Расчет и проектирование фундамента жилого здания в г Иваново

На печать.dwg

Расчет фундамента в городе Иваново
КП-2069829-ГСХ-00-07
План участка строительства
геологический разрез
план этажа на отм. 0
график затухания осадок во времени
Жилое трехэтажное здание
План этажа на отм. 0
асбестоцементные волокнистые листы
обрешетка 50х50 шаг 500
деревянные стропилы
Песок желтый пылеватый насыщенный водой с R0=100кПа
Насыпь серая песчаная
Супесь желтая пластичная с R0=285кПа
Глина коричневая полутвердая с R0=260кПа
Песок желтый насыщенный водой с R0=400кПа
Геологический разрез М 1:500 М 1:100
План участка строительства
График затухания осадок во времени
плита перекрытия 160
теплоизоляционный линолеум 8
слоя рубероида на битумной мастике

Пояснительная записка.doc

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«БРАТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
КАФЕДРА «СТРОИТЕЛЬНЫЕ КОНСТРУКЦИИ»
Основания и фундаменты
РАСЧЕТ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ ФУНДАМЕНТА
ЖИЛОГО ЗДАНИЯ В ГОРОДЕ ИВАНОВО
Пояснительная записка
КП-2069829-ГСХ-00-07
студент группы ГСХ-04-1Калоша А.С.
профессор к.т.н.Куликов О.В.
Построение геологического разреза7
Определение наименования грунтов их состояния и величин расчетных сопротивлений R09
Сбор нагрузок действующих на фундаменты13
Выбор типа основания18
Выбор рационального вида фундаментов19
1Расчет фундаментов мелкого заложения19
2Расчет свайного фундамента21
3Технико-экономическое сравнение вариантов25
Расчет фундаментов выбранного вида27
1Расчет свайного фундамента в сечении 2-227
2Расчет свайного фундамента в сечении 3-329
Расчет оснований по предельным состояниям32
2Определение осадки в сечении 1-133
3Определение осадки в сечении 2-236
4Определение осадки в сечении 3-338
5Расчет затухания осадки во времени для сечения 1-140
6Расчет затухания осадки во времени для сечении 2-242
Конструирование фундаментов45
Схема производства работ нулевого цикла47
Список использованных источников49
Задачей данного курсового проекта является разработка конструкций фундаментов для трех характерных сечений трехэтажного жилого дома и расчет оснований по предельным состояниям 2 группы.
Целью данного курсового проекта является установление наименования грунтов их состояния величины расчетного сопротивления; определение величины нагрузок действующих на фундаменты; выбор рационального вида фундамента (мелкого заложения или свайный фундамент) и его расчет; расчет оснований по предельным состояниям; произвести конструирование наиболее рационального фундамента; подобрать схему производства работ нулевого цикла; сделать вывод по итоговым результатам данного проекта.
Построение геологического разреза
Строительство ведется в г.Иваново строительная площадка №0. Перед построением геологического разреза решают вопрос о привязке проектируемого сооружения на плане (рисунок 1.1). Начинают построение геологического разреза с ориентировочного размещения на плане проектируемого объекта. Оценивают условия освещенности объекта направление господствующего ветра в районе строительства (в данном случае – это северо-западный ветер) рельеф местности условия изученности района строительства. Так как на плане не указана застройка то следовательно свободная привязка. Жилую блок-секцию длинной стороной размещаем вдоль оси соединяющей скважины №1 и №2. Окна дома не обращены на север значит выполняется условие инсоляции помещений.
Первое направление для построения геологического разреза – вдоль длинной оси соединяющей скважины №3 и №2. Второе направление – вдоль оси соединяющей скважины №2 и №1. Геологический разрез строится с учётом геологических разрезов по всем скважинам. Строят геологический разрез в следующих масштабах: вертикальный М 1:100 и горизонтальный М 1:200.
Судя по геологическому разрезу (рисунок 1.2) площадка имеет спокойный рельеф. Подземные воды залегают на отметке 106 м. Отметка планировки 1076.
Рисунок 1.1 – План участка строительства
Рисунок 1.2 – Геологический разрез
Определение наименования грунтов их состояния и величин расчетных сопротивлений R0
Образец №1 взят из 1 слоя скважины №1глубина отбора от поверхности 18 м.
1.1Определяют наименование грунта по гранулометрическому составу.
Содержание зерен размером более 010мм по массе менее 75%.
грунт – песок пылеватый в соответствии с табл. Б.10 [2].
1.2Определяют коэффициент пористости:
где rs – плотность частиц грунта гсм3;
r – плотность грунта гсм3;
W – весовая влажность грунта %.
грунт – песок средней плотности в соответствии с табл. Б.18 [2].
