Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

федеральное агентство по образованию

сыктывкарский лесной институт - филиал

государственного образовательного учреждения

высшего профессионального образования «Санкт-Петербургская государственная лесотехническая академия имени С.М. Кирова»

Кафедра дорожного, промышленного и гражданского строительства

КУРСОВАЯ РАБОТА

По дисциплине: Основания и фундаменты.

На тему: Расчет ленточного и свайного фундамента под жилое здание

Сыктывкар 2011

• Оглавление
• ВВЕДЕНИЕ
• Исходные данные для проектирования
• 1.Оценка инженерно-геологических условий строительной площадки
• 2.Расчет центрально нагруженного сжатого сборного ленточного фундамента
• 2.1.Определение нагрузок, действующих на основание
• 2.1.1 Нагрузки на фундамент от наружных стен
• 2.1.2 Нагрузки на фундамент от внутренних несущих стен
• 2.2 Определение глубины заложения фундамента
• 2.3 Определение ширины подошвы фундамента (без учета подвала)
• 2.3.1 Определение размеров подошвы фундамента под наружные стены
• 2.3.2 Определение размеров подошвы фундамента внутренних несущих стен
• 2.4 Определение ширины подошвы фундамента (с учетом подвала)
• 2.4.1 Определение размеров подошвы фундамента под наружные стены
• 2.4.2 Определение размеров подошвы фундамента внутренних несущих стен
• 2.5.Компоновка фундамента
• 2.6.Устройство гидроизоляции
• 3.Расчет внецентренно нагруженного сжатого ленточного фундамента
• 4.Расчет осадки ленточного сборного фундамента
• 5.Расчет фундамента из призматических железобетонных свай с монолитным ростверком
• 5.1.Расчет свайного фундамента под наружные стены
• 5.2.Расчет свайного фундамента под внутренние несущие стены
• 6.Расчет осадок свайных фундаментов
• 7.Выбор оборудования для забивки свай
• 8.Технико-экономическое сравнение ленточного и свайного фундаментов
• ЗАКЛЮЧЕНИЕ
• БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

ВВЕДЕНИЕ

«Основания и фундаменты» - строительная дисциплина, целью которой является изучение вопросов проектирования и устройства фундаментов и их оснований для сооружений, возводимых в различных геологических и гидрологических условиях. От правильно выбранного основания и конструкции фундамента, а также от качественного их устройства во многом зависит нормальная эксплуатация зданий и сооружений.

Фундаменты являются обязательной частью здания большинства сооружений. Их основная задача - обеспечить передачу нагрузок от здания и сооружения на грунты основания, которые в большинстве случаев являются слабым природным материалом по сравнению с материалом конструкций здания. Под воздействием нагрузок от сооружения грунт работает в основном на сжатие и на сдвиг, что приводит к деформациям основания и осадкам зданий и сооружений.

Таким образом, задача проектирования во многом состоит в приспособлении сооружения к геологическим особенностям площадки строительства и в комплексном рассмотрении системы «Основание - Фундамент - Сооружение».

При разработке проектов фундаментов необходимо обеспечить:

· Прочность и эксплуатационную надежность зданий и сооружений;

· максимальное использование прочностных и деформационных свойств грунтов основания, а также прочности материалов фундамента;

· Минимальную стоимость, материалоемкость и трудоемкость устройства фундаментов;

· Максимальное сокращение сроков строительства.

При этом фундаменты должны удовлетворять следующим требованиям:

· Быть прочными и долговечными, устойчивыми к грунтовым водам и морозному пучению;

· Быть устойчивыми на опрокидывание и сдвиг в плоскости подошвы фундамента;

· Не превышать нормативных величин абсолютных и неравномерных осадок;

· Отвечать технико-экономическим требованиям и удовлетворять современным способам производства работ.

Исходные данные для проектирования

Данным проектом предусматривается проектирование фундаментов для 5-этажного жилого здания: сборного ленточного фундамента и свайного с монолитным заглубленным ростверком.

Проектом предусмотрено строительство в следующих условиях:

Район строительства - г. Екатеринбург.

Уровень грунтовых вод на глубине от поверхности земли.

Среднесуточная температура в помещении более .

Вес снегового покрова для III снегового района - .

Класс сооружения - II.

