Расчет и проектирование фундаментов в городе Комсомольск-на-Амуре

моя пояснительная.doc

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«БРАТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
КАФЕДРА СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ
Основания и фундаменты
РАСЧЕТ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ ФУНДАМЕНТОВ В ГОРОДЕ
КОМСОМОЛЬСК-НА-АМУРЕ
Пояснительная записка
КП-2069829-ГСХ-07-08
студент группы ГСХ-05 Янгель Е.А.
профессор Куликов О. В.
Построение геологического разреза 6
Определение наименования грунтов их состояния и величин расчетных сопротивлений R0 . .8
Сбор нагрузок действующих на фундаменты .12
Выбор типа основания 16
Выбор рационального вида фундаментов 17
1 Расчет фундаментов мелкого заложения 17
2 Расчет свайного фундамента 23
3 Технико-экономическое сравнение вариантов 28
Расчет фундаментов выбранного вида 29
1 Расчет фундамента мелкого заложения в сечении 1-1 29
2 Расчет фундамента мелкого заложения в сечении 2-2 31
Расчет оснований по предельным состояниям ..33
1 Определение осадки в сечении 1-1 35
2 Определение осадки в сечении 2-2 38
3 Определение осадки в сечении 3-3 40
4 Расчет затухания осадки во времени для сечении 1-1 42
5 Расчет затухания осадки во времени для сечении 2-2 45
Конструирование фундаментов ..47
Схема производства работ нулевого цикла ..48
Список использованных источников 51
Задачей курсового проектирования является разработка конструкции фундамента для жилого 4-х этажного здания расчёт основания по предельным состояниям а также установление типа фундамента на основе технико-экономического сравнения вариантов по их стоимости установленной по укрупнённым показателям.
Необходимо дать обоснование принятых решений привести необходимые схемы поясняющие расчёты.
При выполнении курсового проекта были поставлены цели: научиться работать с действующими стандартами нормативными документами справочной литературой применять современный опыт фундаментостроения.
Построение геологического разреза
Строительство ведётся в городе Комсомольск-на-Амуре.
Перед построением геологического разреза решается вопрос о привязке проектируемого сооружения на плане. Необходимо построение геологического разреза с ориентировочного размещения на плане проектируемого объекта. Оценивают условия освещенности объекта направление господствующего ветра в районе строительства (в данном случае – это южный ветер) рельеф местности условия изученности района строительства.
Так как на плане не указана застройка то следовательно свободная привязка. Жилую блок-секцию длинной стороной размещают вдоль оси соединяющей скважины №2 и №3. Окна дома не обращены на север значит выполняется условие инсоляции помещений (см рисунок 1.1).
Рисунок 1.1 – План строительной площадки
Первое направление для построения геологического разреза – вдоль оси соединяющей скважины №1 и №2. Второе направление – вдоль длинной стороны объекта т. е. вдоль оси соединяющей скважины №2 и №3.
Геологический разрез строится с учётом геологических разрезов по всем скважинам. Отметка планировки DL=1301 (см. рисунок 1.1).
Рисунок1.2 – Геологический разрез
Определение наименования грунтов их состояния и величин расчетных сопротивлений
Образец взят из скважины № 1 глубина отбора – 2м.
Определяют наименование грунта по гранулометрическому составу в соответствии с табл. 2 [15] – песок пылеватый.
Вычисляют коэффициент пористости по формуле
где - удельный вес частиц грунта кНм;
- удельный вес грунта кНм;
W – весовая влажность грунта %.
Т.к. 06≤e≤08 следовательно песок средней плотности [15 табл.Б.18].
Вычисляют для песчаного грунта показатель степени влажности по формуле
где - удельный вес воды принимаемый равным 10 кНм;
- удельный вес частиц грунта кНм;
Т.к. 05Sr08 – песок влажный в соответствии с табл. Б.17 [15].
Определяют расчетное сопротивление по прил.3[8] R=150кПа.
Вывод: Исследуемый образец №1 – песок буровато-серый пылеватый средней плотности влажный с R =150 кПа.
Образец взят из скважины № 1 глубина отбора – 35м.
Определяют наименование грунта по числу пластичности.
Число пластичности определяется по формуле
где W - влажность грунта на границе текучести;
Wр – влажность грунта на границе пластичности.
I=19-12=7 – грунт относится к супесям (1I7) в соответствии с табл.Б.11[15].
