Основания и фундаменты

Размещено на http://www.allbest.ru/

7

42

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

Дальневосточный Государственный Технический Университет

(ДВПИ им. В.В. Куйбышева)

Строительный институт

Кафедра теории сооружений.

Пояснительная записка к курсовой работе

Основания фундамента

Владивосток

2007

Содержание

• Введение
• 1. Оценка климатических, инженерно-геологических и гидрогеологических условий строительной площадки
• 1.1 Определение наименования грунтов по ГОСТ 25100-95
• 1.2 Определение физико-механических свойств грунтов по СНиП 2.02.01-83*
• 1.3 Оценка влияния грунтовых вод на выбор типа и конструкции фундамента
• 1.4 Нормативная глубина сезонного промерзания грунтов
• 1.5 Описание геологического разреза. Оценка грунтовых условий строительной площадки. Выбор вариантов фундаментов
• 1.6 Посадка здания, назначения плановых и высотных привязок
• 2. Расчет и конструирование фундаментов мелкого заложения на естественном основании
• 2.1 Расчетная глубина промерзания грунтов
• 2.2 Глубина заложения фундаментов
• 2.3 Определение плановых размеров фундаментов мелкого заложения по расчетным сечениям из расчетов по II предельному состоянию
• 2.4 Конструирование фундаментов мелкого заложения
• 2.5 Расчет осадок фундамента
• 3. Расчет свайного фундамента
• 3.1 Выбор типа, способа погружения, размеров свай и типа ростверка
• 3.2 Определение несущей способности и расчетной нагрузки одиночной сваи
• 3.3 Определение количества свай и их размещение в свайном фундаменте
• 3.4 Проверка несущей способности свай в свайном фундаменте (I предельное состояние)
• 3.5 Расчет условного свайного фундамента по расчетному сопротивлению грунта основания (II предельное состояние)
• 3.6 Конструирование свайного фундамента
• 4. Расчет и проектирование фундамента на искусственном основании
• Заключение
• Список литературы
• свайный фундамент основание строительное
• Введение

Цель данного курсового проекта - проектирование и расчет фундаментов для жилого 11 этажного здания с несущими конструкциями из сборного железобетонного каркаса с продольным расположением ригелей.

Размеры в плане 11х54м.

Здание имеет подвал в осях 1-8. Отметка пола подвала - 2,40 м. Отметка пола первого этажа 0,00 м на 0.8 м выше отметки спланированной поверхности земли.

Место строительства - г. Партизанск. Заданы отметка природного рельефа - 57,1 м, отметка планировки - 58,5 м и отметка уровня грунтовых вод - 54,3 м.

Также известны инженерно-геологические условия, физические характеристики грунтов и их гранулометрический состав.

В ходе разработки курсового проекта необходимо рассчитать два типа фундаментов: мелкого заложения и свайный.

Для фундаментов мелкого заложения проводятся расчеты: определение физико-механических свойств грунтов, оценка грунтовых условий строительной площадки, расчет размеров и выбор вариантов фундаментов, расчет оснований по деформациям, расчет осадки.

Для разработки свайных фундаментов: расчет размеров ростверков, определение осадки свайных фундаментов, подбор оборудования для погружения свай и расчетный отказ.

1. Оценка климатических, инженерно-геологических и гидрогеологических условий строительной площадки

1.1 Определение наименования грунтов по ГОСТ 25100-95

Для каждого слоя грунта устанавливают характеристики физического состояния: влажность w, плотность, плотность твердых частиц грунта удельный вес грунта, коэффициент пористости е, коэффициент водонасыщености (степень влажности), влажность на границе текучести w_L, и границе раскатывания w_p, число пластичности Iр , и показатель текучести I_L.

Вычисление производится по следующим формулам:

(1)

(2)

(3)

(4)

1-слой: насыпь, с = 1,6 г/см³

2-слой: глинистый

класс - нескальный грунт

группа - осадочный несцементированный

подгруппа - обломочный пылевато-глинистый

тип- определяется по числу пластичности:

- суглинок, так как 7 ? Iр ? 17 включительно

вид - не определяется т.к. включения отсутствуют; разновидность - определяется по показателю текучести:

- суглинок мягкопластичный, так как 0,50 ? I_L ? 0,75 включительно.

