Проектування фундаментів

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Міністерство освіти і науки, молоді та спорту України

Національний авіаційний університет

Інститут аеропортів

Кафедра реконструкції аеропортів та автошляхів

КУРСОВИЙ ПРОЕКТ

з дисципліни

«Основи та фундаменти»

Виконав

студент 4 курсу 1 групи

напряму 060101

ГарбаА.О.

Прийняла

ас. Сєрова О.Г.

Київ 2012г.

НАЦІОНАЛЬНИЙ АВІАЦІЙНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

Кафедра реконструкції аеропортів та автошляхів

ЗАВДАННЯ

На виконання розрахунково-графічної роботи на тему:

«Проектування фундаментів»

Студента ІЗДН 4 курсу 1 групи Гарба А.О.

Вихідні данні

1. Тип фундаменту - фундамент мілкого залягання

2. Опорна надземна конструкція - стіна цегляного будинку

Другий тип фундаменту - палевий фундамент під з/б колону з підвалом

3. Розміри опорних конструкцій: навантаження на конструкцію

Товщина стіни цегляного будинку bc=51 см NII=400 кН

Переріз колони каркасного будинку 50х60 см NII=3150 кН; МII=480 кН·м

4. Характеристика будівельного майданчика та будівлі

Варіант геологічного розрізу - ІІ (супісок заторфований, суглинок, пісок пилуватий, глина)

Нормативна глубина промерзання грунту - 100 см

Вертикальне планування рельєфу - зрізування на -0,2м

Температурний режим будівлі - неопалювальна

Геологічний розріз будівельного майданчика

Тип грунтів	Товщина ша ру, м	Глибина до РПВ, м	гs, кН/м3	гІІ, кН/м3	щ	IL	цІІ, град.	сІІ, кПа	ЕІІ, МПа
Супісок заторфований Суглинок Пісок пилуватий Глина	2,0 5,0 2,0 12,0	7,0	26,8 27,2 26,4 27,5	15,0 17,5 19,9 18,8	0,11 0,19 0,28 0,06	0,40 0,25 - 0,10	14 24 28 14	5 28 2 90	5 16 16 40

Механічні властивості ґрунтів визначені безпосереднім випробуванням

Розділ 1. Вихідні данні

1.1 Предмет проектування

Основним завданням даної розрахункової роботи запроектувати 2 типи фундаментів для каркасної і безкаркасної будівлі:

1) фундамент мілкого залягання (збірний) цегляну стіну за ІІ-ю групою граничних станів, перевіривши виконання двох основних вимог

А також розрахувати осадку фундаменту перевіривши виконання умови

2) палевий фундамент (забивні палі та монолітний ростверк) під колону каркасної будівлі за І-ю групою граничних станів, перевіривши виконання основної вимоги

та ІІ-ю групою граничних станів, перевіривши виконання умови:

1.2 Вихідні данні до проектування

За завданням задано:

а) фундамент мілкого залягання цегляного безкаркасного будинку:

Розміри безкаркасного цегляного будинку в осях - 18?36 м.

Висота будівлі -- h= 40 м. Опорна надземна конструкція -- цегляна стіна. Тип фундаменту, що проектується -- стрічковий фундамент мілкого залягання. Конструктивна схема з повздовжніми і поперечними несучими стінами. Товщина стіни bc= 38 см= 380 мм, із вертикальним навантаженням на верхньому обрізі фундаменту -- NII= 310 кН (план будівлі показано на рис. 1.). Температурний режим будівлі -- неопалювальна з підвалом.

б) фундамент каркасного будинку:

Розміри каркасного цегляного будинку в осях - 18?36 м. Висота будівлі -- h= 38,5 м. Опорна надземна конструкція -- збірна залізобетонна колона. Тип проектуючого фундаменту - палевий фундамент. Конструктивна схема - неповний каркас. Переріз колон 50?80 см, із вертикальним навантаженням на верхньому обрізі фундаменту - NII= 2100 кН та моментом - MII= 450 кН·м (план будівлі показано на рис. 2.).

Рис.1.1 План без каркасного будинку



Рис.1.2 План каркасного будинку

Характеристика будівельного майданчика:

1). Нормативна глибина промерзання грунту--100 см;

2). Вертикальне планування рельєфу -- планування немає;

Підсипання території будівельного майданчику здійснюється із ґрунту, що ущільнений до гІІ= 18 кН/м3.

Види шарів грунтів, відмітка ґрунтових вод, а також характеристики кожного шару грунту представлені у вигляді таблиці.

Таблиця 1.