Определяют коэффициент пористости по формуле (2.10):
Определяют коэффициент консистенции по формуле
5 JL050 – грунт тугопластичный в соответствии с табл.Б.14 [15].
По СНиП 2.02.01-83* «Основания зданий и сооружений» методом двойной интерполяции находят
Вывод: исследуемый образец № 2 –супесь желто-бурая тугопластичная с Ro = 2607 кПа.
Образец взят из скважины № 1 глубина отбора – 55м.
Определяют наименование грунта по гранулометрическому составу в соответствии с табл. 2 [15] – песок мелкий.
Вычисляют коэффициент пористости по формуле (2.10):
Т.к. 06≤e≤075 следовательно песок средней плотности [15 табл.Б.18].
Вычисляют для песчаного грунта показатель степени влажности по формуле (2.11):
Т.к. 08Sr1 – песок насыщенный водой в соответствии с табл. Б.17 [15].
Определяют расчетное сопротивление по прил.3[8] R=200кПа.
Вывод: исследуемый образец № 3 –песок серый мелкий средней плотности насыщенный водой с Ro = 200 кПа.
Образец взят из скважины № 2 глубина отбора – 8 м.
Число пластичности определяется по формуле (2.12) :
I=41-23=18 – грунт относится к глинам (I>17) в соответствии с табл.Б.11[15].
Определяют коэффициент консистенции по формуле (2.13):
≤JL≤025 – грунт полутвердый в соответствии с табл.Б.14 [15].
Вывод: исследуемый образец № 4 –глина коричневая полутвердая с Ro = 2607 кПа.
Образец взят из скважины № 3 глубина отбора – 12 м.
Число пластичности определяется по формуле (2.12):
I=20-13=7 – грунт относится к супесям (1I7) в соответствии с табл.Б.11[15].
5 ≤JL≤05 – грунт тугопластичный в соответствии с табл.Б.14 [15].
Определяют расчетное сопротивление по прил.3[8] R=300кПа.
Вывод: исследуемый образец № 5 –супесь тугопластичная серовато-желтая с Ro = 300 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;
Таблица 3.1 – Сбор нагрузок
Наименование нагрузки и конструкции
Нормативные нагрузки
Коэффициент надежности по нагрузке gf
Расчетное значение нагрузки кН
на единицу площади кНм2
на грузовую площадь кН
Сечение 1-1: А=141м2
Асбестоцементные листы (1600кгм3 ×0008)
Обрешетка (500кгм3×005м )
Деревянная строительная балка (500×018)
Чердачное перекрытие:
цементно-песчаный раствор (1800×002)
слой теплоизоляции (мин. вата) (125кгм3×021м)
плита перекрытия (2500×012)
Междуэтажные перекрытия:
линолеум (1800×0005)
Панель основания пола (800×004)
Звукоизоляционная прокладка (500×015)
Стяжка из цементного раствора (1800×002)
Плита перекрытия (2500×012)
Наружная стена (1800×035)
на чердачное перекрытие
на межэтажные перекрытия
Продолжение таблицы 3.1
Сечение 2-2: А=316м2
Внутренняя стена (2500×016):
Сечение 3-3: А=285м2
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.
Выбор вида основания
Судя по геологическому разрезу площадка имеет спокойный рельеф с абсолютными отметками 12940 м 13040 м 13070 м.
Грунт имеет выдержанное залегание грунтов. Грунты находясь в естественном состоянии могут служить основанием для фундаментов мелкого заложения. Для такого типа фундамента основанием будет служить слой №2 – песок пылеватый средней пластичности с R = 150 кПа.
Для свайного фундамента в качестве рабочего слоя лучше использовать слой №4 – песок мелкий средней плотности с R=2607 кПа.
Выбор рационального вида фундамента
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: = 19522 КН.
1 Расчет фундамента мелкого заложения на естественном основании
Устанавливаем глубину заложения подошвы фундамента зависящую от глубины промерзания свойств основания грунтов и конструктивных особенностей сооружения.
Для города Комсомольск-на-Амуре нормативная глубина промерзания определяется по формуле
где Lv - теплота таяния (замерзания) грунта находится по формуле
где z0- удельная теплота фазового превращения вода – лед ;
суммарная природная влажность грунта доли единицы ;
относительное (по массе) содержание незамерзшей воды доли единицы находится по формуле
kw -коэффициент принимаемый по таблице 1[16] в зависимости от числа пластичности Ip и температуры грунта Т °С;
wp -влажность грунта на границе пластичности (раскатывания) доли единицы.
температура начала замерзания грунта °С.
