Здание фабричного корпуса в Петрозаводске

Размещено на http://www.allbest.ru/

КАЛИНИНГРАДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра ПГС

Курсовой проект

«Здание фабричного корпуса в Петрозаводске»

по дисциплине «Основания и Фундаменты»

г. Калининград 2011 г.

1. Исходные данные

Курсовой проект выполняется на основании выданного задания. Задание представляет собой проект здания фабричного корпуса в городе Петрозаводске. Строительство дома ведется на площадке со спокойным, слабохолмистым рельефом. Грунт площадки имеет три слоя, один из которых - верхний насыпной слой - глина. Второй слой представляет собой супесь. Третий слой представляет собой суглинок. Сведения о нагрузках, действующих на обрез фундамента, сведены в таблицу:

№ схемы	Вариант	№ сечения фунд-та	N011, кН	М011, кН·м	Т011, кН
Схема №1 Здание химической лаборатории	нечетный	1-1	1800	-40	- 40
		2-2	3200	±150	±32
		3-3	2400	230	60
		4-4	650	55	-

2. Оценка инженерно-геологических условий и свойств грунта

2.1 Геологические характеристики грунтов

Площадка строительства находится в городе Петрозаводск и инженерно-геологические условия ее освещены тремя выработками: скв. №1, скв. №2, скв. №3, скв. №4, скв. №5.

Первый слой - образец №1 -глина , для которой известны следующие характеристики:

Удельный вес твердых частиц грунта г_s=26,9кН/м³

Влажность W=0,39

Предел текучести W_L=0,50

Предел раскатывания W_Р=0,30

Коэффициент фильтрации k_ф=3,1х 10^-8см/с

Модуль деформации Е=7500кПа

Для расчета по несущей способности:

Удельный вес грунта г_I=15,5кН/м³

Угол внутреннего трения ц₁=14 град

Сцепление С_I=22 кПа

Для расчета по деформациям:

Удельный вес грунта г_II=18,2 кН/м³

Угол внутреннего трения ц_II=16 град

Сцепление С_II=30 кПа

Второй слой - образец №12 - супесь, для которой известны следующие характеристики:

Удельный вес твердых частиц грунта г_s=26,4 кН/м³

Влажность W=0,29

Предел текучести W_L=0,31

Предел раскатывания W_р=0,25

Модуль деформации Е=8000кПа

Коэффициент фильтрации k_ф=1,1•10^-5 см/с

Для расчета по несущей способности:

Удельный вес грунта г₁=15,5кН/м³

Угол внутреннего трения ц₁=17град

Сцепление С₁=4 кПа

Для расчета по деформациям:

Удельный вес грунта г₁₁=18,3 кН/м³

Угол внутреннего трения ц₁₁=20град

Сцепление С₁₁=5 кПа

Третий слой - образец №7 - суглинок, для которого известны следующие характеристики:

Удельный вес твердых частиц грунта г_s=26,8 кН/м³

Влажность W=0,31

Предел текучести W_L=0,36

Предел раскатывания W_р=0,22

Модуль деформации Е=10000 кПа

Коэффициент фильтрации k_ф=2,5•10^-7 см/с

Для расчета по несущей способности:

Удельный вес грунта г₁=15,7 кН/м³

Угол внутреннего трения ц₁=15град

Сцепление С₁=9 кПа

Для расчета по деформациям:

Удельный вес грунта г₁₁=18,5 кН/м³

Угол внутреннего трения ц₁₁=17град

Сцепление С₁₁=12кПа

2.2 Определение наименований грунтов

Глина (образец №1)

а) Расчет по несущей способности

Удельный вес сухого грунта

г_d= г/(1+W)=15,5/(1+0,39)=11,15кН/м³

Коэффициент пористости

е =( г_s- г_d)/ г_d=(26,9-11,2)/11,2=1,4

Пористость

n=e/(1+e)=1,4/(1+1,4)=0,6

Полная влагонепроницаемость

W_sat=W_max=e· г_W/ г_s=1,4·10/26,9=0,52

где г_W- удельный вес воды; г_W=10 кН/м³

Степень влажности

S_r=W/W_sat=W· г_s/ e· г_W=0,18*26,6/0,8*10=0,6

Удельный вес грунта с учетом взвешивающего действия воды

г_sb=( г_s- г_W)/(1+e)=(26,9-10)/(1+1,4)=7,04 кН/м³

б) Расчет по деформациям

Удельный вес сухого грунта

г_d= г/(1+W)=18,2/(1+0,39)=13,09 кН/м³

Коэффициент пористости

е =( г_s- г_d)/ г_d =(26,9-13,09)/13,09=1,06

Пористость

n=e/(1+e)=1,06/(1+1,06)=0,51

Полная влагонепроницаемость

W_sat=W_max=e· г_W/ г_s =1,06·10/26,9=0,39

Cтепень влажности

S_r=W/W_sat=W· г_s/ e· г_W=0,39*26,9/1,06*10=0,98

Удельный вес грунта с учетом взвешивающего действия воды

г_sb=( г_s- г_W)/(1+e)=(26,9-10)/(1+1,06)=8,2кН/м³

Число пластичности

I_p=W_L-W_p=0,50-0,30=0,2

Показатель текучести

I_L=(W-W_p)/( W_L-W_p)=(0,39-0,30)/(0,50-0,30)=0,45

Коэффициент относительной сжимаемости

m_V=в/E=0,6/8000=7,5х10^-5 1/кПа

в = 0,6 - для глины

Супесь (образец №12)

