Расчет и проектирование фундамента жилого здания в городе Братске

Основани.dwg

Стойка брус сеч. 100х100
Расчет фундамента городе Усть-Илимск
КП-2069829-ГСХ-00-06
План участка строительства
геологический разрез
план этажа на отм. 0
график затухания осадок во времени
План участка строительства М 1:1000
Геологический разрез М 1:500 М 1:100
План этажа на отм. 0
График затухания осадок во времени
Суглинок желто-бурый тугопластичный с R0=216
Глина желто-бурая тугопластичная с R0=235
Суглинок желто-бурый текучепластичный с R0=183
Глина коричнев. полутвердая с R0=340
Суглинок с черноземом
асбестоцементные волокнистые листы
обрешетка 50х50 шаг 500
деревянные стропилы
плита перекрытия 160
теплоизоляционный линолеум 10
Обмазка горячим битумом на два раза
слоя рубероида на битумной мастике
Жилое трехэтажное здание

Основани.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 БРАТСКЕ
Пояснительная записка
КП-2069829-ГСХ-01-06
студент группы ГСХ-03-2Исаева Е.Ю
профессор к.т.н.Куликов О.В.
Построение геологического разреза6
Определение наименования грунтов их состояния и величин расчетных сопротивлений R08
Сбор нагрузок действующих на фундаменты11
Выбор типа основания14
Выбор рационального вида фундаментов17
1Расчет фундаментов мелкого заложения17
2Расчет свайного фундамента20
3Технико-экономическое сравнение вариантов23
Расчет фундаментов выбранного вида25
1Расчет фундамента мелкого заложения в сечении 1-125
2Расчет фундамента мелкого заложения в сечении 2-226
Расчет оснований по предельным состояниям28
1Определение осадки в сечении 1-129
2Определение осадки в сечении 2-232
3Определение осадки в сечении 3-333
4Расчет затухания осадки во времени для сечении 1-135
5Расчет затухания осадки во времени для сечении 2-237
Конструирование фундаментов40
Схема производства работ нулевого цикла42
Список использованных источников45
Задачей данного курсового проекта является разработка конструкций фундаментов для трех характерных сечений 3-хэтажного 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.Братске строительная площадка №1. 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. Преобладающим направлением ветра за декабрь – февраль является северо-западный.
Первое направление для построения геологического разреза – вдоль длинной оси соединяющей скважины №1 и №2. Второе направление – вдоль оси соединяющей скважины №3 и №2. 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 925 м. Отметка планировки 976.
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 3 слоя скважины №1глубина отбора от поверхности 20 м.
1.1Определяют наименование грунта по числу пластичности:
где WL – влажность глинистого грунта на границе текучести %;
WP – влажность на границе раскатывания %.
JP = 300 – 180 = 120 %
грунт – суглинок в соответствии с табл. Б.11 [2].
1.2Определяют коэффициент пористости:
где rs – плотность частиц грунта гсм3;
r – плотность грунта гсм3;
W – весовая влажность грунта %.
1.3Определяют коэффициент консистенции:
грунт – тугопластичный суглинок в соответствии с табл. Б.14 [2].
1.4Определяют расчетное сопротивление грунта Ro по табл.3 приложения 3 [3].
Вывод: исследуемый образец – суглинок желто-бурый тугопластичный с коэффициентом пористости =0721 и Ro = 21643 кПа.
Образец №2 взят из 3 слоя скважины №1глубина отбора от поверхности 46 м.
2.1Определяют наименование грунта по формуле (2.1.1):
JP = 310 – 180 = 130 %
2.2Определяют коэффициент пористости по формуле (2.1.2):
2.3Определяют коэффициент консистенции по формуле(2.1.3):
2.4Определяют расчетное сопротивление грунта Ro по табл.3 приложения 3 [3].
Вывод: исследуемый образец – суглинок желто-бурый тугопластичный с коэффициентом пористости =0723 и Ro = 2129 кПа.
Образец №3 взят из 4 слоя скважины №2глубина отбора от поверхности 70 м.
3.1Определяют наименование грунта по формуле (2.1.1):
JP = 530 – 300 = 230 %
грунт – глина в соответствии с табл. Б.11 [2].
3.2Определяют коэффициент пористости по формуле (2.1.2):
3.3Определяют коэффициент консистенции по формуле(2.1.3):
грунт – тугопластичная глина в соответствии с табл. Б.14 [2].
