Проектирование фундаментов 14-ти этажного 84-квартирного жилого дома

III часть.doc

III. Вариантное проектирование
1. Расчет фундаментов мелкого заложения на естественном основании
1.1. Определение глубины заложения фундамента
Глубина заложения фундамента устанавливается с учетом инженерно-геологических условий площадки строительства необходимости исключения возможности промерзания пучинистого грунта под подошвой фундаментов и конструктивных особенностей возводимого здания.
Как наиболее загруженное рассматриваем сечение 2-2 которое находится возле скважины №1.Сечение находится внутри отапливаемого здания без подвала.
В качестве основания фундаментов можно использовать второй слой (суглинок мягкопластичный)
Определяем нормативную глубину сезонного промерзания:
где сумма отрицательных среднемесячных температур за зимний период.
Однако можно определить и по климатической карте. Для города Витебска
B зоне промерзания находится суглинок. Значение найденное по карте следует умножить на отношение 023 где- глубина промерзания при м (принимаемая равной для суглинка – 028). Получим
Определяем расчетную глубину сезонного промерзания:
где - коэффициент учитывающий влияние теплового режима сооружения принимаем по т.13 [3].
Так как первый слой является не несущим то необходимо заглубить фундамент во второй слой на 20 см.
Окончательно принимаем глубину заложения фундаментов .
1.2 Определение размеров фундамента
Глубина заложения нагрузка действующая на фундамент равны . Длина здания L = 65м высота H = 435 м.
Рисунок 3.1 Расчетная схема к определению размеров фундамента в плане
Определяем площадь подошвы фундамента в плане:
где - среднее значение удельного веса материала фундамента и грунта по его уступах (принимаем 21 кНм3)
сжимающее усилие по II категории предельных состояний (по заданию 6483кН)
– глубина заложения фундамента (d = 5м)
расчётное сопротивление слоя находящегося под подошвой фундамента (кПа по таблице 2.1.1)
Размеры фундамента в плане:
Ширина ленточного фундамента погонной длинны 1м :.
Уточняем ширину b=77м
Для центрально нагруженного фундамента далее определяют среднее давление по подошве по формуле:
Уточняем расчетное сопротивление грунта:
где - коэффициенты условий работы принимаем по табл. 15[3]
т.к. прочностные характеристики приняты на основе статических данных;
– безразмерные коэффициенты определяемые в зависимости от угла внутреннего трения. В данном случае по т. 16 [3] методом интерполяции при
- осреднённое значение удельного веса грунтов залегающих ниже подошвы фундамента и выше подошвы фундамента соответственно.
где и – соответственно удельные веса и мощности слоев грунта выше (ниже) подошвы фундамента;
- приведенная глубина заложения наружных и внутренних фундаментов
от пола подвала определяемая по формуле:
(3.8) где - толщина слоя грунта выше подошвы фундамента со стороны подвала м;
- расчетное значение удельного веса материала пола подвала кНмз;
- толщина конструкции пола подвала м;
– расчётное значение удельного сцепления грунта залегающего
непосредственно под подошвой фундамента. кПа
Ширина фундамента при МПа
Уточняем расчетное сопротивление грунта при b = 25 м.
Фактическое давление под подошвой фундамента:
Так как условие Pср R не выполняется нужно увеличить ширину фундамента.
Уточняем расчетное сопротивление грунта при b = 28 м.
Принимаем унифицированные фундаментные плиты с b=28 м.
1.3 Определение осадки фундамента методом
послойного суммирования
Строим эпюру распределения вертикальных напряжений от собственного веса грунта .
где γ hi – толщина слоя.
Удельный вес грунтов залегающих ниже уровня подземных вод (WL) но выше водоупора должен определяться с учётом взвешивающего действия воды по формуле :
где - удельный вес частиц грунта кНмз.
- удельный вес воды кНмз;
- коэффициент пористости грунта
Для суглинка мягкопластичного : кНм3
Для суглинка мягкопластичного: кНм3
Для песка средрей крупности: кНм3
Для глины (является водоупором).
Определяем вертикальные напряжения от собственного веса грунта в характерных плоскостях:
На кровле 1 слоя (песок мелкий влажный).
На подошве 1 слоя (песок мелкий влажный).
На подошве фундамента:
На отметке уровня грунтовых вод:
На подошве 2 слоя(суглинок мягкопластичный):
На подошве 3 слоя(суглинок мягкопластичный):
На подошве 4 слоя (песок средней крупности):
Т.к. ниже залегает глина и является водоупором то необходимо учесть давление столба воды на глину.:
На кровле 5 слоя (глина тугопластичная):
На подошве 5 слоя (глина тугопластичная):
Определяем дополнительное к природному вертикальное напряжение в грунте под подошвой фундамента и строим эпюру ;
где среднее давление на уровне подошвы фундамента.