1.3Определяют степень влажности:
где W – весовая влажность грунта %;
rs – плотность частиц грунта гсм3;
e – коэффициент пористости;
r – плотность воды гсм3.
грунт – маловлажный песок в соответствии с табл. Б.17 [2].
1.4Определяют расчетное сопротивление грунта Ro по табл.2 приложения 3 [3].
Вывод: исследуемый образец – песок желтый маловлажный с коэффициентом пористости =0649 и Ro = 250 кПа.
Образец №2 взят из 1 слоя скважины №1глубина отбора от поверхности 25 м.
2.1Определяют наименование грунта по гранулометрическому составу.
2.2Определяют коэффициент пористости по формуле (2.1):
2.3Определяют степень влажности по формуле(2.2):
грунт –песок насыщенный водой в соответствии с табл. Б.17 [2].
2.4Определяют расчетное сопротивление грунта Ro по табл.2 приложения 3 [3].
Вывод: исследуемый образец – песок желтый насыщенный водой с коэффициентом пористости =0663 и Ro = 100 кПа.
Образец №3 взят из 2 слоя скважины №2 глубина отбора от поверхности 50 м.
3.1Определяют наименование грунта по числу пластичности:
где WL – влажность глинистого грунта на границе текучести %;
WP – влажность на границе раскатывания %.
JP = 210 – 150 = 60 %
грунт – супесь в соответствии с табл. Б.11 [2].
3.2Определяют коэффициент пористости по формуле (2.1):
3.3Определяют коэффициент консистенции:
грунт – супесь пластичная в соответствии с табл. Б.14 [2].
3.4Определяют расчетное сопротивление грунта Ro по табл.3 приложения 3 [3].
Вывод: исследуемый образец – супесь желтая пластичная с коэффициентом пористости =053 и Ro = 285 кПа.
Образец №4 взят из 3 слоя скважины №2глубина отбора от поверхности 75 м.
4.1Определяют наименование грунта по формуле (2.3):
JP = 440-240 = 200 %
грунт – глина в соответствии с табл. Б.11 [2].
4.2Определяют коэффициент пористости по формуле (2.1):
4.3Определяют коэффициент консистенции по формуле(2.4):
грунт – глина полутвердая в соответствии с табл. Б.14 [2].
4.4Определяют расчетное сопротивление грунта Ro по табл.3 приложения 3 [3].
Вывод: исследуемый образец – глина коричневая полутвердая с коэффициентом пористости =073 и Ro = 260 кПа.
Образец №5 взят из 4 слоя скважины №3глубина отбора от поверхности 120 м.
5.1Определяют наименование грунта по гранулометрическому составу.
Содержание зерен размером более 0125мм по массе более 50%.
грунт – песок средней крупности в соответствии с табл. Б.10 [2].
5.2Определяют коэффициент пористости по формуле (2.1):
5.3Определяют степень влажности по формуле(2.2):
5.4Определяют расчетное сопротивление грунта Ro по табл.2 приложения 3 [3].
Вывод: исследуемый образец – песок желтый насыщенный водой с коэффициентом пористости =066 и Ro = 400 кПа.
Сбор нагрузок действующих на фундаменты
Сбор нагрузок производят на грузовую площадь которую устанавливают в зависимости от статической схемы сооружения. В данном случае конструктивная схема с поперечными несущими стенами располагаемыми с модульным шагом 63 и 30 м двумя продольными железобетонными стенами и плоскими железобетонными перекрытиями образующими пространственную систему обеспечивающую сейсмостойкость здания и воспринимающую все вертикальные и горизонтальные нагрузки.
Величины временных нагрузок устанавливаем в соответствии с [4]. Коэффициенты надежности по нагрузкам gf также определяем по [4].
Сбор нагрузок производится от верха здания до отметки планировки.
Рисунок 3.1 - Грузовая площадь
При расчете временных нагрузок принимаем коэффициент надежности по нагрузке равным 14 в соответствии с [4]. Сбор временных нагрузок на междуэтажные перекрытия с учетом понижающего коэффициента:
где n – число перекрытий от которых нагрузка передается на основание;
Определяют нагрузки действующие на внутреннюю стену в сечении 1-1 грузовая площадь А = 1616 м2.
Таблица 3.1 – Сбор нагрузок в сечении 1-1
Наименование нагрузки
Нормативные нагрузки
Коэффициент надежности по нагрузке
Расчетные нагрузки кН
на всю грузовую площадь кН
- волнистый асбестоцементный лист
- стропила (включая прогон раскос стойки)
- цементно-песчаный раствор
- утеплитель (мин.плита) =033 м γ=05 кНм3
- гидроизоляция (слой из рубероида)
- железобетонная плита междуэт. перекрытий (3 этажа + чердач. перекр.)
