Устройство фундаментов на естественном основании

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Санкт - Петербургский Государственный

Архитектурно-Строительный

Университет

Кафедра оснований, фундаментов и механики грунтов

Курсовой проект

Механика грунтов

Проверил преподаватель

Татаринов С.В.

Санкт - Петербург

2005г.

Задание на курсовой проект

1.Геологические условия 2.Схема сооружения

Таблица 1 Усилия на обрезе фундамента от расчетных нагрузок в наиболее невыгодных сочетаниях

Номер схемы. Сооружение	Вариант	Номер Фундамента	1-е сочетание	2-е сочетание
			N0II, кН	М0II, кНм	Т0II, кН	N0II, кН	М0II, кНм	Т0II, кН
Схема 1. Химический корпус	Нечетный. Подвал в осях В-Г	1	170	-21	-	210	-26	-
		2	3420	56	-	3280	-69	-
		3	4820	-58	-	4650	63	-
		4*	2920	-84	-	2560	-120	-
		5	1220	-260	-	1380	-314	-

Таблица 2 Расчетные характеристики физико-механических свойств грунтов

Номер грунта	Наименование грунта	Для расчета по несущей способности	Для расчета по деформациям	Удельный вес твердых частиц грунта S, кН/м3	Влажность W	Предел текучести WL	Предел раскатывания WР	Коэффициент фильтрации kФ, см/с	Модуль деформации E, кПа
		Удельный вес грунта I, кН/м3	Угол внутреннего трения I, град	Сцепление сI, кПа	Удельный вес грунта II, кН/м3	Угол внутреннего трения II, град	Сцепление сII, кПа
3	Глина	15,5	12	10	18,1	14	14	26,9	0,39	0,46	0,27	2,210-8	4000
5	Суглинок	16,1	15	21	19,0	18	28	26,6	0,31	0,41	0,27	4,3х10-7	12000
10	Супесь	17,5	22	7	20,5	26	10	26,6	0,18	0,21	0,15	2,7х10-5	18000

1. Оценка инженерно-геологических условий и свойств грунтов. Определение расчетного давления на грунты оснований

Определение недостающих характеристик физико-механических свойств каждого слоя:

Удельный вес скелета грунта

а) Глина .

б) Суглинок .

в) Супесь .

Коэффициент пористости

а) Глина

б) Суглинок

в) Супесь

Пористость

а) Глина .

б) Суглинок .

в) Супесь .

Влажность грунта, соответствующая полному его водонасыщению

а) глина

б) суглинок

в) суглинок

Число пластичности

а) глина

б) суглинок

в) супесь

Показатель текучести

а) глина

По значению IL грунт - глина - находится в мягкопластичном состоянии (3, стр.5: ).

б) суглинок

По значению IL грунт - суглинок - находится в тугопластичном состоянии (3, стр.5: ).

в) супесь

По значению IL грунт - супесь - находится в пластичном состоянии (3, стр.5: ).

Вычисление коэффициента относительной сжимаемости:

,

где .

Величина коэффициента Пуассона принят ориентировочно для

Глин - 0,42

суглинка - 0,35

супесь - 0,30

а) глина

б) суглинок

в) супесь

Определение величин расчетных сопротивлений R для всех пластов основания при ширине подошвы фундамента b=1 м:

);

cII-расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента, кПа;

dI-глубина заложения фундаментов без подвальных сооружений.

Таблица 3 Данные по грунтам из СНиП 2.02.01-83

Грунт	с1	с2	k	M	Mq	Mc	kz
Глина	1,1	1,0	1,1	0,29	2,17	4,69	1
Суглинок	1,1	1,0	1,1	0,43	2,73	5,31	1
Супесь	1,1	1,0	1,1	0,84	4,37	6,9	1

Почвенно-растительный слой: ?п.с.=15 кН/м3-в не взвешенном состоянии;

d=1

;

d=4

;

d=4

;

d=7

d=7

d=12

Вывод: По результатам оценки инженерно-геологических условий делаем вывод о возможности строительства проектируемого сооружения на рассматриваемой площадке и выборе несущего слоя основания. Напластование грунтов состоит из глины, суглинка, супеси. При проектировании фундамента на естественном основании несущим слоем будет являться глина, а при проектировании свайного фундамента целесообразно применение свай с опиранием на супесь. Так как глубина промерзания грунта и наличие подвала не позволяет спроектировать глубину заложения подошвы фундамента выше уровня подземных вод, то целесообразным будет применение водоотлива при разработке котлована и устройство защиты подвальных помещений от подземных вод и сырости, обмазка вертикальных поверхностей стен подвала за два раза горячим битумом или мастикой.

2. Конструктивные особенности здания и характер нагрузок

Проектируемое сооружение состоит из химического корпуса, которое представляет из себя здание с полным каркасом. Каркас обслуживающего здания состоит из стоек 400х400 м и 800х600 м.

Под стойки цеха и обслуживающего здания предполагается сделать отдельно стоящие фундаменты стаканного типа.