- коэффициент учитывающий изменение дополнительного вертикального напряжения по глубине и определяемый по ([3]табл 24) в зависимости от относительной глубины и соотношения сторон
Где -глубина рассматриваемого сечения ниже подошвы фундамента
=10(для ленточного фундамента);
Толщу грунта мощностью 4b ниже подошвы фундамента разбиваем на слои не более :
Вычисления для любых горизонтальных сечений ведем в табличной форме(табл.3.1).
По полученным данным и строим эпюры(рисунок 3.2). Определяем нижнюю границу сжимаемой толщи(ВС). Она находится на горизонтальной плоскости где соблюдается условие:
Осадка каждого слоя определяется по формуле:
где – коэффициент для всех видов грунтов – 08
среднее дополнительное вертикальное напряжение в том слое грунта.
где = 10см. (табл.Б1[5].)
Вычисления сводим в таблицу 3.1:
Таблица 3.1Таблица по расчету осадок
Суглинок мягкопластичный
Песок средней крупности
Глина тугопластичная
Как видно из таблицы 3.1 нижняя граница сжимаемости толщи(ВС) располагается на отметке -135м так как .
Рисунок 3.2 Схема к определению осадок методом послойного суммирования
1.4 Определение сечения арматуры
Изгибающий момент в плите центрально-нагруженного фундамента определяется по формуле:
где -среднее давление по подошве фундамента и определяется по
где –вылет консоли фундамента м
–вертикальная нагрузка по верху фундамента кН
–площадь подошвы фундамента м
Площадь сечения продольной рабочей арматуры подошвы фундамента определяется по формуле:
где =365МПа-расчетное сопротивление ненапрягаемой арматуры.
–рабочая высота сечения принимается равной от верха сечения до центра
Конструктивно принимаем рабочую арматуру 236мм класса S400 с шагом 100мми поперечную арматуру 812мм класса S400 (см. рисунок 3.3);
Рисунок 3.3 Конструкция фундамента и его армирования
2 Проектирование свайного фундамента в сечении 2-2
2.1 Определение глубины заложения ростверка
Глубина заложения ростверка должна быть не менее расчетной глубины промерзания.
Определяем расчетную глубину сезонного промерзания по формуле (3.2)
Принимаем расчетную глубину сезонного промерзания
Конструктивно принимаем толщину ростверка равной 03 м.
2.2 Определение длины сваи
где – глубина заделки сваи в ростверк
– глубина забивки сваи в несущий слой грунта = 05 м
– расстояние от подошвы до несущего слоя грунта = 98м;
Принимаем сваю С110.30-10 .
2.3 Определение несущей способности сваи по прочности грунта
Определяем расчётное усилие на сваю по грунту:
где – периметр поперечного сечения сваи: 12 м
– коэффициент работ сваи в грунте
расчётное сопротивление грунта под нижним концом сваи по
– площадь поперечного сечения сваи:
– коэффициент условий работы грунта соответственно под нижним концом и по боковой поверхности сваи.
расчетное сопротивление i-го слоя грунта по боковой поверхности сваи по табл. 18 [3].
Для первого слоя–песок мелкий влажный рыхлый–нельзя определить расчетное сопротивление по боковой поверхности.
Таблица 3.2К определению несущей способности сваи по грунту
Рисунок 3.4 Схема к определению несущей способности сваи по грунту
Определяем расчётное усилие на сваю по материалу:
коэффициент продольного изгиба. .
расчетное сопротивление осевому сжатию. Для
площадь поперечного сечения сваи.
расчётное сопротивление арматуры на сжатие Для
площадь поперечного сечения сжатой арматуры.
Расчетно-допустимая нагрузка на сваю:
где коэффициент надёжности для промышленных и жилых зданий. .
2.4 Определение предполагаемого количества свай в ростверке
Недогрузка составит .
Принимаем 2 сваи расположение свай шахматное (рисунок 3.5).
Расстояние между сваями:
Так как расстояние между сваями должно находиться в диапозоне примем.
Конструктивно получаем ширину ростверка:м
Рисунок 3.5 Схема расположения свай
Определим фактическую нагрузку на сваи:
–принимается равной расстоянию между сваями;
–коэффициент надежности по нагрузке;
2.5 Проверка прочности основания куста свай
Определим размеры условного фундамента
Средневзвешенное значение угла внутреннего трения в пределах длины сваи определяется по формуле:
Определяем угол под которым строитcя условный фундамент:; .
