Проектирование фундаментов мелкого заложения и свайных фундаментов

Курсовой проект ПЗ ОиФМ .docx

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН
Восточно-Казахстанский государственный технический университет
Школа архитектуры строительства и дизайна
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
по дисциплине “Основания и фундаменты”
Тема: “Проектирование фундаментов мелкого заложения и свайных фундаментов
Студент рманбаев А.М
специальности 6В07305 группы 19-ССК-1
ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПЛОЩАДКИ5
1 Вычисление типа грунта5
2 Расчетные значение грунтов7
3 Определение глубины промерзания грунта8
ПРОЕКТИРОВАНИЕ ФУНДАМЕНТА МЕЛКОГО ЗАЛОЖЕНИЯ10
1 Определение предварительной глубины фундамента10
2 Конструирование фундамента10
3 Уточнение расчетного сопротивления грунта14
4 Проверка давления под подошвой фундамента16
5 Расчёт осадков фундамента под колонны.21
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ25
В данной дисциплине рассматриваются вопросы проектирования и устройства оснований и фундаментов в различных грунтовых условиях. Основы фундаментостроения для полного использования несущей способности грунтов и учитывать их деформации с целью избегания на практике аварии сооружений вследствие различных ошибок и недочетов допускаемых при изысканиях проектировании устройстве и эксплуатации зданий и сооружений.
Целью преподавания дисциплины является ознакомление будущих специалистов с общими положениями современных методов расчета проектирования и устройства оснований фундаментов и подземных сооружений без знания которых не представляется возможным правильно запроектировать фундаменты под современные промышленные и гражданские здания и сооружения.
Задачей изучения дисциплины является применение этих знаний для решения прак-тических вопросов фундаментостроения в строительстве. Знание дисциплины позволит на практике избегать аварий сооружений вследствие различных ошибок допускаемых при инженерно - геологических изысканиях проектировании устройстве и эксплуатации зданий и сооружений.
Таблица 1.2 – Нормативные нагрузки на обрезах фундаментов
Таблица 1.3 – Характеристики грунтов
Таблица 1.4 – Последовательность расположения слоев уровень грунтовых вод и район строительства
Первая буква фамилии
Расположение слоев грунта от поверхности вглубь
Глубина расположения уровня подземных вод от поверхности м
ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПЛОЩАДКИ
1 Вычисление типа грунта
В реальных условиях проектирование наименование грунтов определяется в лабораторных условиях. В курсовом проекте мы определяем наименование грунтов расчетным методом исходя из результатов геологических исследования. По результатам геологических исследований в каждом из слоев определяются характеристики грунтов.
Определяем плотность каждого слоя сухого грунта по формуле:
где – плотность монолитного грунта ;
– значение природной влажности грунта.
Определяем коэффициент пористости для каждого слоя по формуле:
Второй слой выше УГВ
Второй слой ниже УГВ
где – плотность твердых частей грунта ;
– плотность сухого грунта .
Определяем степень влажности для каждого слоя грунта по формуле:
Второй слой после УГВ
– значение природной влажности грунта;
– коэффициент пористости.
Определяем процент пластичности грунта для первого слоя.
где – влажность грунта текучести;
– влажность грунта раскатывания.
Определяем процент текучести грунта для первого слоя.
– влажность грунта раскатывания;
По результатам геологических исследований расчетным методом определили характеристики грунтов каждого рассматриваемого слоя грунта. С помощью характеристики грунтов определили наименование грунтов по разновидностям с помощью таблицы 2.1 [1] и таблицы 2.2 [1] по размеру части с таблицей 2.3 [1] определим степень влажности грунтов по таблице 2.4 [1] вид песков по таблице 2.5 [1].
Таблица 2.1 – Характеристики грунтов
2 Расчетные значение грунтов
Определяем расчетные нагрузки и расчетные характеристики для каждого слоя грунта согласно СП РК 5.01-102-2013 [2] по следующим формулам:
где - коэффициенты надежности для грунта;
– нормативное значение удельного сцепления грунта МПа;
– нормативное значения угла внутреннего трения грунта ;
– нормативное значение модуля упругости грунта МПа.
