = 220см по карте климатологии [1];
kh – коэффициент учитывающий влияние теплового режима здания принимаемый равным 05 по табл.1 [2].
Но исходя из конструктивных особенностей здания глубина заложения не может быть меньше 28м поэтому принимаем d1=28м.
Проверка возможности пучения грунта: dw-df=25-11=14 – грунт может испытывать морозное пучение.
Принимаем монолитный железобетонный фундамент высотой 3м по серии 1.412 [6]. Отметка подошвы получается суммой: расстояние от планировочной отметки до обреза фундамент (150мм) и высота фундамента (3000мм). Получаем FL=-3150
Рисунок 2. Схема определения глубины заложения фундамента
N=1680кН M=-170кН*м Q=20кН
Вычисляем предварительную площадь фундамента:
N - вертикальная составляющая внешних сил
R0 - расчетное сопротивление грунта
γср - усредненное значение удельного веса материала фундамента и грунта на его уступах
d1 - глубина заложения.
Принимаем фундамент ФБ 103-108 a x b=48х36=1728м2. Vбет=119м3
Окончательно принимаем ФБ 103-108 a x b=48х36=1728м2. Vбет=119м3
Проверка – определяем давление под подошвой фундамента
Pmax=196 1.2*R=337 кН – условие выполняется
Pmin=179>0 – условие выполняется
N=2530кН M=110кН*м Q=30кН
Принимаем ФБ 103-108 a x b=48х36=1728м2 Vбет=119м3
Окончательно принимаем ФБ 103-108 a x b=48х36=1728м2 Vбет=119м3
Pmax=255 1.2*R=337кН – условие выполняется
Pmin=233>0 – условие выполняется
N=2100кН M=220кН*м Q=30кН.
- условие выполняется
Pmax=232 1.2*R=337 кН – условие выполняется
Pmin=200>0 – условие выполняется
Принимаем ФБ 103-108 a x b=48х36=1728м2 Vбет=119м36.
Pmax=145 1.2*R=337 кН – условие выполняется
Pmin=137>0 – условие выполняется
Осадка основания s с использованием расчетной схемы в виде линейно-деформируемого полупространства определяется методом послойного суммирования по формуле:
– безразмерный коэффициент равный 08 по п.8 прил.2 [2];
n – число слоев на которые разбита сжимаемая толща основания.
Природное давление определяется под подошвой фундамента на границе слоев грунтов и на уровне грунтовых вод по формуле:
szg = γihi где γi и hi - удельный вес и толщина i-го слоя.
Толщина слоя назначается из условия hi≤ 04b или на границе слоев. Тогда hi =04*24=096 м. Расчеты сведем в таблицу.
Таблица 2. Расчет осадки фундамента №2
По приложению 4 [2] Su для многоэтажных зданий с полным железобетонным каркасом равно 8см.
S = 1066см Su =80см - условие выполняется следовательно рассчитанный фундамент может быть использован при возведении сооружения.
РАСЧЕТ СВАЙНЫХ ФУНДАМЕНТОВ
Расчет несущей способности сваи производят согласно СНиП 2.02.03-85
Несущая способность одной висячей сваи (расчет по грунту):
где: gc - коэффициент условий работы сваи в грунте принимаемый gc = 1
R - расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи кПа (тсм2)
принимаемое по табл.1 [2]
A - площадь опирания на грунт сваи м2
u - наружный периметр поперечного сечения сваи м;
fi - расчетное сопротивление i-го слоя грунта основания на боковой
поверхности сваи кПа (тсм2) принимаемое по табл.2 [3];
hi - толщина 1-го слоя грунта соприкасающегося с боковой поверхностью
gcR gc - коэффициенты условий работы грунта соответственно под нижним концом и на боковой поверхности сваи учитывающие влияние способа погружения сваи на расчетные сопротивления грунта и принимаемые по табл. 3 [3].
Рисунок 3. Схема к расчету свайного фундамента №1
Принимаем сваю С6-35 ГОСТ 3.407-115 квадратного сечения со сторонами 035 м длиной 6 метров глубина погружения сваи 9 м.
А – площадь поперечного сечения м2;
U – периметр поперечного сечения м;
Расчетное сопротивление под нижним концом свай принимаем интерполяцией по СНиП таблице 1 R=3840кПа на глубине 10 м песок пылеватый. Расчеты сводим в таблицу. В таблице fi находим по СНиП исходя из показателя текучести.