В соответствии с п. 1 прил. 4 [4] предельные деформации основания для фундаментов, рассматриваемых сооружений:

- химический корпус - осадка Su=8см, а относительная разность осадок (?slL)u= 0,002;

В таблице 1 приведены расчётные нагрузки при основном их сочетании, действующие по обрезу фундаментов, расчет по второй группе предельных состояний (по деформациям) в двух сочетаниях: одно - при максимальной нормальной силе и соответствующем моменте, другое - при максимальном моменте и соответствующей нормальной силе.

При расчёте по первой группе предельных состояний, по несущей способности (на устойчивость, прочность) и при определении количества свай следует использовать расчетные нагрузки , которые можно определить путем умножения заданных нагрузок на усредненный коэффициент перегрузки n=1,2.

3. Разработка вариантов фундамента

Разработку вариантов следует проводить для одного наиболее нагруженного и характерного фундамента заданного здания или сооружения. Для химического корпуса таким будет фундамент 2. Фундамент в осях 4-В. NoII=3420 кН, MoII=56 кНм.(1-е сочетание) NoII=3280 кН, MoII= -69 кНм. (2-е сочетание)

3.1 Фундамент на естественном основании

3.1.1 Определение типа фундамента и глубины его заложения

При наличии подвала фундамент, как правило, следует располагать ниже пола подвала и глубину заложения его подошвы определять по формуле

,

где - глубина подвала - расстояние от уровня планировки до пола подвала, ;

- высота ступени фундамента, ;

- толщина конструкции пола подвала, ;

.

Принимаем глубину заложения подошвы фундамента d=3,6 м.

3.1.2 Определение значения расчётного сопротивления R на уровне заложения подошвы фундамента при b=1 м

;

3.1.3 Определение площади подошвы фундамента А и его размеров в плане: ширины b и длины l

,

где NOII - усилие, передаваемое по обрезу фундамента №2, равное 3280 кН;

R - расчетное сопротивление, кПа;

m - средний удельный вес фундамента и грунта на его обрезах, принимаемый для фундамента с подвалом, .

.

Для квадратного фундамента:

где А - площадь фундамента, м.

.

С учётом модуля 0,3 м принимаем размеры подошвы фундамента 4,83,3 м.

3.1.4 Уточнение R при установленной ширине подошвы фундамента м

3.1.5 Конструирование фундамента и определение веса фундамента NфII и грунта на его ступенях NгрII

Проектируем отдельно стоящий сборный фундамент:

Собственный вес фундамента можно определить по следующей формуле:

где Vф - объем фундамента, м3;

жб - удельный вес железобетона, равный 24 кН/м3.

;

.

Вес грунта, находящегося на ступенях фундамента:

где Vгр - объем грунта, находящегося на ступенях фундамента, м3;

II - удельный вес грунта, находящегося на ступенях фундамента, кН/м3 (II=20,5 кН/м3).

.

3.1.6 Определение среднего давления р по подошве фундамента и сравнение его с расчётным сопротивлением грунта основания R

.

При устройстве стандартных сборных фундаментов допускается недогрузка до 10%.

- условие выполняется.

Принимаем размеры подошвы фундамента 3,9х3,6.

3.1.7 Определение абсолютной осадки основания фундамента S и сравнение с предельной величиной деформации основания Su установленной для рассматриваемого типа здания или сооружения

Целью расчета является ограничение абсолютных перемещений фундаментов и подземных конструкций такими пределами, при которых гарантировалась бы нормальная эксплуатация сооружения и не снижалась бы его долговечность.

Расчет сводится к удовлетворению условия:

SSu

где S - совместная деформация основания и сооружения, определяемая расчетом;

Su - предельное значение совместной деформации основания и сооружения.

Осадка основания S может быть рассчитана различными методами, и в частности с использованием схемы в виде линейно деформируемого полупространства или слоя, методом эквивалентного слоя, предложенным Н. А. Цытовичем, или же методом ограниченной сжимаемой толщи (Б. И. Далматова).

Определение осадки фундамента методом послойного суммирования.

Осадка основания S с использованием расчетной схемы в виде линейно деформируемого полупространства определяется методом послойного суммирования по формуле:

где -безразмерный коэффициент, равный 0,8;

zp.i-среднее, значение дополнительного вертикального нормального напряжения в i-м слое грунта, равное полусумме указанных напряжений на верхней zi-1 и нижней zi границах слоя по вертикали, проходящей через центр подошвы фундамента;

hi и Еi-соответственно толщина и модуль деформации i-гo слоя грунта;

n-число слоев, на которое разбита сжимаемая толща основания.

Для построения эпюр zg и zp разбивают толщу грунта ниже подошвы фундамента на элементарные слои. При однородном основании высота элементарного слоя hi может быть принята равной 0,4b, а при неоднородном основании, принимают hi0,4b таким образом, чтобы одна из точек находилась на границе двух различных по составу грунтов.

В нашем случае высота элементарного слоя hi=0,43,6=1,44 м.

Вертикальное напряжение от собственного веса грунта на уровне подошвы фундамента zg 0 при планировке срезкой определится по формуле:

zg 0=d

zg 0=18,1х3,6=65,16м2.

Вертикальное напряжение от собственного веса грунта zg на границе слоя, расположенного на глубине z от подошвы фундамента, определяется по формуле

где i и hi - удельный вес и толщина i-го слоя грунта.