Второй слой (показатели ниже и выше УГВ)
Для дальнейшего расчета требуется определить расчетные значение сопротивления грунтов согласно приложению Ж [1] методом двойной интерполяции определяется значение сопротивления грунтов.
(выше уровня грунтовых вод)
(Ниже уровня грунтовых вод)
Рисунок 1 – Характеристики слоев грунта.
3 Определение глубины промерзания грунта
Определяем нормативную глубину промерзания грунта по формуле:
где - величина принимаемая равной 023 для глины м;
- безразмерный коэффициент численно равный сумме абсолютных значений среднемесячных отрицательных температур за зиму в данном районе принимаемых по приложению К [1].
Определяем расчетную глубину промерзания грунта по формуле:
где – нормативная глубина промерзания грунта м;
- коэффициент учитывающий влияние теплового режима сооружения принимаемый: для наружных фундаментов отапливаемых сооружений по таблице К.2 [1].
- без подвала по осям АБ БВ
- с подвалом по осям ВГ
ПРОЕКТИРОВАНИЕ ФУНДАМЕНТА МЕЛКОГО ЗАЛОЖЕНИЯ
1 Определение предварительной глубины фундамента
Глубина заложения фундамента зависит от уровня расположения грунтовых вод и глубины промерзания грунтов так же глубина назначается в зависимости от размеров элементов фундаментов. Согласно расчету глубины промерзания грунтов минимальная глубина фундамента с подвалом должна быть не менее без подвала не менее
Проверим глубину заложения фундамента по условию расположения уровня грунтовых вод.
-без подвала по осям АБ БВ
гдеdf – расчетная глубина промерзания грунтов м;
– глубина уровня грунтовых вод м.
Условие выполняется соответственно глубина заложения фундамента должна быть не менее .
-С подвалом по осям ВГ по формуле (11):
Определим глубину заложения фундамента с подвалом в зависимости конструктивных размеров фундамента.
где – высота подвального помещения м.
По результатам расчета удовлетворяющая глубина заложения фундамента по оси А: d=21м; по оси Б: d = 090 м; по оси В и Г: d=22м. Данные значения являются минимальными при расчете глубина заложения фундамента может варьироваться и меняться для выполнений условий первых и вторых предельных состояний.
2 Конструирование фундамента
Размеры фундаментных блоков ФБС согласно типовым размерам принимаем шириной и высотой с учетом швов.
Определяем площадь подошвы ленточного фундамента по формуле:
где – расчетная продольная сила на ось ;
– коэффициент учитывающий влияние изгибающего момента для ленточных фундаментов m =1;
– расчетное сопротивление грунта ;
– коэффициент учитывающий меньший удельный вес грунта;
– удельный вес конструкций ;
– глубина заложения фундамента м.
По поперечным стенам
Определяем ширину подошвы ленточного фундамента по формуле:
где – площадь подошвы фундамента ;
– значение соотношения длины к ширине.
Из наличия типовых конструкций по ГОСТ СТ РК 956-93 [4] выбираем фундаментную подушку ФЛ шириной и высотой .
Определяем ширину подошвы квадратного ступенчатого фундамента оси Б по формуле:
Монолитный фундамент под колонну с шириной подошвы и высотой . Ширину фундамента назначаем с запасом целью выполнения условий первых и вторых предельных состояний.
Из наличия типовых конструкций по [4] выбираем фундаментную подушку ФЛ шириной и высотой .
Ширину фундамента назначаем с запасом целью выполнения условий первых и вторых предельных состояний.
Рисунок 2 – Размеры фундамента по оси А.
Рисунок 3 – Размеры фундамента по оси В и Г.
Рисунок 4 – Размеры фундамента по оси Б.
3 Уточнение расчетного сопротивления грунта
Определяем уточненное значение расчетного сопротивление грунта.
