Размещено на http://www.allbest.ru/

Московский государственный строительный университет

Кафедра: Механика грунтов, оснований и фундаментов

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

на тему:

Проектирование фундаментов под 10- этажное здание в открытом котловане

Студент Набатова Н.Л.

группа ПГС IV-4

Консультант Морозов Е.Б.

Москва 2009



Содержание

Раздел 1. Изучение и обработка и анализ исходной информации, содержащейся в задании на проектирование

1.1 Конструкция сооружения, фундаменты, нагрузки

1.2 Основание сооружения и его оценка

Раздел 2. Привязка сооружения к инженерно-геологическому разрезу

Раздел 3. Определение основных размеров и разработка конструкций фундаментов мелкого заложения

3.1 Определение глубины заложения фундаментов наружных и внутренних стен

3.2 Определение размеров площади подошвы фундамента и разработка фундаментной конструкции

Раздел 4. Расчет оснований фундаментов мелкого заложения и по второй группе предельных состояний - по деформациям

4.1 Расчет стабилизационной осадки методом послойного суммирования

4.2 Расчет стабилизационной осадки методом эквивалентного слоя

Раздел 5. Определение размеров конструктивных элементов свайного фундамента и разработка его конструкций

5.1-2 Назначение предварительной глубины заложения ростверка d_p его высоты h_p и решение надростверковой конструкции (стеновой части фундамента). Выбор вида свай, их длины и поперечного сечения

5.3 Определение расчетной несущей способности грунта основания одиночной сваи (несущей способности сваи по грунту) F_d и расчетной нагрузки на сваю Рсв

5.4.а Определение необходимого числа свай в свайном фундаменте, размещение их в плане, определение плановых размеров ростверка и его высоты для колонн 6,7

5.4.б. Определение необходимого числа свай в свайном фундаменте, размещение их в плане, определение плановых размеров ростверка и его высоты для колонн 4,5,8

5.5.а Проверка допустимости фактической нагрузки, передаваемой на сваю

5.5.б Проверка допустимости фактической нагрузки, передаваемой на сваю

5.6.а Определение среднего вертикального давления р под подошвой условного фундамента и проверка выполнения условия р <R

5.6.б Определение среднего вертикального давления р под подошвой условного фундамента и проверка выполнения условия р <R

Раздел 6. Расчет оснований свайных фундаментов по второй группе предельных состояний - по деформациям

6.а Расчет стабилизационной осадки методом послойного суммирования для колонн 6,7

6.б Расчет стабилизационной осадки методом послойного суммирования для колонн 4,5,8

Библиографический список

Приложения:

Краткая характеристика здания

Данные о физических свойствах грунтов

Данные о механических свойствах грунтов

Инженерно-геологический разрез 1-1 с привязкой сооружения



Раздел 1. Изучение и обработка и анализ исходной информации, содержащейся в задании на проектирование

1.1 Конструкция сооружения, фундаменты, нагрузки

Требуется запроектировать фундаменты под административное здание в 10 этажей. Размеры в плане: длина - 42 м., ширина - 27.6 м. Высота этажа 3.6м., высота здания 44.53 м. Отметка пола первого этажа ±0.00 на 1.05м выше отметки спланированной поверхности земли. Здание имеет подвал во всех осях, отметка пола подвала -3.10 м. Несущий каркас состоит из железобетонных колонн 40х40 см. и сборных многопустотных плит перекрытий толщиной 22 см. Внутренние стены выполнены из сборных железобетонных панелей толщиной 12 см. Наружные стены выполнены из сборных железобетонных панелей толщиной 34 см. Покрытие из сборных железобетонных плит. В плане здание состоит из 4х секций, которые объединены вокруг лифтового узла. Каждая секция имеет выход к одной из трех лестниц.

Рис. 1. План типового этажа

Внутренние стены здания с подвалом опираются через плиты перекрытия на ряд колонн. Под колонны устраиваются отдельно стоящие фундаменты, которые передают нагрузку на основание. Нормативные расчетные нагрузки на колонну, приложенные на отметке низа пола первого этажа приведены в Таблице 1.

Таблица 1

Величины постоянных и временных нагрузок на фундаменты с учетом нагрузок от перекрытия над подвалом.

		Нагрузка N, кН	NI, кН	NII, кН
Колонны 1,2,3	Пост.	1210
	Врем.	99
Колонны 6,7	Пост.	2444.5
	Врем.	198
Колонны 4,5,8	Пост.	2264
	Врем.	144

1.2 Основание сооружения и его оценка

Все имеющиеся грунты имеют класс природные дисперсные грунты, группа связные либо несвязные, подгруппа осадочные, тип минеральные.

Слой №1 (проба из шурфа №1 с глубины 0.6 м)

Насыпь не слежавшаяся,

Слой №2 (проба из шурфа №1 с глубины 1.5 м)

Исходные данные:

Таблица 2

Гранулометрический состав, % (размер частиц в мм)
>2.0	2.0-0.5	0.5-0.25	0.25-0.10	0.10-0.05	0.05-0.01	0.01-0.005	<0.005
-	18.4	32.4	34.37	11.39	2.08	0.88	0.48



1. Вид грунта

Т. к. отсутствуют значения характеристик пластичности - влажности на границе текучести и влажности на границе раскатывания , принимаем число пластичности равным нулю, следовательно, данный грунт считаем песчаным.

