Расчёт и проектирование фундаментов различного заложения
Анализ инженерно-геологических данных. Определение значения условного расчетного сопротивления грунта. Расчет фундамента мелкого заложения, свайного фундамента и его осадки. Конструирование ростверка, его приближенный вес и глубина заложения, число свай.
| Рубрика | Строительство и архитектура |
| Вид | курсовая работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 18.01.2014 |
| Размер файла | 973,6 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Министерство образования Российской Федерации
МОСКОВСИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ОТКРЫТЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Рязанский институт (филиал)
Кафедра ПГС
Курсовая работа
по дисциплине
"Основания и фундаменты"
На тему:
"Расчёт и проектирование фундаментов различного заложения"
Выполнил: Волченков Д.М.
Курс 4 строительного факультета
Проверил: Шешенев Н.В.
Рязань 2013
Содержание
- Введение
- 1. Анализ инженерно-геологических данных. Определение значения условного расчётного сопротивления грунта R0
- 2. Расчёт фундамента мелкого заложения
- 2.1 Определение глубины заложения фундамента
- 2.2 Определение размеров подошвы фундамента в плане
- 2.3 Расчет осадки фундамента методом послойного суммирования
- 3. Расчет свайного фундамента
- 3.1 Выбор глубины заложения ростверка, несущего слоя грунта и конструкции сваи
- 3.2 Определяем несущую способность и силы расчётного сопротивления сваи по материалу и грунту
- 3.3 Определение приближённого веса ростверка и числа свай
- 3.4 Конструирование ростверка
- 3.5 Расчет осадки свайного фундамента
- Список литературы
Введение
1. Местоположение площадки
Изучаемая площадка расположена на пересечении ул. Пушкина и ул. Никитина в г. Брянске.
2. Климат
В климатическом отношении площадка относится ко II климатическому району. Средняя t0 января - 14,90 С, средняя t0 июля +18,80 С, средняя годовая t0 +4,30 С. Число дней со снежным покровом составляет 140 дней. Холодный период длится с середины сентября до середины мая.
3. Геоморфология рельефа
В геоморфологическом отношении площадка расположена в пределах среднерусской возвышенности (на абсолютной отметке поверхности земли 130,74).
4. Геологическое строение
В геологическом строении площадки до изучаемой глубины 15-20 м
принимают участие покровные и мореные отложения четвертичной системы. Представленные грунты: супесь пластичная, песок мелкий, песок средней крупности, суглинки тугопластичные.
5. Гидрогеологические условия
В процессе производства буровых работ подземные воды вскрыты скважинами на глубине 4,10 м от поверхности земли на абсолютной отметке 126,52 м. Максимально высокое положение уровня воды следует ожидать в весеннее время. Подземные воды являются слабоагрессивными.
6. Инженерно-геологические условия
Определение физико-механических характеристик грунтов выполнялось в соответствии с требованиями нормативных документов. С учетом геологического строения, выделено 5 инженерно-геологических элементов:
1. Инженерно-геологических элемент 1:
Насыпной слой из почвы, шлака, бытовых и строительных отходов, мощностью 3,2 м.
Растительный слой состоит из почвы мощностью 0,3м.
2. Инженерно-геологических элемент 2:
Супеси желтовато-бурого цвета. Залегают на глубине 130,32 м, мощностью 2,8 м.
3. Инженерно-геологических элемент 3:
Пески желтовато-бурого цвета. Залегают на глубине 127,52 м, мощностью 1 м.
4. Инженерно-геологических элемент 4:
Пески желтоватые. Залегают на глубине 126,20 м, мощностью 1,2 м.
5. Инженерно-геологических элемент 5:
Глины темно-бурого цвета. Залегают на глубине 125,50 м, мощностью 4,70 м.
фундамент свайный ростверк заложение
Рисунок 1. Геологический разрез.
1. Анализ инженерно-геологических данных. Определение значения условного расчётного сопротивления грунта R0
Для заданного варианта грунтовых условий производим оценку характеристик слоев грунта, с целью использования его в качестве естественного основания.