Рисунок 3.6 Схема для определения границ условного фундамента
Находим стороны условного фундамента:
Определим давление под подошвой условного фундамента:
Вычисляем расчетное сопротивление для условного массивного фундамента по формуле (см. пример расчета фундаментов на естественном основании): Уточняем расчетное сопротивление грунта по формуле(3.5):
где – толщина слоя грунта выше подошвы фундамента со стороны подвала м;
– расчетное значение удельного веса материала пола подвала кНмз;
– толщина конструкции пола подвала м;
– расчётное значение удельного сцепления грунта залегающего непосредственно под подошвой фундамента
т.е. устойчивость сваи обеспечена.
2.6 Определение осадки свайного фундамента методом эквивалентного слоя
Осадка свайного фундамента вычисляется по формуле:
Определяем вертикальное напряжение от собственного веса грунта (см. фундаменты мелкого заложения).
Дополнительное вертикальное напряжение на уровне подошвы условного фундамента:
Мощность эквивалентного слоя вычисляем по формуле:
–коэффициент эквивалентного слоя принимаем по табл. 6.8 [2].
Средний коэффициент относительной сжимаемости грунта в пределах активной зоны:
–коэффициент относительной сжимаемости грунта в пределах
–расстояние от нижней границы сжимаемой толщи до середины i-го слоя.
Рисунок 3.7 Схема для определения осадки свайного фундамента методом эквивалентного слоя
2.7 Выбор сваебойного оборудования и определение отказа свай
Исходя из принятой в проекте расчетной нагрузки допускаемой на сваю определяется минимальная энергия удара Э по формуле:
–эмпирический коэффициент равный 25 ДжкН;
–расчетная нагрузка допускаемая на сваю и принятая в проекте;
По таблице 26 [3] подбираем молот энергия удара которого соответствует расчетной минимальной энергии удара.
Имеем – трубчатый дизель-молот с водяным охлаждением С–996 со следующими характеристиками:
масса ударной части — 1800 кг;
высота подскока ударной части — от 2000 до 2800 мм;
энергия удара — 27 кДж;
число ударов в минуту — не менее 44;
масса молота с кошкой — 3650 кг.
Далее производим проверку пригодности принятого молота по условию:
Эр=27000 — расчетная энергия удара Дж;
Gh =36500 — полный вес молота H;
GВ =(25·032·10+2+1) =255 - вес сваи наголовника и подбабка Н;
Для трубчатых дизель-молотов расчетная энергия удара принимается:
где: =18т – вес ударной части молота кН;
hm – фактическая высота падения ударной части молота м; при выборе молотов принимаемая на стадии окончания забивки свай для трубчатых
Для контроля несущей способности свайных фундаментов и окончательной оценки применимости выбранного молота определяем отказ сваи:
– остаточный отказ равный значению погружения сваи от одного удара молота а при применении вибропогружателей — от их работы в течение 1 мин м;
– коэффициент принимаемый в зависимости от материала сваи кНм2 ; при определении отказа железобетонных свай =150 кНм2;
A=009 – площадь ограниченная наружным контуром сплошного или полого поперечного сечения ствола сваи (независимо от наличия или отсутствия у сваи острия) м2;
– расчетная энергия удара молота кДж;
– несущая способность сваи кН;
– коэффициент принимаемый при забивке свай молотами ударного действия равным 1;
– вес сваи и наголовника кН;
– коэффициент восстановления удара и при забивке железобетонных свай молотами ударного действия с применением наголовника с деревянным вкладышем ;
2.7 Конструирование ростверка
Проектируем ленточный ростверк под стеновые блоки.
В период строительства
Расчетная схема ленточного ростверка – неразрезная многопролетная балка.
Рисунок 3.8 Расчетная схема ленточного ростверка
Определяем опорный и пролетный моменты ленточного ростверка:
- вес кирпичной стены высотой h=12м определенный с коэффициентом 11 в пределах грузовой площади; определяется по формуле:
- ширина стенового блока;
– высота стеновых блоков;
– пролет многопролетной балки;
–удельный вес бетона;
Определяем площади сечения опорной и пролетной арматуры:
где: –высота рабочей зоны сечения;
=365МПа– расчётное сопротивление арматуры класса S400 на сжатие;
Расчет ростверка на изгиб на этапе эксплуатации
Определим длину полуоснования эпюры нагрузки;
где – модуль упругости бетона;
– момент инерции сечения ростверка:
–ширина сечения ростверка;
–высота сечения ростверка.
–модуль упругости стеновых блоков над ростверком.
Определяем максимальную ординату эпюры нагрузки под гранью сваи:
где:– расчетная равномерно распределенная нагрузка от здания на уровне низа ростверка (вес стеновых блоков полезная нагрузка Pф=45223кН).