Разновидность по гранулометрическому составу

Процентное содержание по массе частиц>2.0мм=0%<25%

>0.5мм =18.4<50%

>0.25мм =18.4+32.4 = 50.8%>50%

Процентное содержание по массе частиц >0.25мм превышает 50%, следовательно данный грунт относится к пескам средней крупности по таблице 10 приложения Б ^[1]

2. Коэффициент пористости грунта

, (1)

.

Коэффициент пористости лежит в пределах , следовательно данный песок средней плотности по таблице 18 приложения Б ^[1]

3. Степень водонасыщенности грунта



, где(2)

=10- удельный вес воды.

.

Степень водонасыщенности лежит в пределах => данный грунт является насыщенным водой по таблице 17 Приложения Б^[1]

4.Расчетное сопротивление

По Таблице 2^[2] насыщенные водой пески средней крупности средней плотности имеют расчетное сопротивление

Слой №3 (проба из шурфа №1 с глубины 2.5 м)

Исходные данные:

Таблица 3

Гранулометрический состав, % (размер частиц в мм)
>2.0	2.0-0.5	0.5-0.25	0.25-0.10	0.10-0.05	0.05-0.01	0.01-0.005	<0.005
0.45	12.9	17.2	28.59	17.67	11.86	1.06	10.27

1. Вид грунта

Число пластичности

,(3)

>1%



Число пластичности превышает значение 1%, , следовательно, данный грунт считаем глинистым.

Разновидность по числу пластичности

Число пластичности лежит в пределах , следовательно, данный глинистый грунт имеет разновидность супесь по таблице 11 приложения Б ^[1]

Разновидность грунта по показателю текучести

,(4)

.

Показатель текучести лежит в пределах , следовательно, данная супесь является пластичной по таблице 14 приложения Б ^[1]

2. Коэффициент пористости грунта

по (1).

3. Расчетное сопротивление

По таблице 3 ^[2] для пластичной суглинков со значением коэффициента пористости и показателя текучести грунта расчетное сопротивление находится интерполяцией

Таблица 4

Пылевато-глинистые	Коэффициент Пористости е	Значения RO, кПа (кгс/см2), при показателе текучести грунта
грунты		IL = 0	IL = 1
Супеси	0,5	300 (3)	300 (3)
	0,7	250 (2,5)	200 (2)



Рис. 2.

Слой №4 (проба из скважины №2 с глубины 4.5 м)

Исходные данные:

Таблица 5

Гранулометрический состав, % (размер частиц в мм)
>2.0	2.0-0.5	0.5-0.25	0.25-0.10	0.10-0.05	0.05-0.01	0.01-0.005	<0.005
25.45	15.4	17.7	28.41	8.93	1.65	0.74	1.82

1. Вид грунта

Т. к. отсутствуют значения характеристик пластичности - влажности на границе текучести и влажности на границе раскатывания , принимаем число пластичности равным нулю, следовательно, данный грунт считаем песчаным.

Разновидность по гранулометрическому составу

Процентное содержание по массе частиц>2.0мм=22.45%<25%



>0.5мм =15.4+22.45=37.85<50%

>0.25мм =22.45+15.4+17.7=60.3%>50%

Процентное содержание по массе частиц >0.25мм превышает 50%, следовательно данный грунт относится к пескам средней крупности по таблице 10 приложения Б ^[1]

2. Коэффициент пористости грунта

по (1)

Коэффициент пористости менее 0.55, следовательно, данный песок плотный по таблице 18 приложения Б ^[1]

3. Степень водонасыщенности грунта

по (2).

Степень водонасыщенности лежит в пределах => данный грунт является насыщенным водой (ГОСТ 25100-95 Приложение Б Таблица Б. 17)

4. Расчетное сопротивление

По Таблице 2^[2] насыщенные водой пески средней крупности плотные имеют расчетное сопротивление

Слой №5 (проба из скважины №2 с глубины 8.0 м)

Исходные данные:

Таблица 6

Гранулометрический состав, % (размер частиц в мм)
>2.0	2.0-0.5	0.5-0.25	0.25-0.10	0.10-0.05	0.05-0.01	0.01-0.005	<0.005
-	0.4	1.7	11.40	15.30	56.40	6.32	8.48

1. Вид грунта

Число пластичности

>1% по (3)

Число пластичности превышает значение 1%, , следовательно, данный грунт считаем глинистым.

Разновидность по числу пластичности

Число пластичности лежит в пределах , следовательно, данный глинистый грунт имеет разновидность суглинок по таблице 11 приложения Б ^[1]

Разновидность грунта по показателю текучести

по (4)

Показатель текучести лежит в пределах , следовательно, данный грунт представлен мягкопластичными суглинками по таблице 14 приложения Б ^[1]

2. Коэффициент пористости грунта

по (1).

3. Расчетное сопротивление

По Таблице 3 ^[2] для мягкопластичных супесей со значением коэффициента пористости и показателя текучести грунта расчетное сопротивление находится интерполяцией

Таблица 7

Пылевато-глинистые	Коэффициент Пористости е	Значения RO, кПа (кгс/см2), при показателе текучести грунта
грунты		IL = 0	IL = 1
	0,5	300 (3)	250 (2,5)
Суглинки	0,7	250 (2,5)	180 (1,8)
	1,0	200 (2)	100 (1)

Рис. 3.



