Расчет и проектирование оснований и фундаментов

Курсовой.DWG

м γ=20 кНм3 γsb=10.1 кНм3 II=34 E=33000кПа
План здания. М 1:200.
Разрез здания. 1-1 М 1:200.
План котлована. М 1:200.
Разрез котлована. М 1:200.
ТГТУ 270102-924-2010
КП"Основания и фундаменты
Разрез котлована. 1-1 М 1:200.
Фундамент мелкого заложения. М 1:50.
Фундамент глубокого заложения. М 1:50.
Железобетонный ростверк. М 1:50.
Схема армирования. М 1:50.
За относительную отметку 0
соответствующий абсолютной отметке 141
2.Ростверки фундаментов выполнить из тяжелого бетона класса В15. 3.Набетонки на фундаментах выполнить из тяжелого бетона класса В15. 4.Фундаментные балки укладывать на цементно-песчаном растворе марки М150. 5Гидроизоляция фундамента цементная с жидким стеклом.
Спецификация элементов к схеме расположения ростверков
Спецификация элементов к схеме
расположения ростверков
Спецификация арматурных изделий
Ведомость расхода стали
на монолитные жб пояса

13[1][1].doc

Федеральное агентство по образованию Российской Федерации
Тамбовский Государственный Технический Университет
Пояснительная записка к курсовому проекту
по дисциплине : « Основания и фундаменты »
« Расчет и проектирование оснований и фундаментов »
Руководитель: Антонов В. М.
Инженерно-геологические условия строительства
1.Сбор нагрузок на площади А1
2.Сбор нагрузок на площади А2
3.Сбор нагрузок на площади А3
4.Сбор нагрузок на площади А4
5.Сбор нагрузок на площади А5
Проектирование фундаментов мелкого заложения
1.Определение глубины заложения подошвы фундамента
2.Определение размеров подошвы отдельно-стоящего фундамента ( для оси Б)
3.Проверка давления под подошвой фундамента
4.Расчет осадки фундамента
6.Расчет осадки с учетом влияния соседнего фундамента
7.Проверка прочности слабого подстилающего слоя
8.Расчет оснований по первой группе предельных состояний
Проектирование свайных фундаментов
2.Определение несущей способности сваи
3.Определение требуемого количества свай
4.Проверка нагрузок действующих на сваи
5.Проверка давления под подошвой условного фундамента
6.Расчет осадки условного фундамента
7.Подбор оборудования для погружения свай
Проектирование котлована
1.Проектирование котлована для фундаментов мелкого заложения
2.Проектирование котлована для свайных фундаментов
Технико-экономическое сравнение вариантов фундаментов
Расчет железобетонного ростверка под колонны по материалу
1.Расчет на продавливание колонной
2.Расчет на продавливание угловой сваей
3.Расчет на поперечную силу
4.Расчет плиты ростверка на изгиб
5.Расчет прочности подколонника
Курсовой проект разработан в соответствии с заданием и представляет собой расчёт и конструирование фундамента. Проект состоит из пояснительной записки и графической части. Графическая часть разработана на листе А1.Проект включает подбор для заданного каркасного здания отдельно-стоящий фундамент мелкого заложения и свайный фундамент выбор наиболее экономичного варианта фундамента и подбор для него арматурного каркаса. Целью курсового проекта является закрепление и углубление теоретических знания полученных при изучении дисциплины «Основания и фундаменты».
Количество этажей : 4
Величина временной нагрузки : q1=1 кНм2 ; q2=3 кНм2
Высота подвала : 24 м
Район строительства : Челябинск
Пролёт здания : L=12м
План и разрез здания
Исходные физические характеристики
Гранулометрический состав грунта в %
Суглинок мягкопластичный пылеватый насыщенный водой
Глина тугопластичная легкая пылеватая насыщенная водой
Супесь пластичная пылеватая насыщенная водой
Песок мелкозернистый плотный насыщенный водой
Таблица физико-механических характеристик
Расчетные характеристики
Механические характеристики
Сбор нагрузок на фундамент.