3.4Определяют расчетное сопротивление грунта Ro по табл.3 приложения 3 [3].
Вывод: исследуемый образец – глина желто-бурая тугопластичная с коэффициентом пористости =0982 и Ro = 23565 кПа.
Образец №4 взят из 5 слоя скважины №2глубина отбора от поверхности 110 м.
4.1Определяют наименование грунта по формуле (2.1.1):
JP = 285 – 185 = 100 %
4.2Определяют коэффициент пористости по формуле (2.1.2):
4.3Определяют коэффициент консистенции по формуле(2.1.3):
грунт – текучепластичный суглинок в соответствии с табл. Б.14 [2].
4.4Определяют расчетное сопротивление грунта Ro по табл.3 приложения 3 [3].
Вывод: исследуемый образец – суглинок желто-бурый текучепластичный с коэффициентом пористости =0729 и Ro = 1832 кПа.
Образец №5 взят из 6 слоя скважины №3глубина отбора от поверхности 140 м.
5.1Определяют наименование грунта по формуле (2.1.1):
JP = 440 – 240 = 200 %
5.2Определяют коэффициент пористости по формуле (2.1.2):
5.3Определяют коэффициент консистенции по формуле(2.1.3):
грунт – полутвердая глина в соответствии с табл. Б.14 [2].
5.4Определяют расчетное сопротивление грунта Ro по табл.3 приложения 3 [3].
Вывод: исследуемый образец – полутвердая коричневатая глина с коэффициентом пористости =074 и Ro = 3405 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 наружную стену в сечении 1-1 грузовая площадь А = 175 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
- цементно-песчаный раствор
- утеплитель (мин.плита) =033 м γ=05 кНм3
- гидроизоляция (слой из рубероида)
- железобетонная плита междуэт. перекрытий (3 этажа + чердач. перекр.)
- наружная стена – керамзитобетонная(3 эт.)
- наружная стена выше чердачного перекрытия
- слой теплоизоляции
- наружная цокольная стена
Продолжение таблицы 3.1
- полезная нагрузка на чердачное перекрытие
- полезная нагрузка на перекрытие
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 наружную стену в сечении 2-2 грузовая площадь А = 465 м2.
Таблица 3.2 – Сбор нагрузок в сечении 2-2
Продолжение таблицы 3.2
- внутренняя стена – сборная железобет.(3 эт.)
Определяют нагрузки действующие на наружную стену в сечении 3-3 грузовая площадь А = 465 м2.
Таблица 3.3 – Сбор нагрузок в сечении 3-3
Продолжение таблицы 3.3
- железобетонная ребристая плита (3 этажа)
- лестницы – железобет. (3 этажа)
- полезная нагрузка на лестницу
Выбор типа основания
Судя по геологическому разрезу площадка имеет спокойный рельеф с абсолютными отметками: 9870 м 9860 м 9810 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 №3 - суглинок тугопластичный с Ro = 21643 кПа. Для свайного фундамента в качестве рабочего слоя лучше использовать слой №4 - глину тугопластичную.
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 3-3. Расчетная нагрузка Nр=18255 кН.
1Расчет фундаментов мелкого заложения
Устанавливают глубину заложения подошвы фундамента зависящую от глубины промерзания свойств основания грунтов и конструктивных особенностей сооружения.
Для г. Братска нормативная глубина промерзания м.
Расчетную глубину промерзания определяют по формуле:
где – коэффициент влияния теплового режима здания на промерзание грунтов у наружных фундаментов отапливаемых здания (принимается равным 06 в соответствии с табл. 1 [3]).
Глубину заложения принимают по конструктивным соображениям.
Рисунок 5.1.1 – Расчетная схема
следовательно принимают глубину заложения не менее = 19 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 3 – 3 кН;
Ro – расчетное сопротивление грунта под подошвой фундамента кПа;
h – 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 [8] подбирают подходящие типовые фундаментные подушки и стеновые блоки.