коэффициент пористости:

Вывод: грунт второго слоя суглинок мягкопластичный

3-слой: песчаный

класс - нескальный грунт

группа - осадочный несцементированный

подгруппа - обломочный пылевато-глинистый

тип- определяется по числу пластичности:

По гранулированному составу:

Песок - мелкий (размер зерен, частиц d=0,1мм, содержание зерен, частиц % массе 75% и выше)

вид - определяется по коэффициенту пористости:

- песок средней плотности, т.к. 0,6 ? е ?0,8

разновидность - определяется по степени влажности:

 - насыщенный водой

Вывод: грунт третьего слоя песок мелкий, средней плотности, насыщенный водой.

4-слой: глинистый

класс - нескальный грунт

группа - осадочный несцементированный

подгруппа - обломочный пылевато-глинистый

тип- определяется по числу пластичности:

- глина, так как Iр свыше 17

вид - не определяется т.к. включения отсутствуют; разновидность - определяется по показателю текучести:

- глина полутвердая, так как 0 ? I_L ? 0,25 включительно.

коэффициент пористости:

Вывод: грунт четвертого слоя глина полутвердая.

1.2 Определение физико-механических свойств грунтов по СНиП 2.02.01-83*

1 Слой- насыпь.

2 Слой- суглинок мягкопластичный

е = 0,51

E = 17 МПа

ц_n = 19

c_n = 25 кПа

3 Слой- песок мелкий, средней плотности, насыщенный водой.

е = 0,67

E = 26 МПа

ц_n = 31,2

c_n = 2 кПа

4 Слой- глина полутвердая.

е = 0,75

Е = 21 МПа

ц_n = 19

c_n = 54 кПа

Таблица 1. Физико-механические характеристики грунтов

№		Физические характеристики	Механические характеристики
		сs г/см3	С г/см3	w	e	Sr	wL	wp	Iр %	IL	cn	цno	E МПа
1	Насыпь		1,6
2	Суглинок мягкопластичный	2,69	2,12	0,193	0,51	-	0,22	0,13	9	0,7	25	19	17
3	Песок мелкий, средней плотности, насыщенный водой.	2,64	1,99	0,258	0,67	1,0	-	-	-	-	2	32,2	26
4	Глина полутвердая.	2,74	1,97	0,26	0,75	-	0,42	0,23	19	0,16	54	19	21

Рисунок 1. Геологический разрез М 1:100

1.3 Оценка влияния грунтовых вод на выбор типа и конструкции фундамента

Грунтовые воды протекают в толще второго слоя, который представлен суглинок мягкопластичный. Уровень грунтовых вод проходит на отметке WL = 54,3м. Расстояние от поверхности до воды d_w = 58,5 - 54,3 = 4,2 м. Подземная часть здания не доходит до грунтовых вод более чем на 1м, поэтому их влияние на конструкции не учитывается.

Рисунок 2. Ленточный фундамент под стену здания с подвалом.

1.4 Нормативная глубина сезонного промерзания грунтов

На глубину заложения фундамента влияют основные климатические факторы, такие как промерзание - оттаивание грунтов. Глубина заложения фундамента из условия промерзания грунтов назначается в зависимости от их вида. В таких грунтах, где при промерзании наблюдается морозное пучение - увеличение объема, нельзя закладывать фундаменты выше глубины промерзания.

Нормативная глубина сезонного промерзания грунта принимается - равной средней из ежегодных максимальных глубин сезонного промерзания грунтов на открытой, оголённой от снега горизонтальной площадке при уровне подземных вод, расположенном ниже глубины сезонного промерзания грунтов.

Нормативную глубину сезонного промерзания грунта d_fn м, при отсутствии данных многолетних наблюдений следует определять на основе теплотехнических расчетов. Для районов, где глубина промерзания не превышает 2,5 м, ее нормативное значение допускается определять по формуле СНиП 2.02.01-83* «Основания зданий и сооружений»:

(5)

где M_t - безразмерный коэффициент, численно равный сумме абсолютных значений среднемесячных отрицательных температур за зиму в данном районе, принимаемых по СНиП по строительной климатологии и геофизике, а при отсутствии в них данных для конкретного пункта или района строительства - по результатам наблюдений гидрометеорологической станции, находящейся в аналогичных условиях с районом строительства;

d₀ - величина, принимаемая равной 0,23 м для суглинков и глин.