- внутренняя стена – сборная железобет.(3 эт.)
(28×62-2×09×21) × ×016×25×3
- слой теплоизоляции
Продолжение таблицы 3.1
- вес снегового покрова
- полезная нагрузка на чердачное перекрытие
- полезная нагрузка на межэтажные перекрытия
- полезная нагрузка на лестницы и перекрытия коридоров
Итого на 1 пог. м стены
Коэффициент надежности gf определяют в соответствии с рекомендациями [4].
При учете сочетаний включающих постоянные и не менее 2-х временных нагрузок расчетные значения временных нагрузок следует умножать на коэффициент сочетаний для длительных нагрузок y = 095.
Определяют нагрузки действующие на внутреннюю стену в сечении 2-2 грузовая площадь А = 1036 м2.
Таблица 3.2 – Сбор нагрузок в сечении 2-2
Продолжение таблицы 3.2
Определяют нагрузки действующие на внутреннюю стену в сечении 3-3 грузовая площадь А = 414 м2.
Таблица 3.3 – Сбор нагрузок в сечении 3-3
внутренняя стена – сборная железобет.(3 эт.)
(28×29-09×21)× ×016×25×3
Продолжение таблицы 3.3
Выбор типа основания
Судя по геологическому разрезу площадка имеет спокойный рельеф с абсолютными отметками: 10870 м 10860 м 10810 м. Грунт имеет выдержанное залегание грунтов. На основание будут действовать небольшие нагрузки так как максимальная погонная нагрузка меньше 300 кНм. Грунты находясь в естественном состоянии могут служить основанием для фундаментов мелкого заложения. Для такого типа фундамента основанием будет служить слой №2 – супесь пластичная с Ro = 285 кПа. Для свайного фундамента в качестве рабочего слоя лучше использовать слой №3 - глину полутвердую с Ro = 260 кПа.
Выбор рационального вида фундаментов
Выбор вида фундаментов производят на основе технико-экономического сравнения вариантов наиболее часто используемых в практике индустриального строительства фундаментов:
)свайных фундаментов.
Расчет производится для сечения с максимальной нагрузкой – по сечению 1-1. Расчетная нагрузка Nр=7330 кН.
1Расчет фундаментов мелкого заложения
Устанавливают глубину заложения подошвы фундамента зависящую от глубины промерзания свойств основания грунтов и конструктивных особенностей сооружения.
Для г. Иваново нормативная глубина промерзания м по таблице III.2[8].
Расчетную глубину промерзания принимают исходя из геологических особенностей местности .
Глубину заложения принимают не менее d = 22 м.
Далее ведут расчет методом последовательных приближений для центрально нагруженного фундамента в следующем порядке:
1.1.Предварительно определяют площадь подошвы фундамента:
где No – расчетная нагрузка в сечении 1 – 1 кН;
Ro – расчетное сопротивление грунта под подошвой фундамента кПа;
d– глубина заложения подошвы фундамента м;
kзап – коэффициент заполнения (принимается равным 085);
g – удельный вес материалов фундамента (принимается равным 25 кНм3).
1.2.По табл. 6.5 и 6.6 [9] подбирают подходящие типовые фундаментные подушки и стеновые блоки.
Таблица 5.1 – Марка железобетонной плиты и стенового блока
Размеры плиты блока мм
1.3.Определяют расчетное значение сопротивления R по формуле 7 [3]:
где gс1 и gс2 – коэффициенты условий работы принимаемые по таблице 3 [3] gс1=10и gс2=10;
k – коэффициент принимаемый равным 11 так как прочностные характеристики грунта (сn=158кПа и jn=264° - для супеси пластичной с коэффициентом пористости е=053) приняты по таблице 2 приложения 1 [3];
Мg Мq Mc – коэффициенты принимаемые по табл. 4 [3]; Мg=087 Мq=448 Mc=70;
kZ – коэффициент принимаемый при b 10 м равным 10;
b – ширина подошвы фундамента м;
gII – расчетное значение удельного веса грунтов залегающих ниже подошвы фундаментов (при наличие подземных вод определяется с учетом взвешивающего действия воды) кНм3;
– то же для грунтов залегающих выше подошвы;
сII – расчетное значение удельного сцепления грунта залегающего непосредственно под подошвой фундамента кПа;
d1 – глубина подвала;
db – глубина заложения фундаментов бесподвальных сооружений м.
где γn – удельный вес грунтов соответствующих слоев кНм3;
hn – толщина соответствующих слоев м.
Значение удельного веса грунтов при наличии подземных вод определяют по формуле:
где γс – удельный вес твердых частиц грунта кНм3;
γw – удельный вес воды кНм3.