Tfm tfm -соответственно средняя по многолетним данным температура воздуха за период отрицательных температур °С и продолжительность этого периода ч [16];
Cf -объемная теплоемкость соответственно талого и мерзлого грунта Дж(м3×°С)
lf -теплопроводность соответственно талого и мерзлого грунта Вт(м×°С)
Расчетную глубину промерзания определяем по формуле
где kh – коэффициент учитывающий влияние теплового режима сооружения
Так как глубина заложения не зависит от расчетной глубины промерзания [2] то глубину заложения принимаем по конструктивным соображениям. В нашем случае глубину заложения откладываем от конструкции пола подвала (см.рисунок 5.1).
Рисунок 5.1 Глубина заложения фундамента
Все последующие расчеты выполняем методом последовательных приближений в следующем порядке:
Предварительно определяют площадь подошвы фундамента по формуле
где No – расчетная нагрузка в сечении No=19522 кНм;
Ro – расчетное сопротивление грунта под подошвой фундамента R0 = 150кПа;
h – глубина заложения подошвы 152 м;
kзап – коэффициент заполнения (принимают равным 085);
g - удельный вес материалов фундамента (принимают равным 25 кНм3).
По таблице 6.5 [2] подбираем плиту марки ФЛ 20.12 имеющую размеры: 118м 2 м 05 м и стеновые блоки марки ФБС 12.4.6 имеющие размеры: 118м 04 м 058 м стеновые блоки марки ФБС 12.4.3 имеющие размеры: 118 м 04 м 028 м.
По таблице 2 приложения 2 [1] для песка пылеватого средней пластичности с e = 067 находим 292о и 36 КПа
По таблице 5.4 [2] интерполируя по углу внутреннего трения φн находим значения коэффициентов: 108 533 773.
Определяем значение расчетного сопротивления R по формуле
где gс1 и gс2 – коэффициенты условий работы принимаемые по табл.5.3 [3]
gс1 = 125 и gс2 = 12;
k – коэффициент принимаемый равным 11 если прочностные характеристики
грунта (с и j) приняты по табл. 1.1 [1];
Мg Мq Mc – безразмерные коэффициенты принимаемые по табл. 1.3 [1];
kZ – коэффициент принимаемый при b 10 м равным 1;
b – ширина подошвы фундамента b=2 м;
gII – расчетное значение удельного веса грунтов залегающих ниже подошвы
фундаментов (при наличие подземных вод определяется с учетом
взвешивающего действия воды) кНм3;
g1II – то же залегающих выше подошвы кНм3;
Сн – расчетное значение удельного сцепления грунта залегающего
непосредственно под подошвой фундамента кПа;
d1 – глубина заложения внутренних и наружных фундаментов от пола подвала м определяют по формуле
где hS – толщина слоя грунта выше подошвы фундамента со стороны подвала м
hcf – толщина конструкции пола подвала hcf =012м;
gcf – расчетное значение удельного веса конструкции пола подвала кНм3
для бетона gcf =25 кНм3.
Глубину до пола подвала определяют по формуле
Расчетное значение удельного веса грунтов залегающих ниже подошвы фундаментов определяют по формуле
где γn – удельный вес грунтов соответствующих слоев кНм3;
hn – толщина соответствующих слоев м.
При наличие подземных вод расчетное значение удельного веса грунтов определяется с учетом взвешивающего действия воды по формуле
где γs – удельный вес твердых частиц грунта кНм3;
γw – удельный вес воды кНм3;
Рисунок 5.2 – Геологический разрез по скважине №2
Расчетное значение удельного веса грунтов залегающих выше подошвы фундаментов определяют по формуле:
Проверяют значение среднего давления под подошвой фундамента по формуле
где Nf - вес фундамента кН;
Ng - вес грунта на обрезах фундамента кН;
b – ширина фундамента м;
l = 1 м так как все нагрузки приведены на погонный метр.
Так как 10% следовательно фундамент запроектирован верно.
2 Расчет свайного фундамента
Проектирование свайных фундаментов ведут в соответствии с [10]. Для центрально нагруженного фундамента расчеты выполняют в следующем порядке:
а) Определяют длину сваи:
Толщину ростверка принимают равной 05м.
FL1 = 222+05=272 м (отметка заложения ростверка)
FL2=64 м (предварительная отметка заложения сваи)
Lрасч = FL1 – FL2 (5.20)
Lзагот = Lрасч+Lзад (5.21)
где Lрасч –расчетная длина сваи м;
Lзад - длина заделки сваи в ростверк Lзад=005м.