а) Расчет по несущей способности:

Удельный вес сухого грунта

г_d= г/(1+W)=15,5/(1+0,29)=12,02кН/м³

Коэффициент пористости

е =( г_s- г_d)/ г_d =(26,4-12,02)/12,02=1,19

Пористость

n=e/(1+e)=1,19/(1+1,19)=0,54

Полная влагонепроницаемость

W_sat=W_max=e· г_W/ г_s =0,54·10/26,4=0,20

Cтепень влажности

S_r=W/W_sat=W· г_s/ e· г_W=0,29/0,20=1,45

Удельный вес грунта с учетом взвешивающего действия воды

г_sb=( г_s- г_W)/(1+e)=(26,4-10)/(1+1,19)=7,48кН/м³

б) Расчет по деформациям

Удельный вес сухого грунта

г_d= г/(1+W)=18,3/(1+0,29)=14,2 кН/м³

Коэффициент пористости

е =( г_s- г_d)/ г_d =(26,4-12,02)/12,02=1,19

Пористость

n=e/(1+e)=1,19/(1+1,19)=0,54

Полная влагонепроницаемость

W_sat=W_max=e· г_W/ г_s =1,19·10/26,4=0,45

Степень влажности

S_r=W/W_sat=W· г_s/ e· г_W=0,29/0,45=0,64

Удельный вес грунта с учетом взвешивающего действия воды

г_sb=( г_s- г_W)/(1+e)=(26,4-10)/(1+1,19)=7,48 кН/м³

Число пластичности

I_p=W_L-W_p=0,31-0,25=0,06

Показатель текучести

I_L=(W-W_p)/( W_L-W_p)=(0,29-0,25)/(0,31-0,25)=0,7

Коэффициент относительной сжимаемости

m_V=в/E=0,74/8000=9,3х10^-5 1/кПа

в = 0,74-для супеси

Суглинок (образец №7)

а) Расчет по несущей способности:

Удельный вес сухого грунта

г_d= г/(1+W)=15,7/(1+0,31)=12кН/м³

Коэффициент пористости

е =( г_s- г_d)/ г_d=(26,8-12)/12=1,2

Пористость

n=e/(1+e)=1,2/(1+1,2)=0,5

Полная влагонепроницаемость

W_sat=W_max=e· г_W/ г_s =1,2·10/26,8=0,45

Степень влажности

S_r=W/W_sat=W· г_s/ e· г_W=0,31*26,8/1,2*10=0,7

Удельный вес грунта с учетом взвешивающего действия воды

г_sb=( г_s- г_W)/(1+e)=(26,8-10)/(1+1,2)=7,6кН/м³

б) Расчет по деформациям

Удельный вес сухого грунта

г_d= г/(1+W)=18,5/(1+0,31)=14,1кН/м³

Коэффициент пористости

е =( г_s- г_d)/ г_d =(26,8-14,1)/14,1=0,9

Пористость

n=e/(1+e)=0,9/(1+0,9)=0,47

Полная влагонепроницаемость

W_sat=W_max=e· г_W/ г_s =0,9·10/26,8=0,3

Степень влажности

S_r=W/W_sat=W· г_s/ e· г_W=0,31/0,3=1,03

Удельный вес грунта с учетом взвешивающего действия воды

г_sb=( г_s- г_W)/(1+e)=(26,8-10)/(1+0,9)=8,8кН/м³

Число пластичности

I_p=W_L-W_p=0,36-0,22=0,14

Показатель текучести

I_L=(W-W_p)/( W_L-W_p)=(0,31-0,22)/(0,36-0,22)=0,64

Коэффициент относительной сжимаемости

m_V=в/E = 0,52/10000=5,2х10^-5 1/кПа

в = 0,52 - для суглинка

Описание грунтов:

Глина (образец №1) - тугопластичная, среднесжимаемый, легкая песчанистая Супесь (образец №12) - полутвердая, среднесжимаемая, легкая песчанистая.

Суглинок (образец №7) - мягкоопластичный, среднесжимаемый, тяжелый песчанистый.

2.3 Определение расчетной и нормативной глубины промерзания

Нормативная глубина промерзания грунта определяется по формуле (2)

СНиП 2.02.01-83 для районов, где глубина промерзания не более 2,5м: df_n=d_oM_t - нормативная глубина сезонного промерзания,

M_t - безразмерный коэффициент, численно равный сумме абсолютных значений среднемесячных отрицательных температур за зиму в данном районе, принимается по СНиП 2.01.01-82 "Строительная климатология и геофизика".