где - коэффициенты условий работы принимаемые по таблице 3.2 [1];
- коэффициенты зависящие от угла внутреннего трения грунта залегающего под подошвой фундамента принимаемые по таблице 3.3 [1];
– коэффициент равный 1;
– ширина подошвы фундамента м;
– расчетное значение удельного сцепления грунта ;
– удельный вес грунта и конструкций выше подошвы фундамента;
– осредненное значение удельного веса грунта каждого слоя ;
– глубина заложения фундаментов без подвальных помещений м;
– высота подвального помещения м.
4 Проверка давления под подошвой фундамента
После предварительного подбора типовых элементов фундаментов определяют давления под подошвой фундамента.
В курсовой работе центрально нагруженными считаются ленточные фундаменты. Величиной моментов от активного давления грунта и временной равномерно распределенной нагрузки на поверхность грунта пренебрегаем ввиду их малости. Давление под подошвой центрально нагруженного ленточного фундамента определяется по формуле
где N0II - вертикальная нагрузка на ленточный фундамент по заданию (приложение Б) кН;
NfII - нагрузка от веса фундамента;
NgII - нагрузка от грунта обратной засыпки на обрезах фундамента;
NkII - нагрузка от веса конструкции пола подвала;
NqII - нагрузка от временной равномерно распределенной нагрузки q на поверхность прилегающего к зданию грунта (q=10 кНм2);
b - ширина подошвы фундамента м;
l = 1м - погонный метр длины ленточного фундамента.
Слагаемые NfII NgII NkII NqII в формуле (18) определяются по приложению Л.
Максимальное и минимальное давление под подошвой внецентренно нагруженного фундамента колонны определяется по формуле
= N'II А ± М'II W = (N0II + NfII + NgII) А ± М0II W =
= (N0II + b l d γmt)(b l) ± 6М0II (l b2)
где N0II - вертикальная нагрузка на фундамент колонны по заданию (приложение Б) кН;
М0II - момент действующий на фундамент колонны по заданию (приложение Б) кНм;
W - момент сопротивления площади подошвы фундамента м3;
b - ширина подошвы фундаментного стакана м;
l - длина подошвы фундаментного стакана м (при квадратной подошве фундамента l = b).
Для центрально нагруженного фундамента должно выполняться условие
Для внецентренно нагруженного фундамента должны выполняться следующие условия:
рср = N'II А R. (23)
Если условия (20)÷(23) не выполняются следует уточнить размеры подошвы фундамента (при этом возможно изменится глубина заложения) и повторить расчет до тех пор пока условия (20)÷(23) не будут удовлетворены с точностью (5 15%). Количество приближений обычно не более 3.
Значения р и R входящие в условия (20)÷(23) в каждом приближении необходимо определять для одних и тех же размеров подошвы фундамента.
Таблица 3.1 – Определение нагрузок NfII NgII NkII NqII
Схема действующей нагрузки
Формулы для определения нагрузок определение нагрузок кН
торцевой стены в осях А-В
NgII = 2bk (d - hf )
NfII = 1.403124) + 062.1124 = 40.32;
NgII = 204 (2.1 – 03)116 = 23.04;
NfII = 103124+0515124 = 25.2;
NgII = 2025 (15 – 03)116 = 9.6;
NgII = bk [(d - hf )+(hs - hf )]
NfII = 103124+0622124 = 38.88;
NgII = 0.2[(22–03)+(05– 03)]116 = 6.72;
NkII = 0.2015122 = 0.66;
торцевой стены в осях В-Г
NfII = 0803124+0522124 = 32.16;
NgII = 015[(22–03)+(05– 03)]116 = 5.04;
NkII = 015015122 = 0.495;
NfII = 0603124+0622124 = 36;
NgII = 0[(22 – 03)+(05– 03)]116 = 0;
NgII = 2bk (hs - hf )
NgII = 20 (05 – 03)116 = 0;
NkII = 20015122 = 0;
Условие для центрально нагруженного фундамента выполняется.
Торцевой стены в осях А-В
Торцевой стены в осях В-Г
Определение максимальное и минимальное давления под подошвой фундамента под колонну.