Таблица 5.1.1 – 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=12 и gс2=11;
k – коэффициент принимаемый равным 11 так как прочностные характеристики грунта (сn=245 кПа и jn=213° - для суглинка тугопластичного с коэффициентом пористости е=072) приняты по таблице 2 приложения 1 [3];
Мg Мq Mc – коэффициенты принимаемые по табл. 4 [3]; Мg=0583 Мq=33 Mc=59;
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;
сn – расчетное значение удельного сцепления грунта залегающего непосредственно под подошвой фундамента кПа;
d1 – глубина подвала;
db – глубина заложения фундаментов безподвальных 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 5.1.2 – Расчетная схема фундамента мелкого заложения в сечении 3-3
Р = 26818 кПа R = 27924 кПа на 4 % что удовлетворяет условиям проектирования.
2Расчет свайного фундамента
Проектирование свайных фундаментов ведут в соответствии с [5]. Для центрально нагруженного фундамента расчеты выполняют в следующем порядке:
2.1Назначают глубину заложения ростверка:
= 973 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 5-25.
Рисунок 5.2.1 – Заложение свайного фундамента
Средняя глубина определяется от отметки рельефа. Первым слоем является чернозем – дорогостоящий материал поэтому делается срезка верхнего слоя на 035 м.
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 =3385 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.
Принимают однорядное расположение свай.
2.6Производят размещение свай в плане и конструируют ростверк:
Определяют расчетное расстояние между осями свай:
где lf – длина грузовой площади м.
Проверяют условие 3d ap 6d 075 154 > 15 принимают ap = 15 следовательно n=067.
Рисунок 5.2.2 – 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 не более 5%.
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. 5.2.2);
Rусл – расчетное сопротивление грунта под подошвой условного фундамента кПа
(определяют по формуле (5.1.3)).
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 = 26655 кПа R = 31085 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 глинистого 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 является фундамент мелкого заложения. Поэтому все дальнейшие расчеты ведут применительно к ленточному фундаменту.
Расчет фундаментов выбранного вида
1Расчет фундамента мелкого заложения в сечении 1-1
Определяем основные размеры и рассчитываем конструкцию сборного ленточного фундамента под наружную стену. Глубину заложения подошвы принимают аналогично глубине заложения внутренней стене (см. раздел 5.1).
1.1По формуле (5.1.2) определяют площадь подошвы фундамента:
1.2По табл. 6.5 и 6.6 [8] подбирают подходящие типовые фундаментные подушки и стеновые блоки.
Таблица 6.1.1 – Марка железобетонной плиты и стенового блока
1.3Определяют расчетное значение сопротивления R по формуле (5.1.3):
1.4Определяют значение среднего давления под подошвой фундамента по формуле (5.1.6):
Р R на 20 % – условие не выполняется значит целесообразно в этом сечении проектировать прерывистый ленточный фундамент.
Расстояние между плитами определяют по формуле:
где - коэффициент условий работы (принимается по таблице 5.14 [7]);
- длина фундамента м.
Полная нагрузка на плиту:
Давление по подошве:
Р = 25415 кПа R = 27759 кПа на 88 % значит фундамент запроектирован верно.
Рисунок 6.1 – Расчетная схема фундаментов мелкого заложения в сечении 1-1
2Расчет фундамента мелкого заложения в сечении 2-2
Определяем основные размеры и рассчитываем конструкцию фундамента под внутрен-нюю стену. Глубина заложения принимаем аналогично глубине заложения внутренней стены сечением 3-3.
2.1По формуле (5.1.2) определяют площадь подошвы фундамента:
2.2По табл. 6.5 и 6.6 [8] подбирают подходящие типовые фундаментные подушки и стеновые блоки.
Таблица 6.2.1 – Марка железобетонной плиты и стенового блока
2.3Определяют расчетное значение сопротивления R по формуле (5.1.3):
2.4Определяют значение среднего давления под подошвой фундамента по формуле (5.1.6):
Р = 26582 кПа R = 27924 кПа на 5 % что удовлетворяет условиям проектирования.
Рисунок 6.2 – Расчетная схема фундамента мелкого заложения в сечении 2-2
Расчет оснований по предельным состояниям
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:
)Строят схему распределения вертикальных напряжений в основании. Слева от оси проходящей через середину подошвы фундамента строят эпюру напряжений от соб-ственного веса грунта определяемые по формуле:
n – число слоев грунта.
При наличии основании ниже УПВ водоупора на кровле его в эпюре отмечается скачок.