Расчетной является арматура вычисленная по расчету для этапа эксплуатации здания то есть:
Диаметр опорной арматуры принимаем 210 пролетной - 26. .
Определим перерезывающую силу:
Полученное значение поперечной силы должно удовлетворять условию:
Для бетона класса С2025 ;
Условие выполняется.
Рисунок 3.9 Схема конструирования ленточного ростверка
3. Проектирование глубинного уплотнения грунтов песчаными сваями
3.1 Определение глубины заложения ростверка
Глубина заложения фундамента должна быть не менее расчетной глубины промерзания.
Принимаем глубину заложения фундамента
3.2 Проектирование песчаных свай.
Так как первый слой грунта песок мелкий влажный рыхлый то искусственное основание фундамента будем устраивать песчаными сваями.
В качестве грунта дополнительного основания будет служить пески крупной и средней крупности с средней плотностью сложения . Окончательно принимаем
Коэффициент пористости уплотнённого основания по формуле:
Где:–плотность твёрдых частиц.
Степень влажности уплотнённого грунта:
Удельный вес грунта :
Где:–ускорение свободного падения.
Удельное сцепление: (по таблице 10 [3]);
Угол внутреннего трения: (по таблице 10 [3]);
Модуль деформации: (по таблице 8 [3]);
Расчётное сопротивление: (по таблице 12 [3]);
3.3 Определение размеров фундамента в плане
Рисунок 3.10 Расчетная схема к определению размеров фундамента в плане
– глубина заложения фундамента (d = 1м)
Уточняем ширину b=22м
для песка средней крупности.
–т.к. прочностные характеристики приняты на основе статических данных;
– расчётное значение удельного сцепления грунта залегающего непосредственно под подошвой фундамента.
Уточняем расчетное сопротивление грунта при b = 2 м.
Принимаем унифицированные фундаментные плиты с b=2 м.
3.4 Определение осадки фундамента методом
На подошве 1 слоя (песок средней крупности).
Вычисления сводим в таблицу 3.2:
Таблица 3.2Таблица по расчету осадок
Как видно из таблицы 3.1 нижняя граница сжимаемости толщи(ВС) располагается на отметке –14400м так как .
Рисунок 3.11 Схема к определению осадок методом послойного суммирования
3.5 Определение сечения арматуры
–площадь подошвы фундамента м2
Конструктивно принимаем рабочую арматуру 236мм класса S400 с шагом 100мми поперечную арматуру 814мм класса S400 (см. рисунок 3.12);
Рисунок 3.12 Конструкция фундамента и его армирования
3.6 Определение количества песчаных свай
Количество песчаных свай определяется по формуле:
Где: – площадь уплотнённого основания ;
– площадь поперечного сечения одной сваи ;
Ориентировочное значение площади уплотнённого основания определяеться по формуле:
Песчаные сваи в пределах уплотняемой площади следует размещать в шахматном порядке – по вершинам равностороннего треугольника.
Устанавливаем расстояние между центрами песчаных свай из условия чтобы грунт в процессе его уплотнения приобрёл проектную плотность во всём уплотнённом массиве:
Необходимое число песчаных свай используя зависимости:
- коэф. пористости грунта после его уплотнения.
Масса 1м песка засыпаемого в скважину сваи:
плотность твёрдых частиц: =266 тм3.
Рисунок 3.13 Схема расположения песчаных свай в плане

VI часть.doc

VI.ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА РАБОТ ПО УСТРОЙСТВУ ФУНДАМЕНТОВ
Строительству объекта предшествует инженерная подготовка площадки. В состав этих процессов в общем случае входят расчистка территории площадки отвод поверхностных и грунтовых вод создание геодезической разбивочной основы.
При расчистке территории пересаживают зелёные насаждения корчуют пни очищают площадку от кустарников снимают плодородный природный слой почвы.
Далее производят разбивку котлованов и привязывают их к стройгенплану. После этого вокруг будущего котлована на расстоянии 2-3м от его бровки параллельно основным разбивочным осям устраивают обноску.
Устройство набивных свай
Набивные сваи классифицируют по способам устройства скважин технологии их заполнения и по виду используемого материала.
Скважины для устройства набивных свай можно разрабатывать буровыми станками пробивать специальными лидерами и вытрамбовывать установками снабженными трамбовками.
Песчаные сваи применяют для уплотнения слабых грунтов. Для устройства таких свай диаметром 200 300мм используют обсадные трубы с раскрывающимся коническим наконечником. Трубы заполняют увлажненным песком и погружают в грунт вибропогружателем. При извлечении трубы наконечник раскрывает образовавшуюся полость.
Подготовительные опалубочные и арматурные работы.