Степень долговечности и огнестойкости - II.

Характеристика здания: 7-этажный жилой дом прямоугольной конфигурации. Длина здания , ширина , высота , высота этажа , высота подвала .

Пространственная жесткость здания обеспечивается совместной работой внутренних несущих кирпичных и жестким диском перекрытия и покрытия.

Стены выполнены из кирпичной кладки удельным весом 18 , толщина наружных стен 51 см, внутренних - 38 см. Междуэтажные перекрытия - многопустотные плиты толщиной 220 мм, с круглыми пустотами диаметром 159 мм. Вес плиты 3,2 кН. Пол из линолеума. Межкомнатные перегородки выполнены из гибсобетонных панелей толщиной 8 см. Кровля плоская, вентилируемая и совмещенная. Карниз сборный железобетонный. Утеплитель - керамзит с удельным весом . Под зданием расположен подвал () для прокладки инженерных сетей и подсобных помещений. Пол подвала бетонный, толщиной , плотностью . Нагрузка от перекрытия над подвалом при эксцентриситете . Нагрузка на обрез фундамента (меняем в случае большей величины при самостоятельном сборе нагрузок).

ленточный свайный фундамент

1. Оценка инженерно-геологических условий строительной площадки

Площадка строительства находится в городе Вологда. Рельеф спокойный, основание однородное. Инженерно-геологические условия строительной площадки выявлены посредством бурения 5 скважин на глубину 14-15 м.

Грунт основания: суглинок тяжелый. Уровень грунтовых вод на глубине 2,0 м от поверхности земли.

Физико-механические характеристики грунта приведены в таблице 1.

Наименование грунта	Мощность слоя, м	Удельный вес грунта,	Удельный вес скелета грунта,	Природная влажность W, %	Пределы пластичности	Показатель текучести,	Коэффициент ости,	Модуль деформации	Угол внутреннего трения	Удельное сцепление
Суглинок тяжелый	15	19,5	26,8	29	36	22	0,5	0,5	30	35	10

Заключение: площадка в целом пригодна для возведения сооружения, грунт суглинок может служить естественным основанием.

2. Расчет центрально нагруженного сжатого сборного ленточного фундамента

2.1 Определение нагрузок, действующих на основание

2.1.1 Нагрузки на фундамент от наружных стен

Определяем нагрузки на наружную стену - ось Е

Грузовая площадь: , где

3 м - расстояние между осями оконных проемов; 2,96 м - половина расстояния (в чистоте) между стенами;

Возможность неодновременного загружения всех 7 этажей временной нагрузкой учитываем, вводя понижающий коэффициент, вычисленный по формуле:

, где

- число загруженных перекрытий, нагрузка от которых передается на фундаменты и основания;

- грузовая площадь ().

Находим нормативную и расчетную нагрузки на обрез фундамента на 3 м длины фундамента под наружную стену здания (табл. 1.).

Нагрузки	Нормативная нагрузка	Коэф надежности по нагрузке	Расчетная нагрузка,
	на единицу площади,	от грузовой площади,
Постоянные нагрузки
От защитного слоя гравия, втопленного в битумную мастику	0,3	2,66	1,3	3,458
От трехслойного гидроизоляционного ковра	0,15	1,33	1,3	1,729
утеплитель (керамзит)	2	17,76	1,3	23,088
пароизоляция	0,06	0,53	1,3	0,689
ж/б карниз	-	8,4	1,1	9,24
плиты перекрытий	3,2	238,7	1,1	262,57
перегородки из гипсобетонных панелей	1,5	93,24	1,1	102,56
От пола на 7 этажах	0,2	12,43	1,3	16,16
От стен 7 этажей за вычетом оконных проёмов	347	347	1,1	381,7
От кирпичной кладки до карниза	-	13,8	1,1	15,18
Вес ФБС 24.5.6 - Т	-	81,6	1,1	89,76
Вес ФБС 12.5.3 - Т	-	9,6	1,1	10,56
Итого:	-	827,05	-	916,694
Временные нагрузки
От снега:
кратковременная	1,7	15,096	1,4	21,1344
длительно действующая	0,85	7,548	1,4	10,5672
На перекрытия с учетом коэф:
кратковременная	1,5	62,31	1,3	81
длительно действующая	0,3	12,46	1,3	16,198
Итого:	-	97,4	-	128,9

Нормативные нагрузки на 1 м стены:

постоянная

;

временная длительно действующая:

;

временная кратковременная:

Расчетные:

постоянная

;

временная длительно действующая:

;

временная кратковременная:

Суммарная - с учетом коэффициентов надежности по назначению сооружения (II класс ответственности здания) и коэффициентов сочетаний для длительно действующих нагрузок, кратковременных составит:

2.1.2 Нагрузки на фундамент от внутренних несущих стен

Внутренняя стена - ось В.

