2 слой.

Определяем вид песчаного грунта по крупности, его состояние и механические характеристики, если ?=1,99 т/м³; ?_s=2,66 т/м³; w=15,2 %; гранулометрический состав приведён в табл.1.

Наименование песчаного грунта определяем по табл.3/2/: масса частиц крупнее 0,5 мм составляет менее 21+33=54% > 50% значит, грунт - песок крупный.

Определяем плотность грунта в сухом состоянии:

.

Определяем коэффициент пористости грунта по формуле:

.

По табл.5/2/ устанавливаем, что песок пылеватый, плотный, т.к. е = 0,54 < 0,55.

Степень влажности:

где _W = 1,0 т/м³ - плотность воды.

Согласно табл.6/2/ - песок влажный, т.к. 0,5 < < 0,8.

По табл.8/2/ определяем показатели прочности грунта: _n = 40,3; C_n = 1,1 кПа; по табл.9/2/ - модуль общей деформации: Е=41 МПа; по табл.12/2/-расчетное сопротивление:

R₀ = 600 кПа.

Вывод: исследуемый грунт - песок пылеватый, средней плотности, насыщенный водой, для которого: _n = 40,3; C_n = 1,1 кПа; Е = 41 МПа; R₀ = 600 кПа.

Сводная таблица характеристик слоёв грунта

3.1 Расчёт фундамента мелкого заложения на естественном основании

3.1.1 Выбор глубины заложения фундамента

Составляем геологическую колонку грунтов слагающих строительную площадку:

Рис.1. Схема к выбору глубины заложения фундамента.

Из инженерно-геологических условий строительной площадки видно, что в качестве основания можно использовать 2-ой слой (суглинок мягкопластичный), который не является просадочным грунтом.

Необходимо учитывать и тот факт, что заглубление подошвы фундамента ниже WL также нежелательно, т.к. возрастает трудоемкость и стоимость работ по устройству фундамента. Следовательно, основание фундамента - 2-ый слой суглинок мягкопластичный.

Определим нормативную глубину сезонного промерзания по формуле: ; либо по схематической карте /2/. По карте находим, что для г. Бреста:

Определяем расчетную глубину сезонного промерзания:

м;

где: k_h = 0,4 - коэффициент, учитывающий влияние теплового режима сооружения, табл.13/2/.

Учитывая, что глина полутвердая может служить надёжным основанием, заглубляем фундамент в несущий слой на 0,60м.

Принимая во внимание то, что в рассматриваемой части здания есть подвал и, учитывая инженерно геологические условия строительной площадки, принимаем глубину заложения фундаментов 3,90 м, что больше .

Окончательно принимаем d1 = 3,90м.

3.1.1. Определение размеров фундамента

3.3 Проектирование фундаментов на искусственном основании

3.3.1 Принимаем, в качестве искусственного основания песчаную подушку.

Глубину заложения фундамента подбираем с учетом климатических условий (глубина промерзания ) и конструктивных особенностей фундамента (Принимаем фундаментную плиту высотой 0,3м и три фундаментных блока высотой 0,6м. Причем фундамент выступает над планировочной отметкой на высоту 1,2м.). Исходя из выше изложенных условий принимаем глубину заложения фундамента на расстоянии 3м от планировочной отметки.

В качестве материала подушки принимаем песок крупный со следующими характеристиками:

Степень влажности:

следовательно, основанием является песок крупный, средней плотности маловлажный.

Определим нормативные значения прочностных и деформационных характеристик грунта песчаной подушки:

по. т. 10 /2/: кПа; по. т. 8 /2/: Е=35 МПа, по. т. 12 /2/: кПа.

Рис.8. К определению глубины заложения фундамента на искусственном основании.

3.3.2 Определяем ориентировочные размеры фундамента

Рис.9. К определению сечения арматуры.

Принимаем арматуру 8 S400(A_s=5,03см²) с шагом 100мм. Распределительную арматуру принимаем 5 S400 с шагом 150мм.