Дополнительное вертикальное давление на основание на уровне подошвы фундамента определяют по формуле:

zp 0=p0=p-zg 0,

где p - среднее давление под подошвой фундамента.

zp 0=276,43- 65,16=211 кН/м2.

Дополнительные вертикальные нормальные напряжения на глубине z от подошвы фундамента по вертикали, проходящей через центр подошвы фундамента, определятся по формуле: zp 0=p0

где -коэффициент, принимаемый по табл. 1 прил. 2 СНиП в зависимости от формы подошвы фундамента, соотношения сторон прямоугольного фундамента =l/b и относительной глубины =2z/b.

Нижняя граница сжимаемой толщи основания условно находится на глубине z=Hс там, где zp=0,2zg, если модуль деформации этого слоя или непосредственно залегающего под этой границей больше или равен 5 МПа. Если же E<5 МПа, то граница сжимаемой толщи определяется исходя из условия zp=0,1zg.

Для удобства вычисления конечной осадки определяемые величины сведены в таблицу:

Таблица 4 Величины, используемые при расчете осадок фундаментов по методу послойного суммирования

Грунт	Номер точки	z, м	zg	=l/b	=2z/b		zp	zp i	Ei
Глина 18,5 кН/м3	0	0	65	1,0	0	1,000	211	200	4000
	1	1,0	83		0,6	0,89	188
Суглинок 19,0 кН/м3	2	2,44	110		1,4	0,56	118	153	12000
	3	3,88	137		2,2	0,25	53	86
	4	4,0	139		2,22	0,2	42	48
Супесь 20,5 кН/м3	5	5,44	169		3,0	0,1	21,1	32	18000

Мощность сжимаемого слоя Нс=5,44 м. Осадку вычисляем по следующей формуле:

.

Осадка фундамента 6,5 см меньше предельно допустимой осадки фундаментов .

3.1.8 Расчёт материала фундамента на прочность

Расчет материала фундамента на прочность осуществляют в том случае, когда применяется нетиповой монолитный железобетонный фундамент. При этом стремятся максимально использовать прочность материала при минимальном его расходе.

Расчет на продавливание. Для железобетонных фундаментов, строятся пирамиды продавливания посредством проведения наклонных сечений под углом 45° от основания подколенника или низа колонны в подколеннике до пересечения с арматурой. В каждой из пирамид рассматривается, как правило, одна наиболее нагруженная ее грань. Расчет сводится к удовлетворению условия.

FпрkRpbсрh0,

где Fпр - расчетная продавливающая сила, кН;

Fпр=pгрAпр;

pгр - реактивное давление грунта;

Aпр - часть площади подошвы фундамента, находящаяся за пределами нижней грани пирамиды продавливания, м2;

Rp - расчетное сопротивление бетона при растяжении, кПа;

bср - средняя линия наклонной грани (трапеции);

h0 - высота пирамиды продавливания, считая от арматуры, или полезная высота фундамента, м;

k - коэффициент, принимаемый для тяжелых бетонов равным 1.

Fпр=pгрAпр=276,43х1,98=547,3 кН

pгр=276,43 кН/м3

h0=600-70=530 см =0,53 м

Fпр=547,3kRpbсрh0=1х900х3,3х0,53=1574,1

Fпр=pгрAпр=276,43х1,08=298,5 кН

pгр=276,43 кН/м3

h0=300-70=230 см =0,23 м

Fпр=298,54kRpbсрh0=1х900х3,6х0,23=745,2

3.2 Фундамент на железобетонных висячих сваях

Свайные фундаменты рационально применять при большой толще слабых грунтов, залегающих сверху, для понижения трудоемкости, увеличения степени механизации работ нулевого цикла и экономической их целесообразности.

Сваями обычно прорезают слабые пласты грунтов и стремятся передать нагрузку от сооружения на более плотные слои грунта.

По характеру статической работы сваи подразделяют на сваи-стойки и висячие сваи.

К висячим сваям относят сваи всех видов и сваи-оболочки, погруженные в сжимаемые грунты. Висячие сваи передают нагрузку на грунт боковой поверхностью и нижним концом.

К сжимаемым грунтам относят пески, супеси, суглинки и глины от текучей до полутвердой консистенции. В зависимости от плотности песчаных и консистенции глинистых грунтов, залегающих вокруг сваи, значение сопротивления грунтов на их боковой поверхности и под их нижними концами колеблются в широких пределах.

3.2.1 Определение глубины заложения подошвы ростверка

При установлении глубины заложения подошвы ростверка руководствуются теми же соображениями, что и при определении глубины заложения подошвы фундаментов, возводимых на естественном основании. Ростверк бесподвальных зданий в непучинистых грунтах могут закладываться у поверхности, на 0,1--0,15 м ниже планировочной отметки, в пучинистых же грунтах их подошву необходимо располагать не выше расчетной глубины промерзания грунтов. При наличии подвала фундамент, как правило, следует располагать ниже пола подвала и глубину заложения его подошвы определять по формуле

,

где - глубина подвала - расстояние от уровня планировки до пола подвала, ;

- высота ростверка, ;

- толщина конструкции пола подвала, ;

.

Принимаем глубину заложения ростверка 3,9 м.