1 Сбор нагрузок на площади А1
Грузовая площадь A1=6*6=36м2
Значение снижающего коэффициента:
n1=0.5+(0.85-0.5)√5=0.68
а) защитный слой гравия : 04* 36
б) трехслойный рубероидный ковер: 012*36
в) асфальтобетонная стяжка: (t=20 мм : 04*36
г) пароизоляция – 2 слоя пергамина на мастике :01*36
д) ребристые панели 12х15: 18*36
е) жб балки: 06*03*6
ж) утеплитель – пенобетон t=12 см : 048*36
)от междуэтажных перекрытий
а) плиточный пол t =15мм =20 кНм
б) цементный раствор t=20мм
в) шлакобетон t =20мм =15 кНм
д) жб балки: 06*03*6
Итого от 4-х перекрытий:
)от стеновых панелей 02*18*145*5
) от стеновых панелей подвала 04*18*24*6
) от фундаментных балок04*03*6*25
Всего постоянная нагрузка:
)от перегородок (05 кНм на этаж)
(длительная) 05*5*36*095*5()
(длительная) 3*095*36
) временная нормативная n=064 07
3*36*n*n*c=10.8*4*0.7*0.95=7.18
кратковременная: 1.5*36*4*n*c=54*4*0.64*0.9=31.1
кратковременная: 18*36*0.9
Итого временной нагрузки
Определение ветровой нагрузки
Равномерно распределенное значение ветровой нагрузки на колонну:
где =03 кПа - нормативное значение ветрового давления
с= 08 – аэродинамический коэффициент с наветренной стороны.
с наветренной стороны
- коэффициент надежности по нагрузке
В = 6 м – шаг колонн
k – коэффициент учитывающий изменение ветрового давления по высоте
=03.074.08.6.14=149 кНм
=03.074.08.6.1=106 кНм
WI = Н = 149.14.5 = 21.6 кН
WII = Н = 106.14.5 = 15.37 кН
Определение активного давления
Грунт обратной засыпки : суглинок
γ=185 кНм3 ; сII=16 кПа ; сI=107кПа ; φII=160 ; φI = 1390
φII' = 09·φII = 09·16 = 144º;
φI' = 09·φI = 09·139 = 1251º;
cII' = 05·cII = 05·16 = 8 кПа;
cI' = 05·cI = 05·107 = 535 кПа;
γII' = 095·γ = 095·186 = 176 кНм3;
hпр = q γII' = 10176 = 056 м;
tg (45- φII'2) = tg (45-1442) = 077;
tg (45- φI'2) = tg (45-1392) = 078;
d = hподвал+hcf+hs-05 = 24+015+15+01-05 = 365 м;
МIIEa = EaI·z0 = 7428·13 = 9656 кН·м
МIEa = EaI·z0 = 8643·13 = 11236 кН·м
M = Mст.п - Mw - Mпер - МEa
MII= (3132*05+10368*06+18*06)-(1537*(725+24+09))-(11988+47952+580.37)*03-9656=-38304*м
MI =(34452*05+11405*06+198*06)-(216*(725+24+09))-(13752+53656+867.05)*03-11236=-550.01 кН*м
2. Сбор нагрузок на площади А2
Грузовая площадь A2=6.(12)=72м2
Всего постоянная нагрузка с учетом нагрузки от колонны:
)от перегородок на этажах (05 кНм на этаж)
(длительная) 05*5*36*095*5() на одном этаже
)временная по заданию
временная нормативная n=064 07
3*36*n*n*c=108*4*0.7*0.95=7.18
кратковременная: 1.5*36*n*n*c=54*4*0.64*0.9=311
)длительная с пониж.значен.