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

M_t=36,8 для г.Петрозаводск

d_fn=0,2336,8=1,4 м.

Расчетная глубина промерзания определяется по формуле (3) СНиП 2.02.01-83:

d_f = k_hd_fn,

k_h - коэффициент влияния теплового режима здания на промерзание грунта у наружных стен, т.к. здание с техническим подвалом k_h=0,5.

d_f = 0,51,4=0,7м.

3. Разработка вариантов фундамента

Разработку вариантов следует производить для одного наиболее нагруженного фундамента заданного сооружения. В нашем случае - фундамент №2.

Схема №1 Здание химической лаборатории	Нечетный	2	3200	±150	±32
№ схемы	Вариант	№ фунд-та	N011, кН	М011, кН·м	Т011, кН

3.1 Фундаменты на естественном основании

Выбор глубины заложения фундамента.

За относительную отметку ±0,000 принимаем пол первого этажа. Обрез фундаментов выполняем на отметке -0,150м. В соответствии с конструктивными требованиями при глубине пола в подвале на отметке 2,7 м примем толщину пола 0,2 м, а расстояние от низа конструкции пола в подвале до подошвы фундамента назначим равным 0,4 м, имея в виду, что высота типового блока подушки составит 0,3 м. Тогда глубина заложения подошвы фундамента от уровня планировки будет равна 3,6 м, а от отметки земли - 2,7 м, что больше d_f=0,5 м.

Площадь подошвы фундамента и его размеры в плане.

А = N₀₁₁/(R-г_ср·d);

N₀₁₁ - усилие, передаваемое по обрезу фундамента, кН

г_ср = 20 кН/м³

А = 3200/(634,9-20·3,6) = 0,91м²;

По конструктивным требованиям принимаем b=1,5м и l = 1,5м.

Конструирование веса фундамента и определение веса фундамента N_фII и грунта на его ступенях N_грII.

Собственный вес фундамента:

N_фII = V_ф· г_жб,

где V_ф- объем фундамента

г_жб - удельный вес железобетона, кН/м³; г_жб=25 кН/м³

V_ф= 1,5·1,5·0,3+1,2·1,2·0,3-0,475·0,675·0,5= 0,95м³

N_фII = 0,95·25 = 23,75кН

Вес грунта, находящегося на ступенях фундамента, кН

N_грII = V_гр· г_II^ґ

где V_гр- объем грунта, находящегося на ступенях фундамента, м³

г_II^ґ-удельный вес грунта, кН/м³

V_гр = 0,55·0,55·3,3-0,15•0,15•0,3 = 0,9м³

N_грII = 0,9· 20,5 = 18,45кН.

Определение среднего давления P по подошве фундамента и сравнение его с расчетным сопротивлением грунта основания R.

P = (N_0II+ N_фII+ N_грII)/А ? R

P = (3200+23,75+18,45)/2,25 = 245,4 МПа ? 634,9 МПа

Недогрузка фундамента составляет (634,9-245,4)·100%/634,9 = 6,1%

Определение абсолютной осадки основания фундамента S и сравнение с предельной величиной деформации основания S_u, установленной для рассматриваемого типа здания.

Расчет сводится к удовлетворению условия

S ? S_u

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

S=в·Уу_zp,i·h_i/E_i

в - безразмерный коэффициент, в=0,8

у_zp,i- среднее значение дополнительного вертикального нормального

напряжения в i-ом слое грунта

h_i- толщина i-го слоя грунта

E_i- модуль деформации i-го слоя грунта

Вертикальные напряжения от собственного веса грунта на уровне подошвы фундамента у_{zg 0} при планировке срезкой:

у_{zg 0} =гґ· d,

гґ- удельный вес грунта, расположенного выше подошвы фундамента

у_{zg 0} =20,5•3,0 = 61,5 кПа

Вертикальные напряжения от собственного веса грунта у_zg на границе слоя, расположенного на глубине z от подошвы фундамента:

у_zg =гґ·d+Уг_ih_i

г_i - удельный вес i-го слоя грунта

h_i - толщина i-го слоя грунта

Вертикальное давление на основание на уровне подошвы фундамента

у_{zр 0} =P- у_{zg 0} = 245,4-61,5= 183,9кПа

Р- среднее давление под подошвой фундамента

Вертикальные нормальные напряжения на глубине z от подошвы фундамента по вертикали, проходящей через центр подошвы фундамента, определяется по формуле:

у_zр = б·Р₀

б - коэффициент, принимаемый по СНиП.

Величины, используемые при расчете осадок фундаментов по методу послойного суммирования.