3.2.2 Выбор типа, длины и марки сваи

Для данных грунтовых условий более рациональными будут висячие сваи. Учитывая глубину заложения подошвы ростверка, заделку cваи в ростверк и расположение несущего слоя грунта, можно наметить тип и длину сваи.

В первом приближении выбираю сваи марки С16-35 - свая длиной 16,0 м сплошного квадратного сечения 3535 см с поперечным армированием ствола 816 кл. A-I. Марка бетона В 25.

3.2.3 Определение расчетной нагрузки Р, допускаемой на сваю по материалу.

где - коэффициент условия работы для свай b>20см (сторона сваи).

- коэффициент продольного изгиба для низкого ростверка.

- расчетное сопротивление сжатию бетона В15.

- расчетное сопротивление сжатию арматуры А-I

- площадь поперечного сечения бетонной сваи.

- площадь поперечного сечения арматуры равная:

по грунту:

где - коэффициент условия работы.

и - коэффициент условия работы для забивных свай по табл.9.5 [3].

- расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи на глубине 16,0м.

- площадь поперечного сечения бетонной сваи.

- наружный периметр поперечного сечения сваи.

- толщина i-го слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью, м.

- расчетное сопротивление i-го слоя грунта по боковой поверхности сваи, кПа.

В последующих расчетах принимаем меньшую величину F из двух, т.е.

3.2.4 Определение условного давления под подошвой ростверка

где d=0,35м - диаметр или поперечная сторона сваи.

3.2.5 Определение ориентировочной площади подошвы ростверка

где -глубина заложения ростверка.

- средний удельный вес материала ростверка и грунта на его ступенях.

- коэффициент перегрузки.

.

3.2.6 Определение расчетной нагрузки от веса ростверка с грунтом на его ступенях и количества свай

Ориентировочное значение веса ростверка и грунта на его ступенях

где -глубина заложения ростверка.

- средний удельный вес грунта и ростверка.

- коэффициент перегрузки.

- требуемая площадь ростверка

Принимаем 6 свай.

3.2.7 Размещение свай, конструирование ростверка и определение фактического веса ростверка NpI и грунта NrpI на его ступенях

Минимальное расстояние между осями висячих свай в кусте принимается не менее 3dc.

Расстояние в свету от края сваи до края ростверка должно быть не менее 5 см

При центрально нагруженном фундаменте верхние концы железобетонных свай заделываются в ростверк на 5 см.

Ростверки армируются в соответствии с расчетом. Поверху свай обычно укладывается арматурная сетка.

Габаритные размеры ростверка в плане кратны 0,3м, по высоте - 0,15 м, что позволяет использовать унифицированные опалубки для ростверка.

Определяем вес ростверка и грунта на его ступенях, учитывая, что - коэффициент надёжности по нагрузке для собственного веса материала; - объём ростверка; - удельный вес железобетона; - объём грунта на ступенях ростверка, для расчётов используем Vgg /2 так как с одной стороны ростверка подвал; - удельный вес насыпного грунта, расположенного выше плиты ростверка.

3.2.8 Определение фактического давления на сваю

Вычисляем суммарную расчётную нагрузку на сваи в уровне подошвы ростверка.

Определяем расчётное усилие, передаваемое на сваю:

,

где - фактическое принятое количество свай, ;

и - фактические расчётные нагрузки соответственно от веса ростверка и грунта на его ступенях.

- условие выполняется.

В данном случае допускается недогрузка до 10%. Если это условие не соблюдается, то можно принять сваю другой марки и произвести расчет заново.

3.2.9 Расчёт осадки свайного фундамента

Средневзвешенное расчетное значение угла внутреннего трения грунтов, находящихся в пределах длины сваи:

где - расчетное значение углов внутреннего трения для отдельных пройденных сваями слоев грунта толщиной .

;

; .

Проведем наклонные плоскости под углом от точек пересечения наружных граней свай с подошвой ростверка до плоскости АБ, проходящей через нижние концы свай.

Размеры подошвы условного фундамента:

,

,

,

где и - размеры в пределах внешних граней крайних свай, м;

глубина погружения свай в грунт, считая от подошвы ростверка.

; ; .

,

,

,

- площадь условного фундамента.

; .

Средняя интенсивность давления по подошве условного фундамента от нагрузок, учитываемых при расчете по деформациям:

должно быть R - расчетное сопротивление грунта на уровне подошвы условного фундамента, кПа.

Требование п. 2.41 СНиП 2.02.01-83 удовлетворено.

Природное давление на уровне подошвы условного фундамента:

Дополнительное давление по подошве условного фундамента:

Вычисляем природное и дополнительные напряжения в основании:

и

№ границ слоев	Грунт	Z, м
1	Супесь	0	0	1	263,5	123,2	-
2		1,9	0,82	0,85	297,7	104,7	113,95
3		3,8	1,63	0,53	331,9	65,3	85

Мощность сжимаемого слоя Нс=3,8м, т.к. на его границе выполняется условие .

Вычисляем осадку:

Осадка фундамента 1,7см меньше предельно допустимой осадки фундаментов Su=8см производственных зданий с железобетонным каркасом.

3.3 Фундамент на песчаной подушке

Расчет песчаной подушки сводится к определению ее размеров и осадки возводимого на ней фундамента.