Под фундаменты на естественном и на искусственном основании после разработки грунта устанавливается опалубка под возведение монолитных железобетонных столбчатых фундаментов. Конструкция опалубки должна обеспечить достаточную прочность надёжность простоту монтажа демонтажа её элементов возможность укрупнённой сборки. Для наибольшей оборачиваемости опалубки целесообразно применять металлическую опалубку. Для уменьшения адгезии используют гидрофобные материалы наносят на поверхность специальные смазки. Арматуру для железобетонных изделий изготавливают в виде сеток плоских и пространственных каркасов арматурно-опалубочных блоков закладных деталей. Арматуру устанавливают после проверки и приёмки опалубки. Монтаж арматуры выполняют укрупнёнными элементами. После установки арматуры должны быть обеспечены предусмотренные проектом толщина защитного слоя и расстояние между рядами арматуры
Арматура фундаментов монтируется из сеток и каркаса заранее изготовленных в арматурном цехе. Из-за больших размеров и трудности транспортировки сетки изготавливать не целиком а из двух равных частей. Стыковать сетки необходимо электродуговой сваркой стержней внахлестку одним фланговым швом.
На подготовленное основание уложить в шахматном порядке через бетонные подкладки размером 70х70 мм которые должны обеспечить необходимую толщину защитного слоя бетона. После проверки горизонтальности их укладки рейкой и уровнем уложить первую половину сетки нижней ступени фундамента затем внахлестку – вторую половину и сетки сварить. После этого смонтировать каркас с приваркой его к сетке.
Требования к качеству сварки:
Швы по внешнему виду должны иметь мелкочешуйчатую поверхность без наплывов пережогов и сужений наплавленный металл – плотный по всей длине шва без трещин.
До начала монтажа арматурщики должны спустить в котлованы и траншею лестницы бетонные подкладки трапы и инструмент; разметить места установки бетонных подкладок для фиксации толщины защитного слоя разложить их и выверить горизонтальность положения трехметровой рейкой и уровнем. Затем застропить одну из половин арматурной сетки. Крановщик должен поднять сетку и подать ее к месту установки. Проверив правильность ее установки арматурщики должны аналогично установить вторую половину сетки но с нахлесткой стержней на величину длины сварного шва. После прихватки зачистить и сварить стыки одним фланговым швом.
Бетонирование фундаментов.
Уложить бетон в фундаменты в два этапа:
Бетонирование башмака фундамента до низа отметки стакана подколонника. При этом бетонирование выполнить послойно слоями толщиной 03 м.
Укладка бетонной смеси после установки и выверки опалубки стакана фундамента.
Бетонную смесь уплотнять глубинными вибраторами марки ИВ-66: в углах и у стенок опалубки произвести дополнительное уплотнение штыкование ручными шуровками. Укладку каждого последующего слоя необходимо выполнять до начала схватывания предыдущего слоя. При этом конец рабочей части вибратора погрузить в ранее уложенный слой бетона на глубину 5-10 см.
Бетонщик должен принять бетонную смесь из самосвала очистить кузов от налипшего бетона а в остальное время заниматься подготовкой площадки для следующей стоянки крана.
При обработке поверхности бетона (после перерывов в работе) водовоздушной струей бетонщик должен держать сопло форсунки под углом 30° на расстоянии 30-40 см обрабатываемой поверхности. Обработку поверхности механической щеткой производить полосами зигзагообразными движениями вперед и равномерном нажатии на щетку чтобы не допустить перегрузку двигателя.
Устройство сборных железобетонных фундаментов
Перед строповкой блоков убедиться что кран находится на безопасном расстоянии от края котлована что его опоры расположены за пределами бермы обрушения. Фундаментные блоки укладываются по схеме их раскладки в соответствии с проектом.
Монтаж начинать с установки маячных блоков по углам и в местах пересечения стен на расстоянии 20-30 м друг от друга. правильность установки по осям маячных блоков проверить по осевым рискам. После укладки маячных блоков шнур-причалку (натянутый на грани фундаментной ленты) поднять до уровня верхнего наружного ребра блоков и по ней расположить все промежуточные блоки.
При монтаже фундаментные блоки поднять за четыре петли четырехветвевым стропом. Поворотом стрелы монтажного крана блок переместить к месту укладки и по команде звеньевого опустить на основание. Незначительные отклонения от проектного положения устранить перемещая блок монтажным ломом при натянутых стропах. При этом нельзя нарушать поверхность основания.
Стропы снимать после того как блок займет правильное положение по высоте и в плане. Положение рядовых блоков контролировать по причалке отвесу визированием на ранее установленные блоки и по разметочным рискам на фундаментах.