Грузовая площадь:

Возможность неодновременного загружения всех 7 этажей временной нагрузкой учитываем, вводя понижающий коэффициент, вычисленный по формуле:

, где

- число загруженных перекрытий, нагрузка от которых передается на фундаменты и основания;

- грузовая площадь ().

Находим нормативную и расчетную нагрузки на уровне спланированной отметки земли на 1 м длины фундамента под наружную стену здания (табл. 2.).

Таблица 2. Нормативная и расчетная нагрузки на фундамент под внутреннюю стену

Нагрузки	Нормативная нагрузка	Коэф надежности по нагрузке	Расчетная нагрузка, кН
	на единицу площади, кН/м2	от грузовой площади, кН
Постоянные нагрузки
От защитного слоя гравия, втопленного в битумную мастику	0,3	1,89	1,3	2,457
От трехслойного гидроизоляционного ковра	0,15	0,95	1,3	1,235
утеплитель (керамзит)	2	12,6	1,3	16,38
пароизоляция	0,06	0,38	1,3	0,494
плиты перекрытий	3,1	164,05	1,1	180,46
перегородки	1,5	66,15	1,1	72,765
От пола на 7 этажах	0,2	8,82	1,3	11,46
От стен 7 этажей	129,276	129,276	1,1	142,2
ФБС 24.4.6 - Т	-	22	1,1	24,2
ФБС 12.4.3 - Т	-	2,6	1,1	2,86
Итого:	-	408,716	-	454,511
Временные нагрузки
От снега:
кратковременная	1,7	15,096	1,4	21,1344
длительно действующая	0,85	7,548	1,4	10,5672
На перекрытия с учетом коэф:
кратковременная	1,5	18,648	1,3	24,24
длительно действующая	0,3	3,7296	1,3	4,84
Итого:	-	45,02	-	60,78

Суммарная расчетная нагрузка на 1 м стены с учетом коэффициентов надежности по назначению сооружения (II класс ответственности здания) и коэффициентов сочетаний для длительно действующих нагрузок , кратковременных составит:

.

.

Вывод: Т.к. полученные нагрузки меньше предложенных по заданию, то берем для расчетов .

2.2 Определение глубины заложения фундамента

Принимаем непрерывный (ленточный) фундамент из железобетонных подушек и бетонных блоков.

Расчетная глубина сезонного промерзания определяется по формуле:

,

где (г.Екатеринбург) - нормативная глубина промерзания определенная по карте (для глин и суглинков)

- коэффициент, учитывающий влияние теплового режима сооружения;

.

Учитывая конструктивные особенности здания - подвал - назначаем отметку подошвы фундамента - 3,300 м или глубину заложения:

, где

0,3 м - высота фундаментной подушки; 0,1 м - высота слоя грунта между полом подвала и подушкой фундамента; 0,1 м - высота конструкции пола в подвале; (2,7 - 0,7) - разность отметок пола и планировки земли.

При отсутствии подвала глубина заложения:

м, где

при устройстве пола на лагах по грунту.

2.3 Определение ширины подошвы фундамента (без учета подвала)

2.3.1 Определение размеров подошвы фундамента под наружные стены

Фундаменты мелкого заложения проектируются расчетом основания по деформациям. При расчете деформаций основания среднее давление под подошвой фундамента не должно превышать расчетного сопротивления грунта основания .

Согласно СНиП таблица 3 расчетные сопротивления для пылевато-глинистых (непросадочных) грунтов -гравий с заполнителем пылевато-глинистым с и - с учетом подвала ;

Находим площадь подошвы фундамента:

; Примем , м.