Lрасч = 64-272=368 м
Lзагот =368+005=373 м
Принимают железобетонную сваю сплошного сечения квадратную в поперечнике марки С 4-30. Где l=4м b=03м m(сваи)=220кг m(острия)=50кг.
Определяют несущую способность сваи по грунту по формуле
где gс – общий коэффициент условия работы равный 10;
R – расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи от поверхности
земли кПа принимаемое по табл.1[10];
А – площадь поперечного сечения 03х03=009м2;
U – наружный периметр поперечного сечения сваи 03х4=12м;
gCR и gcf - коэффициенты условий работы грунта под нижним концом и на боковой
поверхности сваи (принимают gCR = 10 и gcf = 10 в соответствии
с табл. 9.3 [2] для свай погружаемых забивкой);
fi - расчетное сопротивление i-го слоя грунта основания на боковой поверхности
сваи принимаемое по табл. 2 [10] кПа;
hi – толщина i-го слоя грунта соприкасающегося с боковой поверхностью сваи м.
Рисунок 5.4 Размеры свайного фундамента
По табл.1[10] для песчаных грунтов средней плотности расчетное сопротивление грунта находят интерполяцией при глубине погружения нижнего конца сваи от DL l=572м:
Определяют расчетную нагрузку на сваю по формуле:
где γg – коэффициент надежности по грунту принимается равным 14 [10];
Значение расчетной нагрузки на сваю в среднем находится в пределах 200≤N≤1000
Определяют количество свай в фундаменте по формуле
где No – расчетная нагрузка на фундамент кНм;
N – расчетная нагрузка на сваю кН определяемая по формуле 5.12;
a - коэффициент принимаемый для ленточных фундаментов 75;
g - средний удельный вес материала ростверка и грунта на его обрезах
d – сторона поперечного сечения сваи 03 м;
h – глубина заложения подошвы ростверка h=152 м.
Принимают однорядное расположение свай.
Для ленточных фундаментов под стены определяют расчетное расстояние между осями свай по формуле:
Согласно [10] для забивных висячих свай ар должно быть не менее 3d. Размещают сваи в плане. При 3d≤ ар≤6d принимается однорядное расположение при d=03м:.
Рисунок 5.5 Расположение свай
Производят проверку фактической нагрузки приходящейся на каждую сваю по формуле:
где Nf - вес ростверка кНм3;
Ng - вес грунта на обрезах ростверка кНм3;
n – принятое количество свай на погонный метр м-1.
Ng = 1*102*005*183=009 кНм3
Nф N условие выполняется.
Проверяют сжимающие напряжения в грунте в плоскости нижних концов свай по формуле:
где NSq – вес грунта и свай в объеме условного фундамента кНм3;
Аусл – площадь подошвы условного фундамента м2;
Rусл – расчетное сопротивление грунта под подошвой условного фундамента кПа
(определяют по формуле (5.3)).
Для определения площади условного фундамента определяют средне взвешенный угол внутреннего трения по формуле:
hn – толщина n-го слоя грунта м;.
Тогда находят ширину условного фундамента по формуле:
bусл = 2tgah + b0 (5.30)
где h – длина сваи м;
b0 – расстояние между наружными гранями крайних рядов свай м.
Песок мелкий средней плотности с е0=066 сн=18 кПа и φn=316 о;
=13; Мg =618; Мс =843.
следовательно фундамент запроектирован верно.
Рисунок 5.6 – Расчетная схема свайного фундамента
3 Технико-экономическое сравнение вариантов
Для ленточного и свайного фундаментов производят сравнение их стоимости по укрупненным показателям. Оценка стоимости сравнение основных видов работ при устройстве фундаментов производят для 1 погонного метра.
Объем котлована находят по формуле
где ab – ширина котлована понизу и соответственно поверху котлована м;
u – глубина котлована м;
Для фундаментов мелкого заложения объем котлована будет равен
Для свайного фундамента будет равен:
Сравнение стоимости фундаментов приводят в табличной форме (табл. 5.1).
Таблица 5.1- Технико-экономическое сравнение вариантов
Стоимость ед. измерения руб.
Разработка грунта под фундамент
Устройство монолитного железобетонного фундамента и ростверка
Устройство ленточного фундамента
Погружение железобетонной сваи
Вывод: по предварительной оценке стоимости основных видов работ при устройстве фундаментов из 2-х вариантов экономичнее и эффективнее является фундамент мелкого заложения.