Грунты ГЧ.dwg

Балочное перекрытие рабочей площадки
МОНТАЖНАЯ СХЕМА М1:200
Бетонная подготовка 150
Грунт основания с втромбованным
Выравнивающая стяжка
Инженерно-геолог. разрез
Железобетонная плита 220
Лага 50x50 через 700
Глина тугопластичная
Вертикальный масштаб: 1:200
Горизонтальный масштаб: 1:500
Инженерно-геологический разрез
Развертка в осях 2-7 по оси Б
В осях 5-6 расположен подвал.Высота подвала 2.2 м.
Уплотнение грунта производим песчанными сваями
За относительную отметку 0.000 принимать отметку чистого
При отрывки котлована
до планировочной отметки не доби-
ГГИ - - горизонтальная гидроизоляция - 2 слоя
ВГИ- - вертикальная гидроизоляция обмазочная-
Монолитные участки замоноличваем бетоном марки С810
класса C1215 и арматуру класса S400.
Для изготовления свай и ростверка использовать бетон
Спецификация сборных ЖБ элементов
Кислотоупорный пол t=100
Бетонная подготовка t=50
Крупный щебень t=200
Выравнивающая стяжка t=20
Фундамент на искусственном
основании в сечении 4-4
основании в сечении 9-9
основании в сечении 2-2
Фундамент на естественном
Фундамент на сваях в
этажный 84-квартирный

Исходные данные.doc

Министерство образования Республика Беларусь
Учреждение образования
«Брестский государственный технический университет»
Кафедра оснований фундаментов инженерной
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
К курсовому проекту по дисциплине: «Механика грунтов основания и фундаменты »
На тему: «Проектирование фундаментов
этажного 84-квартирного жилого дома »
Строительного факультета
Курсовой проект по курсу «Механика грунтов оснований и фундаментов»
Проектирование фундаментов 14-ти этажного 84-квартирного жилого дома. Пояснительная записка студента строительного факультета группы . Брест: 2010 –63 стр.23 рис.6 таблиц7 источников.
Ключевые слова: грунт фундамент ростверк глубина заложения свая арматура расчетное сопротивление несущий слой.
Содержит результаты расчёта и конструирования жб фундамента сравнение вариантов и расчет фундаментов во всех сечениях.
В ходе выполнения проекта были использованы расчеты на ЭВМ по программе «GRUNT»
I. Исходные данные .
II. Оценка инженерно-геологических условий площадки строительства .
III Вариантное проектирование ..
III.I. Расчёт фундамента мелкого заложение на естественном основании
III.I.I. Определение глубины заложения фундаментов
III.I.II. Определение размеров фундамента
III.I.III. Определение осадок фундамента
III.I.IV. Проектирование фундамента . .. ..
III.II. Расчёт свайного фундамента . .
III.II.I. Определение глубины заложения ростверка .
III.II.II. Определение несущей способности свай по грунту .
III.II.III. Определение количества свай в кусте
III.II.IV. Конструирование ростверка
III.II.V. Определение фактической нагрузки на сваю
III.II.VI. Проверка условного фундамента по деформациям
III.II.VII.Подбор копрового оборудования
III.III. Расчёт фундамента на искусственном основании
III.III.I. Определение глубины заложения фундаментов
III.III.II. Определение характеристик уплотнённого грунта ..
III.III.III. Определение размеров фундамента в плане
III.III.IV. Расчёт глубины уплотнения слабого грунта тяжёлыми трамбовками
III.III.V. Расчёт осадок фундаментов
III.III.VI. Расчёт фундаментов по несущей способности
IV. Технико-экономическое сравнение вариантов фундаментов
V. Расчёт фундаментов на ЭВМ
VI Технология производства работ по устройству фундаментов
Основные понятия и определения.
Всякое сооружение передает действующие на него нагрузки включая собственный вес на основание. Основание — это напластование грунтов воспринимающее давление от сооружения. Различают основания естественные сложенные природными грунтами и искусственно улучшенные.
Располагать сооружение непосредственно на поверхности земли (на дневной поверхности) можно в редких случаях. Этому препятствуют особенности верхних слоев грунта:
— их малая несущая способность;
— возможность вертикального перемещения под воздействием метеорологических факторов (пучение при промерзании просадка при оттаивании набухание при увлажнении усадка при высыхании);
— возможность разрушения землероям выветриванием и корнями растении;
— по указанным причинам необходимо устройство фундамента — подземной конструкции предназначаемой главным образом для передачи давления на грунты лежащие на некоторой глубине.
Грунтами называют горные породы коры выветривания литосферы. Различают грунты скальные полускальные крупнообломочные песчаные пылевато-глинистые органогенные и техногенные.