Тип ґрунтів	Товщина шару, м	Глибина до РПВ, м	гs, кН/м3	гІІ, кН/м3	щ	IL	цІІ, град.	сІІ, кПа	ЕІІ, МПа
Супісок заторфований Суглинок Пісок пилуватий Глина	2,0 5,0 2,0 12,0	7,0	26,8 27,2 26,4 27,5	15,0 17,5 19,9 18,8	0,11 0,19 0,28 0,06	0,40 0,25 - 0,10	14 24 28 14	5 28 2 90	5 16 16 40

Геологічний розріз будівельного майданчику:

Позначення:

1 -- супісок заторфований; 2 -- суглинок; 3 -- пісок пилуватий; 4 -- глина.

Розділ 2. Фізико-механічні властивості грунту

2.1 Аналіз фізико-механічних властивостей грунту

Визначимо фізико-механічні властивості кожного шару ґрунту, і встановимо придатність його до застосування в якості основи під фундамент.

а) Супісок заторфований:

1. Визначаємо консистенцію грунта за показником текучості:

IL= 0,5 (за завданням) -- грунт пластичний оскільки значення IL коливається в межах 0? IL? 1 (за таблицею різновидів глинистих грунтів за консистенціею).

2. Визначаємо розрахунковий опір шару грунту:

Для визначення розрахункового опору шару грунту знайдемо значення коефіцієнту пористості:

,

Визначимо питому вагу частинок у сухому стані:

,

де W--природна вологість.

Отже, значення опору грунту R0< 200 кПа.

б) Суглинок:

1. Визначаємо консистенцію грунта за показником текучості:

IL= 0,25 (за завданням)--грунт тугопластичний оскільки значення IL коливається в межах 0,25? IL? 0,5 (за таблицею різновидів глинистих грунтів за консистенціею).

2. Визначаємо розрахунковий опір шару грунту:

Для визначення розрахункового опору шару грунту знайдемо значення коефіцієнту пористості:

,

Визначимо питому вагу частинок у сухому стані:

,

де W--природна вологість.

Отже, значення опору грунту R0=180 кПа

в) Пісок пилуватий:

1. Визначаємо коефіцієнт пористості даного шару грунту, за формулою:

,

Визначимо питому вагу частинок у сухому стані:

,

де W -- природна вологість.

Отже, за щільністю складання даний шар грунту -- щільний, оскільки коефіцієнт пористості е= 0,54<0,6 (за таблицею щільності складання для піщаних грунтів).

2. Визначаємо степінь вологості шару грунту, Sr:

де гw--питома густина води.

Отже, заданий шар грунту--вологий, оскільки значення Sr знаходиться в межах 0,5< Sr< 0,8 (за таблицею степені вологості).

3. Визначаємо розрахунковий опір шару грунту:

Опір визначаємо в залежності від значення е = 0,54. Для пісків середньої крупності, щільної структури значення опору шару грунту R0=500 КПа >100 КПа.

г) Глина:

1. Визначаємо консистенцію грунта за показником текучості:

IL= 0,1 (за завданням)--грунт тугопластичний оскільки значення IL коливається в межах 0? IL? 0,25 (за таблицею різновидів глинистих грунтів за консистенціею).

2. Визначаємо розрахунковий опір шару грунту:

Для визначення розрахункового опору шару грунту знайдемо значення коефіцієнту пористості:

,

Визначимо питому вагу частинок у сухому стані:

,

де W--природна вологість.

Отже, значення опору грунту R0=470 кПа

Висновок: розглянувши фізико-механічні характеристики кожного шару грунту вияснили що маємо:

1 - глинястий грунт - супісок заторфований у пластичному стані із значенням розрахункового опору R0=200 кПа; 2- глинястий грунт - суглинок в тугопластичному стані із значеням розрахункового опору, що менший, но близький до R0=229 кПа;

3- Пісок пилуватий щільного складання у вологому стані з значеням розрахункового опору R0=500 кПа;

Проаналізувавши ці дані можна зробити висновок, що вцілому грунт придатний до використання в якості основи під фундамент. Дані обґрунтування спираються на те, що значення глинистих шарів грунту не відповідає текучому і текучопластичному станам, коефіцієнт пористості е знаходиться в межах допустимої норми (е<1); піщаний шар грунту--щільний та вологий. А також розрахункові значення кожного з шарів грунту знаходиться в межах допустимих значень ( R0> 100 кПа).

Так в якості основи для фундаменту мілкого залягання, враховуючи глибину промерзання грунту (0,8 м) та вертикальне планування рельєфу (планування немає) найдоцільніше використати суглинок.

