Проектирование фундамента здания вокзала без каркаса

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Исходные данные. Оценка инженерно-геологических условий площадки

1.1 Назначение и конструктивные особенности подземной части здания

Проектируемым зданием является вокзал без каркаса высотой 20 м. Несущими конструкциями являются блоки ленточных фундаментов, расположенные по осям А-Д с шагом 6 м. В осях А-Д здания имеется подвал с отметкой пола - 2,2 м. Наружные стены кирпичные толщиной 510 мм. Фундамент воспринимает нагрузку от стен и колонн здания и передает ее на основание.

Нагрузки и воздействия на основание определяются суммированием усилий, действующих в сечении по обрезу фундамента, и соответствующих усилий, возникающих от собственного веса фундамента, веса грунтов на уступах фундамента.

1.2 Характеристика площадки, инженерно-геологические и гидрологические условия

Оценка инженерно-геологических условий начинается с анализа напластования грунтов (наименование грунтов, условия залегания, мощность, наличие и глубина залегания подземных вод). Для этого в соответствии с исходными данными, приведенными в приложении к заданию на курсовое проектирование, строим геологический разрез (см. рис. 1).

Отметка 0,000 соответствует отметке 140,000 м на местности. нормативная глубина промерзания грунта в районе строительства - 1,9 м. Подземные воды замечены на отметке 139,3 м.

Площадка района строительства сложена следующими грунтами:

1 слой - почвенный мощностью h1 = 0,2 м;
2 слой - песок крупный h2 = 1,0 м;
3 слой - песок гравелистый h3 = 2,0 м;
4 слой - суглинок мощностью h4 = 2,0 м;
5 слой - глина мощностью h5 = 2,0 м;
6 слой - песок мелкий мощностью h6 = 3,0 м;

Для количественной оценки прочностных и деформационных свойств грунтов площадки вычисляем производные характеристики физических свойств: 1) для песчаных грунтов - коэффициент пористости и степень влажности; 2) для пылевато-глинистых грунтов - число пластичности, показатель текучести, коэффициент пористости и степень влажности.

Результаты вычислений производственных характеристик физических свойств грунтов сводим в таблицу 2.

1.3 Строительная классификация грунтов площадки

Слой 1. Почвенный слой мощностью h₁ = 0.2 м.

Слой 2. Песок крупный h₂ = 1.0 м.

Коэффициент пористости грунта определяем по формуле:

- плотность частиц грунта, г / см³;

- плотность грунта, г / см³;

W - природная влажность, доли единицы.

Вид песчаного грунта по плотности сложения устанавливаем по коэффициенту пористости: > песок средней плотности.

Степень влажности грунта определяем по формуле:

где - плотность воды; г/ см³.

Слой 3. Песок гравелистый мощностью h₃ = 2.0 м.

Слой 4. Суглинок мощностью h₄ = 2.0 м.

Число пластичности грунта определяем по формуле:

- влажность на границе текучести, % ;

- влажность на границе раскатывания, %;

Показатель текучести грунта определяем по формуле:

Слой 5. Глина мощностью h₅ = 2.0 м.

Число пластичности грунта определяем по формуле:



- влажность на границе текучести, % ;

- влажность на границе раскатывания, %;

Показатель текучести грунта определяем по формуле:

Слой 6. Песок мелкий мощностью h₆ = 3.0 м.

Для песчаных грунтов устанавливаем вид по плотности сложения в зависимости от коэффициента пористости и разновидность в зависимости от степени влажности.

Для пылевато-глинистых грунтов в зависимости от показателя текучести определяем разновидность пылевато-глинистого грунта.

По значениям характеристик физических свойств грунтов, определяющих их тип и разновидность, выписываем из соответствующих таблиц СНБ значения угла внутреннего трения , удельного сцепления , модуля деформации и расчётного сопротивления грунта .

В целях наглядного представления о строительных свойствах грунтов площадки классификационные показатели сводим в таблицу 2.

1.4 Оценка строительных свойств грунтов площадки и возможные варианты фундаментов здания

По характеристикам механических свойств грунтов () и значению расчетного сопротивления можно судить о несущей способности, деформативности грунта и возможности использования его в качестве основания фундамента. Явными для этой цели служат модуль деформации и расчетное сопротивление .