Основные задачи курса.
Грунты основания обычно обладают в тысячи раз большей деформативностью и в сотни раз меньшей прочностью чем материалы из которых возводятся сооружения поэтому надежное существование последних в значительной степени зависит от величины неравномерности деформаций грунтов оснований. Следствием неправильной оценки характера напластований и строительных качеств грунтов часто являются большие деформации конструкций сооружений и даже их разрушение.
Деформации грунтов в основании в значительной степени зависят от нагрузки по подошве фундаментов. В связи с этим при проектировании фундаментов конструкции и размеры их в плане требуется выбирать с учетом совместной работы грунтов в основании и конструкций сооружения при которой обеспечивались бы нормальные условия эксплуатации последних.
Поскольку деформации несущего слоя основания зависят от характера нарушения их природного состояния необходимо во время строительства стремиться сохранять структуру грунтов основания.
При глубоком изучении предлагаемого курса выпускники вузов будут уметь:
правильно оценивать возможные геодинамические процессы свойства грунтов возможность их деформации и потери устойчивости под действием нагрузок:
разрабатывать меры по уменьшению или исключению воздействия геодинамических процессов на возводимые сооружения;
улучшать в случае необходимости строительные качества грунтов для возможности использования их в основании;
определять рациональные размеры фундаментов и вид подземных конструкций сооружении;
выбирать методы устройства фундаментов при которых не нарушилась бы структура грунтов в основании в период строительства.
Стоимость работ по подготовке оснований и устройству фундаментов обычно составляет 5 10 % от общей стоимости здания при сложных грунтовых условиях .она может превысить 20%. Это свидетельствует о важности изучения перечисленных основных задач курса.
В настоящее время возводятся все более высокие здания и тяжелые сооружения. Кроме того в промышленных зданиях часто устанавливается уникальное оборудование не допускающее сколько-нибудь ощутимых взаимных смещений. То и другое заставляет предъявлять особые требования к основаниям и фундаментам что обусловливает удорожание строительства так как нагрузку от фундаментов приходится передавать н плотные грунты. Однако при правильном прогнозе совместной деформации грунтов и конструкций возводимого сооружения можно найти решение обеспечивающее требуемую надежность. Поэтому перед специалистами стоят задачи разработки методов прогноза с требуемой точностью совместной деформации надземных конструкций и основания.
Наиболее сложно решаются вопросы передачи нагрузки на основание при реконструкции зданий и предприятий.
Строителям все чаше приходится заглублять различное оборудование в грунт и даже устраивать подземные этажи. В таких случаях грунты не только воспринимают давление от сооружений но и сами создают нагрузку на боковые поверхности заглубленных в грунт конструкций т. е. являются средой в которой приходится возводить такие конструкции. Это расширяет задачи решаемые при устройстве подземных частей сооружений.
Таким образом при проектировании и возведении фундаментов и заглубленных в грунт частей сооружений инженер-строитель должен правильно оценивать инженерно-геологические условия площадки строительства уметь решать задачи не только с позиции совместной работы сооружений с основаниями но и в части оценки грунтов как среды в которой возводятся конструкции.
Инженерно-геологические условия строительной площадки №5:
Схема 1. Проектирование фундаментов 14-этажный 84-квартирный жилой дом
Здание бескаркасного типа с несущими наружными и внутренними стенами. Наружные стены выполнены из красного кирпича с облицовкой лицевым толщина наружных стен для 1-5 этажей составляет 64 см 6-14 этажей – 51 см. Внутренние стены выполнены из красного кирпича толщиной 51 см. Удельный вес кладки 180 кН м3. Кровля плоская по железобетонным панелям с внутренним водостоком.
Район строительства – г. Витебск;
Таблица 1. Результаты определения физических характеристик грунтов
Глубина отбора образца от поверхности м
ГРАНУЛОМЕТРИЧЕСКИЙ СОСТАВ%
Таблица 2. Сводная таблица расчётных сечений.
- этажный 84- квартирный жилой дом
Рисунок 1.2 План и разрез здания
II. Оценка инженерно-геологических условий
площадки строительства
1. Определение физико-механических характеристик грунтов
Исходный материал для проектирования фундаментов - данные инженерно-геологических условий строительной площадки и физико-механические характеристики грунтов используемые в качестве оснований даны в табл.1. Характеристики грунтов необходимо вычислять для каждого слоя отдельно согласно их порядку залегания.
Скважина N1 отбор грунта на глубине 20 м:
По гранулометрическому составу песок пылеватый так как содержание частиц размером больше 01мм составляет что меньше .
Т.к. грунт песчаный его состояние не определяется.