1.4.Определяют значение среднего давления под подошвой фундамента:
где Nf – вес фундамента кНм3;
Ng – вес грунта на обрезах фундамента кНм3;
b – ширина фундамента м;
l = 1 м так как все нагрузки приведены на погонный метр.
Рисунок 5.1 – Расчетная схема фундамента мелкого заложения в сечении 1-1
Р = 16853 кПа R = 16889 кПа на 02 % что удовлетворяет условиям проектирования.
2Расчет свайного фундамента
Проектирование свайных фундаментов ведут в соответствии с [5]. Для центрально нагруженного фундамента расчеты выполняют в следующем порядке:
Назначают глубину заложения ростверка:
= 1073 при глубине заложения d = 14 м.
2.2Выбирают тип и вид сваи: забивные сваи марки С квадратные в сечении с продольным и поперечным армированием ствола.
2.3Назначают размеры (длина и поперечное сечение) сваи с учетом геологического строения площадки. Острие сваи должно входить в более плотный грунт на глубину не менее 1 метра. Заготовительная длина сваи:
где – отметка начала заострения сваи;
– длина заделки сваи в ростверк.
Принимают сваю марки С 6-20.
Рисунок 5.2 – Заложение свайного фундамента
Средняя глубина определяется от отметки рельефа. Первым слоем является насыпь серая песчаная поэтому делается срезка верхнего слоя на 115м.
2.4Определяют несущую способность сваи по грунту
где gс – общий коэффициент условия работы равный 10;
R – расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи принимается в соответствии с табл. 1 [5] R =5350 кПа;
А – площадь опирания на грунт сваи м2;
U – наружный периметр поперечного сечения сваи м;
gCR и gcf – коэффициенты условий работы грунта под нижним концом и на боковой поверхности сваи (принимаем gCR = 10 и gcf = 10 в соответствии с табл. 3 [5]);
hi – толщина i-го слоя грунта соприкасающегося с боковой поверхностью сваи м.
2.5Определяют ориентировочное число свай в фундаменте
где No – расчетная нагрузка на фундамент кНм;
N – расчетная нагрузка на сваю кН определяемая по формуле
a – коэффициент принимаемый для ленточных фундаментов 75;
g – удельный вес материала ростверка кНм3;
d – сторона поперечного сечения сваи м;
h – глубина заложения подошвы ростверка.
2.6Определяют расчетное расстояние между осями свай:
где lf – длина грузовой площади м.
м. Принимаем расстояние между осями свай равное 223м. n =0448штп.м.
Рисунок 5.2 – Схема расположения свай в плане
2.7Производят проверку фактической нагрузки приходящейся на каждую сваю
где Nf – вес ростверка кНм3;
Ng – вес грунта на обрезах ростверка кНм3;
n – принятое количество свай в фундаменте м-1.
Nf = 0505125=625 кН;
Превышение расчетной нагрузки над фактической составляет 088%
2.8Проверяют сжимающие напряжения в грунте в плоскости нижних концов свай
где Nsg – вес грунта и свай в объеме условного фундамента кНм3;
Аусл – площадь подошвы условного фундамента м2 (рис. 5.2);
Rусл – расчетное сопротивление грунта под подошвой условного фундамента кПа
(определяют по формуле (5.2)).
Для определения площади условного фундамента определяют средне взвешенный угол внутреннего трения:
Н – длина сваи от ростверка до конца острия.
Тогда находят ширину условного фундамента:
Р = 11796 кПа R = 40044 кПа – условие выполняется следовательно сжимающие напряжения в плоскости нижних концов свай допустимы.
3Технико-экономическое сравнение вариантов
Оценка стоимости основных видов работ при устройстве фундаментов производят для одного погонного метра ленточного фундамента мелкого заложения и ленточного ростверка.
Объем котлована находим по формуле:
где ab – ширина котлована понизу и соответственно поверху котлована м;
u – глубина котлована м;
l – длина котлована м.
Для фундаментов мелкого заложения объем котлована будет равен:
Для свайного фундамента будет равен:
Сравнение стоимости фундаментов приводят в таблице 5.3.
Таблица 5.3 – Технико-экономическое сравнение вариантов
Стоимость ед. изм. руб.
Разработка песчаного грунта под фундамент
Устройство ростверка
Устройство ленточного фундамента
Погружение жб свай длиной до 12 м из бетона марки В15 в грунты I группы
Вывод: по предварительной оценке стоимости основных видов работ при устройстве фундаментов из 2-х вариантов экономичнее являются фундаменты глубокого заложения. Поэтому все дальнейшие расчеты ведут применительно к свайному фундаменту.
Расчет фундаментов выбранного вида
1Расчет свайного фундамента в сечении 2-2
1.2Выбирают тип и вид сваи: забивные сваи марки С квадратные в сечении с продольным и поперечным армированием ствола.
