Проектирование оснований и конструирование фундаментов промышленного и гражданского здания и сооружения Бункерный корпус

ПЗ.doc

Министерство образования Российской Федерации
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
К курсовому проекту № 1по дисциплине:
Механика грунтов основания и фундаменты
ПРОЕКТИРОВАНИЕ ОСНОВАНИЙ И КОНСТРУИРОВАНИЕ ФУНДАМЕНТОВ ПРОМЫШЛЕННОГО И ГРАЖДАНСКОГО
г. Набережные Челны
Краткая характеристика объекта
Проектируемое здание – бункерный корпус. Ширина здания 33м. длина - 72м высота основного сооружения от уровня чистого пола до низа несущих конструкций высота 12м пристроя – 6м.
Наружные стены пристроя из кирпича толщиной 380мм конструктивная схема здания – каркасная (колонны сечением 05х05м). Перекрытие многопустотные панели толщиной 220мм. Покрытие - ребристые плиты толщиной 300мм. Кровля рулонная из 4-х слоев рубероида на битумной мастике.
Несущие конструкции в здании мало чувствительны к неравномерным осадкам.
«Основания зданий и сооружений» величина предельных деформаций Su=8 см ΔSL=00016. Заданные усилия на обрезах фундамента приведены в таблицах: сечение 1–1 Ф–1 – табл.1; сечение 2–2 Ф–2 – табл.2; сечение 3–3 Ф–3 – табл.3.
Определение нагрузок Ф–1
Fгр = 12 X 12 = 144 м2
Нормативные нагрузки
Собственный вес бункера
Снеговая для 4-го района
Определение нагрузок Ф–2
Fгр = 12 X 6 = 72 м2
Определение нагрузок Ф–3
Fгр = 12 X 105 = 126 м2
Защитный слой гравия втопленный в битумную мастику толщиной 20мм
Гидроизоляционный ковер =4
слоя рубероида на битумной
Цементная стяжка толщиной 25мм ρ=18 кНм3
Утеплитель - ROCKWOL
ρ=04 кНм 3 толщиной 150мм
Пароизоляция -1 слой рубероида на битумной мастике
Собственный вес плит покрытий
Собственный вес плит перекрытий
Вес фундаментных балок
Основные сведения о строительной площадке
Площадка строительства находиться г. Салават. Глубина промерзания грунта 18 м.
Рельеф площадки спокойный с небольшим понижением по краям (Рис.1).
Инженерно условия выявлены по средствам бурения 4-х скважин (Табл.4).
При бурении выявлены следующие слои: 1) глина–20м 2) супесь–15м 3) глина–80м 4) песок–48м 5) песок–40м. Слои расположены повсеместно.
Подошва слоев находиться на глубине
Грунтовые воды не обнаружены.
Геологические колонки
№ инженер-но-геологи-ческих элементов
Условные обозначе- ния
Литологичес-кое описание
Мощность слоев грунта для скважин
Грунтовые воды в скв. 1 глубина в м от поверхн.
Физико–механические характеристики грунтов
Плотность частиц грунта
Влажность на границе текучести
Влажность на границе пластичности
Угол внутреннего трения
Коэффициент фильтрации
Коэффициент относительной просадочности при P=03 МПа
Начальное просадочное давление
Расчет дополнительных (производных) физических характеристик грунтов
Дано: W = 026; WL = 036; WP = 018; ρS = 266тм3; ρ=181тм3; ρW = 1тм3; Е0=15МПа.
IP = WL - WP = 036 - 018 = 018 - число пластичности.
Данный глинистый грунт является глиной т.к. IP =018>017
Данный глинистый грунт является тугопластичным т.к. 025 IL = 044≤05
- коэффициент пористости.
- степень влажности.
Данный грунт непросадочный т.к.Sr=081> 08.
Удельный вес грунта во взвешенном состоянии:
γW = ρW··10 = 1·10 = 10 кНм3 - удельный вес воды.
γS = ρS·10 = 266·10 = 266 кНм3 - удельный вес грунта.
Плотность грунта в сухом виде:
Коэффициент относительной сжимаемости
- среднесжимаемый грунт.
Дано: W = 025; WL = 028; WP = 024; ρS = 267тм3; ρ=175тм3; ρW = 1тм3; Е0=107МПа.
IP = WL - WP = 028 - 024 = 004 - число пластичности.