Грунты принято считать малосжимаемыми (а, следовательно, хорошими как основания для сооружений), если модуль деформации ; среднесжимаемыми при и сильносжимаемыми, если . Опирать фундаменты на сильносжимаемые грунты с показателем текучести, превышающим 0.75 небезопасно, и использовать эти грунты в качестве оснований капитальных зданий нормативными документами не допускается.

1 слой - почвенный. Перед началом производственных работ по строительству сооружений его снимают и складируют в штабеля в пределах площадки строительства, поэтому почвенный слой и его характеристики в расчеты не включают;

2 слой - песок крупный средней плотности насыщенный водой, модуль деформации , следовательно, этот слой является несущим;

3 слой - песок гравелистый плотный насыщенный водой, модуль деформации , следовательно, этот слой является несущим;

4 слой - суглинок мягкопластичный, насыщенный водой, модуль деформации , следовательно, этот слой является несущим;

5 слой - глина полутвёрдая, насыщена водой, модуль деформации , следовательно, этот слой может являться несущим;

6 слой - песок мелкий рыхлый, насыщен водой, модуль деформации , следовательно, этот слой может являться несущим.

Поскольку все слои грунтов, составляющие геологический разрез площадки, являются несущими, наиболее экономически целесообразным считаем размещение фундаментов во втором слое.

2. Фундаменты мелкого заложения

2.1 Нагрузки, учитываемые в расчетах оснований фундаментов

Исходя из задания, необходимо рассчитать фундамент Ф3. Этот фундамент запроектирован под сборные железобетонные колоны. Тип фундамента - отдельный фундамент стаканного типа.

Глубина заложения фундамента зависит от многих факторов. Определяющими из них являются:

1) инженерно-геологические и гидрогеологические условия площадки и положения несущего слоя грунта;

2) глубина промерзания грунта;

3) конструктивные особенности подземной части здания (наличие подвала коммуникаций, примыкание к соседнему зданию и т.д.).

Предварительную глубину заложения фундамента назначаем исходя из конструктивных соображений.

Здание электровозного депо подвала не имеет.

Несущим слоем грунта является грунт №2 - песок гравелистый, плотный. Заглубление фундамента в несущий слой грунта должно быть на 0,1 - 0,15 м.

Глубина заложения фундамента, с учетом глубины промерзания, назначается в соответствии с указаниями, приведенными в табл. 2 СНБ [4].

Расчетная глубина сезонного промерзания грунта у фундамента определяется по формуле:

d_f =K_h*d_fn =0,4*0,7=0.28 м,

где K_h - коэффициент, учитывающий влияние теплового режима здания на глубину промерзания грунта у фундамента стен и колонн, принимается по табл. 1 [4]; d_fn - нормативная глубина сезонного промерзания грунта, принимаем из табл. 1 СНБ [4].

При назначении глубины заложения фундаментов каркасных зданий надо иметь в виду, что фундаменты сборных железобетонных колонн принимаются обычно типовые, минимальная высота которых 1,5 м. За окончательно глубину заложения фундаментов принимаем глубину равную 1.7 м из конструктивных соображений.

2.2 Определение размеров подошвы фундамента

грунт фундамент подошва здание

Размеры подошвы фундамента зависят от ряда связанных между собой параметров и устанавливаются путем последовательного приближения.

В порядке первого приближения площадь подошвы фундамента А определяется по формуле:

- расчетная нагрузка в плоскости обреза фундамента;

- расчетное сопротивление грунта, залегающего под подошвой фундамента;

- среднее значение удельного веса фундамента;

- глубина заложения фундамента от уровня планировки.

Для фундамента Ф2:

Поскольку в рассматриваемом случае рассчитывается ленточный фундамент, площадь которого равна A= м, получаем требуемую ширину подошвы фундамента =0.33 м. По каталогу выбираем ближайший по размерам типовой сборный блок-подушку шириной =0.6 м, высотой h=0,3 м, длиной м и весом 4.5 кН. Конструкцию стены фундамента назначим из трёх фундаментных блоков длиной = 1,18 м, вес каждого блока составляет 6,4 кН.

Для фундамента Ф6:

По каталогу выбираем ближайший по размерам типовой сборный блок-подушку шириной =0,6 м, высотой h=0,3 м, длиной м и весом 4,5 кН. Конструкцию стены фундамента назначим из трёх фундаментных блоков длиной = 1,18 м, вес каждого блока составляет 6,4 кН.