Расчёт фундаментов принятого вида
1 Расчет фундаментов мелкого заложения в сечении 2 – 2
Определяем основные размеры и рассчитываем конструкцию сборного ленточного фундамента под внутреннюю стену. Глубину заложения подошвы принимаем аналогично глубине заложения стены в сечении 1-1(см. раздел 5.1). Определяем ориентировочные размеры фундамента в плане по формуле (5.15)
По табл. 6.5 и 6.6 [8] подбираем плиту марки ФЛ 14.12 имеющую размеры L=118м b =14 м h=03 м и стеновые блоки ФБС 12.4.3 и ФБС 12.4.6
По табл. 2 прил.2 [3] для песка пылеватого средней пластичности с коэффициентом пористости е=067 находим φн=2920 и Сн=36 кПа.
По табл. 5.4 [8] интерполируя по φIIнаходим значения коэффициентов:
= 108; Мg = 533; Мс = 773.
Глубину до пола подвала определяют по формуле (5.18):
По формуле (5.16) определяем расчетное значение сопротивления R:
Проверяем значение среднего давления под подошвой фундамента
Р=1569 кПа R=17167 кПа приблизительно на 89% значит фундамент запроектирован верно.
Рисунок 6.1 – Расчетная схема фундаментов мелкого заложения
2 Расчет фундаментов мелкого заложения в сечении 3 – 3
Определяем основные размеры и рассчитываем конструкцию фундамента сборного ленточного фундамента под внутреннюю стену. Глубину заложения подошвы принимаем аналогично глубине заложения стены в сечении 1-1(см. раздел 5.1).
Определим ориентировочные размеры фундамента в плане по формуле (5.15)
По табл. 6.5 и 6.6 [8] подбираем плиту марки ФЛ 12.12имеющую размеры L = 118 м b =12 м h=03 м и стеновые блоки ФБС 12.4.6 и ФБС 12.4.3.
По формуле (5.16) определяем расчетное значение сопротивления
Проверяем значение среднего давления под подошвой фундамента:
Р = 1543 кПа R = 1611 кПа приблизительно на 43 % значит фундамент запроектирован верно.
Расчет оснований по предельным состояниям
Расчет ведётся по второй группе предельных состояний. Целью расчета является ограничение перемещения абсолютных или относительных перемещений фундаментов и надфундаментных конструкций. Расчет по второму предельному состоянию заключается в определении осадок и сопоставления их с предельными значениями установленными в зависимости от типа сооружения по приложению 4 [3].
где S и - расчётные значения абсолютных и средних осадок;
Su и - предельные значения абсолютных и средних осадок;
Расчетные значения осадок определяют методом послойного суммирования в соответствии с требованиями приложения 2 [3].
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 szq от собственного 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 (5.7.) 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 сводим 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 4 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; супесей – 07; пылеватых и мелких песков – 08.
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 (геометрические7.1 Расчет осадки в сечении 1-1
) Строим 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
где: hi – соответственно удельный вес и толщина i-того слоя грунта.
На поверхности земли: szq0 =0;
Под фундаментом: szq1 = 152×1793 = 2725 кПа; 02s1zq=545кПа.
На контакте 1 и 2 слоёв: szq2 = 078×1793+2725 =4124 кПа; 02s2zq=825кПа.
На контакте 2 и 3 слоёв: szq3 = 26×1862+4124 = 8964 кПа; 02s3zq=1793кПа.
Па контакте 3 и УГВ: szq4 = 02×196+8964 = 9356 кПа; 02s4zq=1871кПа.
На контакте 3 и 4 слоёв: szq5 = 2×98+9356 = 11316 кПа; 02s5zq=2263кПа.
На контакте 4 и 5 слоёв: szq6 = 4×98+11316 = 15236 кПа; 02s6zq=3047кПа.
На последнем слое: szq7 = 35×114+15236 = 19226 кПа; 02s7zq=3845кПа.
)Строится эпюра дополнительных напряжений szр.
Расчет эпюры дополнительных напряжений сводим в таблицу 7.1.
где Рср – среднее давление под подошвой фундамента кПа;
zg0 – вертикальное напряжение от собственного веса грунта в уровне подошвы фундамента кПа;
Po = 1055-2725 = 782 кПа.
Найдем коэффициенты относительной сжимаемости и модули деформации по формулам (7.6) и (7.7)
Таблица 7.1- Распределение напряжений по оси фундамента
Наименова-ние грунта
)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 161 см следовательно площадь фундамента и глубина заложения подобраны верно.