Грунт	№точки	z,см	уzg	з=l/b	о=2z/b	б	уzp= б·Р0	ЕiкПа
Глина	0	0	61,5	1	0	1	183,9	7500
	1	0,2	65,1		0,3	0,97	238,04
	2	0,4	68,7		0,5	0,92	225,8
Супесь	3	0,9	77,8		1,2	0,606	148,7	8000
	4	1,4	86,9		1,9	0,364	89,3
	5	1,9	96,0		2,7	0,215	52,8
	6	2,4	105,1		3,2	0,160	39,3
	7	2,9	114,2		3,9	0,144	35,3
	8	3,4	123,3		4,5	0,088	21,6
Суглинок	9	3,9	132,4		5,2	0,067	16,4	10000
	10	4,4	141,5		5,9	0,053	13,0
	11	4,9	150,6		6,5	0,044	10,8

S=0,8[(183,9+(183,9+238,04)/2+(238,04+225,8)/2)·0,2/18000+((224,8+148,7)/2+(148,7+89,3)/2+(89,3+52,8)/2+(52,8+39,3)/2+(39,3+35,3)/2+(35,3+21,6)/2)·0,5/ 22000+((21,6+16,4)/2+(16,4+13,0)/2+(13,0+10,8)/2)·0,5/10000] = 0,0163м = 1,63см.

Сравним предельную осадку с максимальной:

S = 1,63 см < S_u = 12см

Условие удовлетворяется.

3.2 Фундаменты на улучшенном основании

Расчёт песчаной или гравийной подушки сводится к определению её размеров и осадки возводимого на ней фундамента.

1) В качестве улучшенного основания принимаем песок средней крупности со следующими характеристиками

_II=20,1кН/м³ _II=38 _s=26,4кН/м³

=0,16 Е=40·10⁶Па к_ф=2·10^-2см/с

Рассчитываем дополнительные характеристики:

е=(_s/_II)·(1+)-1=(26,4/20,1)·(1+0,16)-1=0,52

_sbII=(_s-_b)/(1+е)=(26,4-10)/(1+0,52)=10,79кН/м³

2) Глубину заложения подошвы фундамента принимаем аналогично тому, как делали это для фундамента на естественном основании,

d = 3,6м

3) В соответствии с крупностью выбранного песка для подушки по таблице справочника, устанавливаем расчётное сопротивление R₀ для него, которое даётся применительно к фундаменту, имеющему ширину b=1м. Принимаем R₀=500кПа.

4) Исходя из принятого расчётного сопротивления R₀=500кПа, производим предварительное определение площади подошвы фундамента А₀ и его размеров в плане b и l.

А₀ = N_0II/(R₀-_ср·d₀) = 510/(500-20·3,6) = 1,19м²

Из конструктивных требований принимаем b=1,5м и l=1,5м.

5) Для окончательного назначения размеров фундамента определяем расчётное сопротивление грунта подушки (d >2м).

R=(R₀·(1+k₁·(b-b₀)/b₀))+k₂·гґ_II(d-d₀)

Где b=1,5м k₂=0,25 d=3,6м k₁=0,05

R₁ = (500·(1+0,05·(1,5-1)/1))+0,25·20·(3,6-2) = 522кПа

А₁ = 1500/(522-20·3,6) = 3,15м²

b = 1,5м l =2,1м

6) Вычисляем собственный вес фундамента:

N_фII=V_ф· г_жб,

V_ф = 1,5·2,1·0,3+1,2·1,8·0,3-0,675·0,475·0,5 = 1,43м³

N_фII = 1,43·25 = 35,75кН

Вес грунта, находящегося на ступенях фундамента, кН

N_грII=V_гр· г_II^ґ

N_грII=18,2(0,55·0,85•3.3-0,15·0,15•0,3) = 27,96кН

7) Определим среднее давление P по подошве фундамента

P = (N_0II+ N_фII+ N_грII)/А ? R

P = (510+35,75+27,96)/3,15 = 182,1кПа ? 522кПа

Условие выполняется.

Найдем дополнительные вертикальные напряжения от собственного веса грунта

у_{zg 0} на уровне подошвы фундамента:

у_{zg 0} = гґ·d

у_{zg 0} = 61,5 кПа

Дополнительное вертикальное давление на уровне подошвы фундамента у_{zр 0}:

у_{zр 0} = P- у_{zg 0}=182,1-61,5 = 120,6кПа

8) Зададимся толщиной висячей подушки, h_п=1,0м.

Проверяем условие _zg+_zp R_z - проверка напряжений на кровле слабого подстилающего слоя

_zg= 61,5+1·10,79 = 70,85кПа

_zp= 0,548·120,6 = 66,1 кПа

Для установления R_z вычислим площадь условного фундамента

А_у = N_0II/_zp = 3200/66,1=7,7м², b=2,7м, l=2,7м.

R_z=1,2·1,1(0,72·1·1·18,2+3,87·3,6·19,2+(2,3-1)·3,3·19,2+6,45·18)/1,1=606,6кПа

70,85+66,1=137,0 606,6кПа - условие удовлетворяется.