2.3 Поверка напряжений в основании и уточнение размеров подошвы фундамента

Для фундамента Ф2:

Определяем расчетное сопротивление грунта несущего слоя по формуле:

где г_c1, г_с2 - коэффициенты условий работы соответственно грунтового основания здания или сооружения во взаимодействии с основанием;

k - коэффициент, равный 1, если расчетные характеристики ц₁₁ и с₁₁ получены в результате непосредственного испытария образцов грунта строительной площадки, и равен 1,1, если они получены по косвенным данным;

M_г, M_q и M_C - безразмерные коэффициенты, зависящие от угла внутреннего трения;

k_z - коэффициент, равный 1 при b < 10 м;

г₁₁ - осредненный расчетный удельный вес грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента (при наличии грунтовых вод определяется с учетом взвешивающего действия воды);

- осредненный расчетный удельный вес грунтов, залегающих выше отметки заложения фундамента;

- глубина подвала;

- расчетное удельное сцепление грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента.

г_c1=1.4; г_с2=1,3; k=1,1; Mг=2,765; Mq=12,065; M_C=12,51; k_z=1; =0; =1,5кПа

Осредненный расчетный удельный вес грунтов, залегающих выше отметки заложения фундамента:

=,

,

Находим вес грунта, лежащего на обрезах фундамента, и вес фундамента:

Принимая удельный вес грунта обратной засыпки равным 18 кН/м³ определим вес 1 м длины грунта на обрезах фундамента:

Среднее давление по подошве фундамента:



Условие p < R соблюдается, а недонапряжение по максимальному краевому давлению не превышает 10%, следовательно фундамент запроектирован экономично.

г_c1=1.4; г_с2=1,3; k=1,1; Mг=2,765; Mq=12,065; M_C=12,51; k_z=1; =0; =1,5кПа

Осредненный расчетный удельный вес грунтов, залегающих выше отметки заложения фундамента:

=,

,

Находим вес грунта, лежащего на обрезах фундамента, и вес фундамента:

Принимая удельный вес грунта обратной засыпки равным 18 кН/м³ определим вес 1 м длины грунта на обрезах фундамента:

Среднее давление по подошве фундамента:

Среднее давление по подошве фундамента:

Условие p < R соблюдается, а недонапряжение по максимальному краевому давлению не превышает 10%, следовательно фундамент запроектирован экономично.

2.4 Расчет осадок фундамента

Сущность расчета осадок фундамента заключается в удовлетворении условия:

где s - конечная осадка фундамента, см;

s_u - предельная величина деформации основания фундамента зданий и сооружений, см.

Значение конечной осадки вычисляется по методу послойного суммирования осадок отдельных слоев в пределах сжимаемой толщи основания, для каждого из которых устанавливается свое значение модуля деформации с учетом природного напряженного состояния грунта рассматриваемого слоя.

Находим значения удельного веса грунтов (при наличии грунтовых вод определяется с учетом взвешивающего действия воды):



Находим ординаты эпюры вертикальных напряжений от действия собственного веса грунта и вспомогательной эпюры 0,2_zg по формуле:

где n - число слоев грунта, от веса которых определяется напряжение;

г_i - удельный вес i-го слоя грунта;

h_i - толщина i-го слоя.

на поверхности земли:

_zg=0; 0,2_zg=0;

на уровне подошвы фундамента:

от уровня подошвы фундамента до 2 слоя:

на уровне контакта 2 и 3 слоев:

на уровне контакта 3 и 4 слоев:

на уровне контакта 4 и 5 слоев:

Для фундамента Ф2:

Находим дополнительное вертикальное давление:

з=1.98: о=0,8 , тогда высота элементарного слоя составит:



Наименование слоя грунта	z, м	о=2z/b	б	Уzp=p0Чб	E, МПа
Песок гравелистый плотный насыщенный водой	0	0	1	323,73	45
	0,3	0,8	0,871	281,97
	0,6	1,6	0,595	192,62
	0,9	2,4	0,397	128,52
	1,2	3,2	0,273	88,38
Суглинок Мягкопластичный Насыщенный водой	1,5	4	0,195	63,13	12,1
	1,8	4,8	0,14	45,32
	2,1	5,6	0,1	32,37
	2,4	6,4	0,08	25,89
	2,7	7,2	0,068	22,01
	3	8	0,053	17,16
	3,2	8,8	0,042	13,59
Глина ненабухающая	3,3	9,6	0,039	12,63	20,7
	3,6	10,4	0,033	10,68

Размещено на Allbest.ru