Рисунок 7.1 – Осадка в сечении 1-1
2 Расчет осадки в сечении 2-2
)Слева от оси проходящей через середину подошвы фундамента строим эпюру напряжений szq от собственного веса грунта. Эпюру дополнительных вертикальных напряжений строят справа от оси действия нагрузок.
Эпюра природных напряжений аналогична сечению I – I.
Напряжения от собственного веса грунта такие же как и в сечении I – I.
Значение дополнительных напряжений на уровне подошвы фундамента будут равны:
Р0 = 1397-2725 = 11245 кПа
) Находим дополнительные напряжения zp и запишем в таблицу 7.2.
Таблица 7.2- Расчет эпюры дополнительных напряжений szр
) 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 261см следовательно площадь фундамента и глубина заложения подобраны верно.
Рисунок 7.2 – Осадка в сечении 2-2
3 Расчет осадки в сечении 3-3
)Эпюра напряжений szq от собственного веса грунта такая же как в первых двух сечениях.
) Строим эпюру дополнительных напряжений szр.
Значение дополнительных напряжений на уровне подошвы фундамента
Po = 13683-2725 = 10958 кПа.
Расчет эпюры дополнительных напряжений szр сводим в таблицу 7.3.
Таблица 7.3- Расчет эпюры дополнительных напряжений szр
) Окончательная величина осадки рассчитывается по формуле 7.7.
) Сравниваем значение величины осадки с предельным. По приложению 4 [3] предельное значение осадки равно 8 см что больше полученного значения 254 см следовательно площадь фундамента и глубина заложения подобраны верно.
Рисунок 7.3 – Осадка в сечении 3-3
Вывод: В результате расчета фундаментов по второй группе в выбранных сечениях допустимая деформация больше чем полученные расчётные значения.
4 Расчет затухания осадки во времени для сечения 1-1
Т.к. двухсторонняя фильтрация используем случай 0-1.
Расчет ведут методом эквивалентного слоя при слоистой толще грунтов в следующей последовательности:
)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 табл. 6.10 [9]
Awm=24 (для пылевато-глинистых грунтов);
Н = 2 hэ = 2 ×48 = 96 м
)определяют средний относительный коэффициент сжимаемости по формуле:
zi – расстояние от середины слоя i-го слоя до глубины 2hэ м.
)По формуле (7.11.) найдем осадку
)Определяют коэффициент консолидации по формуле
где gw – удельный вес воды кНм3;
Кфт – средний коэффициент фильтрации определяемый по формуле
где Н – мощность сжимаемой толщи м;
kфi - коэффициент фильтрации i-го слоя грунта смгод.
)Вычислим время необходимое для уплотнения грунта до заданной степени по формуле
год = 023N суток = 552N ч
Задаемся значениями U по таблице V.4[14] значения N для трапецеидального распределения уплотняющих давлений определяют по формуле
где I- величина интерполяционных коэффициентов по таблице V.5[14].
Данные сводим в таблицу 7.4.
5Расчет затухания осадки во времени для сечения 2-2
)определяют мощность эквивалентного слоя по формуле(7.12.)
Н = 2 hэ = 2 × 336 = 672 м
)Определяют средний относительный коэффициент сжимаемости по формуле(7.13.)
)Находим средний коэффициент фильтрации по формуле(7.15.)
)Определяют коэффициент консолидации по формуле(7.14.):
)Вычислим время необходимое для уплотнения грунта до заданной степени по формуле (7.16)
год =09N суток =216N ч
Расчет осадки St сводим в таблицу 7.5.
Таблица 7.5 - Расчёт затухания осадки
Вывод: так как осадки во всех сечения не превышают предельных значений то размеры фундаментов и их глубина заложения рассчитаны верно.
Рисунок 7.7– График затухания осадок во времени
Конструирование фундаментов
После геодезической разбивки осей здания производят установку железобетонных плит для ленточных фундаментов. Сборные фундаменты состоят из ленты собираемой из железобетонных плит (ФЛ 20.12) и стены собираемой из бетонных блоков. Фундаментные железобетонные плиты укладываются сплошь по длине стены.
Плиты армируют одиночными сетками или плоскими арматурными блоками собираемыми из двух сеток: верхней имеющей маркировочный индекс К и нижней — С. Рабочая арматура — стержневая горячекатаная периодического профиля из стали класса A-III и проволока периодического профиля из стали класса Вр-1. Распределительная арматура — гладкая арматурная проволока из стали класса B-I.