Раздел 2. Привязка сооружения к инженерно-геологическому разрезу

Тип фундаментов - отдельно стоящие мелкого заложения. Залегание слоев наклонное. Исходя из приблизительной отметки заложения фундамента из конструктивных особенностей, она находится близко к IV слою - песок средней крупности, плотный, насыщенный водой, расчетное сопротивление , обладающего большей несущей способностью, чем III - пластичная супесь, имеющая расчетное сопротивление R₀ =276.28 кПа.

здание конструкция фундамент основание



Раздел 3. Определение основных размеров и разработка конструкций фундаментов мелкого заложения

3.1 Определение глубины заложения фундаментов наружных и внутренних стен

- Из конструктивных особенностей сооружения: планировочная отметка принимается за +160.35 м., абсолютная отметка пола 1го этажа +161.40 м., абсолютная отметка пола подвала +158.30 м. Учитывая заглубление подошвы фундаментов от отметки поверхности пола подвала на 1.1…1.7 м., подошва фундамента будет иметь отметку +156.60…+157.20 м., т. е. глубина заложения d=3.15…3.75 м.

- Инженерно-геологические условия: несущий слой - IV песок средней крупности, плотный, насыщенный водой, расчетное сопротивление . Заглубление на 10…15 см обеспечивается отметкой +157.2 м, а глубина d=3.15 м.

- Гидрогеологические условия: d_WL=0.9…1.66м.

- Климатические условия: расчетный уровень промерзания

, где (5)

- нормативная глубина промерзания

, где(6)

- коэффициент для супесей

- безразмерный коэффициент, численно равный сумме абсолютных значений среднемесячных отрицательных температур за зиму в данном климатическом районе - г. Рязань

Тогда нормативная глубина промерзания будет:

- коэффициент для домов с подвалом

Тогда расчетный уровень промерзания:

Рис.4

Принимаем глубину заложения фундамента d=3.15 м, абсолютная отметка +157.20 м

При производстве работ необходимо будет выполнять мероприятия по водопонижению, а также по гидроизоляции фундамента.



3.2 Определение размеров площади подошвы фундамента и разработка фундаментной конструкции

Площадь подошвы фундамента подбирается из условия

, где(7)

-среднее давление на грунт под подошвой фундамента от расчетной нагрузки второго предельного состояния,

, где(8)

N_II- нормативная расчетная нагрузка на колонну по второй группе предельных состояний, см. Табл. 1,

-

сумма собственного веса фундамента и веса грунтовой пригрузки, где

А=b² - площадь подошвы фундамента шириной b;

d=3.15 м. - глубина заложения подошвы фундамента;

- средний удельный вес грунта и фундамента;

R₀=500 кПа - расчетное сопротивление слоя грунта, на который опирается подошва фундамента

Предварительная площадь подошвы фундамента подбираем из условия

, где(9)

Таким образом, ширина подошвы фундамента для квадратных отдельно стоящих фундаментов будет:

(10)

Проверка расчетного сопротивления грунта основания по II-му предельному состоянию по формуле (7) ^[2]:

, где(11)

_с1 и _с2 - коэффициенты условий работы, принимаемые по табл.3 ^[1],

- коэффициент для песчаных грунтов,

_с2 = 1.4 - для песчаных грунтов для сооружений с жесткой конструктивной схемой при отношении длины сооружения к высоте

;

k=1- коэффициент для грунтов, прочностные характеристики которых ( и с) определены непосредственными испытаниями;

М , М_q , M_c - коэффициенты, принимаемые по табл. 4 ^[2] для

, ;

k_z=1 - коэффициент при b<10 м.;

b - ширина подошвы фундамента



-

осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих непосредственно под подошвой фундамента во взвешенном состоянии;

- осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих выше подошвы фундамента во взвешенном состоянии, определяется по формуле

где(12)

С_IIкПа- расчетное значение удельного сцепления песка - грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента,

d₁ - приведенная глубина заложения наружных и внутренних фундаментов от пола подвала, определяемая по формуле

, где(13)

- толщина слоя грунта выше подошвы фундамента со стороны подвала;

м. - толщина конструкции пола подвала;

- расчетное значение удельного веса конструкции пола подвала;

- осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих выше подошвы фундамента во взвешенном состоянии

d_b =2м - глубина подвала при ширине менее 20 м.

Для колонн 1,2,3

1.

Подбираем по каталогу^[3] сборные фундаменты под колонны 2Ф18.9-1 - фундамент типа 2Ф с подошвой размерами 1800х1800 мм, высотой 900 мм, первой несущей способности, предназначенный для эксплуатации в неагрессивной среде.

Тогда среднее давление под подошвой фундамента будет:

кПа3.

2. R

Находим

h₁=0.25 м, - слой I - насыпь не слежавшаяся,

h₂=0.2 м, - слой II - пески средней крупности, средней плотности,

h₃=1.2 м - слой II - пески средней крупности, средней плотности, насыщенные водой

h₄=1.35 м - слой III - супесь пластичная, насыщенная водой,

h₅=0.15 м - слой IV - пески средней крупности, плотные, насыщенные водой.



Тогда осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих выше подошвы фундамента во взвешенном состоянии, будет:

;

=0.9 м., , тогда приведенная глубина заложения наружных и внутренних фундаментов от пола подвала будет:

Тогда расчетное сопротивление грунта тогда будет:

,

т. е. R>p_II меньше, чем на 20% , следовательно, фундамент 2Ф18.9-1 проходит проверку по второму предельному состоянию и экономичен.

Для колонн 4,5,8

1.