Выбирается материал для песчаной подушки (по крупности) и назначается средняя его плотность сложения в теле подушки.

В качестве материала подушки принимаю плотный песок средней крупности со следующими характеристиками: =350; II=18.

Определяется глубина заложения подошвы фундамента подобно тому, как это делается для фундамента, возводимого на естественном основании: при наличии подвала фундамент следует располагать ниже пола подвала и глубину заложения его подошвы определять по формуле

,

где - глубина подвала - расстояние от уровня планировки до пола подвала, ;

- высота ступени фундамента, ;

- толщина конструкции пола подвала, ;

.

Принимаем глубину заложения подошвы фундамента d=3,6 м.

2. В соответствии с крупностью выбранного материала для песчаной подушки и назначенной плотностью по табл. 1 прил. 3 [3] устанавливается расчетное сопротивление - R0 для песка, которое дается применительно к фундаменту, имеющему ширину bo=l м и глубину заложения do =2 м.

R0=500 кПа.

3. Предварительное определение площади подошвы фундамента А и его размеров в плане b и l производят по ранее приведенным формулам исходя из расчетного сопротивления Ro, установленного по п.3.

где NOII - усилие, передаваемое, по обрезу фундамента №2, равное 3280 кН;

R0 - расчетное сопротивление, R0=500кПа;

ср - средний удельный вес фундамента и грунта на его обрезах, кН/м3, принимаемый равным 20 кН/м3.

с =1,1 коэф. запаса

.

Для прямоугольного фундамента:

где А - площадь фундамента, м; коэффициент отношения размеров большей стороны l к ширине b.

С учётом модуля 0,3 м принимаем размеры подошвы фундамента 2.43.6 м.

Для окончательного назначения размеров фундамента расчетное сопротивление грунта подушки R определяют по формуле:

,

где b и d -- соответственно ширина и глубина заложения проектируемого фундамента, м;

k1 -- коэффициент, принимаемый для оснований, сложенных крупнообломочными и песчаными грунтов, кроме пылеватых песков, равным 0,125, а сложенных пылеватыми песками, супесями, суглинками и глинами, равным 0,05;

k2 - коэффициент, принимаемый для оснований, сложенных крупнообломочными и песчаными грунтами, равным 2,5, супесями и суглинками - 2, глинами - 1,5.

II = 18,1 расч. Значение уд. Веса грунта, расположенного выше подошвы фундамента.

Сконструировав фундамент, находят его собственный вес NфII и вес грунта на его ступенях N грII.

;

.

7. определяют среднее давление по подошве фундамента p, вертикальное напряжение от собственного веса грунта уzgo на уровне подошвы фундамента и дополнительное вертикальное давление на уровне подошвы фундамента уzp0.

;

.

8. Задаются толщиной песчаной подушки hп (в первом принижении ее можно принять 1,5 м) и проверяют условие

;

Для установления Rz вычисляют площадь условного фундамента

и его ширину by, которая зависит от конфигурации фундамента в плане.

Таким образом, Rz подстилающего слоя не превышает суммарного напряжения под подушкой и вместе с тем не превышать его более чем на 10%.

Вычисляем природное и дополнительные напряжения в основании:

и

9. Осадку определяют так же, как для фундамента, возведенного на слоистом основании. Модуль деформации для грунта подушки принимают по табл. 1 прил. 1 [3] в зависимости от крупности и плотности грунта в теле подушки.

Таблица 7 Величины, используемые при расчете осадок фундаментов по методу послойного суммирования

№ границ слоев	Грунт	Z, м
0	Песок средней крупности	0	0	1	65,1	364,2	-
1		0,75	0,45	0,95	78,6	345,99	355,1
2		1,5	0,9	0,75	92,1	259,5	302,75
3	Суглинок	2,82	1,71	0,46	145,68	119,4	189,45
4		3,4	2,06	0,43	156,7	52,3	85,85
5	Супесь	4,72	2,86	0,26	183,76	13,9	33,1

Мощность сжимаемого слоя Нс=4,72м, т.к. на его границе выполняется условие .

Осадку вычисляем по следующей формуле:

Осадка фундамента 3,2см меньше предельно допустимой осадки фундаментов .

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

9. Расчет материала фундамента на прочность (на продавливание, по наклонным сечениям).

FпрkRpbсрh0,

где Fпр - расчетная продавливающая сила, кН;

Fпр=pгрAпр;

pгр - реактивное давление грунта;

Aпр - часть площади подошвы фундамента, находящаяся за пределами нижней грани пирамиды продавливания, м2;

Rp - расчетное сопротивление бетона при растяжении, кПа;

bср - средняя линия наклонной грани (трапеции);

h0 - высота пирамиды продавливания, считая от арматуры, или полезная высота фундамента, м;

k - коэффициент, принимаемый для тяжелых бетонов равным 1.

Aгр=1,68м2; pгр=429,3 кПа; k=1; h0=0,53 м;

bср=1,8 м; Rp=900 кПа

721,2 кПа < 858,6 кПа - условие выполнено.

Расчет прочности фундамента по наклонным сечениям Расчет производят на действие поперечной силы Q, в местах изменения его высоты.