Данный глинистый грунт является супесью т.к. 001IP =004007
Данный глинистый грунт является пластичным т.к. 0 IL = 0251
Данный грунт просадочный т.к.Sr=073 08.
Показатель просадочности:
γS = ρS·10 = 267·10 = 266 кНм3 - удельный вес грунта.
- сильносжимаемый грунт.
Дано: W = 019; WL = 062; WP = 040; ρS = 267тм3; ρ=190тм3; ρW = 1тм3; Е0=22МПа.
IP = WL - WP = 062 - 040 = 022 - число пластичности.
Данный глинистый грунт является глиной т.к. IP =022>017
Данный глинистый грунт является твердым т.к. IL = -095≤0.
Данный грунт непросадочный т.к.ISS=059> 024.
γS = ρS·10 = 267·10 = 267 кНм3 - удельный вес грунта.
Дано: гранулометрический состав фракций в пробе грунта.
Процентное содержание
W = 017; ρS = 265тм3; ρ=186тм3; ρW = 1тм3; Е0=30МПа.
Суммарное количество частиц: 22+30=52%
Данный грунт является средне крупным песком т.к. вес частиц крупнее 025мм 52%>50%.
Данный грунт – песок средней крупности средней плотности т.к. 055е=0667 07.
Данный грунт влажный т.к.05Sr=0675 08.
γS = ρS·10 = 265·10 = 265 кНм3 - удельный вес грунта.
W = 006; ρS = 266тм3; ρ=201тм3; ρW = 1тм3; Е0=50МПа.
Суммарное количество частиц: 1+50=51%
Данный грунт является крупным песком т.к. вес частиц крупнее 05мм 51%>50%.
Данный грунт – песок крупный плотный т.к. е=04 055.
Данный грунт маловлажный т.к. Sr=04 05.
Оценка инженерно-геологических условий
строительной площадки
Оценивая данные инженерно-геологических условий следует заметить что грунты имеют слоистое напластование с выдержанным залеганием пластов. Первый слой грунта глину тугопластичную можно использовать в качестве оснований при условии если величина осадки не превышает предельно допустимую. Второй слой грунта является супесь просадочная которая под действием внешней нагрузки или собственного веса при замачивании дает значительную дополнительную просадку. При строительстве на просадочных грунтах осуществляется комплекс мероприятий направленных на устранение или уменьшение влияния просадочности на здания и сооружения. Третий слой глина твердая набухающая. К набухающим относят грунты способные при увлажнении или воздействии химических растворов увеличивать свой объем. Возможен и обратный процесс – уменьшение объема при снижении влажности который называют усадкой. Основания сложенные набухающими грунтами рассчитывают по специальной методике а при возведении фундаментов используют специальные конструктивные и эксплуатационные мероприятия. Следующие слои пески. Пески крупные и средней крупности имеющие плотную и среднюю плотность сложения хорошо сопротивляются действию внешней нагрузки претерпевая незначительные деформации и используются в качестве оснований.
Грунтовые воды не обнаружены и не повлияют на устройство фундаментов мелкого заложения и сваиных.
В результате лабораторных исследований была составлена таблица физико-механических свойств грунтов (Табл.6).
Сводная таблица характеристики грунтов
Наименование грунта по ГОСТ25100-96
Глина тугоплас-тичная непроса-дочная средне-сжимаемая
Супесь пластич-ная просадочная
Глина твердая непросадочная среднесжимаемая
Песок средней крупности сред-ней плотности влажный средне-
Песок крупный плотный мало-влажный средне-
Определение глубины заложения фундамента
Определить глубину заложения фундаментов под наружные стены здания. Сооружение находится на открытом воздухе вследствие чего коэффициент учитывающий влияние теплового режима Kh не учитывается. Размер фундамента 3х4м. Здание возводится в г. Салават. Нормативная глубина промерзания согласно СНиП dfn= 18м. Сечение колонн 50х50см подземные воды не обнаружены. Основание фундамента–глина тугопластичная подстилающий слой–супесь просадочная.
Определим расчетную глубину промерзания df1 = dfn = 18 м
Для глины с показателем текучести JL ³ 025 глубина заложения подошвы фундамента должна быть не менее df т.е. 18 м.
Определение размеров подошвы внеиентренно нагруженного фундамента.