Место строительства г. Партизанск Приморского края.

Зимние температуры в холодные месяцы равны, ^оС.

I II III XI XII

-14,4 -10,6 -3,8 -2,7 -10,9

1.5 Описание геологического разреза. Оценка грунтовых условий строительной площадки. Выбор вариантов фундаментов

Строительная площадка имеет спокойный рельеф с абсолютной отметкой 58,5 м. Грунты имеют слоистое напластование с выдержанным залеганием слоев. Наблюдается согласное залегание пластов с малым уклоном (i=l-2%).

С поверхности залегает слой насыпи мощностью 1,4 м.

Под ним залегает слой суглинок мягкопластичный, мощностью 3,3 м.

Суглинок подстилается мелким песком средней плотности, насыщенным водой, мощностью 4,2м.

Грунтовые воды залегают на абсолютной отметке 54,3 м т.е. на глубине 4,2 м от поверхности, и принадлежат ко второму слою, что не будет влиять на устройство оснований и фундаментов.

Послойная оценка грунтов:

1-й слой - насыпь - не может служить естественным основанием.

2-й слой - суглинок мягкопластичный. Модуль деформации Е = 17 МПа указывает на то, что данный слой является средним естественным основанием.

3-й слой - Песок мелкий, средней плотности, насыщен водой. По модулю деформации Е = 26 МПа малосжимаем и может служить хорошим естественным основанием.

4-й слой - глина полутвердая. По модулю деформации Е = 21 МПа, грунт является хорошим естественным основанием.

Проектируемые фундаменты, как с подвалом, так и без него, попадают во второй слой, поэтому нет необходимости учитывать разность осадок фундаментов в здании. Слой на который опираются все фундаменты (второй) является средним естественным основанием, поэтому нет необходимости проведения мероприятий по его укреплению.

Грунтовые воды проходят ниже отметки промерзания грунта на 2,7 метра, поэтому морозного пучения можно не опасаться.

1.6 Посадка здания, назначения плановых и высотных привязок

За отметку планировки принимаем спланированную отметку поверхности земли с абсолютной отметкой 58,5 м, что соответствует относительной отметке -0,800 метра.

2. Расчет и конструирования фундаментов мелкого заложения на естественном основании

2.1 Расчетная глубина промерзания грунтов

Глубина заложения фундаментов назначается в результате совместного рассмотрения инженерно-геологических условий строительной площадки, конструктивных и эксплуатационных особенностей зданий и сооружений, величины и характера нагрузки на основание.

По инженерно-геологическим условиям глубина заложения фундаментов назначается в соответствии с особенностями напластования и свойствами отдельных пластов грунта , глубиной сезонного промерзания и оттаивания грунтов, уровнем подземных вод и его колебанием, рельефом строительной площадки.

Глубина заложения фундамента из условия промерзания грунтов назначается в зависимости от их вида, состояния, начальной влажности, и уровня подземных вод в период промерзания. При промерзании грунты увеличиваются в объеме, в них развиваются силы морозного пучения, которые в отдельных грунтах могут превысить давления по подошве фундамента и быть причиной деформации зданий и сооружений.

Различают нормативную d_fn и расчетную d_f глубину промерзания грунтов.

Расчетная глубина промерзания:

(6)

k_h - коэффициент влияния теплового режима здания на промерзание грунтов у наружных фундаментов (k_h = 0,7 при t = 5ъъъъC для зданий с подвалом и техническим подпольем, k_h = 0,8 при t = 18 ъъъъC для зданий без подвала с полами по утепленному цокольному перекрытию)

Глубину заложения наружных и внутренних фундаментов отапливаемых сооружений с холодными подвалами и техническими подпольями принимают по табл. 2 [1] с учетом уровня подземных вод d_w.

В нашем случае d_w=4,2 м

Проверяем условия: d_w? d_f + 2; или dw> d_f + 2;

4,2 > 3,05 (с подвалом)

4,2 > 3,2 (без подвала)

Следовательно, значение глубины фундамента не зависит от d_f.