3.3.5 Проверка прочности подстилающего слоя грунта

Прочность подстилающего слоя грунта проверяем на глубине 3,70м ниже планировочной отметки.

.

Для определения на глубине z = 2,50м, находим:

.

Тогда

Вертикальное напряжение от собственного веса грунта на кровле подстилающего слоя:

Расчетное сопротивление грунта R_z на кровле подстилающего слоя грунта, с характеристиками:

определим по формуле:

;

где: - коэффициент условий работы грунтового основания табл. 43 /8/;

-коэффициент условий работ здания во взаимодействии с основанием, зависящий от вида грунта и отношения

k=1,1 - коэффициент надежности по п. 2.174 /8/;

- коэффициенты, зависящие от , табл.16/2/;

k_z=1; при b<10м;

Проверяем условие: 234,04+75,69=309,73кПа, <R_z=319,76кПа.

Условие выполняется - прочность подстилающего слоя обеспечена.

3.3.6 Расчет осадки фундамента

Расчет осадки ведем методом послойного суммирования.

Вертикальное напряжение от собственного веса грунта определяют в характерных горизонтальных плоскостях:

отметка подошвы фундамента:

кПа;

на подошве песчаной подушки:

кПа;

на подошве второго слоя:

кПа;

на отметке уровня подземных вод:

кПа;

на подошве третьего слоя:

кПа;

где: - удельный вес грунта с учетом взвешивающего действия воды:

кН/м³

четвертый слой (водоупор)

кПа

на подошве четвертого слоя

кПа

Далее определяем дополнительное (вертикальное) напряжение в грунте под подошвой фундамента по формуле

,

где: 876кПа; 51,9кПа

тогда: кПа.

Толщину грунта ниже подошвы фундамента разбиваем на слои , толщиной 0,4b:

.

Эпюру распределения дополнительных вертикальных напряжений в грунте строим используя формулы:

где: - вертикальное напряжение от собственного веса грунта на уровне подошвы фундамента от веса вышележащих слоев.

где: - коэффициент, принимаемый по табл. 55 /8/ в зависимости от формы подошвы фундамента, соотношения сторон прямоугольного фундамента и относительной глубины, равной .

По полученным результатам строим эпюру и определяем нижнюю границу сжимаемой зоны. Она находится на горизонтальной плоскости, где соблюдается условие: .

Так как расчеты не дали результатов, то нижнюю границу сжимаемой зоны определяем графическим способом (см. рис.11).

Определяем осадку основания каждого слоя по формуле:

где: - безразмерный коэффициент для всех видов грунтов.

Осадка основания фундамента получается суммированием величины осадки каждого слоя:

где: - предельно допустимая осадка сооружения; (для многоэтажных бескаркасных сооружений с несущими стенами из крупных панелей СНБ 5.01.01.-99 т. Б.1.).

.

Условие выполняется, т.е. деформации основания меньше допустимых.

Табл. 5

Рис.10. К определению осадки фундамента.

4. СРАВНЕНИЕ ВАРИАНТОВ

По результатам сравнения вариантов наиболее экономичным по затратам на устройство является фундамент на искусственном основании.

5. РАСЧЁТ ТЕЛА ФУНДАМЕНТА .

Сечение 3-3

Рис.9. К определению сечения арматуры.

Принимаем арматуру 8 S400(A_s=5,03см²) с шагом 100мм. Распределительную арматуру принимаем 5 S500 с шагом 350мм.

Сечение 4-4

Рис.9. К определению сечения арматуры.

Принимаем арматуру 8 S400(A_s=5,03см²) с шагом 100мм. Распределительную арматуру принимаем 5 S500 с шагом 350мм.

6.ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА РАБОТ ПО УСТРОЙСТВУ ФУНДАМЕНТОВ

Строительству объекта предшествует инженерная подготовка площадки. В состав этих процессов в общем случае входят расчистка территории площадки, отвод поверхностных и грунтовых вод, создание геодезической разбивочной основы.