Для обеспечения пространственной жесткости сборного фундамента предусматривают связь между продольными и поперечными стенами путем привязки их фундаментными стеновыми блоками или закладки в горизонтальные швы сеток из арматуры диаметром 8-10мм. От поверхностных и подземных вод стены защищают путем устройства отмосток и укладки горизонтальной гидроизоляции на уровне не ниже 5 см от поверхности отмостки и не выше 30 см от подготовки пола подвала. Внешняя поверхность подвальных стен защищается обмазочной изоляцией в один или в два слоя.
Защита наземных помещений от грунтовой сырости ограничивается устройством по выровненной поверхности всех стен на высоте 15—20 см от верха отмостки или тротуара непрерывной водонепроницаемой прослойки из жирного цементного раствора или одного-двух слоев рулонного материала на битуме. Этот слой составляет с бетонной подготовкой пола одно целое. В местах понижения пола устраивают дополнительную изоляцию. Для защиты подвальных и заглубленных помещений во влажных грунтах обмазку делают по оштукатуренной цементным раствором поверхности стены.
Поверхности стен подвалов защищают горизонтальной водонепроницаемой прослойкой в стене доходящей до пола подземного помещения или подвала. Изоляцией полов подвала при низком уровне вод служит сам бетонный слой.
Схема производства работ
Рисунок 9.1- Размеры котлована
Размеры дна котлована в плане определяются расстояниями между наружными осями сооружения расстояниями от этих осей до крайних уступов фундаментов размерами дополнительных конструкций устраиваемых около фундаментов с наружных сторон и минимальной шириной зазора (позволяющей заводить подземные части сооружения) между дополнительной конструкцией и стенкой котлована. Размеры котлована поверху складываются из размеров дна котлована ширины откосов или конструкций крепления стенок и зазора между гранями фундаментов и откосов. Глубина котлована определяется отметкой заложения фундамента.
Рабочий слой основания предохраняют от нарушений защитным слоем грунта который снимают только перед введением фундамента. Для отвода атмосферных осадков поверхность защитного слоя выполняется с уклоном в сторону стенок а по периметру котлована устраиваются водоотводные канавки с уклоном в сторону приямков из которых по мере необходимости откачивают воду. Устройство канавок и зумпфов и откачка из воды производятся с соблюдением требований открытого водопонижения.
Для доставки материалов деталей и транспортирования механизмов в котлован предусматривают спуски. Устойчивость стенок котлована обеспечивается различными видами креплений или приданием им соответствующих уклонов. Способ крепления зависит от глубины котлована свойств и напластования грунтов уровня и дебита подземных вод условий производства работ расстояния до существующих строений.
Возведение фундаментов и подземных элементов а также засыпка пазух котлованов должны производиться сразу же вслед за разработкой грунта
Котлованы с естественными откосами устраивают в маловлажных устойчивых грунтах. При глубине котлована до 5 м стенки могут выполняться без крепления но с уклоном и крутизной откосов которые указаны в табл.
Крепление котлованов осуществляется шпунтовыми стенами. Деревянные шпунтовые ограждения (дощатые и брусчатые) применяют для крепления неглубоких котлованов (3 5 м). Дощатый шпунт при меняют для крепления неглубоких котлованов (3 5 м). Дощатым шпунт изготовляют из досок толщиной до 8 см брусчатый — брусьев толщиной от 10 до 24 см. Длина шпунтин определяется глубиной их погружения но как правило не превышает 8 м.
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. рисунок 9.1) производят разработку грунта под жилое здание до отметки экскаватором ЭО 1621 с вместимостью ковша 015 м3. Для вывоза грунта используют автосамосвал ГАЗ-93А.
Плодородный слой почвы в основании насыпей и на площади занимаемой различными выемками до начала основных земляных работ должен быть снят в размерах установленных проектом организации строительства и перемещен в отвалы для последующего использования его при рекультивации или повышении плодородия малопродуктивных угодий.
Запрещается использовать плодородный слой почвы для устройства перемычек подсыпок и других постоянных и временных земляных сооружений
В данном проекте был разработан наиболее рациональный фундамент под 4х-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 фундамента стоимость составила для ленточного фундамента – 79103 руб. для свайного фундамента – 84846 руб.
Ленточный фундамент устанавливают на отметке 1286 м то есть он располагается в песке пылеватом средней плотности с R=150 кПа.
В результате расчетов приняты плиты марки ФЛ 20.12 ФЛ 14.12 и ФЛ 12.12 и стеновые блоки ФБС 12.4.6 и ФБС 12.4.3.
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 161 см для сечения 2-2 – 261 см для сечения 3-3 – 254 см.