где – длина подошвы фундамента м;
– глубина до подошвы фундамента от рельефа грунта м;
– нагрузка от конструкций выше отметки пола ;
– крутящий момент по оси колонны ;
– удельный вес конструкций фундамента .
Определим среднее значение давление под подошвой фундамента под колонну.
где – максимально значение давления под подошвой фундамента ;
– минимальное значение давления под подошвой фундамента .
Проверим условия для внецентренного нагруженного фундамента по формулам (21-23).
5 Расчёт осадков фундамента под колонны.
После выполнения условий первых предельных состояний следует произвести расчет по деформации основания фундамента. Расчет осадков следует проводить в фундаменте с самой наибольшей нагрузкой так как вероятность осадков там намного больше нежели в других фундаментах. Выполняем расчет осадков для фундамента под колонну оси Б.
Определяем вертикальное напряжение от собственного веса грунта.
где - удельный вес грунта выше подошвы фундамента ;
– глубина от подошвы фундамента до рельефа грунта м;
– толщина рассматриваемого слоя м;
– удельный вес грунта рассматриваемого слоя .
Определяем вертикальное дополнительное напряжение по формуле:
где – среднее давление на подошве фундамента кПа;
– вертикальное напряжение веса грунта под подошвой фундамента кПа.
Расчет осадка фундамента оси Б для первого слоя
-Глубина подошвы слоя от подошвы фундамента z
-Коэффициент i определяется по формуле:
-Коэффициент αi определяемый по таблице 3.4 [1].
Методом интерполяции получаем α
-Напряжение zpi на глубине zi определяем по формуле:
-Среднее напряжение определяем по формуле:
-Модуль деформации Еi равен нормативному значению модуля упругости грунта .
-Осадка слоя si определяем по формуле:
где - безразмерный коэффициент равный 08;
n - число элементарных слоев на которые разбита сжимаемая толща основания.
Точно такая же последовательность действий как было указано выше применяется для определения значений остальных слоев.
Рисунок 6 – Расчетная схема к определению осадки фундамента методом послойного суммирования.
Глубина подошвы слоя от подошвы фундамента ziм
Напряжение zpi на глубине zi кПа
Среднее напряжение zpiср кПа
Модуль деформации Еi кПа
Определяем нижнюю границу сжимаемой толщи основания.
где – вертикальное напряжение от собственного веса грунта кПа.
Условие выполняется соответственно осадки будут до глубины 33 м от рельефа грунта.
Данная курсовая работа позволила мне закрепить знания полученные вовремя теоретических лекций и позволила использовать свои познания на практике.
Так же курсовой проект ознакомил меня с общими положениями современных методов расчета проектирования и устройства оснований фундаментов и подземных сооружений без знания которых не представляется возможным правильно запроектировать фундаменты под современные промышленные и гражданские здания и сооружения.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
1 С.Б.Ухов В.В. Семенов В.В. Знаменский и др. Механика грунтов основания и фундаменты Учебное пособие: - М.: Издательство Ассоциации строительных вузов 2015 г. 528 с.
2 Берлинов М.В. Основания и фундаменты: Учебное пособие для строительных специ-альностей вузов. – 3-е издание. стер. – М.: Высш. Школа. 2013. – 319 с.: ил.
3 Берлинов М.В. Ягупов Б.А. Расчет оснований и фундаментов. -М.: Стройиздат 2011.-272 с.

Курсовой проект ОиФМ.dwg

B07305-19ССК2-07-КП-ОиФ
Четырехэтажное здание
строительства и дизайна
углубление скважины 1
спецификация фундаментов.
План типового этажа М1:200
Характеристика почвы
средней плотности R0=150кПа е=0
твердая R0 = 250кПа; Ip = 3%; e=0.776; φ=22
средней плотности. R0=500кПа е=0
Спецификация фундаментов
рыхлый. R0=100кПа е=0
Асфальт - 30 мм Шлак - 150 мм
Вертикальная гидроизоляция
Горизонтальная гидроизоляция
Схема ленточного фундамента М 1:200
слоя рубероида на битумной мастике