2.2 Глубина заложения фундаментов

Глубина заложения фундаментов назначается в результате совместного рассмотрения инженерно-геологических условий строительной площадки, конструктивных и эксплуатационных особенностей зданий и сооружений, величины и характера нагрузки на основание.

Напластование грунтов на каждой площадке сугубо индивидуально. При выборе типа и глубины заложения опорных частей фундаментов проектируемого сооружения следует вначале оценить прочность и сжимаемость слоев грунта по данным инженерно-геологических изысканий.

Глубина заложения фундамента из условия промерзания фунтов назначается в зависимости от их вида, состояния, начальной влажности и уровня подземных вод в период промерзания. При промерзании грунты увеличиваются в объеме, в них развиваются силы морозного пучения, которые в отдельных грунтах могут превысить давления по подошве фундамента и быть причинной деформации зданий и сооружений.

2.3 Определение плановых размеров фундаментов мелкого заложения по расчетным сечениям из расчетов по II предельному состоянию

Размеры подошвы фундаментов подбираются по формулам сопротивления материалов для внецентренного и центрального сжатия от действия расчетных нагрузок.

Среднее давление по подошве фундамента ( р_II ,к Па) для расчета оснований по 2-ой группе предельных состояний определяется по формуле:

(7)

N_o ^II- внешняя расчетная нагрузка на обрезе фундамента, кН

N_f ^II- расчетная нагрузка от веса фундамента, кН

N_d ^II - расчетная нагрузка от веса грунта и пола подвала, лежащих на уступах фундамента, кН

А-площадь подошвы фундамента, равная (b*1)м² для ленточных фундаментов.

Получаем:

(8)

г_mt- средний удельный вес грунта (г_mt=20 кН/м³)

При расчете нескальных грунтов давление по подошве фундамента не должно превышать условную критическую нагрузку:

Р < P_кр^у (9)

R - расчетное сопротивление грунта основания, рассчитывается по формуле, учитывающей совместную работу сооружения и основания и коэффициенты надежности.

(10)

где - коэффициенты, условий работы принимаемые по СНиП [1] т.3

k = 1,1 - т.к. прочностные характеристики грунта ( с и ) приняты по таблицам СНиП. [1].

M_г ,M_q , M_c - коэффициент принимаемые по табл. 4 СНиП [1].

k_z - коэффициент принимаемый равный b<10м - k_z = 1

b - ширина подошвы фундамента.

- осредненное расчетное значение удельного веса грунта, залегающего ниже подошвы фундамента (при наличии подземных вод определяется с учетом взвешивающего действия воды), кН/м³.

- то же, залегающее выше подошвы.

- расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего под подошвой фундамента, кПа.

d₁ - глубина заложения фундаментов бесподвальных сооружений от уровня планировки или приведенная глубина заложения наружных и внутренних фундаментов от пола пола определяется по формуле:

(11)

где h_s - толщина слоя грунта выше подошвы со стороны подвала, м;

h_cf - расчетное значение удельного веса конструкции пола подвала, кН/м³;

_cf - расчетное значение удельного веса конструкции пола подвала, м;

d_b - глубина подвала- расстояние от уровня планировки до пола подвала, м (для сооружений с подвалом шириной В?20 м и глубина свыше 2м принимается d_b=2м)

Фундамент под наружную стену по оси «А» в осях 9-10 без подвала.

Грунт, на который опирается фундамент - суглинок мягко пластичный.

Расчет ведется по II группе предельных состояний

Нагрузка по обрезу: N_o^II = ( 353+25 ) = 378 кН/м

Характеристики грунта:

c_n = 25 ; ц_n^o = 19 ; г_II = 21,2 кН/м³.

(кПа)

Получаем среднее давление по подошве фундамента в зависимости от ширины фундаментной подушки.