=((606,6-137,0)/606,6)·100=46,6

Ширину подушки понизу определяем по формуле:

b_п=b+2·h_п·tg,

где - угол распределения давления в теле подушки (30…40). Принимаем =35,

тогда b_п=1,5+2·1·tg35=3м

Осадку фундамента определяем так же, как для фундамента на естественном основании.

Величины, используемые при расчете осадок фундаментов по методу послойного суммирования.

Грунт	№ точки	z,см	уzg	з=l/b	о=2z/b	б	уzp= б·Р0	Еi кПа
Глина	0	0	61,5	1/4	0	1	120,6	7500
	1	0,2	65,1		0,3	0,941	171,9
	2	0,4	68,7		0,5	0,724	131,8
Супесь	3	0,9	77,8		1,2	0,682	124,1	8000
	4	1,4	86,9		1,9	0,444	80,8
	5	1,9	96,0		2,7	0,276	50,2
	6	2,4	105,1		3,2	0,210	38,2
	7	2,9	114,2		3,9	0,152	27,7
	8	3,4	123,3		4,5	0,119	21,7
Суглинок	9	3,9	132,4		5,2	0,091	16,6	10000
	10	4,4	141,5		5,9	0,072	13,1
	11	4,9	150,6		6,5	0,060	10,9

= 0,8

[(120,6+(120,6+171,9)/2+(171,9+131,8)/2)*0,2/18000+((131,8+124,1)/2+(124,1+80,8)/2+(80,8+50,2)/2+(50,2+38,2)/2+(38,2+27,7)/2+(27,7+21,7)/2)*0,5/22000+((21,7+16,6)/2+(16,6+13,1)/2+(13,1+10,9)/2)*0,5/10000] = 0,013м = 1,3см

Сравним предельную осадку с максимальной

S = 1,3см < S_u= 12см

Условие выполняется.

3.3 Свайный фундамент

Определение глубины заложения подошвы ростверка:

d_р= d_b+h_ef+h_р

d_b - глубина подвала - расстояние от уровня планировки до пола подвала, м;

h_р - высота ростверка

h_{р min}=a_k+t+20см

t- глубина заделки свай в ростверк, м: t=0,05м

a_k- больший размер колонны в плане, a_k=0,6м

h_{р min} = 0,6+0,05+0,2 = 0,85м

h_ef - толщина пола подвала, h_ef = 0,2м

d_р = 2,7+0,2+0,85 = 4,05м

d_р = 4,05м > d_f = 1,2м - условие выполняется.

Выбор типа, марки и длины сваи:

Марка сваи С6-30 (ГОСТ 19804.1-79). Бетон В25; R_b=14,5Мпа. Продольная арматура 414 А-III; R_s=340Мпа, А_s=6,16см². Поперечное сечение сваи 0,3х0,3м, длина 4 м, острие - 0,3 м.

Свая погружается с помощью забивки дизель-молотом.

Определение расчетной нагрузки на сваю:

По грунту:

P = _c· (_cR·R·A + u У_cf·f_i·h_i)

_c - коэффициент условий работы сваи в грунте, _c =1

А - площадь опирания сваи на грунт ,м²

h_i - толщина i-го слоя грунта

_cR, _cf -коэффициенты условий работы грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью, м

R, f_i- расчетные сопротивления грунта под нижним концом сваи и i-го слоя грунта по боковой поверхности сваи определяемые по таблицам, кПа.

u - наружный периметр поперечного сечения сваи, м

фундамент грунт основание гидроизоляция

Разбивку грунта делаем на элементарные слои толщиной 1м

zi, м	fi,кПа	гcf	hi,м
4,05	38	1	1
5,05	40	1	1
6,05	42	1	1
7,05	43	1	1
8,05	19	1	1
9,05	19	1	1

Р = 1·(1·2500·0,09 + 1,2·(1•38·1 + 1•40·1 + 1•42·1 + 1•43·1 + 1•19·1 + 1•19·1 )) = 466,2 кПа

По материалу:

Р = ц·г_с(R_b·A + R_sc·А_sґ) = 1·1(14500·0,09 + 340000·0,000616) = 1514 кПа.

В дальнейших расчетах используем меньшее значение расчетной нагрузки, а именно по грунту Р = 466,2 кПа.

Расчетная нагрузка, допускаемая на сваю:

Определение размеров ростверка:

Условное давление под подошвой ростверка

_р = р/(3·d_c)² = 466,2/(3·0,3)² = 575,6кН/м²

Условная площадь подошвы ростверка

А_р = N₀₁/(_p - _cp·d_p·_f) = 3200/(575,6-21,5·4,05·1,1) = 1,06м²

Приближенный вес ростверка и грунта на его уступах:

N_p1=_f·A_p·d_p·_ср=1,1·1,06·4,05·21,5=101,5кН

Количество свай в ростверке:

n = (N₀₁₁+N_p1)/N_u = (3200+101,5)/333,0 = 1,8 = 2 шт.