Кратковременная с полн. Знач. 18*36*0.9
MII =(11988*03+5084 *03+682.35*03)-(11988*03+5084*03+580.37*03)=3059 кН.м
MI = (13792*03+53656*03+990.17*03)-(13892*03+53656*03+867.05*03)=3664 кН.м
Грузовая площадь A3=6.(6+12)=108м2
а) защитный слой гравия : 04* 72; 04*36
б) трехслойный рубероидный ковер: 012*72; 012*36
в) асфальтобетонная стяжка: (t=20 мм : 04*72; 04*36
г) пароизоляция – 2 слоя пергамина на мастике :01*72
д) ребристые панели 12х15: 18*72; 18*36
е) жб балки: 06*03*12; 06*03*6
ж) утеплитель – пенобетон t=12 см : 048*72 048*36
*0015*72; 20*0015*36
г) жб панели: 23*72; 23*36
д) жб балки: 06*03*12; 06*03*6
Итого от 1-го перекрытия:
(длительная) 05*5*72*095*5() ;
(длительная) 3*095*72
временная нормативная n=07 n=064
3*72*n*n*c=216*4*0.78*0.95=57.44
3*36*n*n*c=108*0.63*4*0.95=26.4
кратковременная: 1.5*72*n*n*c=108*4*0.78*0.9=272.16
5*36*n*n*c=54*4*0.63*0.9=124.4
Кратковременная с полн. Знач. 18*72*0.9
MII=(11992*03+4796*03+578.1*03)-(23979*03+9512*03+1160.7*03)=-352.22кН.м
MI =(1389*03+5364*03+867.05*03)-(283.84*03+10734*03+1762.11*03)=-473.1кН.м
4. Сбор нагрузок на площади А4
Грузовая площадь A4=6*12+6*6=108м2
)от стеновых панелей 02*18*(58+2.9)*6.
) от перегородок (05 кНм на этаж) (длительная) 05*5*72*095*3() ;
)временная по заданию
временная нормативная n=078 n=063
3*36*n*n*c=108*4*0.63*0.95=26.4
кратковременная: 1.5*72*n*n*c=108*4*0.78*0.9=248.8
=03.0655.08.6.14=132 кНм
=03.0655.08.6.1=094 кНм
WI = Н = 132.58 = 7.66 кН
WII = Н = 094.58 = 5.4 кН
M = Mпер + Mw + МEa - Mст.п
MII=((23978+9512+818.7)*03-(11993+1199+167.7)*03)+5.4*((58+29)2+29+24+09)+9656-(187.92*05+10368*06+18*06)=467.21 кН*м
MI=((28384+10734+1323.67)*03-(1389+1341+377.57)*03)+7.66*((58+29)2+29+24+09)+11236-(209.712*05+11405*06+198*06)=620.43кН*м
Грузовая площадь A5=6*6=36м2
)от стеновых панелей 02*18*58*
Не надо здесь 5 здесь шаг колонн должен быть
(длительная) 05*2*36*09*5()
(длительная) 1*095*36
временная нормативная n=064
3*36*n*n*c=10.8*4*0.64*0.95=28.72
кратковременная: 1.5*36*n*n*c=54*4*0.64*0.9=124.4
длительная: 18*36*0.95*07*05
=03.0508.08.6.14=102 кНм
=03.0508.08.6.1=073 кНм
WI = Н = 102.29 = 296 кН
WII = Н = 073.29 = 211 кН
M = Mпер + Mw+ МEa - Mст.п
MII=(11988+12096+25547)*03+296*(29+09)-(4176*05+18*06)=12846 кН*м
MI =(13752+13544+477.19)*03+211*(29+09)-(4593*05+198*06)=19823 кН *м
1. Определение глубины заложения подошвы фундамента.
Грунт основания : суглинок
Район строительства: Челябинск
Находим сумму отрицательных среднемесячных температур за зиму:
Нормативная глубина промерзания:
Расчетная глубина промерзания:
d = 24 +015+15+01-05=365 м
2.Определение размеров подошвы отдельно стоящего фундамента.
Грунт основания : глина
Нагрузки на фундамент по 2-ой группе предельных состояний :
NII=3551.8 кН ; МII = -352.22 кН.м
Так как фундамент внецентрально загружен:
где кНм - удельный вес фундамента с грунтом
d = 365 м – глубина заложения от уровня планировки
=12 – соотношение размеров подошвы.