При расчистке территории пересаживают зелёные насаждения, корчуют пни, очищают площадку от кустарников, снимают плодородный природный слой почвы.

Далее производят разбивку котлованов и привязывают их с стройгенплану. После этого вокруг будущего котлована, на расстоянии 2-3 м от его бровки параллельно основным разбивочным осям устраивают обноску.

Ленточные фундаменты доставляются на объект с завода ЖБИ. Все элементы ленточных фундаментов укладываются на цементном растворе толщиной 20мм. Пространственная жёсткость зданий обеспечивается перевязкой фундаментными блоками продольных и поперечных стен. Для увеличения жёсткости здания в горизонтальные швы закладывают сетки из арматуры диаметром 8мм.

Устройство сборных железобетонных фундаментов.

Перед строповкой блоков убедиться, что кран находится на безопасном расстоянии от края котлована, что его опоры расположены за пределами бермы обрушения. Фундаментные блоки укладываются по схеме их раскладки в соответствии с проектом.

Монтаж начинать с установки маячных блоков по углам и в местах пересечения стен на расстоянии 20-30 м друг от друга. правильность установки по осям маячных блоков проверить по осевым рискам. После укладки маячных блоков шнур-причалку (натянутый на грани фундаментной ленты) поднять до уровня верхнего наружного ребра блоков и по ней расположить все промежуточные блоки.

При монтаже фундаментные блоки поднять за четыре петли четырехветвевым стропом. Поворотом стрелы монтажного крана блок переместить к месту укладки и по команде звеньевого опустить на основание. Незначительные отклонения от проектного положения устранить, перемещая блок монтажным ломом при натянутых стропах. При этом нельзя нарушать поверхность основания.

Стропы снимать после того, как блок займет правильное положение по высоте и в плане. Положение рядовых блоков контролировать по причалке, отвесу визированием на ранее установленные блоки и по разметочным рискам на фундаментах.

Установка арматуры.

Арматура фундаментов монтируется из сеток и каркаса, заранее изготовленных в арматурном цехе. Из-за больших размеров и трудности транспортировки сетки изготавливать не целиком, а из двух равных частей. Стыковать сетки необходимо электродуговой сваркой стержней внахлестку одним фланговым швом. На подготовленное основание уложить в шахматном порядке через бетонные подкладки размером 70х70 мм, которые должны обеспечить необходимую толщину защитного слоя бетона. После проверки горизонтальности их укладки рейкой и уровнем уложить первую половину сетки нижней ступени фундамента, затем внахлестку - вторую половину и сетки сварить. После этого смонтировать каркас с приваркой его к сетке.

Требования к качеству сварки:

Швы по внешнему виду должны иметь мелкочешуйчатую поверхность без наплывов, пережогов и сужений, наплавленный металл - плотный по всей длине шва, без трещин.

До начала монтажа арматурщики должны спустить в котлованы и траншею лестницы, бетонные подкладки, трапы и инструмент; разметить места установки бетонных подкладок для фиксации толщины защитного слоя, разложить их и выверить горизонтальность положения трехметровой рейкой и уровнем. Затем застропить одну из половин арматурной сетки. Крановщик должен поднять сетку и подать ее к месту установки. Проверив правильность ее установки, арматурщики должны аналогично установить вторую половину сетки, но с нахлесткой стержней на величину длины сварного шва. После прихватки зачистить и сварить стыки одним фланговым швом.

Устройство песчаной подушки.

Песчаные подушки являются простейшим видом искусственных оснований. При устройстве слабый грунт заменяют крупным или средней крупности песком, укладываемым с заданной плотностью сложения. Песчаные подушки используют для передачи давления через подушку фундамента на более прочный грунт по сравнению с несущим слоем естественного основания. Применение подушек способствует уменьшению и выравниванию осадок сооружения и более быстрому их затуханию, а также объема и глубины заложения фундаментов.