Размещаем сваи с расстоянием между осями не меньше 3d = 3·0,3 = 0,9м. По конструктивным соображениям, расстояние между сваями по углам прямоугольника 0,9м х 0,3м.

Размер ростверка в плане с учетом свесов 1,8м х 1,2м.

Фактическое давление на сваю:

Вес сваи:

N_СII=0,3•0,3•4•21,5=6,912 кН

Вес ростверка:

= 21,5•1,2•1,8•0,3=13,9 кН.

Вес грунта, располагающегося на ростверке:

= 1,15•1,8•3,05•18,2=114,2кН.

Расчетные значения указанных выше внешних нагрузок для первой группы предельных состояний (коэффициент надежности по нагрузке =1,1):

=1,1•13,9=15,3 кН; N_СII=1,1•6,912=7,6 кН ;N₀₁=1,1•510=561,0 кН; N_G11=1,1•114,2=125,62 кН.

Нагрузка, приходящаяся на одну сваю:

Условие выполняется, следовательно, фундамент запроектирован правильно.

Расчет ростверка на продавливание колонной:

N (₁· (b_c+c₂)+₂· (d_c+c₁)) ·h₁·R_bt,

где N - расчетная продавливающая сила, равная сумме реакций всех свай, расположенных за пределами нижнего основания пирамиды продавливания.

Расчет ростверка на поперечную силу:

При расчете на действие поперечной силы должно удовлетворяться условие:

Q ? m·R_b·b·h₀

где Q = N_i - сумма реакций всех свай, находящихся за пределами наклонного сечения.

Расчеты на продавливание колонной и на поперечную силу проводить не требуется, т.к. сваи находятся внутри пирамиды продавливания.

Расчет ростверка на местное сжатие:

Должно удовлетворятся условие:

N₀₁ ? 1,5•R_пр•A_к

R_пр = 14,5МПа

А_к = 0,6•0,4 = 0,24м² - площадь сечения колонны

N₀₁ = 561,0кПа 1,5•14500•0,24 = 5220кПа

Расчет осадок свайного фундамента:

Представим свайный фундамент в виде условного фундамента на естественном основании.

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

ц_{ср 11}=Уц_{i 11}·l_i/Уl_i

ц_i11 - расчетные значения углов внутреннего трения для слоев

l_i -толщина слоя

ц_{ср 11} = (24·4+17•2)/6 = 21,7є

Проведем наклонные плоскости под углом б= ц_{ср 11}/4=21,7/4=5,4є от точек пересечения наружных граней свай с подошвой ростверка до плоскости (горизонтальной), проходящей через нижний конец сваи. Находим очертание условного фундамента, который включает в себя грунт, сваи и ростверк.

Размеры подошвы условного фундамента:

b_y = b+2l·tg(ц_{ср 11}/4) = 1,8+2·4· tg 5,4° = 2,5м

а_y = а+2l·tg(ц_{ср 11}/4) = 1,2+2·4· tg 5,4° = 1,9м

А_у = b_y· а_y = 4,75м²

Проверим условие:

Р_{ср II} = (N_0II+ N_свII+ N_росII+ N_грII)/А_у < R

N_0II - расчетная вертикальная нагрузка по обрезу фундамента

N_свII, N_росII, N_грII - вес свай, ростверка, грунта в пределах условного фундамента, кН

R - расчетное сопротивление грунта на уровне подошвы условного фундамента

Р_{ср II} = (3200+6,916+13,9+114,2)/4,75 = 135,8кПа < R = 444,4кПа

R = 1,2·1(0,61·1·2,5·11+3,44·1,9·17+(3,44-1)·3,35·17+6,04·10)/1,1 = 444,4кПа

Условие удовлетворяется

Для расчета осадки условного фундамента определим дополнительное давление p₀ = Р_{ср II} - у_{zg 0}

21,5·4+18,5·2 = 123,0 кПа

p₀ = 135,8 - 123,0 = 12,8кПа

Величины, используемые при расчете осадок фундаментов по методу послойного суммирования.

Грунт	№ точки	z, см	уzg	з=l/b	о=2z/b	б	уzp= б·Р0	Еi кПа
Глина	1	0	123,0	1,5	0	1,0	12,8	7500
	2	0,5	133,8		0,4	0,949	12,1
	3	1,0	144,5		0,8	0,756	9,7
	4	1,5	155,3		1,2	0,547	7,0
	5	2,0	166,0		1,6	0,390	5,0
	6	2,5	176,8		2,0	0,285	3,6
	7	3,0	187,5		2,4	0,214	2,7
Суглинок	8	3,5	196,8		2,8	0,165	2,1	10000
	9	4,0	206,0		3,2	0,130	1,7
	10	4,5	215,3		3,6	0,106	1,4
	11	5,0	224,5		4,0	0,087	1,1

S=0,8[(12,8+12,1)·0,5/2·22000+(12,1+9,7)·0,5/2·22000+(9,7+7,0)·0,5/2·22000 + (7,0 + 5,0)·0,5/2·22000 + (5,0+3,6)·0,5/2·22000 + (3,6+2,7)·0,5/2·22000 + (2,7+2,1)·0,5/2·22000+(2,1+1,7)·0,5/2·10000+(1,7+1,4)·0,5/2·10000+(1,4+1,1)·0,5/2·10000] = 0,001м = 0,1см

Сравним предельную осадку с максимальной:

S = 0,1см < S_u = 12см

Условие удовлетворяется.