1.3Назначают размеры (длина и поперечное сечение) сваи с учетом геологического строения площадки. Острие сваи должно входить в более плотный грунт на глубину не менее 1 метра. Заготовительная длина сваи:
Рисунок 6.1 – Заложение свайного фундамента
Средняя глубина определяется от отметки рельефа. Первым слоем является насыпь серая песчаная поэтому делается срезка верхнего слоя на 118 м.
1.4Определяют несущую способность сваи по грунту по формуле (5.7)
1.5Определяют ориентировочное число свай в фундаменте по формуле (5.8):
1.6Определяют расчетное расстояние между осями свай по формуле (5.10):
м. Принимаем расстояние между осями свай равное 305м. Отсюда n =0328 штп.м.
Рисунок 6.2 – Схема расположения свай в плане
1.7Производят проверку фактической нагрузки приходящейся на каждую сваю по формуле (5.11):
Превышение расчетной нагрузки над фактической составляет 065%
1.8Проверяют сжимающие напряжения в грунте в плоскости нижних концов свай по формуле (5.12):
Для определения площади условного фундамента определяют средне взвешенный угол внутреннего трения по формуле (5.13):
Тогда находят ширину условного фундамента по формуле (5.15):
Р = 12013 кПа R = 4250 кПа – условие выполняется следовательно сжимающие напряжения в плоскости нижних концов свай допустимы.
2Расчет свайного фундамента в сечении 3-3
Определяем основные размеры и рассчитываем конструкцию фундамента под внутреннюю стену. Глубина заложения принимаем аналогично глубине заложения внутренней стены сечением 2-2.
Рисунок 6.3 – Заложение свайного фундамента
2.4Определяют несущую способность сваи по грунту по формуле (5.7)
2.5Определяют ориентировочное число свай в фундаменте по формуле (5.8):
2.6Определяют расчетное расстояние между осями свай по формуле (5.10):
м. Принимаем расстояние между осями свай равное 344м. Отсюда
Рисунок 6.4 – Схема расположения свай в плане
2.7Производят проверку фактической нагрузки приходящейся на каждую сваю по формуле (5.11):
Превышение расчетной нагрузки над фактической составляет 014%
2.8Проверяют сжимающие напряжения в грунте в плоскости нижних концов свай по формуле (5.12):
Р = 11307 кПа R = 4260 кПа – условие выполняется следовательно сжимающие напряжения в плоскости нижних концов свай допустимы.
Расчет оснований по предельным состояниям
1 Расчет по 2 группе предельных состояний заключается в определении осадок относительной неравномерности осадок и сопоставлении их с предельными значениями установленными в зависимости от типа сооружения по приложению 4 [3].
Расчетные значения осадок определяют методом послойного суммирования в соответствии с требованиями приложения 2 [3].
где S и - расчетные значения абсолютных и средних осадок м;
Su и - предельные значения абсолютных и средних осадок м.
Расчет для линейно деформируемого слоя производят в следующем порядке:
1.1Строят схему распределения вертикальных напряжений в основании. Слева от оси проходящей через середину подошвы фундамента строят эпюру напряжений от собственного веса грунта определяемые по формуле:
n – число слоев грунта.
Эпюру дополнительных вертикальных напряжений строят справа от оси действия нагрузок. Значение дополнительных напряжений на уровне подошвы ростверка определяется по формуле:
где Р – сжимающие напряжения в грунте в плоскости нижних концов свай определяемое по формуле (5.12) кПа;
szqо – вертикальное напряжение от собственного веса грунта на уровне острия сваи кПа.
Расчет осадки производится от нагрузки R0 так как за время существования грунта осадки под действием собственного веса уже произошли и новую деформацию основания будет вызывать нагрузка превосходящая значение .
Распределение дополнительных напряжений szq по глубине устанавливают по формуле:
где a – коэффициент определяемый по табл. 1 приложения 2 [3] в зависимости от вида фундамента в плане и относительной глубины x = 2z b.
Для сокращения количества операций расчет szр сводят в таблицу.
Нижняя граница сжимаемой толщи (НГСТ) отвечает условию:
НГСТ определяют графическим методом: справа от оси проходящей через центр подошвы фундамента строится эпюра szq ординаты которой уменьшают в пять раз. Точка пересечения образующих этой эпюры и эпюры szq – НГСТ. Мощность сжимаемой толщи На исчисляется от подошвы фундамента до НГСТ.
1.2Для каждого слоя грунта в пределах глубины сжимаемой толщи по данным испытания определяют модуль деформации по формуле:
где b - поправочный коэффициент принимаемый для песков и супесей- 074 для глины - 04;
mv – коэффициент относительной сжимаемости кПа-1.