;

где - коэффициенты, условий работы, принимаемые по табл. 3 СниП2.02.01-83;

- коэффициент, принимаемый равным: k₁=1, если прочностные характеристики грунта () определены непосредственными испытаниями, и k₁=1,1, если они приняты по табл. 1-3 рекомендуемого приложения 1;

, , - коэффициенты, принимаемые по табл. 4;

- коэффициент, принимаемый равным при

- ширина подошвы фундамента, м;

- осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента (при наличии подземных вод определяется с учетом взвешивающего действия воды), кН/м³ (тс/м³);

- то же, залегающих выше подошвы;

- расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента, кПа (тс/м²);

- глубина заложения фундаментов бесподвальных сооружений от уровня планировки или приведенная глубина заложения наружных и внутренних фундаментов от пола подвала, определяемая по формуле:

, где

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

- толщина конструкции пола подвала, м;

- расчетное значение удельного веса конструкции пола подвала, кН/м³ (тс/м³);

- глубина подвала - расстояние от уровня планировки до пола подвала, м (для сооружений с подвалом шириной B 20 м и глубиной свыше 2 м принимается = 2 м, при ширине подвала ).

Получаем: ;

По ГОСТ 13580-85 "Плиты железобетонные ленточных фундаментов. Технические условия" принимаем фундаментную плиту марки ФЛ14.24 с параметрами:

Нагрузка от 1 м фундаментной плиты:

По ГОСТ 13580-85 принимаем фундаментный блок марки 2ФБС 24.5.6-т с данными .

Вес грунта на уступах фундамента:

Необходимо соблюдение условия:

условие не выполняется.

Принимаем фундаментную плиту марки ФЛ16.24 с параметрами:

Нагрузка от 1 м фундаментной плиты:

Вес грунта на уступах фундамента:

Необходимо соблюдение условия:

условие выполняется окончательно принимаем фундаментную плиту марки ФЛ16.24

2.3.2 Определение размеров подошвы фундамента внутренних несущих стен

Находим площадь подошвы фундамента:

; .

;

Производим перерасчет:

; .

Принимаем фундаментную плиту марки ФЛ14.24 с параметрами:

Нагрузка от 1 м фундаментной плиты:

По ГОСТ 13580-85 принимаем фундаментный блок марки 2ФБС 24.5.6-т с данными .

Вес грунта на уступах фундамента:

Необходимо соблюдение условия:

условие не выполняется.

Принимаем фундаментную плиту марки ФЛ16.24 с параметрами:

Нагрузка от 1 м фундаментной плиты:

Вес грунта на уступах фундамента:

Необходимо соблюдение условия:

условие выполняется

окончательно принимаем фундаментную плиту марки ФЛ16.24

2.4 Определение ширины подошвы фундамента (с учетом подвала)

2.4.1 Определение размеров подошвы фундамента под наружные стены

Пол в подвале бетонный толщиной 0,1 м и плотностью , расстояние от подошвы фундамента до низа конструкции пола в подвале 0,4 м.

С учетом подвала - находим площадь подошвы фундамента:

; .

;

где - коэффициенты, условий работы, принимаемые по табл. 3 СниП2.02.01-83;

- коэффициент, принимаемый равным: k₁=1, если прочностные характеристики грунта () определены непосредственными испытаниями, и k₁=1,1, если они приняты по табл. 1-3 рекомендуемого приложения 1;

, , - коэффициенты, принимаемые по табл. 4;

- коэффициент, принимаемый равным при

- ширина подошвы фундамента, м;

- осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента (при наличии подземных вод определяется с учетом взвешивающего действия воды), кН/м³ (тс/м³);

- то же, залегающих выше подошвы;

- расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента, кПа (тс/м²);

- глубина заложения фундаментов бесподвальных сооружений от уровня планировки или приведенная глубина заложения наружных и внутренних фундаментов от пола подвала, определяемая по формуле:

, где

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

- толщина конструкции пола подвала, м;

- расчетное значение удельного веса конструкции пола подвала, кН/м³ (тс/м³);

- глубина подвала - расстояние от уровня планировки до пола подвала, м (для сооружений с подвалом шириной B 20 м и глубиной свыше 2 м принимается , при ширине подвала ).

м

Получаем:

Производим перерасчет:

; .