Было произведено конструирование фундамента; рассчитана схема производства работ нулевого цикла а также даются краткие сведения об устройстве котлована.
Список использованных источников
Берлинов М.В. Примеры расчета оснований и фундаментов: Учеб. для техникумов М.В. Берлинов Б.А. Ягупов. – М.: Стройиздат 1986. – 173с.
Веселов В.А. Проектирование оснований и фундаментов: Учеб. пособие для вузов В.А.Веселов.- М.: Стройиздат 1990. – 304с.
ГОСТ 25100-82. Грунты. Классификация. – М.: Стандарты 1982.-9с.
Далматов Б.И. Механика грунтов основания и фундаментыБ.И. Далматов. - Л.: Стройиздат Ленингр. отд-ние 1988.-415с.
Куликов О.В. Расчет фундаментов промышленных и гражданских зданий и сооружений: Метод. указания по выполнению курсового проекта О.В.Куликов. – Братск: БрИИ 1988. – 20с.
Механика грунтовБ.И. Далматов [и др.]. – М.: Изд-во АСВ; СПб.: СПбГА-СУ 2000. – 204с.
Механика грунтов основания и фундаменты: Учеб.пособие для строит. спец. ВузовС.Б. Ухов [и др.]. – М.: Высш.шк. 2004. – 566с.
Основания фундаменты и подземные сооружения (Справочник проектировщика) под ред. Е.Н. Сорочана Ю.Г Трофимова. – М.: Стройиздат 1985. – 480с.
Проектирование фундаментов зданий и подземных сооруженийБ.И. Далматов [и др.]. – М.: Изд-во АСВ; СПб.: СПбГА-СУ 2006. – 428с.
СНиП 2.02.01-83*. Основания зданий и сооружений Госстрой СССР. – М.: Стройиздат 1985. – 40с.
СНиП 2.02.03-85. Свайные фундаменты Госстрой СССР. – М.: ЦИТП Госстроя СССР 1986. – 48с.
СНиП 2.01.07-85. Нагрузки и воздействияГосстрой СССР. – М.: ЦИТП Госстроя СССР 1986. – 36с.
СНиП 3.02.01-83. Основания и фундаментыГосстрой СССР. – М.: ЦИТП Госстроя СССР 1983. – 39с.
Цытович Н.А. Механика грунтовН.А. Цытович. – М.: Высш.шк. 1979. – 272с.
ГОСТ 25100-82. Грунты. Классификация. – М.: Стандарты 1982.-9с
СНиП 2.02.04-88. Основания и фундаменты на вечномерзлых грунтахГосстрой СССР. – М.: ЦИТП Госстроя СССР 1990. – 39с.

Куликов Я.dwg

Архитектура гражданских зданий
Двухэтажный одноквартирный 3-комнатный дом в г.Казани
Стропильная нога 60x180
Стропильная нога 180х60
Обрешетка обрешетка из досок
сторон 150х40 l=100
Деревянная накладка с двух
Гвозди 4 l=100 16 шт
Коньковый брус 150х60
Накладка 150х40L=300
СПЛОШНАЯ ОБРЕШЕТКА ИЗ ДОСОК ПОД УГЛОМ 45 ГРАДУСОВ ПРЕДЫДУЩЕМУ СЛОЮ
КР-2069829-ГСХ-121-07
Двухэтажный 1-квартирный
-комнатный дом в г. Казани
КП-2069829-ГСХ-07-08
Жилое четырехэтажное здание
Расчет и проектирование фундаментов в городе Комсомольск-на-Амуре
Строительная площадка
геологический разрез
план этажа на отм. 0
Геологический разрез Мв1:100 Мг1:500
Стропильная нога 180x60
Расчет и проектиование фундаментов жилого здания в городе Саранске
КП-2069829-ГСХ-02-08
План участка строительства
график затухания осадок во времени
Проектирование жилого трехэтажного здания
План участка строительства М 1:1000
Геологический разрез М 1:500 М 1:100
Суглинок буро-желтый тугопластичный с R0=216
Суглинок бурый тугопластичный с R0=198
Песок пылеватый средней плотности влажный с R0=200кПа
насыщенный водой с R0=150 кПа
Песок буро-желтый средней крупности
теплоизоляционный линолеум 10
плита перекрытия 220
слоя рубероида на битумной мастике
Обмазка горячим битумом на два раза
График затухания осадок во времени
асбестоцементные волокнистые листы
обрешетка 50х50 шаг 500
деревянные стропилы
плита перекрытия 120
Песок буровато-серый
Супесь серовато-желтая