1 слой:
1. Число пластичности:
7;
=0, 191-0,147=0,044
Так как число пластичности Ip находится в интервале 0,01 < Ip ?0,07, то делаем вывод, что 1 слой - супесь.
2. Показатель текучести:
; ==0,57
Так как показатель текучести IL находится в интервале 0<IL<1, то делаем вывод, что 1 слой - супесь пластичная.
3. Коэффициент пористости:
е= (1+W) - 1; е=
4. Расчетное сопротивление:
Таблица 1
|
e |
R0 |
|||
|
IL=0 |
IL=0,57 |
IL=1 |
||
|
0,5 |
300 |
300 |
||
|
0,63 |
267,5 |
248,48 |
235 |
|
|
0,7 |
250 |
200 |
Вывод: 1 слой - супесь пластичная с расчетным сопротивлением R0=248,48кПа.
2 слой:
1. Тип песчаных грунтов:
Частиц крупнее: 0,5 мм - 9,7% по весу
0,25 мм - 45,6% по весу
0,10 мм - 92,68% по весу
0,05 мм - 97,28% по весу
0,01 мм - 98,96% по весу
0,005 мм - 99,84% по весу
Менее 0,005 мм - 100% по весу
Делаем вывод, что 2 слой - песок мелкий.
2. Коэффициент пористости:
е=• (1+W) - 1;
е=
Так как коэффициент пористости е находится в интервале е < 0,60, то делаем вывод, что песок плотный.
3. Степень влажности:
Sr=
Sr=
Так как степень влажности Sr находится в интервале 0,5< Sr <0,8, то делаем вывод, что песок маловлажный.
Вывод: 2 слой - песок мелкий, плотный с расчётным сопротивлением R0=400 кПа.
3 слой:
1. Тип песчаных грунтов:
Частиц крупнее: 0,5 мм - 24,5% по весу
0,25 мм - 55,9% по весу
0,10 мм - 95,88% по весу
0,05 мм - 99,7% по весу
0,01 мм - 99,94% по весу
0,005 мм - 100% по весу
Делаем вывод, что 3 слой - песок средней крупности.
2. Коэффициент пористости:
е=• (1+W) - 1;
е=
Так как коэффициент пористости е находится в интервале0,55 < е < 0,7, то делаем вывод, что песок средней плотности.
3. Степень влажности:
Sr=
Sr=
Так как степень влажности Sr находится в интервале 0,8< Sr <1, то делаем вывод, что песок насыщенный водой.
Вывод: 3 слой - песок средней крупности, средней плотности с расчётным сопротивлением R0=400 кПа.
4 слой:
1. Число пластичности:
=0,389-0,229=0,16
Так как число пластичности находится в интервале 0,07 < <0,17, то делаем вывод, что 4 слой - суглинок.
2. Показатель текучести:
Так как показатель текучести находится в интервале 0,25< IL<0,5, то делаем вывод, что 4 слой - суглинок тугопластичный.
3. Коэффициент пористости:
е=• (1+W) - 1;
е=
4. Расчетное сопротивление:
Таблица 2.
|
e |
R0 |
|||
|
IL=0 |
IL=0,375 |
IL=1 |
||
|
0,7 |
250 |
180 |
||
|
0,84 |
226,7 |
195,2 |
142,7 |
|
|
0,1 |
200 |
100 |
Вывод: 4 слой - суглинок тугопластичный с расчетным сопротивлением R0=195,2 кПа.
2. Расчёт фундамента мелкого заложения
2.1 Определение глубины заложения фундамента
Определяем нормативную глубину промерзания по формуле:
,
где - глубина промерзания: для супесей =0,28м;
- коэффициент, равный сумме абсолютных значений среднемесячных отрицательных температур воздуха в данном районе.
М =9,1+8,4+3,2+0,4+5,2=26,3
Определяем расчетную глубину промерзания по формуле:
,
.
Глубина промерзания для зданий без подвала при (2+df) >dw и 4,1> (1,58+2) для супесей c показателем текучести IL?0, то глубина заложения подошвы фундамента не менее df.