Эпюру дополнительных вертикальных напряжений строят справа от оси действия нагрузок. Значение дополнительных напряжений на уровне подошвы фундамента определяется по формуле:
где Р – среднее давление под подошвой фундамента определяемое по формуле (5.1.6.) кПа;
szqо – вертикальное напряжение от собственного веса грунта в уровне подошвы фундамента 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 раза. Точка пересечения образующих этой эпюры и эпюры szq – НГСТ. Мощность сжимаемой толщи На исчисляется от подошвы фундамента до НГСТ.
)Для каждого слоя грунта в пределах глубины сжимаемой толщи по данным испытания определяют модуль деформации по формуле:
где b - поправочный коэффициент принимаемый для суглинков- 05 для глины - 04;
mv – коэффициент относительной сжимаемости кПа-1.
)Величину осадки определяют по формуле
где b - корректирующий коэффициент;
n – число слоев на которые разбита сжимающая толща.
)Производится сравнение величин расчетных осадок с предельными. Если условие 7.1. не соблюдается изменяем глубину заложения или параметры фундамента (геометрические).
1Определение осадки в сечении 1-1
)Строят 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 находим по формуле:
hi – толщина i-того слоя грунта.
На поверхности земли: szq0 =0;
Под фундаментом: szq1 = 19×1891 = 3593 кПа;
На контакте 1 и 2 слоев: szq2 = 23×1911+3593 =7988 кПа;
На контакте 2 слоя и УГВ: szq3 = 08×1842+7988 = 9462 кПа;
На контакте 2 и 3 слоев: szq4 = 2×861+9462 = 11184 кПа;
На контакте 3 и 4 слоев: szq5 = 43×969+11184 = 15351 кПа;
На последнем слое: szq6 = 25×98+15351 = 17801 кПа.
)Строится эпюра дополнительных напряжений szр.
Значение дополнительного напряжения на уровне подошвы фундамента определяется по формуле (7.3).
Найдем коэффициенты относительной сжимаемости и модули деформации по формулам (7.6) и (7.7):
Расчет эпюры дополнительных напряжений сводим в таблицу 7.1.
Таблица 7.1 – Распределение напряжений в сечении 1-1
Нижняя граница сжимаемой толщи определяется графически по рисунку 7.1.
Рисунок 7.1 – Определение НГСТ в сечении 1-1
)Окончательно величина осадки рассчитывается по формуле (7.8):
)Сравниваем значение величины осадки с предельным. По приложению 4 [3] предельное значение осадки равно 8 см что больше полученного значения на 46 см следовательно площадь фундамента и глубина заложения подобраны верно.
2Определение осадки в сечении 2-2
)Эпюра напряжений от собственного веса аналогична сечению 1–1.
)Значение дополнительных напряжений на уровне подошвы фундамента будут равны:
Находят дополнительные напряжения zp и записывают в таблицу 7.2.
Таблица 7.2 – Распределение напряжений в сечении 2-2
Нижняя граница сжимаемой толщи определяется графически по рисунку 7.2.
)Окончательная величина осадки рассчитывается по формуле (7.8):
)Сравниваем значение величины осадки с предельным. По приложению 4 [3] предельное значение осадки равно 8 см что больше полученного значения на 49 см следовательно площадь фундамента и глубина заложения подобраны верно.
3Определение осадки в сечении 3-3
)Эпюра напряжений szq от собственного веса грунта.
) Строим эпюру дополнительных напряжений szр.
Значение дополнительных напряжений на уровне подошвы фундамента:
Расчет эпюры дополнительных напряжений szр сводим в таблицу 7.3.
Таблица 7.3 – Распределение напряжений в сечении 3-3
Нижняя граница сжимаемой толщи определяется графически по рисунку 7.3.
Рисунок 7.3 – Определение НГСТ в сечении 3-3
)Сравниваем значение величины осадки с предельным. По приложению 4 [3] предельное значение осадки равно 8 см что больше полученного значения на 48 см следовательно площадь фундамента и глубина заложения подобраны верно.
4Расчет затухания осадки во времени для сечении 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.
)Полную стабилизированную осадку определяем по формуле:
где hэ - мощность эквивалентного слоя м;
mvm – средний коэффициент относительной сжимаемости грунта МПа-1.
)Определяют мощность эквивалентного слоя по формуле:
где Awm – коэффициент эквивалентного слоя зависящий от коэффициента Пуассона формы подошвы жесткости фундамента принимаемый по приложению 7.2 [10].
Н = 2 hэ = 2×144 = 288 м.