Расчетное сопротивление грунта:
Где γс1=1; γс2=1 [1 табл.3]; k=11 Mg=036; Mq=243; Mc=499 [1 табл.4]; kz=11
d1=hs+hcfγcfγ’II=16+015.201786=177м
Необходимо уточнить размеры подошвы:
Условие выполняется.
Это можно посмотреть в типовых конструкциях фундаментов по сериям. Они есть по-моему в альбомах архитектурных или в справочнике проектировщика основания и фундаменты
Типовой монолитный фундамент ФВ 67-72
-я ступень 54×48×045м 2-я ступень 36×24×045м 3-я ступень 24×18×03м
Глубина стакана 09 м
Уточняется значение R:
d1=hs+hcfγcfγ’II=1.6+015.201786=1.77
3 . Проверка давления под подошвой фундамента.
Проверка краевого давления:
Условие выполняется
4. Расчёт осадки фундамента.
Вертикальные напряжения от собственного веса грунта на уровне подошвы:
Дополнительное давление на основание под подошвой:
003-6519 = 14484 кПа.
Δzg= Δ.γ= 21.10 = 21 кПа
Граница сжимаемой зоны находится на отметке 4.45м ниже подошвы фундамента.
Выполняется требование
Коэффициент Пуассона для грунтов в пределах сжимаемой зоны
; => Ке=05 (1 табл.5)
i=0000000052[iu]=0005
6. Расчет осадки с учетом влияния соседнего фундамента
Проверка выполнения условия :
где Lf – фактическое расстояние между фундаментами см.; Lg – расстояние полученное по графикам .
По графикам (рис 9)м фактическое расстояние м.
Условие не выполняется следует не учитывать влияние соседнего фундамента.
7. Проверка прочности слабого подстилающего слоя.
Сопротивление Ro супеси =250 кПа Ro глины =300 кПа.
Поскольку ниже слоя глины залегает слой супеси менее прочный то необходимо проверить его прочность.
Площадь условного фундамента:
Az=NIIzpz=3551814521=2446 м2
где a=(l-b)2=(54-48)2=03
Расчетное сопротивление подстилающего слоя:
Где γс1=13; γс2=12 (1 табл.3); k=11
Mg=098; Mq=493; Mc=74 (1 табл.4); kz=1
zgz + zpz= 3085+14521=17606 кПаR=100989 кПа
8. Расчёт оснований по первой группе предельных состояний.
Нагрузки на фундамент 468708 кН ; кН; -4731 кНм.
следовательно необходимо проверить глубинный сдвиг
Необходимо соблюдение условия:
Fu - сила предельного сопротивления основания;
с - коэффициент условий работы принимаемый для пылевато-глинистых грунтов в стабилизированном состоянии с = 09
n -коэффициент надежности по назначению сооружения принимаемый равным 12; 115 и 110 соответственно для зданий и сооружений I II и III классов. (n=115)
где и - приведенные ширина и длина фундамента причем символом b обозначена сторона фундамента в направлении которой предполагается потеря устойчивости основания;
l’=l-2el = 54-247311468708 = 52м
Ny Nq Nc =f( φI) где =0 ; φI=1390
Ny=135 ; Nq=394; Nc=1098 ; (1табл.7)
сI=287 кПа - расчетное значение удельного сцепления грунта;
d=365 м - глубина заложения фундамента;
q c - коэффициенты формы фундамента определяемые по формулам:
Fu=4852(13507748188+3942331786365+1098126287)=271892 кН
Условие выполнено следовательно сдвиг не произойдёт.
Расчёт и проектирование свайного фундамента
Выбираем стандартную железобетонную сваю С8– 30 (ГОСТ 19804.1-79*)
2. Определение несущей способности сваи.
Определение несущей способности
R= 9765 кПа для песка IL= 0 при глубине погружения нижнего конца сваи 93м [4табл. 1]
h1=165м ; x1=4475 м f1=875 кПа [4табл. 2]
h2=10м ; x2=58 м f2=418 кПа [4табл. 2]
h3=11м ; x3=685 м f3=43 кПа [4табл. 2]
h4=07м ; x4=775 м f4=584 кПа [4табл. 2]
h5=07м ; x5=845 м f5=598 кПа [4табл. 2]
h6=10м ; x6=93 м f6=612 кПа [4табл. 2]
(1.9765.009+12.1.(875.165+418.10+43.11+584.07+598.07+612.1)) = 117583 кН
3. Определение требуемого количества свай.