Песчаные подушки применяются в следующих целях:

1) для уменьшения осадки фундаментов сооружения, если модуль деформации песка в теле песчаной подушки (обычно 120--200 кг/см) больше, чем модуль деформации грунтов основания;

2) для увеличения устойчивости фундаментов, если прочностные характеристики (угол внутреннего трения и сцепление) песка в песчаной подушке большие, чем у грунтов основания;

3) для более равномерной осадки соседних фундаментов за счет перераспределения напряжений на лежащие под подушкой грунты;

4) для уменьшения глубины заложения фундаментов;

5) для замены пучинистых грунтов выше глубины промерзания грунтов;

6) для упрочнения водонасыщенных глинистых грунтов, залегающих ниже песчаной подушки, за счет дренирования поровой воды в песчаную подушку.

Песчаные подушки устраиваются толщиной от 0,5 до 6,5 м. Размеры песчаной подушки устанавливаются технико-экономическим расчетом в зависимости от нагрузок сооружения и стоимости песка в данном районе. Песчаные подушки желательно устраивать из крупного и средне-зернистого песка. Пылеватые и глинистые частицы, находящиеся в песке, резко снижают его прочностные свойства при водонасыщении (явление плывунности) и способствуют пучению, поэтому процент содержания пылеватых и глинистых частиц должен быть ограничен.

Минимальная толщина песчаной подушки под фундаментом определяется из условия, чтобы осадка песчаной подушки и нижележащих грунтов была бы меньше допустимой величины осадки для данного сооружения.

Расчет производится следующим образом. Зная гранулометрический состав песка (задаваясь максимальной величиной относительной плотности /_п = 0,7), определяют коэффициент пористости уплотненного песка в теле песчаной подушки и устанавливают соответствующий этому значению модуль общей деформации песка. Затем устанавливают эпюру распределения вертикальных напряжений над фундаментом с учетом двухслойного основания, используя решение К. Е. Егорова . Зная модуль общей деформации песка, модуль общей деформации грунтов и эпюру распределения вертикальных напряжений в основании, путем подбора определяется такая толщина песчаной подушки, чтобы осадка фундаментов данного сооружения была бы меньшей или равной допустимой осадке для данного сооружения.

Размеры песчаной подушки в плане должны обеспечивать устойчивость грунта вокруг песчаной подушки от действия горизонтальных нормальных напряжений и касательных сил.

Расчет фундаментов на песчаной подушке по устойчивости следует производить, пользуясь решениями теории предельного равновесия или используя методы, основанные на круглоцилиндрических поверхностях скольжения.

При расчетах устойчивости следует рассмотреть случаи, когда поверхности скольжения целиком располагаются в песчаной подушке и касаются нижележащих глинистых грунтов, а также случаи, когда поверхность скольжения проходит через толщу глинистых грунтов. В последнем случае следует учесть изменение прочностных характеристик водонасыщенных глинистых грунтов во времени в процессе консолидации. Методы возведения песчаных подушек должны обеспечить максимальную плотность песка в теле подушки. При устройстве подушки несколько выше уровня грунтовых вод песок укладывается слоями в 15--20 см с уплотнением каждого слоя укаткой, трамбованием или виброуплотнением до плотности 1,65-1,7 т/м³ либо тяжелыми трамбовками при толщине слоя до 2 м. Если песок укладывается в сухом котловане, а уплотнение его производится катками или трамбующими механизмами, желательно песок перед укладкой полить водой.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В данном курсовом проекте выполнили оценку инженерно-геологических условий площадки строительства, вариантное проектирование, проектирование фундаментов на естественном основании, проектирование свайных фундаментов, проектирование фундаментов на искусственном основании. Более экономичным вариантом оказался фундамент на искусственном основании.

ЛИТЕРАТУРА