РII	b
800	0,5
422	1
314	1.4
233	2

d_b = 0; d₁ = d =2,2

Расчетное сопротивление:

M_г = 0,47

M_q = 2,89

M_c = 5,48

R	b
413,12	0
434,32	1,4

Так как метод подбора размеров фундамента графо-аналитический- строим графики зависимости P(b)и R(b)

Рисунок 4. График R(b) и P(b)

Принимаем железобетонные плиты ФЛ 10.24 ( b = 1000 мм. )

Проверка:

кПа

R = 428,26 кН. при ширине подушки

b = 1м

Р < R; 422 < 428,26 кПа. Условие удовлетворяется.

Недогрузка:

Фундамент по оси «Б» в осях 2-3 с подвалом.

Расчет ведется по II группе предельных состояний

Нагрузка по обрезу: N_o^II = ( 1095,0+177,0 ) = 1272 кН/м

Характеристики грунта:

c_n = 25 ; ц_n^o = 19 ; г_II = 21,2 кН/м³.

Получаем среднее давление по подошве фундамента стаканного типа.

РII	А
1299	1
883,3	1,44
592,3	2,25
315,4	4,41

d_b = 2;



Рисунок 5. Расчетная схема

(м)

Расчетное сопротивление:

M_г = 0,47

M_q = 2,89

M_c = 5,48

=

R	b
441,8	0
473,6	2,1

Так как метод подбора размеров фундамента графо-аналитический- строим графики зависимости P(b)и R(b)



Рисунок 6. График R(b) и P(b)

Принимаем фундамент стаканного типа 2Ф17.

Проверка:

кПа

R = 467,54 кН. при ширине подушки

b = 1,7 м

Р < R; 467,138 < 467,54 кПа. Условие удовлетворяется.

Недогрузка:

2.4 Конструирование фундаментов мелкого заложения

Принимаем железобетонные плиты для ленточных фундаментов ФЛ 10.24, шириной 1000 мм. , длинной 2380 мм и высотой 300 мм. Объем бетона 0,61 м³ и масса плиты 1,52 тонны.

Стеновые блоки для ленточных фундаментов ФБС 24.6.6 , длиной 2380 мм., шириной 600 мм. и высотой 580 мм. Объем бетонного блока 0,81 м³ и масса блока 1,96 тонны.

Для колонн принимаем сборные фундаменты стаканного типа 1Ф17, шириной 1700 мм., высотой 1050 мм. и массы фундамента 4,04 тонны.

Грунтовые воды находятся ниже уровня конструкции пола подвала, более чем 1 метр.

Гидроизоляцию используют рулонного типа наклеивают по выровненной штукатуркой наружным поверхностям стен и предохраняют от механических повреждений стенкой из кирпича. Зазор между изоляцией и стенкой заполняют жидким цементным раствором.

2.5 Расчет осадок фундамента

Осадка оснований S , с использованием расчетной схемы линейно-деформируемоей среды определяется методом послойного суммирования. Метод основан на том, что осадка основания фундамента по центральной оси подошвы определяется как сумма осадок отдельных слоев грунта, на которые разбивается сжимаемая толща, в пределах каждого геологического слоя. Мощность каждого из слоев рекомендуется принимать hi = 0.4b, где b -ширина подошвы фундамента.

(12)

где в - безразмерный коэффициент = 0,8

у_zpi - среднее значение дополнительного вертикального нормального напряжения на верхней и нижней границах слоя по вертикали проведенной через центр подошвы фундамента.

h_i и E_i - соответственно толщина и модуль деформации i-ro слоя грунта.

n - число слоев, на которые разбита сжимаемая толщина основания.

Дополнительные вертикальные напряжения на глубине z от подошвы фундамента: у_zp по вертикали , проходящей через центр подошвы фундамента определяются по формуле:

(13)

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

p₀ = p - у_zq0 - дополнительное вертикальное давление на основание

p - среднее давление под подошвой фундамента;

у_zq0 - вертикальное напряжение от собственного веса грунта на уровне подошвы фундамента.

Вертикальное напряжение от собственного веса грунта

(14)

г_i и H_i - удельный вес и толщина i-ого слоя грунта.

Проверяем наиболее опасное сечение с шириной подушки фундамента 1 м.

1. Строим эпюру напряжений от собственного веса грунта.