Gp=01NI=01468708=4687кН
Размер ростверка 33 x15 м.
Нагрузки на фундамент по 1-ой группе предельных состояний :
NI=468708 кН MI=-4731 кНм
Размер ростверка 33×15×06м подколонника 15×12×09 м
Вес ростверка с подколонником
Gр=(33.15.06+15.12.09).25=11475 кН
Вес грунта Gгр=(33.15-15.12).09.18=4811 кН
(расчёт по II группе предельных состояний)
Необходимо выполнить условие:
Где l- Расстояние от низа ростверка до острия сваи l = 64 м
Aу= bу .lу=232.322=747м2
Gсв=n.d2.l.25=8.032.64.25=1152 кН
Gгр=(lybydy-Vp-Vсв) =(322.232.1005-459-453)1822=120175кН
Vр=33.15.06+15.12.09=459 м3
d1= d0 + 0015.25186=82+002=822 м
= 68178 12=75996 кПа
6.Расчет осадки условного фундамента
Граница сжимаемой зоны находится на отметке 51м ниже подошвы условного фундамента.
Подбор копрового оборудования производится таким образом чтобы длина сваи не превышала полезной высоты мачты а грузоподъёмность копра должна быть больше или равна сумме масс сваи наголовника и полной массы молота.
Определяем минимальную энергию удара по формуле:
где а – коэффициент равный 25 ДжкН; Fv – расчётная нагрузка допускаемая на сваю кН
Э=175.25.11758314=36745Дж= 36745 кДж
По [1 табл.21] подбираем молот энергия удара которого соответствует минимальной.
Выбираем трубчатый дизель – молот с воздушным охлаждением С-949
- масса ударной части молота – 2500 кг.
- масса общая – 5000 кг.
- энергия удара – 38 кДж
Проверка пригодности принятого молота по условию:
где Gh – полный вес молота Gh = 5т = 50 кН;
Gc – вес наголовника и подбабка Gc=0050303825+01= 1 кН;
Km – коэффициент принимаемый для железобетонных свай для погружения их трубчатым дизель – молотом Km=6;
Эр – расчётная энергия удара Эр=09Ghhm = 092528 = 63 кДж;
hm – высота падения ударной части молота hm=28м;
Gh - вес ударной части молота Gh=25 кН;
(Gh+Gc)Эр = (50+1)63 = 08 ≤ 6 = Km
Условие выполняется молот выбран верно.
Находим величину расчётного отказа сваи которая определяется по формуле:
где – коэффициент для железобетонных свай с наголовником – 1500;
А=009м – площадь поперечного сечения сваи;
М=1 – коэффициент при забивке свай молотами ударного действия;
– коэффициент восстановления удара при забивке вай молотами ударного действия 2=02; γ=1.
1. Проектирование котлована для фундаментов на естественном основании
(мелкого заложения):
Размеры дна котлована определяются по формуле:
Bн(Lн)=B(L)+b1(l1)+C+b0
где B(L) – расстояние между наружными осями сооружения
b1(l1) – размеры выступающих части фундамента за осевую линию
С – минимальная ширина зазора между фундаментами и стеной котлована
b0 – размеры водоотводящих конструкций.
Bн = 30+135+21+2(1+03)=3605м
Lн = 60+165+165+2(1+03)=659м
Размеры котлована поверху:
Вв(Lв)=Bн(Lн)+b(l)+t
где b’( t – толщина конструкции шпунта
Величина недобора грунта при разработке грунта экскаватором обратная лопата равна 10 см.
2. Проектирование котлована для свайного фундамента.