;

Подбираем монолитные фундаменты из подколонников 2Ф12.9 размерами 1.2х1.2м и ступеней плитной части: 2.4х2.4х0.3м - первая ступень, подошвенная, 1.8х1.8х0.3м - вторая ступень. Высота фундамента 1.5 м

Тогда среднее давление под подошвой фундамента будет:

кПа.

2. R

Находим

h₁=0.25 м, - слой I - насыпь не слежавшаяся,

h₂=0.2 м, - слой II - пески средней крупности, средней плотности,

h₃=1.2 м - слой II - пески средней крупности, средней плотности, насыщенные водой

h₄=1.35 м - слой III - супесь пластичная, насыщенная водой,

h₅=0.75 м - слой IV - пески средней крупности, плотные, насыщенные водой.

Тогда осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих выше подошвы фундамента во взвешенном состоянии, будет:

;

=1.5 м., , тогда приведенная глубина заложения наружных и внутренних фундаментов от пола подвала будет:



Тогда расчетное сопротивление грунта будет:

,

т. е. R>p_II более, чем на 20%, следовательно, фундамент проходит проверку по второму предельному состоянию, но не экономичен.

Уменьшим фундамент за счет использования меньшего фундамента, состоящий из подколонника 2Ф12.9 размерами 1.2х1.2м и ступеней плитной части: 2.1х2.1х0.3м - первая ступень, подошвенная, 1.8х1.8х0.3м - вторая ступень. Высота фундамента будет 1.5 м. Тогда среднее давление под подошвой фундамента будет

,

а расчетное сопротивление грунта будет:

- что удовлетворяет экономическим требованиям.

Для колонн 6,7



1. p_II

Подбираем сборные фундаменты из подколонников 2Ф12.9 размерами 1.2х1.2м массой 2.1 т. и ступеней плитной части: 2.4х2.4х0.3м - первая ступень, подошвенная, 1.8х1.8х0.3м - вторая ступень. Высота фундамента 1.5 м

Тогда среднее давление под подошвой фундамента будет:

2. R

Находим

h₁=0.25 м, - слой I - насыпь не слежавшаяся,

h₂=0.1 м, - слой II - пески средней крупности, средней плотности,

h₃=1.3 м - слой II - пески средней крупности, средней плотности, насыщенные водой

h₄=1.35 м - слой III - супесь пластичная, насыщенная водой,

h₅=0.45 м - слой IV - пески средней крупности, плотные, насыщенные водой.



Тогда осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих выше подошвы фундамента во взвешенном состоянии, будет:

;

=1.5 м., , тогда приведенная глубина заложения наружных и внутренних фундаментов от пола подвала будет:

;

d_b =2.00 м. - глубина подвала свыше 2 м.

Тогда расчетное сопротивление грунта будет:

,

т. е. R>p_II более, чем на 20%, следовательно, фундамент проходит проверку по второму предельному состоянию, но не экономичен.

Уменьшим фундамент за счет использования меньшего фундамента ФА31 состоящий из подколонника 2Ф12.9 размерами 1.2х1.2м и ступеней плитной части: 2.1х2.1х0.3м - первая ступень, подошвенная, 1.8х1.8х0.3м - вторая ступень. Высота фундамента будет 1.5 м. Тогда среднее давление под подошвой фундамента будет



,

а расчетное сопротивление грунта будет:

- что удовлетворяет экономическим требованиям.

Принимаем под колонны 1,2,3 фундамент 2Ф18.9-1, высота 0.9 м , а под колонны 4-8 фундамент, состоящий из подколонника 2Ф12.9 размерами 1.2х1.2м и ступеней плитной части: 2.1х2.1х0.3м - первая ступень, подошвенная, 1.8х1.8х0.3м - вторая ступень, высота фундамента будет 1.5 м.



Раздел 4 Расчет оснований фундаментов мелкого заложения по второй группе предельных состояний - по деформациям

Необходимо выполнение следующих условий:

,(14)

, где(15)

s - абсолютная осадка,

s_max,u =8см- максимальное значение осадки для гражданских многоэтажных зданий с полным железобетонным каркасом по Приложению 4 ^[2];

- разность абсолютных осадок

L=6000мм. - расстояние между фундаментами;

- относительная разность осадок для гражданских многоэтажных зданий с полным железобетонным каркасом по Приложению 4 ^[2].

1. Расчет стабилизационной осадки методом послойного суммирования

Для колонн 4,5,8

1. Построение эпюры природного давления

(16)

2. - значение природного давления под подошвой фундамента;

Эпюра дополнительного давления



3. , где

,(17)

- коэффициент, определяемый по Таблице 1 Приложение 2 ^[2] ;

Коэффициент

Из рис. 5. Высота сжимаемой толщи H=7.07м,

Таблица 9

Рис. 5. Эпюра природного и дополнительного давлений

1. 4. Определение деформационных характеристик E и E₀

А) Слой V - суглинок мягкопластичный, глубина отбора 7.5 м.

Модуль деформации для глинистых грунтов при компрессионных испытаниях определяется по формуле:

, где(18)

- безразмерный коэффициент, определяется по формуле:

, где(19)

v =0.35- коэффициент относительной поперечной деформации для суглинков по п. 10 ^[1];

- коэффициент относительной сжимаемости, определяется по формуле:

, где(20)

- коэффициент сжимаемости, определяется по формуле:

, (21)

- давление от собственного веса грунта в середине слоя;



- давление от собственного веса грунта и нагрузки в середине слоя.