По ГОСТ 13580-85 "Плиты железобетонные ленточных фундаментов. Технические условия" принимаем фундаментную плиту марки ФЛ10.24 с параметрами:

Нагрузка от 1 м фундаментной плиты:

По ГОСТ 13580-85 принимаем фундаментный блок марки 4ФБС 24.5.6-т с данными и ФБС 12.5.3-т с данными .

Вес грунта на уступах фундамента:

Необходимо соблюдение условия:

условие не соблюдается.

Принимаем фундаментную плиту марки ФЛ12.24. с параметрами:

Нагрузка от 1 м фундаментной плиты:

Вес грунта на уступах фундамента:

Необходимо соблюдение условия:

условие соблюдается.

окончательно принимаем фундаментную плиту марки ФЛ12.24

2.4.2 Определение размеров подошвы фундамента внутренних несущих стен

Находим площадь подошвы фундамента:

; .

Получаем:

;

Производим перерасчет:

; .

По ГОСТ 13580-85 "Плиты железобетонные ленточных фундаментов. Технические условия" принимаем фундаментную плиту марки ФЛ10.24 с параметрами:

Нагрузка от 1 м фундаментной плиты:

По ГОСТ 13580-85 принимаем фундаментный блок марки 4ФБС 24.4.6-т с данными и ФБС 12.4.3-т с данными .

Вес грунта на уступах фундамента:

Необходимо соблюдение условия:

условие не соблюдается.

принимаем фундаментную плиту марки ФЛ12.24 с параметрами:

Нагрузка от 1 м фундаментной плиты:

Вес грунта на уступах фундамента:

Необходимо соблюдение условия:

 условие соблюдается.

окончательно принимаем фундаментную плиту марки ФЛ12.24

2.5 Компоновка фундамента

Принимаем под наружные стены фундаментную плиту ФЛ16.24 с параметрами:

Принимаем четыре фундаментных блока марки 4ФБС 24.5.6-т с данными и один фундаментный блок ФБС 12.5.3-т с данными:

.

Принимаем под внутренние несущие стены фундаментную плиту марки ФЛ12.24 с параметрами:

Принимаем фундаментный блок марки 4ФБС 24.4.6-т с данными:

и ФБС 12.4.3-т с данными:

.

2.6 Устройство гидроизоляции

Так как уровень грунтовых вод расположен на уровне отметки пола подвала, то возможно проникновение влаги в помещение подвала.

В этом случае наружную поверхность стен подвала обмазывают за 2 раза битумом или гидроизоляционной мастикой или прокладывают рулонную гидроизоляцию в стене на уровне пола в подвале и в уровне спланированной поверхности земли между стеной подвала и кирпичной кладкой. Последнее выполняют для исключения проникновения сырости в помещения первого этажа за счет капилярного переноса влаги в стенах.

При сильновлажных грунтах пол подвала и внутреннюю часть стен выполняют из керамической плитки или штукатурят стены подвала цементным раствором, а пол устраивают из бетона.



3. Расчет внецентренно нагруженного сжатого ленточного фундамента

Ранее были определены размеры фундаментной плиты под наружные стены. Увеличиваем площадь подошвы фундамента на 20%:

Принимаем фундаментную плиту марки ФЛ20.24 с параметрами:

;

Расчетная схема ленточного фундамента под стену при наличии подвала.

Согласно расчетной схеме момент плоскости подошвы фундамента на 1 м длины выражается уравнением:

- момент в защемленном конце статически неопределимой балки длиной L.

- момента от нагрузки перекрытия над подвалом, который согласно правилу расчета многоэтажных рам принимается равным 1/3 момента на концах стоек примыкающих к ригелю.

- учитывает момент от веса грунта на ступенях фундамента.

Таким образом, в уравнении - интенсивность горизонтального давления грунта на стену подвала на отметке подошвы фундамента:

где

- высота фиктивной стенки с учетом фиктивного слоя:

- нагрузка от перекрытия над подвалом.

- вес грунта на уступах фундамента не уравновешенный с противоположной стороны фундамента.

- удельный вес грунта обратной засыпки.

- ориентировочное значение условного угла сопротивления грунта сдвигу.