Дано: вертикальная нагрузка =213973 кН и момент =33536 кН·м. Глубина заложения фундамента d=18м. Угол внутреннего трения грунта 23 град; удельное сцепление С11 = 12 кПа. Подвала нет d0=0. Принимаем для предварительного определения размеров подошвы фундамента R0 =0240 МПа (СНиП 2.02.01-83* Прил.З. табл. З)
Определим ориентировачно размеры подошвы фундамента как центрально нагруженного:
Поскольку рассчитывается внецентренно нагруженный фундамент увеличим Аф на 20% Аф= 1257 м2. При соотношении lb=15 получим:
Назначаем размеры подошвы фундамента
Эксцентриситет создаваемый моментом
Тогда а значение эксцентриситета внешней нагрузки составит
Следовательно фундамент необходимо рассчитывать как внецентренно нагруженный. Вычислим максимальное и минимальное краевые давления по граням фундамента.
Проверяем выполнение условий
Все условия выполняются следовательно размеры фундамента подобраны удовлетворительно.
Проверка прочности подстилающего слоя
В соответствии с инженерно - геологическими условиями строительной площадки грунт второго слоя супесь просадочная - является слабым грунтом поэтому ширину подошвы фундамента следует назначать с учетом пониженной прочности данного слоя. Для этого находим вертикальные напряжения на уровне подошвы фундамента от собственного веса грунта
Напряжение от собственного веса грунта на глубине 7м действующее на кровлю слабого грунта
Дополнительное давление под подошвой фундамента
Дополнительное вертикальное напряжение действующее на кровлю
слабого грунта от нагрузки на фундамент
Полные вертикальные напряжения на кровлю подстилающего слоя будут равны
Условие не удовлетворяется увеличиваем размер фундамента принимаем
Расчетное сопротивление закрепленного грунта при условии недопущения просадки подстилающего слоя определяется по формуле:
Определение осадки и просадки
Размеры подошвы фундамента вxL=4x6м. Глубина заложения подошвы фундамента 18м. Среднее давление под подошвой фундамента Рср=0109МН.
Удельный вес грунта γs =14кНм3.
- находим значения эпюры вертикальных напряжений от действия собственного веса грунта по формуле и вспомогательной 02zg:
) на поверхности земли :
) на подошве фундамента:
): на контакте 1 и 2 слоя:
) на контакте 2 и 3 слоя:
) на контакте 3 и 4 слоя:
) на контакте 4 и 5 слоя:
) на подошве 5 слоя:
- Определим дополнительное давление по подошве фундамента от нагрузок:
Задаемся соотношением тогда высота элементарного слоя грунта
Условие удовлетворяется с большим запасом.
) глина тугопластичная
Вычислим осадку фундамента с помощью послойного суммирования пренебрегая различием модуля деформаций грунтов на границах слоев приняв во внимание что данное предположение незначительно скажется на окончательном результате:
- коэффициент зависящий от коэффициента относительных поперечных деформаций ;
— среднее напряжение в
поперечных деформаций ;
- модуль деформации
- относительная просадочность
- коэффициент для фундаментов шириной
По нормам средняя осадка для такого типа зданий условие удовлетворяется следовательно полная осадка фундамента не превышает предельно допустимой.
Расчет висячей забивной сваи
В уровне планировочной отметке земли действует центрально-приложенное усилие от нормативной нагрузки N=213975кH. По грунтовым условиям сваю целесообразно заглубить в четвертый слой (песок средней крупности) т. к. вышележащий слои набухающий грунт. Минимальная длина сваи L должна быть L=09+15+8+1+025=1165м принимаем сваю С12-35 с L=12м круглую с радиусом 035м. Свая погружается с помощью забивки дизель-молотом. Найдем несущую способность одиночной висячей сваи:
γс=1 - коэффициент условий работы сваи в грунте;
γСR=10; γcf = 10 - коэффициент условий работы грунта соответственно под нижним концом и на боковой поверхности сваи учитывающие влияние способа погружения сваи на расчетные сопротивления грунта;
R = 4160кПа - расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи;
А = 035·035 = 0123м2- площадь опирания на грунт сваи;
u= 4·035=14м - наружный периметр поперечного сечения сваи;
Толщину грунта прорезаемого сваей разбиваем на слои толщиной не более 2м.