Рис. 6. Компрессионная кривая для глинистых грунтов

Из рис. 6. коэффициент пористости соответственно нагрузке будет:

Тогда коэффициент сжимаемости будет:

Коэффициент относительной сжимаемости:



Модуль деформации:

Б) Слой IV - песок средней крупности, плотный, насыщенный водой, глубина отбора 4.5 м. Диаметр штампа d=27.7см.

Модуль деформации для песчаных грунтов при штамповых испытаниях вычисляется по формуле:

, где(22)

щ =0.78 - безразмерный коэффициент, для круглого штампа;

н₀=0.3 - коэффициент относительной поперечной деформации для плотных песков по п. 10. ^[1]

- давление от собственного веса грунта в середине слоя;

- давление от собственного веса грунта и нагрузки в середине слоя.



Рис.7. Компрессионная кривая для песчаных грунтов

Из рис. 7. Осадка соответственно нагрузке:

Тогда модуль деформации будет:

5. Определение осадки фундамента в области сжимаемого слоя

, где (23)

S_i - осадка элементарного слоя, определяется по формуле:



, где(24)

- толщина элементарного слоя

Таблица 10

IV слой песок средней крупности, плотный, насыщенный водой	V слой суглинок мягкопластичный

Для h_i=0.19 z=1.45, тогда о=1.381, а б=0.538 интерполяцией, соответственно

Для h_i=0.202 z=6.928, тогда о=6.6, а б=0.042625 интерполяцией, соответственно

Следовательно, осадка фундамента не превышает максимальную.

Для колонн 6,7

1. Построение эпюры природного давления

2. - значение природного давления под подошвой фундамента;

3. Эпюра дополнительного давления

, где по (17)

,

- коэффициент, определяемый по Таблице 1 Приложение 2 ^[2];

Коэффициент

Таблица 11



Рис. 8. Эпюра природного и дополнительного давлений

4. Определение деформационных характеристик E₀ и

А) Слой V - суглинок мягкопластичный, глубина отбора 7.5 м.

- по (19)

- давление от собственного веса грунта в середине слоя;

- давление от собственного веса грунта и нагрузки в середине слоя.



Рис. 9. Компрессионная кривая для глинистых грунтов

Из рис. 9. коэффициент пористости соответственно нагрузке будет:

Тогда коэффициент сжимаемости по (21) будет:

Коэффициент относительной сжимаемости по (20):

Модуль деформации по (17):



Б) Из штамповых испытаний

Глубина отбора 4.5 м. - слой IV - песок средней крупности, плотный, насыщенный водой. Диаметр штампа d=27.7см.

щ =0.78 - безразмерный коэффициент, для круглого штампа;

н₀=0.3 - коэффициент относительной поперечной деформации для плотных песков по п. 10. ^[1]

- давление от собственного веса грунта в середине слоя;

- давление от собственного веса грунта и нагрузки в середине слоя.

Рис.10. Компрессионная кривая для песчаных грунтов

Из рис. 7. осадка соответственно нагрузке:



Тогда модуль деформации будет:

5. Определение осадки фундамента в области сжимаемого слоя

- толщина элементарного слоя

Таблица 12

IV слой - песок средней крупности, плотный, насыщенный водой	V слой - суглинок мягкопластичный

Для h_i=0.19 z=1.45, тогда о=1.381, а б=0.538 интерполяцией, соответственно

Для h_i=0.202 z=6.928, тогда о=6.6, а б=0.042625 интерполяцией, соответственно

Следовательно, осадка фундамента не превышает максимальную.

Относительная осадка будет по (15):

Следовательно, относительная осадка не превышает максимальную

2. Расчет стабилизационной осадки методом эквивалентного слоя.

Осадка слоя вычисляется по формуле:

, где(25)

h_экв.- высота эквивалентного слоя определяется по формуле:

A_щ - коэффициент эквивалентного слоя в зависимости от вида грунта и жесткости фундамента; принимаем для конечно жестких фундаментов A_щm по Таблице 7.2. учебника^[4]; соотношение n=l/b=1

Для многослойного основания принимаем по средневзвешенному значению коэффициента Пуассона:

, где(27)

- коэффициент Пуассона и мощность слоя;

H_c.т. - мощность сжимаемой толщи, определяется графически;

b =2.1м. - ширина подошвы фундамента;

дополнительное давление, вычисляется по формуле (17);

средневзвешенный относительный коэффициент сжимаемости, определяется по формуле:

h_i - высота слоя, входящего в активную толщу коэффициент относительной сжимаемости, из формулы (18)

Для колонн 4,5,8

1. Построение эпюры природного давления

- значение природного давления под подошвой фундамента;

2. Эпюра дополнительного давления

Из рис. 11. Высота сжимаемой толщи H=7.01м.

3. Деформационные характеристики

Таблица 13

IV слой - песок средней крупности, плотный, насыщенный водой	V слой - суглинок мягкопластичный



Рис. 11. Эпюра природного и дополнительного давлений

4. Определение осадки

1.304 - для песков при н=0.34 интерполяцией, тогда

отсюда мощность активной толщи:

Следовательно, осадка фундамента, определенная методом эквивалентного слоя, больше чем методом послойного суммирования и не превышает максимальную.