Определяем давление на подпорную стенку подвала у подошвы фундамента:

Значение удельного веса грунта обратной засыпки принято равным:



Определяем усилия, действующие в плоскости подошвы фундамента от его веса и веса грунта:

По формуле:

Если , то

Проверяем выполнение условий:

(большой недогруз)

(условие выполняется)

Вывод: оставляем фундаментную подушку как для центрально сжатого фундамента ФЛ12.24 с данными:

4. Расчет осадки ленточного сборного фундамента

Расчет оснований по деформациям производят, исходя из условия: , где

- величина совместной деформации основания и сооружения, определяемая расчетом в соответствии с указаниями СНиП 2.02.01-83;

- предельное значение совместной деформации основания и сооружения, устанавливаемое в соответствии с указаниями СНиП.

Расчет осадки ленточного сборного фундамента производим методом послойного суммирования.

Определяем мощность отдельного слоя :

Определяем ординаты эпюры вертикальных напряжений от действия собственного веса грунта и вспомогательной эпюры :

на поверхности земли:

на уровне грунтовых вод:

на уровне подошвы фундамента:

Дополнительное вертикальное давление на основание:



Дополнительные вертикальные напряжения на глубине z определяем:

, где - коэффициент, принимаемый по СНиП 2.02.01-83;

	E, Мпа	h, м	z, м	о=2z/b	уzq	б	уzp	уzpi	0,2уzq	Si, мм
1	30	0,64	0	1	48,75	1	469	441,09	9,75	7,528
2	30	0,64	0,64	0,8	58,5	0,881	413,189	357,14	11,77	6,095
3	30	0,64	1.28	1,6	68,25	0,642	301,098	262,40	13,65	4,478
4	30	0,64	1,92	2,4	78	0,477	223,713	19955	15,6	3,405
5	30	0,64	2,56	3,2	87,75	0,374	175,406	159	17,55	2,721
6	30	0,64	3,2	4	97,5	0,306	143,514	132,25	19,5	2,257
7	30	0,64	3,84	4,8	107,25	0,258	121,002	112,79	21,45	1,925
8	30	0,64	4,48	5,6	117	0,223	104,587	98,25	23,4	1,676
9	30	0,64	5,12	6,4	126,75	0,196	91,924	86,99	25,35	1,484
10	30	0,64	5,76	7,2	136,5	0,175	82,075	78,08	27,3	1,332
11	30	0,64	6,4	8	146,25	0,158	74,102	70,58	29,25	1,204
12	30	0,64	7,04	8,8	156	0,143	67,067	64,48	31,2	1,100
13	30	0,64	7,68	9,6	165,75	0,132	61,908	59,56	33,15	1,016
14	30	0,64	8,32	10,4	175,5	0,122	57,218	55,10	35,1	0,940
15	30	0,64	8,96	11,2	185,25	0,113	52,997	51,35	37,05	0,876
16	30	0,64	9,6	12	195	0,106	49,714	24,85	39	0,424
									Итого:	38,468

Нижнюю границу сжимаемой толщи находим по точке пересечения вспомогательной эпюры и эпюры дополнительного напряжения (см. чертеж), так как для вычисления осадок необходимо выполнение условия .

Итак, глубину распространения сжимающего давления на грунт основания принимаем .

Определяем осадку фундамента по формуле:

где - корректирующий коэффициент;

- модуль общей (упругой и остаточной) деформации грунта;

- среднее напряжение в i-ом слое грунта;

- высота i-го слоя грунта.

Исходя из таблицы видно, что осадка .

По СниП2.02.01-83 ПРИЛОЖЕНИЕ 4: «Предельные деформации основания» средняя осадка для многоэтажных бескаркасных зданий с несущими стенами из кирпичной кладки без армирования см.

.

Вывод: расчетное значение осадки не превышает предельно допустимого уровня.

5. Расчет фундамента из призматических железобетонных свай с монолитным ростверком

5.1 Расчет свайного фундамента под наружные стены

Определение нагрузок, действующих на основание.

Определяем нагрузки на наружную стену - ось Е

Грузовая площадь: , где

3 м - расстояние между осями оконных проемов; 2,96 м - половина расстояния (в чистоте) между стенами;

Возможность неодновременного загружения всех 7 этажей временной нагрузкой учитываем, вводя понижающий коэффициент, вычисленный по формуле:

, где

- число загруженных перекрытий, нагрузка от которых передается на фундаменты и основания;

- грузовая площадь ().