Размеры дна котлована
Bн = 30+105+12+2(1+03)=3485м
Lн=60+12+12+2(1+03)=65м
Вв=3485+2(355.085)=40885м
Lв=65+355.085)=71035м
Разработка грунта экскаватором на гусеничном ходу:
Разработка грунта бульдозером с перем. до 10м
Разработка грунта вручную в котловане
Устройство монолитных фундаментов под колонну
Погружение свай дизель молотом
Сваи квадратного сечения длиной до 8м
Устройство опалубки для монолитных ростверков
Наиболее экономическим вариантом являются свайные фундаменты.
1. Расчет на продавливание колонной
Расчет на продавливание колонной не требуется так как за пределами нижнего основания
пирамиды продавливания нет свай.
1. Расчет на продавливание угловой сваей
Расчет проводят из условия:
где – нагрузка на угловую сваю 73766 кН
– высота ступени ростверка от верха сваи см
– расстояние от внутренних граней сваи до ближайшей наружной грани ростверка
– расстояние от внутренних граней сваи до ближайшей грани подколонника ( от 04 до )
- коэффициенты в зависимости от отношения
следует принимаем 04=04.08=032 м
=900.08.[1(045+0322)+1(045+0322)]=8784 кН >73766кН
3. Расчет на поперечную силу
Расчет на поперечную силу не требуется так как за пределами наклонного сечения нет свай.
4. Расчет плиты ростверка на изгиб.
Изгибающее сечение в направлении l (большего размера)
Требуемая площадь арматуры по сечению 1-1:
(045.15.08.25).0225 +(045.15.09.18).0225 =5.49 кН.м;
см2где Rs=365 МПа (AIII)
Требуемая площадь арматуры по сечению 2-2:
(08.15.08.25)04+(045.15.09.18).0575= 15.88 кН.м;
(1175.8314).035=587.92 кН.м;
Принимаем Asreg=maxAsIAsII=38.6 см2
Назначаем шаг поперечной арматуры 200ммтребует 8 стержней.
Требуемая площадь одного стержня :
Принимаем арматуру АIII25 с As=4.91 см2 (ГОСТ 5781-82).
Изгибающее сечение в направлении b (меньшего размера)
Требуемая площадь арматуры по сечению 3-3:
5.33.09.25.0075+015.33.09.18.0075=144кН.м;
где Rs=365 МПа (AIII)
Требуемая площадь арматуры по сечению 4-4:
5.33.09.25.0275+015.33.09.18.0075= 1183 кН.м;
(11758314).01=25196 кН.м;
Принимаем Asreg=maxAsIAsII=16 см2
Назначаем шаг поперечной арматуры 200ммтребует 12 стержней.
Принимаем арматура АIII14 с As=154 см2 (ГОСТ 5781-82)
5. Расчёт прочности подколонника
Расчёт продольной арматуры
Расчётный эксцентриситет 085м
Продольная арматура:
h0=lg – a =18-004=176 м
S0=05(12.1762- 18.09.172)= 047 м2
Армируем конструктивно. Минимальная площадь сечения продольной арматуры
As = 00005(bglg- bulu)=00005(18.12-09.08)=000072 м2 = 72см2
Принимаем 8 стержня диаметром 14 класса A-III c
Расчёт поперечной арматуры
Следует поперечное армирование подколонника назначается конструктивно
Армируем стенки стакана 6 сетками по 4 стержней диаметром 8 мм.
Расстояние между сетками следовательно 50100100200200 мм.
Расчёт на местное смятие :
N=355182 кН 2Rb.Aк = 2.151.103.08.04 = 9664 кН
Условие выполнено следует дно стакана не нужно армироваться.
Антонов В.М. Расчёт и проектирование оснований и фундаментов. Учеб. пособие. Тамбов. Изд. ТГТУ 2000. 63 с.
СНиП 2.02.01-83. Основания зданий и сооружений. М.: Стройиздат 1985.35с.
СНиП 2.01.07-85. Нагрузки и воздействия. М.: Стройиздат 1985.35с.
СНиП 2.01.01-82. Строительная климатология и геофизика. М.: Сиройиздат 1983.172с
СНиП 2.02.03.85 Свайные фундаменты. М.: Стройиздат 1986.44 с.
Веселов В.А. Проектирование оснований и фундаментов: Учеб. Пособие для вузов. М.6 Стройиздат 1990.304 с.