Для 1-го слоя при средней глубине его расположения
Для 2-го слоя при средней глубине его расположения
Для 3-го слоя при средней глубине его расположения
Для 4-го слоя при средней глубине его расположения
Расчетная нагрузка допускаемая на сваю:
Найдем требуемое количество свай:
Расстояние между осями свай свес ростверка 5см.
Расчет свайных фундаментов и их оснований по деформациям.
Расчет фундамента из висячих свай и его основания по деформациям следует производить как для условного фундамента на естественном основании. Границы условного фундамента определяются:
сверху - поверхность планировки;
снизу - плоскостью проходящей через концы свай;
с боков - вертикальными плоскостями относящимися от наружных граней свай крайних рядов на расстоянии К;
где - осредненный угол внутреннего трения слоев грунта в предела глубины погружения сваи в грунт;
Ширина условного фундамента:
Вес грунта в объеме АБВГ:
Вес ростверка и фундаментной балки:
Среднее давление под подошвой условного фундамента по формуле:
По таб. для песка средней крупности на который опирается подошва условного фундамента имеющего угол внутреннего трения находим значение безразмерных коэффициентов:
Вычислим осредненный удельный вес грунтов залегающих выше подошвы условного фундамента:
По таб. для песка средней крупности и соотношения LH =218 находим значения коэффициентов условий работы
Расчетное сопротивление грунта:
Основное требование расчета выполняется т.к. Р=5161кПаR=3245кПа следовательно фундамент запроектирован правильно.
Расчет осадок свайных фундаментов
Расчет осадок свайных фундаментов выполняют для условного фундамента. Осадки фундаментов из отдельных кустов свай рассчитыва-
ют методом послойного элементарного суммирования осадки фундаментов в виде свайных полей шириной b≥10м определяют методом линейно-деформируемого слоя конечной толщиной.
Рср=0516МПа. Природное давление:
Onределим дополнительное давление по подошве фундамента от нагрузок:
Найдем значение напряжений от собственного веса грунта на границе
) песок средней крупности и плотности
) песок крупный плотный
Нижнюю границу сжимаемой толщи находим по точке пересечения вспомогательной эпюры и эпюры дополнительных напряжений. Из рисунка видно что эта точка соответствует мощности сжимаемой толщи НС=311м. Воспользовавшись формулой найдем осадку фундамента пренебрегая различием значения модуля общей деформации грунта на границе слоев принимая во внимание что указанное предложение незначительно скажется на результатах расчета:
Технико-экономическое сравнение
Технико-экономическое сравнение вариантов производится по экономической эффективности. Кроме того учитываются возможности выполнения работ в сжатые сроки необходимость осуществления котлованов при устройстве фундаментов и величины ожидаемых осадок
Сравниваемые варианты должны обеспечивать долговечность и восполнение функции сооружения в течение всего срока эксплуатации рассчитываться на все возможные комбинации загружения которые передают надземные конструкции.
S=66см (фундамент мелкого заложения); S=21см (свайный фундамент)
Т.к. деформации у свайного фундамента меньше чем у фундамента мелкого заложения то свайного фундамент предпочтительнее.
По расходу бетона на фундамент мелкого заложения V=931мЗ на
свайный фундамент V=757 мЗ. СМЕТА №1
Разработка грунта под фундаменты при глубине котлована18м.
Крепление стенок котлована Досками при глубине выработки до Зм.
Устройство монолитных ф-в жб отдельные под колонны
Разработка грунта под фундаменты при глубине котлована 11м.
Крепление стенок котлована досками при глубине выработки до Зм.
Устройство жб свай более 12м с забивкой
Устройство ростверков
Следовательно выгоднее свайный фундамент.
В уровне планировочной отметке земли действует центрально-приложенное усилие от нормативной нагрузки N=205515кH. По грунтовым условиям сваю целесообразно заглубить в четвертый слой (песок средней крупности) т. к. вышележащий слои набухающий грунт. Минимальная длина сваи L должна быть L=09+15+8+1+025=1165м принимаем сваю С12-35 с L=12м круглую с радиусом 035м. Свая погружается с помощью забивки дизель-молотом.
с боков - вертикальными плоскостями относящимися от наружных
граней свай крайних рядов на расстоянии К;
Основное требование расчета выполняется т.к. Р=496211кПаR=3245кПа следовательно фундамент запроектирован правильно.