Находим нормативную и расчетную нагрузки на обрез фундамента на 3 м длины фундамента под наружную стену здания (табл. 1.).

Нагрузки	Нормативная нагрузка	Коэф надежности по нагрузке	Расчетная нагрузка,
	на единицу площади,	от грузовой площади,
Постоянные нагрузки
От защитного слоя гравия, втопленного в битумную мастику	0,3	2,66	1,3	3,458
От трехслойного гидроизоляционного ковра	0,15	1,33	1,3	1,729
утеплитель (керамзит)	2	17,76	1,3	23,088
пароизоляция	0,06	0,53	1,3	0,689
ж/б карниз	-	8,4	1,1	9,24
плиты перекрытий	3,2	238,7	1,1	262,57
перегородки из гипсобетонных панелей	1,5	93,24	1,1	102,56
От пола на 7 этажах	0,2	12,43	1,3	16,16
От стен 7 этажей за вычетом оконных проёмов	347	347	1,1	381,7
От кирпичной кладки до карниза	-	13,8	1,1	15,18
Вес ФБС 24.5.6 - Т	-	81,6	1,1	89,76
Вес ФБС 12.5.3 - Т	-	9,6	1,1	10,56
Итого:	-	827,05	-	916,694
Временные нагрузки
От снега:
кратковременная	1,7	15,096	1,4	21,1344
длительно действующая	0,85	7,548	1,4	10,5672
На перекрытия с учетом коэф:
кратковременная	1,5	62,31	1,3	81
длительно действующая	0,3	12,46	1,3	16,198
Итого:	-	97,4	-	128,9

Нормативные нагрузки на 1 м стены:

постоянная

;

временная длительно действующая:

;

временная кратковременная:

Расчетные:

постоянная

;

временная длительно действующая:

;

временная кратковременная:

Суммарная - с учетом коэффициентов надежности по назначению сооружения (II класс ответственности здания) и коэффициентов сочетаний для длительно действующих нагрузок, кратковременных составит:

Внутренняя стена - ось В.

Грузовая площадь:

Возможность неодновременного загружения всех 7 этажей временной нагрузкой учитываем, вводя понижающий коэффициент, вычисленный по формуле:

, где

- число загруженных перекрытий, нагрузка от которых передается на фундаменты и основания;

- грузовая площадь ().

Находим нормативную и расчетную нагрузки на уровне спланированной отметки земли на 1 м длины фундамента под наружную стену здания (табл. 2.).

Таблица 2. Нормативная и расчетная нагрузки на фундамент под внутреннюю стену

Нагрузки	Нормативная нагрузка	Коэф надежности по нагрузке	Расчетная нагрузка, кН
	на единицу площади, кН/м2	от грузовой площади, кН
Постоянные нагрузки
От защитного слоя гравия, втопленного в битумную мастику	0,3	1,89	1,3	2,457
От трехслойного гидроизоляционного ковра	0,15	0,95	1,3	1,235
утеплитель (керамзит)	2	12,6	1,3	16,38
пароизоляция	0,06	0,38	1,3	0,494
плиты перекрытий	3,1	164,05	1,1	180,46
перегородки	1,5	66,15	1,1	72,765
От пола на 7 этажах	0,2	8,82	1,3	11,46
От стен 7 этажей	129,276	129,276	1,1	142,2
ФБС 24.4.6 - Т	-	22	1,1	24,2
ФБС 12.4.3 - Т	-	2,6	1,1	2,86
Итого:	-	408,716	-	454,511
Временные нагрузки
От снега:
кратковременная	1,7	15,096	1,4	21,1344
длительно действующая	0,85	7,548	1,4	10,5672
На перекрытия с учетом коэф:
кратковременная	1,5	18,648	1,3	24,24
длительно действующая	0,3	3,7296	1,3	4,84
Итого:	-	45,02	-	60,78

Суммарная расчетная нагрузка на 1 м стены с учетом коэффициентов надежности по назначению сооружения (II класс ответственности здания) и коэффициентов сочетаний для длительно действующих нагрузок , кратковременных составит:

.

.

1. Проектируем свайный фундамент из буронабивных жб свай длиной L=6м ,размером поперечного сечения 0,30 м , длиной острия I=0,25 м.