Принимаем d не менее df.
Глубина заложения фундамента d=1,6 м.
Рисунок 2.
2.2 Определение размеров подошвы фундамента в плане
1. Определяем необходимые размеры подошвы ленточного фундамента, при условии, что к нему приложена вертикальная сила N?=300кН.
В 1ом приближении находим площадь подошвы фундамента
N? - расчетная нагрузка по 2ой группе предельных состояний, приложенная к обрезу фундамента.
R0 - условное расчетное сопротивление грунта основания
гm? - осредненное расчетное значение удельного веса грунта и материала фундамента.
R0=248,48 кПа
гm?=20 кН/м3 - для зданий без подвала
d=1,6 м
1,38 м2
2. Ширина подошвы. м
3. Найдем расчетное сопротивление грунтов основания:
гc1, гc2 - коэффициенты условия работы, гc1=1,1 - зависит от вида грунта
гc2= - зависит от вида грунта и от отношения длины и высоты здания
к - коэффициент принимаемый равным 1, если характеристики определены опытным путём.
к=1
Мг, Мq, Мс - коэффициенты, принимаемые в зависимости от угла внутреннего трения ц =230 Мг =0,61, Мq =3,44, Мс =6,04.
кz - коэффициент, принимаемый равным 1, т.к. < 10 м.
г - осредненное значение удельного веса грунтов залегающих ниже подошвы фундамента.
г' - тоже, но выше подошвы фундамента
г =
гsb= кН/м3
г=1,96*10=19,6 кН/м3
г=1,89*10=18,9 кН/м3
г=2,04*10=20,4 кН/м3
г=1,913*10=19,13 кН/м3
г = Кн/м3
cII - расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента.
d1 - глубина заложения фундамента
dв - глубина пола подвала, принимаемая в зависимости от ширины подвала. cII=12 кПа, d1=1,1 м, dв=0 м
кПа
4. Определяем площадь подошвы фундаменты при новом расчетном сопротивлением грунта.
м2 м
Подбираем фундамент. Размеры фундаменты принимаем: b =1200 мм, l=1180 мм, Vf=0,347 м3, h=300 мм, ФЛ 12-12-2. Выполняем расчет сопротивления для подобранного фундамента:
кПа
5. Проверка фундамента.
pII =
N=NII+NfII+NsII
NfII - вес фундамента
NfII =Vf • гb, гb=25 кН/м3
NfII =0,2822•25=7,055 кН
NsII - вес грунта над уступами фундамента
NsII =1,2•1,6-0,2822+0,84=0,7988 кН
N=300+7,055+1,6378=328,8528 кН
pII = кПа
274,044 кПа < 284,809 кПа
Разница составляет 3,8%, следовательно размеры фундамента подобраны верно. Окончательно принимаем фундамент ФЛ 12-12-2
2.3 Расчет осадки фундамента методом послойного суммирования
1. Определяем природное и вспомогательное напряжение от собственного веса грунта.
- природное
- вспомогательное
Определяем удельный вес грунтов:
1) На поверхности земли:
Дополнительное вертикальное напряжение:
2) Вертикальное напряжение от собственного веса грунта на подошве фундамента:
= кПа
Дополнительное вертикальное напряжение
кПа
3) Вертикальное напряжение от собственного веса грунта на уровне подошвы 1-го слоя:
= кПа, кПа
4) Вертикальное напряжение от собственного веса грунта на уровне подошвы 2-го слоя:
= кПа, кПа
5) Вертикальное напряжение от собственного веса грунта на уровне грунтовых вод:
= кПа
кПа
6) Вертикальное напряжение от собственного веса грунта на уровне подошвы 3-го слоя:
= кПа
кПа
7) Вертикальное напряжение от собственного веса грунта на подошве 4-го слоя:
кПа
кПа
2. Определяем дополнительное давление на подошву фундамента
кПа
3. Сжимающую толщу грунта ниже подошвы фундамента разбиваем на элементарные слои высотой zi
Определяем высоту элементарного слоя :
м
<0,4
0,24<0,4 1,2=0,48
4. Определяем напряжение на каждом элементарном слое.