у_zg1 = 16 · 1,4 = 22,4 кПа

у_zg2 = 21,2 · 2,8 + 22,4 = 81,76 кПа

у_zg2 = 11,2 · 0,5 + 81,76 = 87,36 кПа

у_zg3 = 9,82 · 4,2 + 87,36 = 128,6 кПа

у_zg4 = 19,7 · 7,8 + 128,6 = 282,3 кПа

у_zg0 = 21,2 · 0,8 + 22,4 = 39,36 кПа

Скачок эпюры на слое, который является водоупором, считается по формуле:

у_zw = г_w·h_w = 10 · 4,7 = 47 кПа

2. Строим эпюру напряжений от фундамента по формуле:

р₀ = 422 - 39,36 = 382,64 кПа

h_i = 0,4 · 1 = 0,4 м.

Значения напряжений приведены в таблице 2.

Расчетная схема приведена на рис 7.

Таблица 2. Расчет напряжений.

№ слоя	hi	Zi		б
1	0,4	0,4	0,8	0,881	337,1
2	0,4	0,8	1,6	0,642	245,7
3	0,4	1,2	2,4	0,477	182,5
4	0,4	1,6	3,2	0,374	143,1
5	0,4	2	4	0,306	117,1
6	0,4	2,4	4,8	0,258	98.7
7	0,1	2,5	5	0,248	94,9
8	0,4	2,9	5,8	0,215	82,3
9	0,4	3,3	6,6	0,190	72,7
10	0,4	3,7	7,4	0,170	65,1
11	0,4	4,1	8.2	0,146	55,9
12	0,4	4,5	9	0,140	53,6
13	0,4	4,9	9,8	0,129	49,4
14	0,4	5,3	10,6	0,119	45,5
15	0,4	5,7	11,4	0,111	42,5

3. Определение сжимающей толщи грунта.

Строим эпюру у_zp = 0,2·у_zg

Сжимаемую толщу основания определяем графически - в точке пересечения графиков f(0,2·у_zg0) и f(у_zp)

4. Расчет осадки:

Таблица 3. Расчет осадки.

№ слоя	hi	Е мПа	уzp
			кровля	подошва	средний
1	0,4	17000	382,6	337,1	359,9	0,0084
2	0,4	17000	337,1	245,7	291,4	0,0068
3	0,4	17000	245,7	182,5	214,1	0,005
4	0,4	17000	182,5	143,1	162,8	0,0038
5	0,4	17000	143,1	117,1	130,1	0,003
6	0,4	17000	117,1	98.7	107,9	0,0025
7	0,1	17000	98.7	94,9	96,8	0,0005
8	0,4	26000	94,9	82,3	88,6	0,0013
9	0,4	26000	82,3	72,7	77,5	0,0011
10	0,4	26000	72,7	65,1	68,9	0,001
11	0,4	26000	65,1	55,9	60,5	0,0009
12	0,4	26000	55,9	53,6	54,7	0,0008
13	0,4	26000	53,6	49,4	51,5	0,0007
14	0,4	26000	49,4	45,5	47,5	0,0007
15	0,4	26000	45,5	42,5	44	0,0006

Исходя из расчетной схемы осадки (рис. 7) видно, что 0,2·у_zg эпюра напряжения от грунта не пересекается с эпюрой напряжения фундамента у_zp, но подразумеваем, что эпюры пересекутся на водоупорном грунте. При этом мы добавляем три слоя для достижения водоупорного грунта с осадкой равной S = 0,0006 м каждого слоя (исходя из таб. 3). Следовательно, м и сжимаемая толщина Н_с = 6,4 м.

S = 0,8·0,0389 = 0,031 м = 3,1 см

Осадка не превышает допустимые 10 см.

Рисунок 7.Расчетная схема осадки

3. Расчет свайного фундамента

3.1 Выбор типа, способа погружения, размеров свай и типа ростверка

Свайный фундамент состоит из свай и ростверка. Сваи передают нагрузку от сооружения на прочные грунты, а ростверки предназначены для распределения нагрузки между сваями от несущих конструкций сооружения В работе применяются ростверки, заглубленные в грунт.

По характеру работы принимаются висячие сваи. Такие сваи воспринимают нагрузку за счет сопротивления грунта по боковой поверхности и острию сваи, так как они погружены в сжимаемые грунты и имеют перемещения.