Условие прочности имеет вид:

,

где Q - поперечная сила, равная

;

- расчётное сопротивление бетона осевому растяжению, равное ;

- ширина прямоугольного сечения в месте изменения высоты фундамента, ;

- высота пирамиды продавливания, равная

- условие выполнено.

Исходя из условий производства работ подушки под фундаменты устраивают сплошными (в общем котловане) или отдельными под каждый фундамент. Ширину подушек понизу определяют по формуле:

bn=b+2hntg=2,4+21,5tg30?=4,2м.

где б - угол распределения давления в теле подушки.

4. Определение технико-экономических показателей рассматриваемых вариантов устройства оснований и фундаментов и выбор основного варианта

Стоимость каждого варианта можно определить, пользуясь укрупненными единичными расценками или едиными районными единичными расценками.

Для определения стоимости работ по каждому варианту необходимо установить объемы отдельных видов работ и особенности их производства.

Установив стоимость каждого варианта, производят сравнение их между собой по стоимости и другим технико-экономическим показателям: трудоемкости, материалоемкости, величинам предельных деформаций основания, в результате чего определяют наиболее целесообразный и экономически оправданный вариант, который и принимают для дальнейших расчетов всех фундаментов здания или сооружения за основной. Исключением в этом отношении могут быть такие случаи, когда здание состоит из нескольких конструктивно самостоятельных объемов, отнесенных на некоторое расстояние друг от друга или разделенных.деформационными швами. В указанных случаях все фундаменты в пределах основного объема здания проектируются по выбранному варианту, а под легкие постройки, где нагрузки намного меньше, можно принять и другие типы фундаментов и виды оснований (без технико-экономических расчетов).

Фундамент на естественном основании.

Объёмы работ и конструкций

Наименование работ и конструкций	Подсчёты объёмов
Железобетонный стакан	10,75м3
Разработка грунта под фундамент	10,75м3

Стоимость работ по устройству фундамента на естественном основании

№ п/п	Вид работ или элемент конструкции	Ед. изм.	Количество	Стоимость работ
				Единичная р.-к.	Общая р.-к.
	А. Земляные работы
1	Разработка грунта под фун-даменты промышленных зданий при глубине котлована более 2 м, при разработке мокрых грунтов	м3	10,75	7-56	81-27
	Б. Водоотлив
2	При отношении мокрого грунта (ниже УПВ) к глубине котлована до 0,75	м3	10,75	1-80	19-35
	В. Устройство фундаментов
3	Устройство сборных фундамен-тов	м3	10,75	44-90	482-68
	ИТОГО				583,3

Свайный фундамент.

Объёмы работ и конструкций

Наименование работ и конструкций	Подсчёты объёмов
Железобетонный ростверк	6,8м3
Железобетонные сваи	11,76 м3
Разработка грунта под фундамент	6,8м3

Стоимость работ по устройству фундамента на естественном основании

№ п/п	Вид работ или элемент конструкции	Ед. изм.	Количество	Стоимость работ
				Единичная р.-к.	Общая р.-к.
	А. Земляные работы
1	Разработка грунта под ростверк	м3	6,8	7-56	51-41
	Б. Водоотлив
2	При отношении мокрого грунта (ниже УПВ) к глубине котлована до 0,5	м3	6,8	0-95	6-46
	Б. Устройство фундаментов
3	Забивка призматических ж/б свай	м3	11,76	88-40	1039-58
4	Устройство сборного ростверка	м3	6,8	44-90	305-32
	ИТОГО				1402,77

Фундамент на песчаной подушке.

Объёмы работ и конструкций

Наименование работ и конструкций	Подсчёты объёмов
Железобетонный стакан	9,9 м3
Песчаная подушка	16,96 м3
Разработка грунта под фундамент	26,86 м3

Стоимость работ по устройству фундамента на естественном основании

№ п/п	Вид работ или элемент конструкции	Ед. изм.	Количество	Стоимость работ
				Единичная р.-к.	Общая р.-к.
	А. Земляные работы
1	Разработка грунта под фун-даменты промышленных зданий	м3	26,86	7-56	203-06
2	Устройство песчаной подушки	м3	16,96	7-20	122-11
	Б. Крепление котлована
3	Крепление стенок котлована досками при глубине выработки более 3м	м2	58,5	0-98	57-33
	Б. Устройство фундаментов
3	Устройство сборный фундамен-тов	м3	9,9	44-90	341,24
	ИТОГО				723,74

Наиболее дешёвым и экономичным оказался фундамент на естественном основании. Поэтому остальные фундаменты химического корпуса рассчитываем как фундаменты на естественном основании.

Подбор фундаментов по остальные, менее нагруженные конструкции здания

В результате технико-экономических расчетов выяснено, что наиболее экономичным является фундамент на естественном основании (см. III п.1).

Подберем фундамент на естественном основании под остальные конструкции.

Конструкции 1. (см. схему здания)

Расчётная комбинация усилий для этого фундамента будет:

С учетом устройства подвала, минимальная глубина заложения фундаментов d=-3,6м

Требуемая площадь подошвы фундамента:

.

Поскольку конструкция является протяженной, то наиболее целесообразным является ленточный фундамент.

Принимаем фундаментную плиту для ленточных фундаментов под стены: Фл2.0-2.4

Фактическая площадь подошвы фундамента:

.