Плотность грунта в сухом состоянии определяем по формуле:
где плотность грунта
природная влажность .
Коэффициент пористости грунта:
где плотность частиц грунта .
Значит песок мелкий по таб.5 [1].
Значит песок маловлажный по таб.6 [1].
Так как песок рыхлого сложения то показатели: удельное сцепление угол внутреннего трения и модуль деформации отсутствует и этот грунт нельзя использовать в качестве несущего слоя.
Расчётное сопротивление: также отсутствует.
Скважина N2 отбор грунта на глубине 40 м:
Т.к. грунт пылевато-глинистый.
Число пластичности по формуле:
где влажность на границе текучести
влажность на границе раскатывания
По числу пластичности суглинок (по таб.4 [1]).
Плотность грунта в сухом состоянии:
Показатель текучести:
Значит суглинок мягкопластичный (по таб.7[1]);
Удельное сцепление: по таб.11 [1].
Угол внутреннего трения: по таб.11 [1].
Модуль деформации: по таб.9 [1]
Расчётное сопротивление: по таб.12 [1].
Скважина N2 отбор грунта на глубине 50 м:
Т.к. грунт пылевато-глинистый
Показатель текучести:
Скважина N3 отбор грунта на глубине 90 м:
По гранулометрическому составу песок средней крупности.
Т.к. грунт песчаный его состояние не определяется;
Плотность грунта в сухом состоянии по формуле 2.3:
Плотность сложения грунта: песок средней плотности; по т.5 [1]
Степень влажности : песок насыщенный водой; по т.6 [1]
Удельное сцепление: по т.10 [1]
Угол внутреннего трения: по т.10 [1]
Модуль деформации: по т.8. [1]
Расчётное сопротивление: по т.12 [1]
Скважина N3 отбор грунта на глубине 135 м:
Число пластичности: глина (по т.4 [1]);
Показатель текучести : глина тугопластичная (по т.7[1]);
Плотность сложения грунта:
Удельное сцепление: по т.11 [1]
Угол внутреннего трения: по т.11 [1]
Модуль деформации: по т.9 [1]
Для удобства результаты расчёта сведём в таблицу 3.
Таблица 3. Сводная таблица физико-механических характеристик грунтов:
Суглинок мягкопластичный
Песок средней крупности средней плотности насыщенный водой
Глина тугопластичная

IVчасть.doc

IV Технико - экономическое сравнение
вариантов фундаментов
1 Технико-экономические показатели
фундамента на естественном основании
Рисунок 4.1 Схема к определению объемов работ
для фундамента на естественном основании
Денежные показатели при устройстве фундамента на естественном основании:
Стоимость работ разработки грунта котлована:
Крепление стенок котлована досками:
Устройство трапецеидальных блоков ленточных фундаментов и стеновых блоков:
Устройство монолитного участка;
2 Технико-экономические показатели
свайного фундамента
Рисунок 4.2 Схема к определению объемов работ
для свайного фундамента
Денежные показатели при устройстве свайного фундамента:
Стоимость свай с забивкой: до12м
Устройство монолитного ростверка:
Устройство стеновых блоков ленточных фундаментов:
3Технико-экономические показатели
фундамента на искусственном основании
Рисунок 4.3 Схема к определению объемов работ
для фундамента на искусственном основании
Денежные показатели при устройстве фундамента на искусственном основании:
Устройство песчаных свай:
По экономическим соображениям принимаем фундамент на искусственном основании.
V Расчет фундаментов на ЭВМ
Рисунок 5.1 Расчетная схема фундаментов на искусственном основании
в сечении 4-4 для расчета на ЭВМ
Рисунок 5.2 Расчетная схема фундаментов на искусственном основании
в сечении 9-9 для расчета на ЭВМ
2 Определение сечения арматуры
Изгибающий момент в плите центрально-нагруженного фундамента определяется по формуле:
где -среднее давление по подошве фундамента и определяется по
где –вылет консоли фундамента м
–вертикальная нагрузка по верху фундамента кН
–площадь подошвы фундамента м2
Площадь сечения продольной рабочей арматуры подошвы фундамента определяется по формуле:
где =365МПа-расчетное сопротивление ненапрягаемой арматуры.
–рабочая высота сечения принимается равной от верха сечения до центра
Конструктивно принимаем арматуру 166мм класса S400 с шагом 150 мм и поперечную арматуру 46мм класса S400 (см. рисунок 5.3);
Рисунок 5.3 Конструкция фундамента и его армирования
Конструктивно принимаем арматуру 166мм класса S400 с шагом 100 мм и поперечную арматуру 46мм класса S400 (см. рисунок 5.4);
Рисунок 5.4 Конструкция фундамента и его армирования