)Определяют средний относительный коэффициент сжимаемости по формуле:
zi – расстояние от середины i-го слоя до глубины 2hэ м.
)По формуле (7.10) находят осадку:
)Определяют 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.
)Вычисляют 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
5Расчет затухания осадки во времени для сечении 2-2
)Определяют мощность эквивалентного слоя по формуле (7.11):
Н = 2 hэ = 2×192 = 384 м.
)Определяют средний относительный коэффициент сжимаемости по формуле (7.12):
)Определяют средний коэффициент фильтрации формуле(7.14):
)Определяют коэффициент консолидации по формуле (7.13):
)Вычисляют 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 7.3.
Рисунок 7.3 – 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 воспримут 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 производим конструирование фундаментов.
После геодезической разбивки осей здания производят установку фундаментов плит с помощью кранов. По окончании установки фундаментов плит приступают к установке фундаментов блоков.
Для обеспечения пространственной жесткости сборного фундамента предусматривают связь между продольными и поперечными стенами путем привязки и фундаментными блоками или закладки в горизонтальные швы сеток из арматуры диаметром 8 – 10 мм. После укладки стеновых блоков производят установку цокольных панелей для жилого дома.
Для предотвращения выщелачивания бетона предусматриваются в качестве гидроизоляции обмазка горячим битумом 2 раза.
Для отвода сточных вод от здания предусматриваем 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 (03 м) минимальной ширины зазора между конструк-цией фундамента и стеной котлована (1м). Размеры котлована поверху складываются из размеров дна котлована и ширины откосов. Так как грунт глинистый и глубина выемки составляет 19 м крутизна откосов – 1:05 следовательно ширина откоса 095 м. Глубина заложения фундамента является глубиной котлована т.е. 19 м.
Погрузку грунта в самосвалы производят со стороны бокового борта. При разгрузке транспортировании планировании и уплотнении грунта и более самоходными или прицепными машинами движущимися одна за другой расстояние между ними должно быть не менее 10 м.
Земляные работы должны вестись так чтобы не была нарушена естественная структура грунта основания. Это можно предотвратить – оставлять слой неразработанного грунта – недобор от 5 до 30 см в зависимости от оборудования и емкости ковша экскаватора. Недобранный грунт впоследствии удаляют специальной землеройной транспортировочной машиной.
В процессе работы необходимо предохранять котлован от заполнения атмосферными осадками. Для этого следует проводить планировку поверхности вокруг котлована и обеспечить сток за пределы строительной площадки.
Разрабатывать грунт котлована и возводить фундамент нужно в сжатые сроки не оставляя открыты дно котлована на продолжительное время (чем больше промежуток между окончанием земляных работ и устройством фундамента тем сильнее разрушается грунт основания и откосы котлована).
После возведения фундамента пазухи между стенами фундамента и котлована заполняется грунтом укладываемого послойно с трамбовкой.
Для данного объема земляных работ нулевого цикла подбираем скреперный комплект землеройных машин: одноковшовый экскаватор Э1252 (с емкостью ковша 125м3) несколько скреперов Д – 498 (с емкостью ковша 7м3) бульдозеров Д3 – 18 (на базе трактора Т – 100) автосамосвалов ЗИЛ – ММ3 – 555.
При разработке котлована (см. рис. 9.1) производят разработку грунта под жилое здание до отметки 9570 экскаватором ЭО 1621 с вместимостью ковша 015 м3. Для вывоза грунта используют автосамосвал ГАЗ-93А.
В данном проекте был разработан наиболее рациональный фундамент под 3-этажное жилое здание – ленточный фундамент мелкого заложения. 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 – 307572 руб. для свайного фундамента – 367308 руб.
Ленточный фундамент устанавливают на отметке 957. В качестве рабочего слоя приняли суглинок желто-бурый тугопластичный с R=21643 кПа коэффициентом пористости и коэффициентом консистенции .
Произвели расчет фундаментов мелкого заложения. Установили что для сечения 1-1 фундамент будет прерывистым состоящим из ФЛ 6.12 и ФБС 12.4.6-Т. Для сечения 2-2 и 3-3 фундамент сплошной состоящий из ФЛ 8.12 и ФБС 12.4.6-Т.
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 8 см: для сечения 1-1 осадка равна 34 см для сечения 2-2 – 31 см для сечения 3-3 – 32 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 а также даны краткие сведения об устройстве котлована.
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. Якубов. – 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.