Для этого составляем таблицу.
Таблица 3.
|
№ |
z, м |
кПа |
Наименование |
E |
|||
|
1 |
0 |
0 |
1 |
242,684 |
Супесь пластичная IL=0,57 е=0,63 |
16000 |
|
|
2 |
0,24 |
0,4 |
0,96 |
232,98 |
|||
|
3 |
0,48 |
0,8 |
0,8 |
194,147 |
|||
|
4 |
0,72 |
1,2 |
0,606 |
147,067 |
|||
|
5 |
0,96 |
1,6 |
0,449 |
108,965 |
|||
|
6 |
1,2 |
2,0 |
0,336 |
81,542 |
|||
|
7 |
1,44 |
2,4 |
0,257 |
62,37 |
Песок мелкий плотный маловлажный е=0,53 |
38000 |
|
|
8 |
1,68 |
2,8 |
0, 201 |
48,78 |
|||
|
9 |
1,92 |
3,2 |
0,160 |
38,82 |
|||
|
10 |
2,16 |
3,6 |
0,131 |
31,79 |
|||
|
11 |
2,4 |
4 |
0,108 |
26,21 |
Песок средней крупности средней плотности насыщенный водой, е=0,97 |
30000 |
|
|
12 |
2,64 |
4,4 |
0,091 |
22,08 |
|||
|
13 |
2,88 |
4,8 |
0,077 |
16,68 |
|||
|
14 |
3,12 |
5,2 |
0,067 |
16,26 |
5. Определяем осадку фундамента.
где в=0,8 - коэффициент бокового расширения,
- модуль деформации,
- среднее напряжение в i-ом слое.
1,36 см < 8 см
Вывод: осадка удовлетворяет условию, следовательно, допустима.
Рисунок 3.
3. Расчет свайного фундамента
3.1 Выбор глубины заложения ростверка, несущего слоя грунта и конструкции сваи
Глубину заложения ростверка принимаем конструктивно d=1,6 м.
Высота ростверка принимаем 0,6 м
Принимаем глубину заделки сваи в ростверк ?Z=0,1 м
Рисунок 4.
Принимаем сечение сваи:
30 см 30 см, т.е. 0,3 м 0,3 м
длину сваи принимаем 5 м
3.2 Определяем несущую способность и силы расчётного сопротивления сваи по материалу и грунту
1. Определение силы расчетного сопротивления сваи по материалу:
, где
- коэффициент условий работы сваи в грунте;
- коэффициент продольного изгиба (зависит от вида ростверка);
- коэффициент работы бетона (зависит от способа погружения сваи);
- расчетное сопротивление бетона;
- площадь сечения сваи;
- расчётное сопротивление арматуры;
- площадь поперечного сечения арматуры.
=1, =1, =1, =8,5МПа, =225МПа, =0,09 м2,
=4,52*10-4 м2
2. Определение силы расчетного сопротивления сваи по грунту:
- несущая способность сваи по грунту; =1 - коэффициент условия работы сваи в грунте;
, - коэффициенты условия работы грунта соответственно под нижним концом сваи и по её боковой поверхности.
=1, =1 по СНиП.
R - расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи;
А - площадь опирания сваи на грунт (площадь сечения сваи);
u - наружный периметр поперечного сечения сваи;
fi - расчетное сопротивление i-того слоя грунта по боковой поверхности сваи;
hi - толщина i-того слоя грунта;
; м2; м;
3. Определение силы расчетного сопротивления сваи по грунту:
FRS - сила расчетного сопротивления сваи по грунту;
гk - коэффициент надежности, назначаемый в зависимости от метода определения несущей способности сваи;
гk=1,4
кН.
Рисунок 5.
3.3 Определение приближённого веса ростверка и числа свай
где NII - нагрузка вертикальная по обрезу фундамента по 1 группе предельных состояний,
Определение среднего давления на основание под ростверком:
d - диаметр сваи
Определение площади подошвы ростверка Ag
гf - коэффициент надежности по грунту,
гm - коэффициент среднего значения удельного веса материала ростверка и грунта на уступах.