По характеру устройства - забивные сваи.

Сваи железобетонные квадратного сечения, диаметром 30см.

Принимаем в качестве несущего слоя полутвердую глину, в которую заделываем сваю на глубину 1 м.

3.2 Определение несущей способности и расчетной нагрузки одиночной сваи

(15)

- коэффициент условия работы сваи в грунте;

- расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи (5920);

- площадь поперечного сечения сваи (0,09 м²);

- наружный периметр поперечного сечения сваи (1,2 м);

- коэффициенты условий работы грунта, соответственно, под нижним концом сваи и учитывающий влияние способа погружения на расчетное сопротивление грунта;

- расчетное сопротивление i - го слоя грунта по боковой поверхности сваи по таб. 2 [2];

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

Расчетная нагрузка на сваю по грунту определяется:

,

где (16)

- коэффициент надежности по нагрузке.

Определение несущей способности и расчетной нагрузки для сваи длиной 10 м.

Таблица 4.

№ слоя	hi ,м	zi ,м	fi ,кПа	fi· hi кН/м
1	2	1	4	8
2	1,3	2,65	7,65	9,95
3	2	4,3	38,6	77,2
4	2	6,3	42,3	84,6
5	0,4	7,5	43,5	17,4
6	1	8,2	62,3	62,3
				259,45

Рисунок 8.Схема свай

Считаем несущую способность сваи F_d.

 кН.

Расчетная нагрузка:

Сваи с высоким ростверком

кН.

3.3 Определение количества свай и их размещение в свайном фундаменте

Число свай определятся по формуле:

[17]

N_о^I - расчетная нагрузка на фундамент в уровне поверхности земли

N_c - принятая расчетная нагрузка

б - коэффициент , зависящий от вида свайного фундамента

б = 7,5 - для «ленты»

d - размер стороны сечения сваи = 0,3 м

h_p - высота ростверка от уровня планировки до подошвы

г_мt - (20 кН/м³) - осредненный удельный вес материала ростверка и грунта на уступах.

г_с = 1,1 - коэффициент надежности.

n_c = 0,75 на один погонный метр.

Расчетное расстояние между осями свай по длине стены:

[18]

Оптимальный шаг для свай должен входить в пределы 3d ? t_опт ? 6d.

Принимаем однорядное расположение свайного фундамента с шагом равным t = 1,3м. Находим свесы ростверка по следующей формуле:

[19]

где d - ширина свай

м.

Принимаем ширину свеса равной с_о = 11см.

Находим ширину ростверка по формуле:

[20]

м.

Принимаем ширину ростверка равной 0,6 м так как минимальная ширина фундаментного блока равна 0,6 м., исходя из конструктивного решения.



Рисунок 9. Схема расположения свай.

3.4 Проверка несущей способности свай в свайном фундаменте (I предельное состояние)

Исходя, из I-го предельного состояния должно выполняться следующее условие:

[21]

[22]

где N_o^I - расчетная нагрузка на фундамент в уровне поверхности земли

Q_g^I - вес грунта на уступах ростверка = 0.

Q_p^I - вес ростверка с учетом коэффициента г=1,1

кН

кН

Условие не выполняется.

Для выполнения условия изменяем шаг свай с t =1,3 м. до t = 1,25 м, при этом изменяется n_c = 0,75 м до n_c = 0,8 м. Получаем следующие :

кН.

Данное условие удовлетворяется. Принимаем шаг свай t = 1,25 м.

3.5 Расчет условного свайного фундамента по расчетному сопротивлению грунта основания (II предельное состояние)

Основание условного свайного фундамента должно удовлетворять требованиям II группы предельных состояний. Среднее давление по подошве р не должно превышать расчетного сопротивления грунта, а осадки- допустимых значений.

Среднее давление по подошве условного фундамента от центрально приложенной нагрузки определяют от действия расчетных нагрузок применительно ко II группе предельных состояний с коэффициентом надежности г_f=1 по формуле:

[23]

N_o^II - расчетная нагрузка на уровне спланированной отметки земли

Q_p^II - вес ростверка и подземных конструкций

Q_св^II- вес свай

Q_гр^II- вес грунта условного фундамента

А _усл - площадь условного фундамента

Рассчитаем среднее значение угла внутреннего трения грунта для отдельных слоев толщиной Н_i м.