Давление подошвы фундамента на грунт:

,

где .

Проверка прочности по грунту:

, где:

К расчёту осадки фундамента

Грунт	№ точки	, м	, кПа				, кПа	, кПа	, кПа
глина	0	0	36.2	ленточный	0	1.000	110,3	93,8	4000
	1	1	54.3		1.43	0.70	77,2
								60,7
Суглинок	2	2,44	81.66		3.49	0.40	44,1		12000
								37,1
	3	3,88	109.02		5.54	0.27	30,0
								26,5
	4	4,0	111.3		5.71	0.21	23,0
								17,0
супесь	5	5,44	140,82		7,77	0,1	11,0		18000

Определение осадок фундамента послойным суммированием.

Природное напряжение на уровне подошвы фундамента:

.

Дополнительное давление:

.

Формулы вычисления напряжений в грунте:

; .

Осадка фундамента вычисляется:

.

Проверка осадки фундамента:

,

где - допускаемая осадка для здания с железобетонным каркасом.

Конструкции 3. (см. схему здания)

С учётом конструктивных размеров фундамента (устройство подвала) и гидрогеологических условий, принимаем заложение фундамента на глубине: . Расчётное сопротивление грунта на этой глубине составляет 139.0кПа.

Расчётная комбинация усилий для этого фундамента будет:

Требуемая площадь подошвы фундамента:

.

Принимаем размеры подошвы

.

Фактическая площадь подошвы фундамента:

.

Давление подошвы фундамента на грунт:

,

где .

Проверка прочности по грунту:

,

где:

К расчёту осадки фундамента

Грунт	№ точки	, м	, кПа				, кПа	, кПа	, кПа
глина	0	0	23.2	1,5	0	1.000	264.7	225	4000
	1	1	41.3		1.43	0.70	185.29
								145.5
Суглинок	2	2,44	68,66		3.49	0.40	105.88		12000
								88.7
	3	3,88	96.02		5.54	0.27	71.47
								63.53
	4	4,0	98.3		5.71	0.21	55.59
								41.03
супесь	5	5,44	127,82		7,77	0,1	26,47		18000

Определение осадок фундамента послойным суммированием.

Природное напряжение на уровне подошвы фундамента:

.

Дополнительное давление:

.

Формулы вычисления напряжений в грунте:

; .

Осадка фундамента вычисляется:

.

Проверка осадки фундамента:

,

где - допускаемая осадка для здания с железобетонным каркасом.

Конструкции 4*. (см. схему здания)

С учётом конструктивных размеров фундамента (устройство подвала) и гидрогеологических условий, принимаем заложение фундамента на глубине: . Расчётное сопротивление грунта на этой глубине составляет 139.0кПа.

Расчётная комбинация усилий для этого фундамента будет:

Требуемая площадь подошвы фундамента:

.

Принимаем размеры подошвы:

.

Фактическая площадь подошвы фундамента:

.

Давление подошвы фундамента на грунт:

,

где .

Проверка прочности по грунту:

,

где:

Дальнейшие расчеты не требуются, см. примечание 1.п3 табл1. [4].

Конструкции 5. (см. схему здания)

С учётом конструктивных размеров фундамента (устройство подвала) и гидрогеологических условий, принимаем заложение фундамента на глубине: . Расчётное сопротивление грунта на этой глубине составляет 139,0 кПа.

Расчётная комбинация усилий для этого фундамента будет:

Требуемая площадь подошвы фундамента:

.

Принимаем размеры подошвы, руководствуясь табл. 2.1 [3]:

Фундамент марки ФВ 1-6 конструктивно.

.

Фактическая площадь подошвы фундамента:

.

Давление подошвы фундамента на грунт:

,

где .

Проверка прочности по грунту:

,

где:

Определение осадок фундамента послойным суммированием не требуется т.к фундамент аналогичен основному варианту и осадки заведомо меньше допустимых.

Вычисление краевых напряжений, действующих на фундаменты.

Фундамент №2.

1-е сочетание:

Нагрузки, действующие на фундамент

Нагрузки
Нагрузки по обрезу:
Вес фундамента		-	-
Вес стены подвала (или фундаментной балки)			-
Вес грунта на ступенях фундамента			-
Действие активного давления грунта на стену подвала	-
Момент от заданной горизонтальной силы по обрезу	-	-	-
Суммарные усилия, действующие на основание по подошве фундамента

2-е сочетание:

Нагрузки, действующие на фундамент

Нагрузки
Нагрузки по обрезу:
Вес фундамента		-	-
Вес стены подвала (или фундаментной балки)			-
Вес грунта на ступенях фундамента			-
Действие активного давления грунта на стену подвала	-
Момент от заданной горизонтальной силы по обрезу	-	-	-
Суммарные усилия, действующие на основание по подошве фундамента

Фундамент №1.