гm юез подвала - 20 кН/м3
dg - глубина заложения ростверка
гf=1,1
гm=20 кН/м3
dg=1,6 м
Определение количества свай:
зm - коэффициент, учитывающий действие момента, для центрально нагруженных фундаментов равен 1;
Ng - вес ростверка и грунта на уступах
Ng=1,1•3,56•20•1,6=125,312 кН
3.4 Конструирование ростверка
Минимальное расстояние между сваями 3d, d - диаметр поперечного сечения сваи. Расстояние в свету от края сваи до края ростверка должно быть не менее 5 см. Проверка усилий, передаваемых на сваю:
кН < 301,3035кН
Где N - нагрузка
n - количество свай
Определяем перегруз:
% - недогруз
Рисунок 6.
3.5 Расчет осадки свайного фундамента
Определяем средневзвешенное значение угла внутреннего трения
Определяем размеры подошвы условного фундамента
Рисунок 7. Рисунок 8.
Определяем вес условного фундамента:
2,65*2,65*
(2,8*16,6+1*18,9+1,2*20,4+1,6*19,13) =904,98кН
Давление на грунт от условного фундамента:
= (1000+904,98) /10,8=271,27 кПа
Определяем расчетное сопротивление грунта R, расположенного ниже условного фундамента
dc - глубина заложения условного фундамента;
г11=19,13кН/м3 - осредненное значение удельного веса грунтов под подошвой фундамента
г111 =128,868/6,5=19,82 кН/м3 - выше подошвы фундамента
гc1, гc2 - коэффициенты условия работы
гc1=1,3, гc2=1,3.
к - коэффициент принимаемый равным 1.
к=1
Мг, Мq, Мс - коэффициенты, принимаемые в зависимости от угла внутреннего трения ц =170 С. Мг =0,39, Мq =2,57, Мс =5,15.
кz - коэффициент, принимаемый равным 1, т.к. < 10 м.
cII - расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента.
271,27 кПа<R=723,5059 кПа - требование выполняется.
Расчет осадки выполняем методом послойного суммирования.
1. Определяем ординаты эпюры.
1) На поверхности земли:
Дополнительное вертикальное напряжение
2) Вертикальное напряжение от собственного веса грунта на уровне подошвы 1-го слоя:
= кПа
кПа
3) Вертикальное напряжение от собственного веса грунта на уровне подошвы 2-го слоя:
= кПа
кПа
4) Вертикальное напряжение от собственного веса грунта на уровне грунтовых вод:
= кПа
кПа
5) Вертикальное напряжение от собственного веса грунта на уровне подошвы 3-го слоя:
= кПа
кПа
6) Вертикальное напряжение от собственного веса грунта на основании сваи:
кПа
кПа
7) Вертикальное напряжение от собственного веса грунта на подошве 4-го слоя:
кПа
кПа
2. Определяем дополнительное давление на подошву фундамента.
; кПа.
3. Определяем элементарную высоту слоя.
; м.
4. Разбиваем грунтовую толщу от подошвы на элементарные слои.
5. Определяем напряжения на каждом элементарном слое. Для этого составим таблицу:
Таблица 4.
|
№ |
Z, м |
Наименование |
E |
||||
|
1 |
0 |
0 |
1 |
142,402 |
Суглинки тугопластичные e=0,84 |
11000 |
|
|
2 |
0,53 |
0,4 |
0,96 |
136,706 |
|||
|
3 |
1,06 |
0,8 |
0,8 |
113,92 |
|||
|
4 |
1,59 |
1,2 |
0,606 |
86,29 |
|||
|
5 |
2,12 |
1,6 |
0,449 |
63,94 |
|||
|
6 |
2,65 |
2,0 |
0,336 |
47,85 |
|||
|
7 |
3,18 |
2,4 |
0,257 |
36,59 |
6. Определяем осадку фундамента.
,
где - корректирующий коэффициент,
- модуль деформации,
- среднее напряжение в i-ом слое.