Относительная осадка:

Следовательно, относительная осадка не допускает максимальную

Для колонн 6,7

1. Построение эпюры природного давления

2. - значение природного давления под подошвой фундамента;

3. Эпюра дополнительного давления , где по (17)

,

4. Деформационные характеристики

Таблица 14

IV слой - песок средней крупности, плотный, насыщенный водой	V слой - суглинок мягкопластичный



Рис. 12. Эпюра природного и дополнительного давлений

4. Определение осадки

1.304 - для песков при н=0.34 интерполяцией, тогда отсюда мощность активной толщи:

,

Следовательно, осадка фундамента, определенная методом послойного больше чем методом послойного суммирования и не превышает максимальную.

Относительная осадка: - не превышает максимальную.



Раздел 5. Определение размеров конструктивных элементов свайного фундамента и разработка его конструкций

5.1-2 Назначение предварительной глубины заложения ростверка d_p его высоты h_p и решение надростверковой конструкции (стеновой части фундамента). Выбор вида свай, их длины и поперечного сечения

Принимаем планировочную отметку +160.35м. Из конструктивных особенностей здания отметка верха ростверка +157.5м, d_p=3.65м. Высоту ростверка принимаем h_p=0.5м. Учитывая заглубление сваи в опираемый слой не менее 3м. по СНиП^[5], выбираем сваю С60.30 сечением 30х30см. длиной 5м. Рабочая длина сваи 4.9м., свая заглублена в V слой - суглинок мягкопластичный на 3.05м.

Рис.13

5.3 Определение расчетной несущей способности грунта основания одиночной сваи (несущей способности сваи по грунту) F_d и расчетной нагрузки на сваю Р_св

Расчетная нагрузка на сваю Рсв определяется по формуле:

, где(30)

=1.4 - коэффициент надежности

- несущая способность сваи, определяется по формуле:

, где(31)

=1- коэффициент условия работ сваи в грунте

- коэффициенты работы грунта соответственно под нижним концом и боковой поверхностью сваи

- расчетное сопротивление грунта под острием сваи при I_L=0.42 и глубине погружения нижнего конца сваи на 8.55м по таблице 1^[5]

=0.3Ч0.3=0.09м²- площадь поперечного сечения сваи,

=0.3Ч4=1.2м. - наружный периметр поперечного сечения сваи,

- расчетное сопротивление -го слоя грунта основания на боковой поверхности сваи, принимаемое по таблице 2^[4],

- высота -го участка , не более 2м.



Рис.14

Для слоя IV - пески средней крупности, плотные, насыщенные водой:

Таблица 15

Средняя глубина расположения слоя грунта zi, м.	Расчетное сопротивление -го слоя грунта основания на боковой поверхности забивной сваи , кПа
4	53
4.575	54.722
5	56

Для слоя V - суглинок мягкопластичный:



Таблица 16

Средняя глубина расположения слоя грунта zi, м.	Расчетное сопротивление -го слоя грунта основания на боковой поверхности забивной сваи , кПа
	IL=0.4	IL=0.42	IL=0.5
6	31		25
6.5	31.5	30.25	25.25
8	33		26
8.025	33.0125	31.6125	26.0125
10	34		27

Тогда несущая способность сваи будет:

Расчетная нагрузка на сваю:

.

5.4. а Определение необходимого числа свай в свайном фундаменте, размещение их в плане, определение плановых размеров ростверка и его высоты для колонн 6,7 (внутренняя колонна)

Необходимое число свай определяется по формуле:

, где(32)

N_I =3171 кН - нагрузка по первому предельному состоянию по Таблице 1;

- эмпирический коэффициент для отдельно стоящих фундаментов;

- сторона сваи;

- высота ростверка и надростверковой конструкции, нагрузка от которых не вошла в расчет при определении

- средний удельный вес грунта и бетона над ростверком

Тогда требуемое количество свай будет:

Увеличим несущую способность сваи, увеличив ее длину на 2 м до 7 м. и сечение до 40х40 см.

Таблица 16

Средняя глубина расположения слоя грунта zi, м.	Расчетное сопротивление -го слоя грунта основания на боковой поверхности забивной сваи , кПа
	IL=0.4	IL=0.42	IL=0.5
8	33		26
8.5	33.25	31.85	26.25
10	34		27
10.025	34.02	32.617	27.005
15	38		28



Рис.15

- расчетное сопротивление грунта под острием сваи при погружении на 10.55м. и I_L=0.42 по таблице 1^[5],

Тогда несущая способность сваи будет:

Расчетная нагрузка на сваю:



Тогда количество свай будет:

Принимаем в ростверке.

Следовательно, схема их расположения будет следующее:

Рис. 16

5.5. а Проверка допустимости фактической нагрузки, передаваемой на сваю

1. Нагрузку на сваю можно найти из формулы:

, где(33)

- нагрузка от здания, рассчитанная по первому предельному состоянию;

Q _f=Q_р.+Q_нк

_.- собственный вес ростверка и надростверковой конструкции;

Q_р.= V_р.Чг_р.=(0.5Ч3Ч1.8-0.1Ч0.4²Ч6)Ч24=62.5кН

- вес фундамента

Тогда нагрузка на сваю будет:

2. Несущая способность сваи

555.9>545.12 на 2%, следовательно, проверка выполняется и фундамент экономичен.

5.6.а Определение среднего вертикального давления р под подошвой условного фундамента и проверка выполнения условия

1. Давление под подошвой свайного фундамента:

, где(34)

- нагрузка от здания, рассчитанная по первому предельному состоянию;

Q_р. =62.5кН - собственный вес ростверка;

G - вес грунта и свай в объеме условного свайного фундамента;

- площадь условного свайного фундамента;

;

,

;

Тогда A_услов.=2.9•4.1=11.9м².