1.3Величину осадки определяют по формуле
где b - корректирующий коэффициент;
n – число слоев на которые разбита сжимающая толща.
1.4Производится сравнение величин расчетных осадок с предельными. Если условие 7.1. не соблюдается изменяем глубину заложения или параметры фундамента (геометрические).
2Определение осадки в сечении 1-1
2.1Строят эпюру szq от собственного веса грунта по формуле (7.2.).
Начальная точка будет находиться в месте пересечения оси фундамента с землёй.
Вертикальные напряжения от собственного веса грунта szq на границах слоёв находят по формуле:
hi – толщина i-того слоя грунта.
На поверхности земли: szq0 =0;
Под ростверком : szq1 = 03×10×98 = 294 кПа;
На контакте 1 слоя и УГВ: szq2 = 075×10×98+294 =1029 кПа;
На контакте 1 и 2 слоев: szq3 = 063×10×98+1029 = 1646 кПа;
На контакте 2 и элементарного слоев: szq4 = 20×127×98+1646 = 4136 кПа;
На контакте элементарного и 3 слоев: szq5 = 133×127×98+4136 = 5791 кПа;
На контакте 3 и элементарного слоев: szq6 = 20×201×98+5791 = 9731 кПа;
На контакте элементарного и 4 слоев: szq7 = 185×201×98+9731 = 13375 кПа;
На контакте 4 и элементарного слоев: szq8 = 20×116×98+13375 = 15648 кПа;
На контакте двух элементарных слоев: szq9 = 20×116×98+15648 = 17922 кПа;
На подошве 4 слоя: szq10 = 107×116×98+17922 = 19138 кПа.
2.2Строят эпюру дополнительных напряжений szр.
Значение дополнительного напряжения на уровне подошвы ростверка определяют по формуле (7.3).
Находят коэффициенты относительной сжимаемости и модули деформации по формулам (7.6) и (7.7):
Расчет эпюры дополнительных напряжений сводят в таблицу 7.1.
Таблица 7.1 – Распределение напряжений в сечении 1-1
Нижнюю границу сжимаемой толщи определяют графически по рисунку 7.1.
Рисунок 7.1 – Определение НГСТ в сечении 1-1
2.3Окончательно величину осадки рассчитывают по формуле (7.8):
2.4 Сравнивают значение величины осадки с предельным. По приложению 4 [3] предельное значение осадки равно 10 см что больше полученного значения на 805 см следовательно площадь фундамента и глубина заложения подобраны верно.
3Определение осадки в сечении 2-2
3.1 Эпюру напряжений от собственного веса строят аналогично сечению 1–1.
На контакте 1 и 2 слоев: szq3 = 065×10×98+1029 = 1666 кПа;
На контакте 2 и элементарного слоев: szq4 = 20×127×98+1666 = 4155 кПа;
На контакте элементарного и 3 слоев: szq5 = 135×127×98+4155 = 5835кПа;
На контакте 3 и элементарного слоев: szq6 = 20×201×98+5708 = 9775 кПа;
На контакте элементарного и 4 слоев: szq7 = 185×201×98+9775 = 13419 кПа;
На контакте 4 и элементарного слоев: szq8 = 20×116×98+13419 = 15692кПа;
На контакте двух элементарных слоев: szq9 = 20×116×98+15692 = 17966 кПа;
На подошве 4 слоя: szq10 = 108×116×98+17966 = 19194 кПа.
3.2Строят эпюру дополнительных напряжений szр.
Расчет эпюры дополнительных напряжений сводят в таблицу 7.2.
Таблица 7.2 – Распределение напряжений в сечении 2-2
Нижнюю границу сжимаемой толщи определяют графически по рисунку 7.2.
Рисунок 7.2 – Определение НГСТ в сечении 2-2
3.3Окончательно величину осадки рассчитывают по формуле (7.8):
3.4 Сравнивают значение величины осадки с предельным. По приложению 4 [3] предельное значение осадки равно 10 см что больше полученного значения на 808 см следовательно площадь фундамента и глубина заложения подобраны верно.
4Определение осадки в сечении 3-3
4.1Строят эпюру szq от собственного веса грунта по формуле (7.2.).
На контакте 1 слоя и УГВ: szq2 = 077×10×98+294 =1049 кПа;
На контакте 1 и 2 слоев: szq3 = 058×10×98+1049 = 1617 кПа;
На контакте 2 и элементарного слоев: szq4 = 20×127×98+1617 = 4106 кПа;
На контакте элементарного и 3 слоев: szq5 = 141×127×98+4106 = 5861 кПа;
На контакте 3 и элементарного слоев: szq6 = 20×201×98+5861 = 9801 кПа;
На контакте элементарного и 4 слоев: szq7 = 183×201×98+9801 = 13405 кПа;
На контакте 4 и элементарного слоев: szq8 = 20×116×98+13405 = 15679 кПа;
На контакте двух элементарных слоев: szq9 = 20×116×98+15679 = 17953 кПа;
На подошве 4 слоя: szq10 = 108×116×98+17953 = 19180 кПа.