Расчет осадок свайных фундаментов выполняют для условного фундамента. Осадки фундаментов из отдельных кустов свай рассчитывают методом послойного элементарного суммирования осадки фундаментов в виде свайных полей шириной b≥10м определяют методом линейно-деформируемого слоя конечной толщиной.
Рср=0496МПа. Природное давление:
Найдем значение напряжений от собственного веса грунта на границе 4-го и 5-го слоя: ;
Нижнюю границу сжимаемой толщи находим по точке пересечения вспомогательной эпюры и эпюры дополнительных напряжений. Из рисунка видно что эта точка соответствует мощности сжимаемой толщи НС=295м. Воспользовавшись формулой найдем осадку фундамента пренебрегая различием значения модуля общей деформации грунта на границе слоев принимая во внимание что указанное предложение незначительно скажется на результатах расчета:
В уровне планировочной отметке земли действует центрально-приложенное усилие от нормативной нагрузки N=106360кH. По грунтовым условиям сваю целесообразно заглубить в четвертый слой (песок средней крупности) т. к. вышележащий слои набухающий грунт. Минимальная длина сваи L должна быть L=09+15+8+1+025=1165м принимаем сваю С12-35 с L=12м круглую с радиусом 035м. Свая погружается с помощью забивки дизель-молотом.
Основное требование расчета выполняется т.к. Р=32927кПаR=3245кПа следовательно фундамент запроектирован правильно.
Рср=0329МПа. Природное давление:
Нижнюю границу сжимаемой толщи находим по точке пересечения вспомогательной эпюры и эпюры дополнительных напряжений. Из рисунка видно что эта точка соответствует мощности сжимаемой толщи НС=13м. Воспользовавшись формулой найдем осадку фундамента пренебрегая различием значения модуля общей деформации грунта на границе слоев принимая во внимание что указанное предложение незначительно скажется на результатах расчета:
По данным инженерно-геологических изысканий грунты имеют слоистое напластование с выдержанным залеганием пластов. Все они кроме супеси и твердой глины могут служить естественным основанием. Второй слой грунта является супесь просадочная третий–глина набухающая и не могут служить в качестве естественного основания. Согласно расчёту и технико-экономическому сравнению мелко-заглубленного и свайного вариантов фундаментов предпочтение отдано свайному фундаменту.
Допускаемая нагрузка на основании 213973 кН.
Отмостка вокруг пристроя основного сооружения выполняется шириной 10 м из асфальтобетона уложенного по слою щебня.
Применяем сваи С35-12. Осадки в сечении 1-1 для Ф-1 ; в сечении 2-2 для Ф-2 ; сечение 3-3 для мелкого заложения ; для свайного
) Основания и фундаменты: Учебник для строительных специализированных вузов - 2-е издание - М Высшая школа 1998. Берлинов Н.В.
) Проектирование оснований и фундаментов: (основы теории и примеры расчётов) : Учебное пособие для вузов. 3-е издание. Переработанное и дополненное - М Строй-издат1990г. Веселов В.A.
) Методические указания.
) СниП 2.02.01-83. Основания зданий и сооружений – М. Строй-издат 1985.
) Механика грунтов основания и фундаменты: Учебник для вузов. – М.: Стройиздат 1981. – 319 с. ил.
) СниП 2.02.03-85. Свайные фундаменты – М. Строй-издат 1986.
) СниП 2.01.01-82. Строительная климатология и геофизика – М. Стройиздат 1983.
) Цытович Н.А. Механика грунтов М. 1983.

чертёж.dwg

Раскладка фундаментных балок
Ленточный сборный фундамент
Грунтами основания служат: песок средней крупности
0 принята отметка поверхности земли.
Горизонтальная гидроизоляция 2 слоя рубероида на
среднежимаемый плотностью р=1
СПЕЦИФИКАЦИЯ ЖБ ЭЛЕМЕНТОВ ФУНДАМЕНТОВ
Совмещенный план расположения монолитного и свайного фундаментов
Эпюра напряжений фундамента Ф-1
Схема расположения геологических выработок (1:500)
монолитного и свайного ф-тов
совмещенный план расположения
мышленных или гражданских зданий
струирование фундаментов про-
Проектирование оснований и кон-
Геологический разрез 1-1
Бетонная подготовка 100мм
Керамические плитки 13мм
Цементно-песчаная стяжка 37мм
Бетонная подготовка B7.5
под наружную стену (1:50)
Монолитный фундамент
Ленточный монолитный фундамент