Таблица 3. Расчет свайного фундамента №1
Fd=1[1*3840*01225+14*1(012*254+023*256+15*16+075*17+38*186+19*19+07*103+03*105)]=829кН
n=NF*1.2=1680*12592=4 сваи
Рисунок 4. Ростверк фундамента ФС-1
N=2530кН M=110кН*м Q=30
Таблица 4. Расчет свайного фундамента №2
n=NF*1.2=2530*12592=6 сваи
Таблица 5. Расчет свайного фундамента №3
n=NF*1.2=2100*1.2592=4сваи
Рисунок 5. Ростверк фундамента ФС-3
Таблица 6. Расчет свайного фундамента №4
n=NF*1.2=630*1.2592=757=2 свай
Из конструктивных особенностей принимаем 4 сваи.
Pср=Nn=6304=157кН592кН
ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАЗМЕРОВ УСЛОВНОГО ФУНДАМЕНТА
В первую очередь по методичке определим углы внутреннего трения грунтов:γ1=28;γ=17.
Расчет фундамента из висячих свай производим как для условного фундамента мелкого заложения в соответствии с требованиями СНиП 2.02.01-83. Границы условного фундамента определяются следующим образом:
снизу - плоскостью АБ проходящей через нижние концы свай;
с боков - вертикальными плоскостями АВ и БГ отстоящими от наружных граней крайних рядов вертикальных свай на расстоянии с.
сверху - поверхностью планировки грунта ВГ здесь jIImt - осредненное расчетное значение угла внутреннего трения грунта определяемое по формуле
h - глубина погружения свай в грунт.
С=hmt*tg(jIImt4) где hmt - расстояние от нижнего конца сваи до подошвы слоя торфа или до верха сваи.
Определяем размеры подошвы условного фундамента
by=ab*( mb-1)+d+2c (1.6)
Ly=al*( ml-1)+d+2c (1.7)
by=ab*( mb-1)+d+2c=14*(3-1)+035+2*11=535м
Ly=al*( ml-1)+d+2c=14*(2-1)+035+2*11=395м
Определяем площадь условного фундамента
Определяем вес условного фундамента N
Определяем вес сваи (1.10)
где n-количество свай в ростверке;
m1-масса одного метра сваи;
m2-масса острия сваи.
Gсв=4*(300*92+60)=113 кН
Определяем вес грунта
где Vгр- объем грунта;
γ- удельный вес грунта;
Gгр=(064*21)*19=255кН.
Определяем вес ростверка
Gh=h(a*b)*γtnjyf (1.12)
где h-высота ростверка;
аb- длины сторон ростверка;
γбетона- плотность бетона;
Gр=03*(385*245)*25=71кН
Вес фундамента N= Gсв+ Gгр+ Gр
Среднее давление под подошвой фундамента N0 не должно превышать расчетного сопротивления грунта основания R кПа определяемого по формуле
где gс1 и gс2 - коэффициенты условий работы принимаемые по табл. 3 СНиП;
k -коэффициент принимаемый равным: k1 =1 если прочностные характеристики грунта (j и с) определены непосредственными испытаниями.
Мg Мq Mc -коэффициенты принимаемые по табл. 4 CНиП;
kz -коэффициент принимаемый равным:
при b 10 м - kz = 1 при b ³ 10 м - kz = z0b + 02 (здесь z0 = 8 м);
b - ширина подошвы условного фундамента м;
gII -осредненное расчетное значение удельного веса грунтов залегающих ниже подошвы фундамента (при наличии подземных вод определяется с учетом взвешивающего действия воды) кНм3 (тсм3);
gII - то же залегающих выше подошвы;
сII -расчетное значение удельного сцепления грунта залегающего непосредственно под подошвой фундамента кПа (тсм2);
d1 -глубина заложения условного фундамента;
N0=NA=43921=209R=95 Условие выполняется.
По методичке определим углы внутреннего трения грунтов:
Gсв=6*(300*92+60)=169 кН
Gгр=(064*21)*19=255кН
gII -осредненное расчетное значение удельного веса грунтов залегающих ниже подошвы фундамента (при наличии подземных вод определяется с учетом
взвешивающего действия воды) кНм3 (тсм3);
N0=NA=49521=236R=95 Условие выполняется.