4.2Строят эпюру дополнительных напряжений szр.
Расчет эпюры дополнительных напряжений сводят в таблицу 7.3.
Таблица 7.3 – Распределение напряжений в сечении 3-3
Нижнюю границу сжимаемой толщи определяют графически по рисунку 7.3.
Рисунок 7.3 – Определение НГСТ в сечении 3-3
4.3Окончательно величину осадки рассчитывают по формуле (7.8):
4.4 Сравнивают значение величины осадки с предельным. По приложению 4 [3] предельное значение осадки равно 10 см что больше полученного значения на 813 см следовательно площадь фундамента и глубина заложения подобраны верно.
5Расчет затухания осадки во времени для сечения 1-1
Расчет для случая «2» когда уплотняющие напряжения уменьшаются пропорционально глубине то есть эпюра имеет вид прямоугольного треугольника с вершиной внизу. При этом рассматривается только фильтрация отжимаемой воды вверх.
5.1Полную стабилизированную осадку определяем по формуле:
где hэ - мощность эквивалентного слоя м;
mvm – средний коэффициент относительной сжимаемости грунта МПа-1.
5.2Определяют мощность эквивалентного слоя по формуле:
где Awm – коэффициент эквивалентного слоя зависящий от коэффициента Пуассона формы подошвы жесткости фундамента принимаемый по табл IV.3 [8].
hэ = 226×151 = 341 м;
Н = 2 hэ = 2×341 = 682 м.
Рисунок 7.4 - Схема к определению среднего относительного коэффициента сжимаемости
5.3Определяют средний относительный коэффициент сжимаемости по формуле:
zi – расстояние от середины i-го слоя до глубины 2hэ м.
5.4По формуле (7.10) находят осадку:
5.5Определяют коэффициент консолидации по формуле:
где gw – удельный вес воды кНм3;
kфт – средний коэффициент фильтрации определяемый по формуле:
где Н – мощность сжимаемой толщи м;
kфi – коэффициент фильтрации i-го слоя грунта смс.
5.6Вычисляют время необходимое для уплотнения грунта до заданной степени по формуле:
Задаются значениями U N. Расчет осадки St приводят в таблицу 7.4.
Таблица 7.4 – Расчет осадки St в сечении 1-1
6Расчет затухания осадки во времени для сечении 2-2
6.1Определяют мощность эквивалентного слоя по формуле (7.11):
Рисунок 7.5 - Схема к определению среднего относительного коэффициента сжимаемости
6.2Определяют средний относительный коэффициент сжимаемости по формуле (7.12):
6.3По формуле (7.10) находят осадку:
6.4Определяют средний коэффициент фильтрации формуле(7.14):
6.5Определяют коэффициент консолидации по формуле (7.13):
6.6Вычисляют время необходимое для уплотнения грунта до заданной степени по формуле (7.15):
Расчет осадки St приводят в таблицу 7.5.
Таблица 7.5 – Расчет осадки St в сечении 2-2
Вывод: так как осадки во всех сечения не превышают предельных значений то размеры фундаментов и их глубина заложения рассчитаны верно.
Построение графика затухания осадки во времени приводят на рисунке 7.6.
Рисунок 7.6 – График затухания осадки во времени
Скорость затухания осадки зависит от скорости выдавливания (фильтрации) воды из пор уплотненного грунта. По мере отжатия воды из пор в работу включаются минеральные частицы. Осадка заканчивается тогда когда всю нагрузку примут минеральные частицы. Разница между значениями осадок в соседних сечениях не велика поэтому прочность и устойчивость конструкции обеспечена.
Конструирование фундаментов
Исходя из окончательных размеров фундаментов установленных расчетом по 2-ому предельному состоянию производят конструирование фундаментов.
Свайные фундаменты под стены жилого трехэтажного здания с несущими стенами при передаче на фундамент распределенных по длине нагрузок проектируют в виде свайных лент с расположением свай в один ряд.
Сопряжение монолитного железобетонного ростверка со сваями выполняют путем заделки головы сваи в ростверк на глубину 5см.
В качестве гидроизоляции используют рубероид на битумной мастике.
Для отвода сточных вод от здания предусматривают устройство бетонной отмостки.
Конструктивные решения фундаментов приведены на рис. 8.1 8.2 и 8.3.