Розрахунок фундаменту мілкого залягання під цегляну стіну.

Вихідні дані.

Довжина будівлі ; Висота будівлі ; Товщина стіни ;

Навантаження ; - за лабораторними дослідженнями;

1. Визначення глибини залягання фундаменту.

- Глибина залягання згідно кліматичних особливостей району будівництва

де - - коефіцієнт, який залежить від характеристик буд.;

- будівля неопалювальна, середня температура в підвалі 15°С

;

- Відповідно до конструктивних особливостей будівлі:

;

Приймаємо глибину закладання фундаменту 2,7м.

Перевірка по несучому шару грунту.

І) 2. Визначення площі підошви фундаменту по несучому шару - суглинку:

де (СниП «Основания и фундаменты»)

;

; ;

Підбираємо по довіднику розміри типової збірної фундаментної подушки та фундаментних блоків.

Подушка - ФЛ 14.24 ; ; ; ;

Фундаментний блок -ФБС 24.6.6 ; ; ; .

3. Знаходимо середній тиск по підошві фундаменту:

;

4. Визначаємо вагу фундаменту та фундаментних блоків:

;

.

5. Перевірка несучої здатності ґрунту основи:

.

;

(пилувато-глинястий грунт 0,25< IL0,5)

при

інженерні дані отримані дослідним шляхом (згідно СНиП)

;

;

Якщо ;

, - висота підвалу

;

; ;

Висновок: несучий шар грунту(суглинок) витримує задані навантаження, але отриману ширину підошви фундаменту використовувати не економічно. Проведемо повторний розрахунок, зменшивши ширину підошви фундаменту. Так шляхом інтерполяції найекономічніша ширина 1м, перевіримо її.

ІІ) Підбираємо по довіднику розміри типової збірної фундаментної подушки та фундаментних блоків.

Подушка - ФЛ 10.24 ; ; ; ;

Фундаментний блок -ФБС 24.6.6 ; ; ; .

3. Знаходимо середній тиск по підошві фундаменту:

;

Тиск від грунту зворотньої засипки:

;

Визначаємо вагу фундаменту та фундаментних блоків на 1м.п.:

;

Середній тиск по підошві фундаменту:

.

4. Перевірка несучої здатності ґрунту основи:

.

;

(пилувато-глинястий грунт 0,25< IL0,5)

при

інженерні дані отримані дослідним шляхом (згідно СНиП)

;

;

Якщо ;

, - висота підвалу

;

; ;

Висновок: несучий шар грунту(суглинок) витримує задані навантаження, отже отримана ширина підошви фундаменту - економічно доцільна.

Перевірка по підстилаючому шару.

Необхідна умова ;

1. Знаходимо вертикальний тиск на рівні підошви фундаменту від власної ваги грунту:

;

2. Знаходимо додатковий тиск під підошвою фундаменту:

;

3. Напруження від власної ваги грунту на глибині від рівня планування, яке діє на кровлю підстилаючого шару грунту:

;

4. Знаходимо вертикальний тиск, який діє на кровлю слабого шару грунту від навантаження конструкцій на фундамент на глибині від рівня залягання фундаменту:

;

5. Знаходження розрахункового опору піску середньої крупності на глибині :

Визначаємо ширину умовного фундаменту на кровлі пістилаючого шару

; ; ;

Де N-cередній тиск по підошві фундаменту: ( з розрахунку несучого шару основи)

.

;

(пісок середньої крупності)

при

інженерні дані отримані дослідним шляхом (згідно СНиП)

;

;

6. Перевірка умови розрахунку несучої здатності за підстилаючим шаром: ;

;

Висновок: умови розрахунку несучої здатності за підстилаючим шаром виконується, отже вибраний тип і ширина фундаменту вибрані правильно і раціонально.

Розрахунок палевого фундаменту під колону

Вихідні дані:

Колона перерізом 50х60см;

Навантаження на верхньому обрізі фундаменту -

Нормативна глибина промерзання грунту - 100см;

Вертикальне планування рельєфу - планування немає

Для заданих ґрунтових умов вибираємо збірні залізобетонні висячі палі

1. Визначення глибини залягання фундаменту.