Аналогично определим углы внутреннего трения грунтов:γ1=28;γ=17.
Аналогично определим углы внутреннего трения грунтов:γ1=28;γ=17
По условию N0R. N0=NA=43921=209R=95 Условие выполняется.
(фундамент №2) pcp=135 кПа
– безразмерный коэффициент равный 08;
Толщина слоя назначается из условия hi =0.4b или на границе слоев. Тогда
Дополнительное вертикальное давление на основание (для фундаментов шириной b ³ 10 м принимается р0 = р);
р - среднее давление под подошвой фундамента;
Вертикальное напряжение от собственного веса грунта на уровне подошвы фундамента szg0
Определяем среднее значение дополнительного вертикального нормального напряжения в i-м слое грунта
Определяем природное давление под подошвой фундамента на границе слоев грунтов и на уровне грунтовых вод
Таблица 7. Расчет осадки свайного фундамента №2
По приложению 4 [2] Su для многоэтажных зданий с полным железобетонным каркасом равно 8см
S=127см Su =80см - условие выполняется следовательно рассчитанный фундамент может быть использован при возведении сооружения.
ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ФУНДАМЕНТОВ
Технико-экономическое сравнение вариантов фундаментов выполняется на основании показателей стоимости прямых затрат на устройство фундамента. Выполним сравнение свайного фундамента.
Таблица 4.1 Технико-экономическое сравнение
Разработка грунта с погрузкой на автомобили-самосвалы экскаваторами с ковшом вместимостью 0.5 м3 группа грунтов 2
Перевозка грузов автомобилями-самосвалами расстояние 5 км
Засыпка траншей и котлованов с перемещением грунта до 5 м бульдозерами мощностью 59Вт 2 группа грунтов
Уплотнение грунта пневматическими трамбовками группа грунтов 1 2
Погружение дизель-молотом копровой установки на базе экскаватора железобетоны свай длиной до 6 м в грунты группы 2
Погружение дизель-молотом копровой установки на базе экскаватора железобетонных свай длиной до 8 м в грунты группы 2
Устройство бетонной подготовки
Устройство железобетонных фундаментов под колонны объемом до 5 м3
Устройство железобетонных фундаментов под колонны объемом до 10 м3
Бетон тяжелый крупность заполнителя 40мм класс В25(М300)
Бетон тяжелый крупность заполнителя 10мм класс В15(М200) для устр-ва бетонной подготовки
Ростверк из бетона класса В225 с расходом стали 100кгм3
СЦМ-441-3001-100110041104
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОБЪЕМА КОТЛОВАНА
Размеры котлована определяются исходя из полученных размеров подошвы и глубины заложения фундамента. Размеры дна котлована фундаментов в плане определяется расстоянием между наружными осями сооружения. Размеры котлована поверху складываются из размеров дна котлована и ширины откосов или конструкций крепления его стенок. Глубина котлована определяется отметкой заложения ростверка и дополнительного устройства (песчаной подушки пластмассового дренажа и т.п). Для более глубоких котлованов в грунтах естественной влажности стенки могут выполняться без крепления но с уклоном и крутизной откосов. Крутизна откосов котлованов глубиной более 5м назначается расчетом Объем котлована определяем по формуле: (5.1)
где Нк –глубина разработки котлована
a и b –длина и ширина котлована понизу
c и d –длина и ширина котлована поверху.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
СНиП 23-01-99 “Строительная климатология”. М.: Госстрой 2000.
СНиП 2.02.01-83* “Основания зданий и сооружений”. М.: Госстрой 1983.
СНиП 2.02.03-85 “Свайные фундаменты”. М.: Госстрой 1985.
ГОСТ 25100-95 “Грунты. Классификация”. М.: Госстрой 1995.
Веселов В.А. Проектирование оснований и фундаментов: (Основы теории и примеры расчета): Учеб. пособ. для вузов. – 3-е изд. перераб. и доп. – М.: Стройиздат 1990. – 304 с.: ил.
Шерешевский И.А. Конструирование промышленных зданий и сооружений: Учеб. пособие для студентов строит. специальностей вузов. – 3-е изд. перераб. и доп. – Л.: Стройиздат Ленингр. отд-ние 1979. – 168с. ил.
Гончаров Б.В. Белов Г.П. Бирюков О.Г.: Расчет фундаментов мелкого заложения. Уфа. УГНТУ. 1999.