[24]

= 19^о; = 32,2^о ; = 19^о;

H₁ = 3,3; H₂ = 4,4; H₃ = 1;

Расчет среднего удельного веса грунта г_ср:

кН/м³ [25]

кПа

Расчетное сопротивление грунта основания R вычисляется по формуле [10]

кПа

Условие выполняется.



Рисунок 10.Схема условного фундамента.

3.6 Конструирование свайного фундамента

Висячие сваи марки С 10 -30 должны заходить в глину полутвердую минимум на 1 м.

Сваи марки С 10-30 располагаются по всем осям здания и забиваются из расчета с шагом 1,25 м под ленточный фундамент. Несущая способность одной сваи N_c = 602,96 кН.

Сваи объединяются монолитным ростверком сечением 600?300 мм. В ростверк сваи заделываются на 100 мм. Число свай в фундаменте следует назначать из условия максимального использования прочностных свойств их материала при расчетной нагрузке, допускаемой на сваю. В данном проекте под наружные стены без подвала необходимо 53 сваи. Лишняя длина сваи обрубается, выпуски арматуры заделываются в ростверк. Соединение сваи с ростверком принято шарнирное. Подготовка под ростверк свайного фундамента выполняется в виде песка, для избегания морозного пучения грунта.

4. Расчет и проектирование фундамента на искусственном основании

В данной главе необходимо рассчитать фундамент на искусственном основании. Для этого выбирается один из ранее рассматриваемых фундаментов мелкого заложения. Принимаем фундамент по оси «Б» в осях 2-3 с подвалом, но необходимо уменьшить подушку фундамента на один типоразмер ( d = 1700 мм. > d = 1300 мм. ). В роли искусственного основания берем щебень с углом внутреннего трения ц = 42^о, удельным весом г = 18 кН/м² и удельным сцеплением с = 0 кПа. Высота подушки искусственного слоя h_п = 0,7 м.

м³ ; м³

кН.

кПа

c_n = 0 ; ц_n^o = 42 ; г_II = 18 кН/м³

M_г = 2,88

M_q = 12,51

M_c = 12,79

1142,99 кПа

3. Граница подушки грунта

у_zg1 = 21,2 · 1,2 = 25,44 кПа

у_zg2 = 18 · 0,7 + 25,44 = 12,6 + 25,44 = 38,04 кПа

р₀ = 775 - 25,44 = 749,56 кПа

h_i = 0,4 · 1,3 = 0,52 м.

м. > б = 0,8

м. > б = 0,66

кПа

кПа

кПа

м².

м.

466,33 кПа

условие не выполняется.

При максимально допустимой подушке искусственного основания из условия:

[26].

b_o = 0,65 м. - ширина отступа от подушки фундамента > следовательно максимальная ширина искусственного основания 2,6 м.

481,16 кПа

условие не выполняется.

Увеличиваем высоту подушки искусственного основания до 0,9 м.

у_zg2 = 18 · 0,9 + 25,44 = 16,2 + 25,44 = 41,64 кПа

м > б = 0,536

кПа.

кПа.

м²

м.

469,05 кПа.

условие выполняется.

Заключение

В данной курсовой работе необходимо было рассчитать фундаменты для гражданского здания, которое имеет в осях 1-8 подвал.

Были рассмотрены 3 варианта фундаментов:

1. мелкого заложения

2. свайные

3. мелкого заложения на искусственном основании.

Рациональным оказались все варианты. Окончательно принимаем фундамент мелкого заложения, исходя из существующей материально-сырьевой базы, наличия оборудования и машин.

Список литературы

1. В.А. Веселов "Проектирование оснований и фундаментов" (основы теории и примеры расчета) М. Стройиздат 1990.

1. СниП 2.02.01-83* Основания зданий и сооружений.

2. СниП 2.02.03-85 Свайные фундаменты.

3. ГОСТ 25100-95 Классификация грунтов.

4. Справочник, "Основания и фундаменты" под ред. проф. Г.И. Швецова. М. Высшая школа 1991.

Размещено на Allbest