G=G_гр.+G_св.,

V= V_гр.+V_св.=6.9Ч11.9=82.1м³,

V_св.= n ЧV_1св. =6Ч12Ч0.4Ч0.4=11.52 м³,

V_гр.= V- V_св.=82.1-11.52=70.58м³,

G_св.= V_св.Чг_св.=7Ч0.4²Ч24=26.88кН,

Тогда вес грунта и сваи в объеме условного свайного фундамента будет:

G=775.51+26.88=802.39 кН.

Тогда давление под подошвой фундамента будет:



2. Расчетное сопротивление грунта основания R по II-му предельному состоянию по формуле (7) ^[2] - (11) для суглинка мягкопластичного:

- коэффициент для пылевато-глинистых грунтов с показателем текучести 0.25< I_L=0.42<0.5,

_с2 = 1.1 - для пылевато-глинистых грунтов с показателем текучести 0.25< I_L=0.42<0.5 для сооружений с жесткой конструктивной схемой при отношении длины сооружения к высоте

;

k=1- коэффициент для грунтов, прочностные характеристики которых ( и с) определены непосредственными испытаниями;

М , М_q , M_c - коэффициенты, принимаемые по табл. 4 ^[2] для

, ;

k_z=1 - коэффициент при b<10 м.;

b =м. - условная ширина подошвы фундамента;

- осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих непосредственно под подошвой фундамента во взвешенном состоянии;

- осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих выше подошвы фундамента во взвешенном состоянии, определяется по формуле (12):



С_IIкПа - расчетное значение удельного сцепления песка - грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента,

d₁ - приведенная глубина заложения наружных и внутренних фундаментов от пола подвала, определяемая по формуле (13)

- толщина слоя грунта выше подошвы фундамента со стороны подвала;

м. - толщина конструкции пола подвала;

- расчетное значение удельного веса конструкции пола подвала;

d_b =0м - глубина подвала при ширине более 20 м.

Тогда расчетное сопротивление грунта будет:

294.74кПа<502кПа, следовательно, условие проверки по второму предельному состоянию выполняется.



5.4. б Определение необходимого числа свай в свайном фундаменте, размещение их в плане, определение плановых размеров ростверка и его высоты для колонн 4,5,8

N_I =2889.6кН;

Требуемое количество свай будет:

Увеличим несущую способность сваи, увеличив ее длину на 2 м до 7 м. и сечение до 40х40 см.

Допустимая нагрузка на сваю:

Тогда количество свай будет:

Принимаем в ростверке.

Следовательно, схема их расположения будет аналогичной см.



Рис. 16

5.5. б Проверка допустимости фактической нагрузки, передаваемой на сваю

1. Нагрузка на сваю по (33):

N_I =2889.6кН;

2. Несущая способность сваи

555.9>498.22 на 12% , следовательно, проверка выполняется и фундамент экономичен.



5.6.б. Определение среднего вертикального давления р под подошвой условного фундамента и проверка выполнения условия

1. Давление под подошвой свайного фундамента по (34):

- нагрузка от здания, рассчитанная по первому предельному состоянию;

Тогда давление под подошвой фундамента будет:

2. Расчетное сопротивление грунта основания R по II-му предельному состоянию по формуле (7) ^[2] - (11) для суглинка мягкопластичного

275.03кПа<502кПа, следовательно, условие проверки по второму предельному состоянию выполняется.



Раздел 6. Расчет оснований свайных фундаментов по второй группе предельных состояний - по деформациям

6.a Расчет стабилизационной осадки методом послойного суммирования для колонн 6,7

Необходимо выполнение условий (14), (15):

1. Построение эпюры природного давления по (16)

2. - значение природного давления под подошвой фундамента;

3. Эпюра дополнительного давления по (17)

- давление под подошвой фундамента

- коэффициент, определяемый по Таблице 1 Приложение 2 ^[2] ;

Коэффициент

Таблица 17

Рис. 18. Эпюра природного и дополнительного давлений

4. Модуль деформации для слоя V - суглинок мягкопластичный примем по

п. I.4.А IV Раздела (см Табл. 10)

Для h_i=0.618м z=4.098, тогда о=2.83, а б=0.198 интерполяцией, соответственно

Следовательно, осадка свайного фундамента не превышает максимальную.

6.б Расчет стабилизационной осадки методом послойного суммирования для колонн 4,5,8

1. Построение эпюры природного давления по (16)

2. - значение природного давления под подошвой фундамента;

3. Эпюра дополнительного давления по (17)

- давление под подошвой фундамента

- коэффициент, определяемый по Таблице 1 Приложение 2 ^[2] ;

Коэффициент



Таблица 18

Рис. 19. Эпюра природного и дополнительного давлений

Для h_i=0.446м z=3.926, тогда о=2.71, а б=0.2136 интерполяцией, соответственно

Следовательно, осадка свайного фундамента не превышает максимальную.

Относительная осадка:

не превышает максимальную.



Библиографический список

1. ГОСТ 25100-95 "Грунты. Классификация" М., 1996.

2. СНиП 2.02.01-83* «Основания зданий и сооружений» М., 1985.

3. СНиП 2.02.03.-85. Свайные фундаменты. М., 1986.

4. Каталог конструктивных элементов фундаментов гражданских и административных зданий. Методические указания к выполнению курсового проекта МГСУ. М., 2003 г.