- Глибина залягання згідно кліматичних особливостей району будівництва:

де - - коефіцієнт, який залежить від характеристик буд.;

- будівля неопалювальна, середня температура в приміщенні прешого поверху, що примикає до фундаменту 15°С

;

- Відповідно до конструктивних особливостей будівлі приймаємо глибину закладання підошви розтверка 1.6 м

2. Висота розтверка

де -висота заведення палі у розтверк

Приймаємо висоту розтверка з конструктивних умов

3. Несуча здатність одиночної висячої палі по ґрунту

- коефіцієнт умов роботи палі;

Так як паля заглиблюється за допомогою диз. молотка, то

м

м

м

м

фундамент грунт будівельний майданчик

4. Допустиме розрахункове навантаження:

де =1.4 -коефіцієнт, що враховує спосіб отримання розрахункових навантажень, в нашому випадку за допомогою формули.

5. Знаходимо необхідну кількість паль:

,

де =1.15 -коефіцієнт надійності за навантаженням

крок паль

де =0.02 -розрахункове осереднене значення питомої ваги грунту і розтверка

,

де =1.1 -коефіцієнт надійності за навантаженням

Враховуючи позацентрове навантаження к-сть паль збільшуєм на 20-25%

за конструктивними вимогами приймаємо під колону 4 палі;

6. Визначаємо навантаження, яке припадає на одну палю:

- навантаження від власної ваги підколоника

МН

; ;

; ;

-розрахункові моменти відносно головних центральних осей підошви фундаменту:

Х=У=0.5 м

- сумарне значення відстаней від осей всіх паль до центральної осі розтверка

;

6. Перевіримо виконання умов розрахунку за 1-ю групою граничних станів

1) ; ;

Умова виконується, отже фундамент запроектовано вірно.

Розрахунок за 2-гою групою граничних станів

1. Визначмо осереднений кут внутрішнього тертя основи, яка прорізається палею:

2. Визначимо ширину умовного фундаменту

3. Знайдемо вагу грунту умовного об'єму

4. Знайдемо середній тиск під підошвою умовного фундаменту

- навантаження від власної ваги підколоника

МН

; ;

5. Знайдемо розрахунковий опір грунту основи в якому залягає умовний фундамент:

;

;

(пісок середньої крупності)

( будівля з гнучкою конструктивною схемою)

інженерні дані отримані дослідним шляхом (згідно СНиП)

;

6. Перевіримо виконання умов розрахунку за 2-ю групою граничних станів

1)

2)

3)

Умови виконуються, отже фундамент запроектовано вірно.

Розрахунок розтверку

1. Розтвертки під колону зазвичай проектують як згинальні елементи з одиночним армуванням у вигляді сітки, яка укладають по головкам паль. Висота такого розтверку повина забеспечити сприйняття поперечних сил його похилих перерізів за рахунок опору бетона. Тому його висоту перевірять по слідуючим умовам:

1) на продавлювання колоной

2) на продавлювання найбільш віддаленої палі

3) на поперечну силу в похилих перерізах.

Застосування підколонника, що призводить до суміщення конструкції колони з палями виключає необхідність перевірки двох перших умов.

2 Перевірка висоти розтверка на поперечну силу в похилих перерізах.

Необхідна умова

де

- максимальна навантаження на палю, розташованої за кожним похилим перерізом

коефіцієнт, який залежить від відношення

с- відстань від грані колони до грані палі, с=0,075 м

відстань від верхньої грані розтверка до центра арматури

- розрахунковий опір бетона на осьовий розтяг

- ширина розтверка

Розраховуємо монолітний розтверк висотою 60 см з бетона класу В 20 (та арматури O 12 А 400 С (

де 1см- арматура

Умова виконується, отже висоти бетону достатньо для сприйняття даних навантажень.

3. Розрахунок армування розтверку

Так як навантаження (моменти), що діють на розтверк як в повздовжньому так і поперечному напрямку однакові, то і армування буде також рівноцінним.

Де відстань від грані стіни до осі палі ;

х - крок паль х=1 м

Приймаємо 5 O 12 А400 С на 1 м.п. розтверка, як в повздовжньому так і поперечному напрямку.

Схема армування ростверки

Список використаної літератури

1. СниП 2.02.03-85 (1995) «Свайные фундаменты»;

2. СниП 2.02.01-83 (2000) «Основания зданий и сооружений»;

3. Пилягин А.В. «Проектирование оснований и фундаментов зданий и сооружений»: Учебное пособие. - М.: Издательство Ассоциации строительных вузов, 2006. - 248с.

4. Денисов О.Г. «Основания и фундаменты промышленных и гражданских зданий (с элементами грунтоведения и механики грунтов»: Издательство «Высшая школа», 1968г;

5. Пособие по проектированию фундаментов на естественном основании под колонни зданий и сооружений (к СниП 2.03.01-84 и СниП 2.02.02-83); Москва, Центральный институт типового проектирования, 1989г.

Размещено на Allbest.ru