Рисунок 8.1 – Конструктивное решение фундамента в сечении 1-1
Рисунок 8.2 – Конструктивное решение фундамента в сечении 2-2
Рисунок 8.3 – Конструктивное решение фундамента в сечении 3-3
Схема производства работ нулевого цикла
Рисунок 9.1 – Размеры котлована
Размеры дна котлована в плане определены в зависимости от расстояния между наружными осями сооружений (по длине - 216 м по ширине – 12 м) расстояния от этих осей до крайних уступов фундаментов (025 м) минимальной ширины зазора между конструкцией фундамента и стеной котлована (03м). Размеры котлована поверху складываются из размеров дна котлована и ширины откосов. Так как грунт песчанный и глубина выемки составляет 03 м крутизна откосов – 1:05 следовательно ширина откоса 015 м. Глубина заложения подошвы ростверка является глубиной котлована т.е. 03 м.
Земляные работы должны вестись так чтобы не была нарушена естественная структура грунта основания. Для данного объема земляных работ нулевого цикла подбираем бульдозер Д3 – 18 (на базе трактора Т – 100).
Проект разработки дна котлована в данном случае не составляется так как глубина котлована менее 2м и для его устройства не требуется применение каких–либо защитных мероприятий – сложных ограждений глубинного водоотлива и т.д.
В данном проекте был разработан наиболее рациональный фундамент под 3-этажное жилое здание – свайный фундамент. Выбор рационального вида фундамента осуществили на основе технико-экономического сравнения двух вариантов фундаментов наиболее часто используемых в строительстве фундаментов: мелкого заложения и свайного. Сравнение вариантов было сделано на основе их стоимости установленной по укрупненным показателям для одного метра стоимость составила для ленточного фундамента – 47862 руб. для свайного фундамента – 254106 руб.
Подошва ростверка свайного фундамента находиться на отметке 1073. В качестве рабочего слоя приняли глину коричневую полутвердую с R=260 кПа коэффициентом пористости и коэффициентом консистенции .
Произвели расчет свайных фундаментов. Установили что для сечения 1-1 используют сваи марки С 6-20 и монолитный ростверк сечением 500х500мм. Для сечения 2-2 и 3-3 аналогично.
Для выбранного типа фундамента в трех характерных сечениях зданий был произведен расчет оснований по предельному состоянию 2 группы и сравнение полученных значений с предельными значениями равными 10 см: для сечения 1-1 осадка равна 195 см для сечения 2-2 – 192 см для сечения 3-3 – 187 см.
Произвели расчет затухания осадки во времени для двух соседних фундаментов. Так как осадки во всех сечения не превышают предельных значений то размеры фундаментов и их глубина заложения рассчитаны верно.
Была приведена схема производства работ нулевого цикла.
Список использованных источников
Куликов О.В. Расчет фундаментов промышленных и гражданских зданий и сооружений: Методические указания по выполнению курсового проекта. – Братск: БрИИ 1988. – 20с.
ГОСТ 25100-95. Межгосударственный стандарт. Грунты. Классификация. – Введ. 1996-01-07. – М.: МНТКС Госстрой России ГУП ЦПП 1997. – 37 с.
СНиП 2.02.01-83* Основания зданий и сооружений Госстрой СССР. – М.: Стройиздат 1985. – 40 с.
СНиП 2.01.07-85 Нагрузки и воздействия Госстрой СССР. – М.: ЦИТП Госстроя СССР 1986. – 36 с.
СНиП 2.02.03-85 Свайные фундаменты Госстрой СССР. – М.: ЦИТП Госстроя СССР 1986. – 48 с.
Цытович Н.А. Механика грунтов: Учебник для строит. вузов. – 4-е изд. перераб. и доп. – М.: Высш. шк.1983. – 288с. ил.
Основания и фундаменты подземные сооружения под ред. Е.Н. Сорочана Ю.Г Трофимова. – М.: Стройиздат 1985. – 480с. ил. - (Справочник проектировщика).
Берлинов М.В. Примеры расчета оснований и фундаментов: Учеб. для техникумов М.Б. Берлинов Б.А. Ягупов. – М.: Стройиздат 1986. – 173с. ил.
Веселов В.А. Проектирование оснований и фундаментов: Учеб. пособие для вузов В.А.Веселов.- М.: Стройиздат 1990. – 304с. ил.
Далматов Б.И. Механика грунтов основания и фундаменты (включая спец. курс инженерной геологии) Б.И.Далматов. – 2-е изд. перераб. и доп. – Л.: Стройиздат Ленингр. отделение 1988. – 415с.
Далматов Б.И. Проектирование фундаментов зданий и подземных сооружений Б.И.Далматов В.Н. Бронин А.В. Голли В.Д. Карлов и др. – 3-е изд.– М.: Изд-во АСВ; СПб.: СПбГАСУ 2006. – 428с.