5. Основания, фундаменты и подземные сооружения: Справочник проектировщика / Под ред. Е.А. Сорочана, Ю.Г. Трофименкова. М., 1985.

6. Основания и фундаменты: Справочник строителя / Под ред. М.И. Смородинова. М., 1983.

7. Ухов С.Б., Семёнов В.В., Знаменский В.В., Тер-Мартиросян З.Г., Чернышев С.Н. Механика грунтов, основания и фундаменты. М., Издательство Ассоциации строительных вузов 2005 г.

8. Учебное пособие: Проектирование оснований и фундаментов / Под ред. В. А. Веселов М.,1983



Приложение

ДАННЫЕ О МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВАХ ГРУНТОВ
ИСПЫТАНИЯ ГРУНТОВ ПРОБНОЙ НАГРУЗКОЙ	КОМПРЕССИОННЫЕ СВОЙСТВА ГРУНТОВ
Глубина 4,5 м		Глубина 2,5 м		Глубина 7,5м		Глубина 12,0 м
Диаметр штампа	Ширина штампа
d=27,7 см		b=100 см		P, кПа	е		P, кПа	е
						0,0	0,643		0,0	0,567
P, кПа	S, мм		P, кПа	S, мм		50	0,640		50	0,561
						100	0,636		100	0,557
0,0	0		0,0	0		200	0,631		200	0,553
100	0,50		50	1,19		400	0,624		400	0,548
200	1,02		100	2,53
300	1,53		150	4,04		МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
400	2,03		200	6,08
500	2,56		250	8,71
600	3,07		300	15,19		Кафедра механики грунтов, оснований и фундаментов	Геология
700	3,68						Задание
800	4,82						3
	ДАННЫЕ О ФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВАХ ГРУНТОВ
№ п.п.	№ скважин и шурфов	Глубина от поверхности, м	Гранулометрический состав, % (размер частиц в мм)	Влажность на границе	Плотность частиц грунта сS, т/м3	Плотность частиц грунта с, т/м3	Природн. влажность W
			>2,0	2,0-0,5	0,5-0,25	0,25-0,10	0,10- 0,05	0,05-0,01	0,01-0,005	<0,005	WL текуч.	WP раскат.
1	Ш. I	0,6	Насыпь не слежавшаяся				1,8
2	-\\-	1,5	-	18,4	32,4	34,37	11,39	2,08	0,88	0,48			2,701	2,05	19,0
3	-\\-	2,5	0,45	12,9	17,2	28,59	17,67	11,86	1,06	10,27	20,6	16,3	2,720	2,08	19,1
4	Скв. 2	4.5	25,45	15,4	17,7	28,41	8,93	1,65	0,74	1,82			2,731	2,15	18,40
5	-\\-	8,0	-	0,4	1,7	11,40	15,30	56,40	6,32	8,48	34,1	18,8	2,730	2,08	25,2
6
СКВАЖИНА №1			ШУРФ № 1			СКВАЖИНА №2
Абсолютная отметка устья 160,24			Абсолютная отметка устья 160,65			Абсолютная отметка устья 161,10
№ пород	Абсолютная отметка подошвы слоя	Глубина подошвы слоя, м	Мощность слоя, м	Уровень грунтовых вод		№ пород	Абсолютная отметка подошвы слоя	Глубина подошвы слоя, м	Мощность слоя, м	Уровень грунтовых вод		№ пород	Абсолютная отметка подошвы слоя	Глубина подошвы слоя, м	Мощность слоя, м	Уровень грунтовых вод
I	159,34	0,9	0,9	1,20		I	159,65	1,0	1,0	1,0		I	160,50	0,6	0,6	1,30
II	158,24	2,0	1,1			II	158,55	2,1	1,1			II	159,00	2,1	1,5
III	155,44	4,8	2,8			III	157,15	3,5	1,4			III	157,70	3,4	1,3
IV	154,24	6,	1,2	159,04		IV				159,65		IV	155,60	5,5	2,1	159,80
V	145,24	15,0	9,0			V						V	146,10	15,0	9,5
VI						VI						VI

№ пород	Угол внутреннего трения ц	Удельн. Сцепление С, кПа	Коэфф. фильтрации Кф, см/с
I	"	"	"
II	310	-	4х10-3
III	220	14	3х10-6
IV	340	-	5х10-3
V	170	18	2х10-8



Краткая характеристика здания

Конструкция №7

1. Стены наружные - сборные ж/б панели толщиной 34см.

2.Стены внутренние - сборные ж/б панели толщиной 12см.

3.Колонны - ж/б, 40*40см.

4.Перекрытия - сборные многопустотные ж/б плиты толщиной 22см.

5.Покрытие - сборные ж/б плиты.

Здание имеет подвал во всех осях.

Отметка пола подвала - 3,10.

Отметка пола первого этажа ±0,00 на 1,05м выше отметки спланированной поверхности земли.

Высота этажа 3,6м.

Величины постоянных и временных нагрузок на фундаменты даны с учетом нагрузок от перекрытия над подвалом.

Нагрузки на колонны даны в кН

		Количество этажей
		2	3	4
Колонны 1,2,3	Пост.	330	440	550
	Врем.	27	36	45
Колонны 6,7	Пост.	799	1009	1210
	Врем.	54	72	90
Колонны 4,5,8	Пост.	616	822	1028
	Врем.	40	53	66

Размещено на Allbest.ru