Вывод: осадка удовлетворяет условию, следовательно допустима.
Рисунок 9.
Список литературы
1. СНиП 2.02.01-83. Основания зданий и сооружений. М.: Стройиздат, 1983 г.
2. Берлинов М.В. Основания и фундаменты. М.: Высшая школа, 1988г. - 319 с.
3. Гусева В.И. Методические указания "Механика грунтов, основания и фундаменты". М.: Издательство Всесоюзного заочного политехнического института, 1991 г. - 50с.
4. Ухов С.Б., Семенов В.В., Знаменский В.В. и др. Механика грунтов, основания и фундаменты. М.: Издательства АСВ, 1994 г. - 527 с.
5. Далматов Б.И. Механика грунтов, основания и фундаменты. М.: Стройиздат, 1981 г. - 319с.
6. СНиП 2.02.03-85. Свайные фундаменты / Госстрой СССР. - М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1983 г.
7. СНиП 2.01.01-82. Строительная климатология и геофизика / Госстрой СССР. - М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1987 г.
8. СНиП 25100-95. Грунты. Классификация. - М.: Из-во стандартов, 1986 г.
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Определение климатических и геоморфологических характеристик строительной площадки. Анализ инженерно-геологических данных. Оценка значения условного расчетного сопротивления грунта R0. Специфика расчета фундамента мелкого заложения, свайного фундамента.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 23.10.2013Определение глубины заложения фундамента сооружения. Расчет осадки фундамента методами послойного суммирования и эквивалентного слоя. Проектирование свайного фундамента. Выбор глубины заложения ростверка, несущего слоя грунта, конструкции и числа свай.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 01.11.2014Расчёт и конструирование жёсткого фундамента мелкого заложения на естественном основании под промежуточную опору моста. Расчёт свайного фундамента с низким жёстким ростверком. Определение расчётного сопротивления грунта, глубины заложения ростверка.
курсовая работа [267,2 K], добавлен 27.02.2015Анализ инженерно-геологических и гидрогеологических условий площадки строительства. Расчёт осадок свайного фундамента методом послойного суммирования. Определение глубины заложения фундамента. Расчет размеров подошвы фундамента мелкого заложения.
курсовая работа [518,1 K], добавлен 17.04.2015Анализ инженерно-геологических и гидрогеологических условий площадки строительства. Конструирование фундамента мелкого заложения. Проверка давления на подстилающий слой слабого грунта. Расчет осадок фундамента мелкого заложения и свайного фундамента.
курсовая работа [188,1 K], добавлен 16.02.2016Анализ грунтовых условий. Сбор нагрузок на фундамент. Назначение глубины заложения. Определение напряжений и осадки основания под участком стены с пилястрой. Расчет основания фундаментов мелкого заложения по деформации. Проектирование свайного фундамента.
курсовая работа [1,9 M], добавлен 07.05.2014Оценка инженерно-геологических условий площадки. Разработка вариантов фундаментов. Глубина заложения подошвы. Расчет осадок основания методом послойного суммирования. Проектирование свайного фундамента. Глубина заложения ростверка, несущая способность.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 02.11.2013Конструирование свайных фундаментов мелкого заложения. Анализ инженерно-геологических условий. Определение глубины заложения подошвы фундамента, зависящей от конструктивных особенностей здания. Проведение проверки по деформациям грунта основания.
курсовая работа [242,3 K], добавлен 25.11.2014Оценка инженерно-геологических условий. Расчет фундамента мелкого заложения. Выбор глубины заложения ростверка и конструкция сваи. Определение несущей способности. Технико-экономическое сравнение вариантов фундаментов. Расчет осадки фундамента.
курсовая работа [463,7 K], добавлен 21.08.2011Анализ инженерно-геологических условий площадки. Проектирование фундамента мелкого заложения на естественном основании, искусственном основании в виде грунтовой подушки. Расчёт свайных фундаментов, глубины заложения фундамента. Армирование конструкции.
курсовая работа [698,7 K], добавлен 04.10.2008