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

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

Вариант 1

ФУНДАМЕНТ НА ЕСТЕСТВЕННОМ ОСНОВАНИИ

Виды работ	Ед. изм.	Количество	Стоимость работ, руб.	Ссылка на пункт в табл. 3
			единичная	общая
1. Фундамент монолитный, отдельный под колонну	м3	VФ=0,95	315	299,25	Б11-1
2. Разработка грунта: - поправка на глубину - поправка на мокрый грунт (при количестве грунта >50% от общего объема)	м3 - -	Vгр= VФ	61,5 кг=17,5 к?=1,4	58,425	А 1-1 А 1-2 А 1-3
3. Водоотведение (количество мокрого грунта >50%)	м3	Vw=Vф	64,2	61	А111-2
	Итого: 418,67

Вариант 2

ФУНДАМЕНТ НА УЛУЧШЕННОМ ОСНОВАНИИ

Виды работ	Ед. изм.	Количество	Стоимость работ, руб.	Ссылка на пункт в табл. 3
			единичная	общая
1. Фундамент монолитный, отдельный под колонну	м3	Vф=1,43	315	450,45	Б1-2
2. Искусственное улучшение основания под фундамент (песчаная подушка)	м3	Vп=4,3	67,5	290,25	А-1
3. Разработка грунта: - поправка на глубину - поправка на мокрый грунт	м3 - -	Vф+(Vф*hп/d)=1,83	61,5 кг=17,5 к?=1,4	112,5	А 1-1 А 11-2 А 1-3
3. Водоотведение (количество мокрого грунта >50%)	м3	Vw=Vф+Vп=5,73	64,2	367,87	А111-2
	Итого: 1221,1

Вариант 3

СВАЙНЫЙ ФУНДАМЕНТ

Виды работ	Ед. изм.	Количество	Стоимость работ,руб.	Ссылка на пункт в табл. 3
			единичная	общая
1. Устройство ж/б забивных свай	м3	Vсв=0,36	945	348,7	БIV-1
2. Устройство монолитного ростверка	м3	Vр=1,84	315	578,3	Б11-1
3. Разработка грунта: - поправка на глубину - поправка на мокрый грунт	м3 - -	Vгр=1,84	61,5 кг=18,5 к?=1,4	113,2	А 1-1 А 11-2 А 1-3
3. Водоотведение (количество мокрого грунта >50%)	м3	Vw=Vр	64,2	118,1	А111-2
	Итого: 1158,3

В результате проведённого технико-экономического сравнения получили, что наиболее выгодным является фундамент на естественном основании.

Этот вариант принимаем в качестве основного для расчетов остальных фундаментов данного сооружения.

5. Расчет остальных фундаментов на естественном основании

Расчет фундамента №1:

N_0II = 1800кН

d = 3,6м

А = N_o11/(R-г_срd)

А = 1800/(634,9-21,5?2,7) = 0,7м²

По конструктивным требованиям принимаем b=1,5м и l = 1,5м.

N_ф11 = (1?1,2?0,3+0,7?0,9?0,3-0,35?0,65?0,65)?23 =9,2кН

N_гр11 = V_гр ? гґ₁₁ = (1?1,2?0,3+0,7?0,9?0,3)·20,5 = 10кН

р = ( N_o11+ N_ф11+ N_гр11)/А R

р = (634,9+9,2+10)/0,7 =437,8кПа 634,9кПа

Расчет фундамента №3:

Фундамент ленточный

N_0II=2400кН

d = 3,6м

А = N_o11/(R-г_срd)

А = 2400/(793,6-21,5?3,6) = 0,2м²

Поскольку рассчитывается ленточный фундамент, площадь которого равна A = b·1м, получаем требуемую ширину подошвы фундамента b = 0,2 м. Выбираем ближайший по размерам типовой сборный блок-подушку ФЛ 8-12-2 шириной b = 0,8 м, высотой h = 0,3 м, длиной l = 1,18 м

N_ф11 = (0,8?1,18?0,3+0,7?0,9?0,3-0,35?0,65?0,65)?23 = 74,6кН

N_гр11 = V_гр ? гґ₁₁ = (0,8?1,18?0,6-0,47)·20,5 = 71кН

р = ( N_o11+ N_ф11+ N_гр11)/А R

р = (2400+74,6+71)/0,94 = 325,1кПа 793,6кПа

Расчет фундамента №4:

Фундамент ленточный

N_0II = 650кН

d = 3,6м

R = 1?1,1(0,72·1·1·20,5+3,87·3,6•21,5+(2,3-1)•3,3•21,5+6,45·18)/1,1 = 500кПа;

А = N_o11/(R-г_срd)

А = 650/(500-20,5?2,7) = 0,5м²

Поскольку рассчитывается ленточный фундамент, площадь которого равна A = b·1м, получаем требуемую ширину подошвы фундамента b = 0,2 м. Выбираем ближайший по размерам типовой сборный блок-подушку ФЛ 8-12-2 шириной b = 0,8 м, высотой h = 0,3 м, длиной l = 1,18 м

N_ф11 = (0,8?1,18?0,3+0,7?0,9?0,3-0,35?0,65?0,65)?23 =74,6кН

N_гр11 = V_гр ? гґ₁₁ = (1?1,2?0,3+0,7?0,9?0,3)·20,5 = 10кН

р = ( N_o11+ N_ф11+ N_гр11)/А R

р = (650+74,6+10)/0,94 =324,0кПа 500кПа

Расчет осадок для фундамента №3: Величины, используемые при расчете осадок фундаментов по методу послойного суммирования.

Грунт	№ точки	z,см	уzg	з=l/b	о=2z/b	б	уzp= б·Р0	Еi кПа
Глина	0	0	61,5	1,475	0	1	263,6	7500
	1	0,2	65,1		0,3	0,941	248,0
	2	0,4	68,7		0,5	0,724	190,8
Супесь	3	0,9	77,8		1,2	0,682	179,8	8000
	4	1,4	86,9		1,9	0,444	117,0
	5	1,9	96,0		2,7	0,276	72,8
	6	2,4	105,1		3,2	0,210	55,4
	7	2,9	114,2		3,9	0,152	40,1
	8	3,4	123,3		4,5	0,119	31,4
Суглинок	9	3,9	132,4		5,2	0,091	24,0	10000
	10	4,4	141,5		5,9	0,072	19,0
	11	4,9	150,6		6,5	0,060	15,8

S = 0,8·[(263,6+248,0)·0,2/2·18000 + (248,0+ 190,8)·0,2/2·18000 + (190,8 +179,8)·0,5/2·18000 +(179,8+117,0)·0,5/2·22000+(117,0 + 72,8)·0,5/2·22000+(72,8 + 55,4)·0,5/2·22000+(55,4+40,1)·0,5/2·22000+(40,1+31,4)·0,5/2·22000+(31,4+24,0)·0,5/2·22000+(24,0+19,0)·0,5/2·10000+(19,0+15,8)·0,5/2·10000] = 0,08м

Сравним предельную осадку с максимальной:

S = 8см < S_u = 12см

Условие удовлетворяется.

6. Гидроизоляция

Гидроизоляцию и дренаж устраивают с целью защиты подземных конструкций и помещений от грунтовых вод. В курсовом проекте в связи с высоким уровнем подземных вод (УГВ выше уровня пола подвала) принимается многослойная оклеечная гидроизоляция. Изоляция выполняется с наружной стороны по всей поверхности подземной части. Оклеечную гидроизоляцию проектируют из рулонов материалов с негниющей основой - гидроизола.

Гидроизоляционный ковер ниже расчетного уровня подземных вод должен быть непрерывен по всей заглубленной в грунт поверхности (стен, обрезов фундаментов, пола подвала и т.д.). Гидростатический напор (в вертикальном и горизонтальном направлениях) должен быть уравновешен пригрузочным слоем бетона. Определяем толщину пригрузочного слоя бетона:

h_б=h_n·_w/_b

где h_n=1,4м -высота столба гидростатического напора

_w=9,8кН/м³

_б=24кН/м³

h_b=1,4·9,8/24=0,57м

Полученный результат толщины пригрузочного слоя не удовлетворяет экономическим соображениям, поэтому применяем систему водоснабжения, которая устраивается при производстве земляных работ. Установку вакуумного водопонижения (УВВ 2) в сочетании с электроосмосом. По периметру котлована с интервалом 1,5…2м располагают иглофильтры, а между ними по бровке котлована забивают металлические стержни из арматуры. Эти стержни присоединяют к положительному полюсу источника постоянного тока (И=40..600), а иглофильтры - к отрицательному.

Список ИСПОЛЬЗУЕМОЙ литературы:

1. СНиП 2.02.01-83 «Основание зданий и сооружений», М.1985г.

2. «Механика грунтов, основания и фундаменты», методические указания г.1,2,3,сПб-1985г.

3. Берлинов М.В. «Основания и фундаменты» М,В. шк. 1998г.

4. Клотов Н.М. и др. «Основания и фундаменты»М. Стройиздат, 1987г.

Размещено на Allbest.ru