1-е сочетание:

Нагрузки, действующие на фундамент

Нагрузки
Нагрузки по обрезу:
Вес фундамента		-	-
Вес стены подвала (или фундаментной балки)			-
Вес грунта на ступенях фундамента			-
Действие активного давления грунта на стену подвала	-
Момент от заданной горизонтальной силы по обрезу	-	-	-
Суммарные усилия, действующие на основание по подошве фундамента

2-е сочетание:

Нагрузки, действующие на фундамент

Нагрузки
Нагрузки по обрезу:
Вес фундамента		-	-
Вес стены подвала (или фундаментной балки)			-
Вес грунта на ступенях фундамента			-
Действие активного давления грунта на стену подвала	-
Момент от заданной горизонтальной силы по обрезу	-	-	-
Суммарные усилия, действующие на основание по подошве фундамента

Фундамент №3.

1-е сочетание:

2-е сочетание:



Фундамент №4.

1-е сочетание:

2-е сочетание:

Фундамент №5.

1-е сочетание:

фундамент грунт естественное основание

2-е сочетание:

5. Рекомендации по производству работ

Устройство фундаментов на естественном основании.

Перед началом установки фундамента на естественном основании нужно подготовить территорию.

Земляные работы включают подготовительные, вспомогательные и основные работы (процессы). К подготовительным относятся: подготовка территории (валка деревьев, корчевка пней, уборка камня, срезка кустарников, снос строений и др.); обеспечение водоотвода и осушение территории; геодезическая разбивка, прокладка дорог.

К вспомогательным работам относятся: устройство временных креплений котлованов и траншей, водоотлив, понижение уровня грунтовых вод, искусственное закрепление слабых грунтов.

Основными процессами в комплексе земляных работ являются отрывка котлованов и траншей, планировка площадок, отсыпка насыпей с уплотнением грунтов, транспортирование грунта в отвал, подчистка и планировка дна котлованов, отделка откосов.

Детальная разбивка котлованов или отрывка грунта под отдельно стоящие фундаменты делается на основании рабочих чертежей подземной части здания после геодезической разбивки и закрепления реперами или рисками на соседних зданиях его основных осей и проектных горизонтов.

Водоотвод поверхностных сточных вод осуществляется во избежание обводнения строительной площадки. Для этого необходимо обеспечить перехват этих вод до поступления их на строительную площадку, ускорить сток «своих» вод.

Для этого необходимо устраивать по возможности дренажи. Для ускорения стока «своих» вод площадке при вертикальной планировке придается соответствующий уклон и устраивается сеть открытого или закрытого водостока (зумпфы) стенки которых при необходимости укрепляются деревянным коробом с фильтрующей обсыпкой, и производится откачка воды, откачивания воды применяются центробежные и самовсасывающие центробежные насосы

Для предотвращения затопления котлованов и траншей, являющихся искусственными водосборниками, к которым активно начинает притекать вода во время дождей и таяния снега, их необходимо защищать водоотводными канавами с нагорной стороны и оградительными обвалованиями, а также надлежащей планировкой территории, прилегающей к выемке,

В открытых выемках необходимо сразу же возводить фундаменты, и вслед за этим незамедлительно произвести обратную засыпку пазух фундаментов или траншей с тщательным уплотнением.

Растительный слой необходимо срезать лишь в местах, предусмотренных проектом, и непосредственно при выполнении планировочных работ, так как не защищенный растительным слоем (дерном) грунт усиленно впитывает воду и увлажняется. Излишки грунта следует своевременно вывозить со строительной площадки.

Устройство креплений стенок котлована можно не производить, в данном случае можно сделать откос

При рытье котлована используют одноковшовый экскаватор обратной лопатой из-за того что небольшой глубины копания и больших объемах разработки котлована. Разработку котлована ведут лобовой проходкой с применением транспортного средства. Территория разбивается на захватки. На первой захватки, после окончания разработки грунта, зачищать дно котлована с помощью бульдозера или вручную под отдельно стоящие фундаменты и в последующей работе монтировать фундаменты и одновременно с монтажом отрывать грунт под отдельно стоящие фундаменты на второй захватке.. Часть грунта отвозят на автосамосвалах марки. Оставшийся грунт грузится в кавальер для обратной засыпке.

Укладка и уплотнения грунтов выполняют при планировочных работах, возведении различных насыпей, обратных засыпках и пазухах фундаментов. Для получения наибольшей плотности уложенного грунта, наименьшей фильтрационной способности и уменьшения последующей осадки его укладывают и уплотняют с соблюдением определенных технологических требований.

Основным параметром характеризующий процесс уплотнения грунта является принятие трамбовочного оборудования и зависит от рода уплотняемого грунта.

Наиболее трудным является уплотнение грунта при обратной засыпке пазух фундаментов или траншей, так как работы ведет в стеснённых условиях. В этом случаях грунт на ширину 0,8 м от фундамента уплотняют слоями 15……20 см пневматическими и электрическими трамбовками, а верхний слой - более производительными малогабаритными катками. Уплотнения грунта производится с помощью трамбовочной машины.

Список используемой литературы

1. СНиП 2.02.01-83* - основания зданий и сооружений

2. СНиП 2.02.03-85 - Свайные фундаменты

3. Проектирование фундаментов зданий и подземных сооружений: учеб. пособие./ Под ре. Б.И.Далматова. - М.: Издательство АСВ; СПб.: СПбГАСУ, 1999. 340с. ил.

4. Механика грунтов, основания и фундаменты: Методические указания по выполнению курсового проекта. Части 1, 2, 3.

Размещено на Allbest.ru