2. Допустимую нагрузку на сваю по материалу определяем по формуле

=1 -коэффициент условий работы сваи (d>0,2);

=1 -коэффициент продольного изгиба;

=1- коэффициент условия работы бетона, для буронабивных свай;

=11500 кПа расчетное сопротивление бетона сжатию при марке бетона В20

=3,140,/4=0,071

=225000 кПа расчётное сопротивление арматуры сжатию ,класс А1

= 8=83,14=0,0016

3.При однородности по составу вечномерзлых грунтов несущую способность основания сваи допускается определять по формуле:

(RA++),

=1,1-температурный коэффициент, учитывающий температурные условия работы основания и их изменения в процессе эксплуатации сооружения, СНиП 2.02.04-88 «Основания и фундаменты на вечномерзлых грунтах»;

=1,0- коэффициент условий работы основания, СНиП.

R - расчетное давление на мерзлый грунт под нижним концом сваи,кПа;

расчётное сопротивление мерзлого грунта сдвигу на поверхности смерзания кПа;

;

В случаях, предусмотренных в СНиП расчетные значения R, допускается принимать по таблицам СНиП 2.02.04-88

R=1700 кПа;

кПа;

+230+40,36)=393,69 кН.

4.Определяем допустимую расчетную нагрузку на сваю:

N==393,69/1,4=281,2 кН,

коэффициент надежности.

Определим требуемое количество свай в фундаменте:

n ===1 свая

По грунтовым условиям сваи висячие.

Разбиваем пласт грунта на однородные слои мощностью не более 2 м. Глубину заложения ростверка принимаем из тех же соображений, что и ленточный фундамент.

Разбиваем пласт на однородные слои мощностью не более 2 м.: h₁= 2,0

м., h₂ = 2,0 м., h₃=2.0 м.. h₄ = 2.0 м., h₅=2,0 м., h₆= 0,95 м

Несущую способность , висячей забивной сваи, работающей на сжимающую нагрузку, следует определять как сумму расчетных сопротивлений грунтов оснований под нижним концом сваи и на ее боковой поверхности по формуле (несущая способность по грунту):

,

где -- коэффициент условий работы сваи в грунте, принимаемый ;

-- расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи, , определяемое по табл. 1 СНиП, интерполируя, получаем ;

-- площадь опирания на грунт сваи, , принимаемая по площади поперечного сечения сваи брутто,;

-- наружный периметр поперечного сечения сваи, ;

-- расчетное сопротивление i-го слоя грунта основания на боковой поверхности сваи, , определяемое по табл. 2 СНиП;

при

при

при

при

при

при

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

и -- коэффициенты условий работы грунта соответственно под нижним концом и на боковой поверхности сваи, учитывающие влияние способа погружения свай на расчетные сопротивления грунта, определяемые по табл. 3 СНиП и принимаемые независимо друг от друга.

Сваи забиваем с закрытым нижним концом сваи дизельными молотами, следовательно, .

1*(1*1610 *0,1225+1,4(20,8*2+24,8*2+26,1*2+27,3*2+27,8*2+

28,1*0,95)) = 744,2 кН

Определяем нагрузку, которую может выдержать свая с учетом коэффициента надежности:



где - коэффициент надежности.

Для висячих свай минимальный шаг определяется по формуле:

Определим требуемое число свай в фундаменте:

- коэффициент надежности, равный 1,4;

- коэффициент надежности по нагрузке, равный 1,15;

- осредненное значение удельного веса грунта и ростверка, принимаемое ;

- шаг свай;

- наименьшая несущая способность сваи.

Определим толщину ростверка из условия:

где - ширина сваи;

- усилие, приходящееся на одну сваю;

- расчетное сопротивление бетона осевому сжатию.

По конструктивным требованиям высота ростверка должна быть не менее:

Вывод: окончательно назначаем высоту ростверка .

По конструктивным требованиям расстояние от края ростверка до внешней стороны сваи следует принимать .

Найдем вес ростверка, приходящийся на 1 м фундамента:

Определим нагрузку, приходящуюся на одну висячую сваю:

Найдем ширину условного фундамента:

Определим вес свай:

Вес грунта в объеме АБВГ:

Вес ростверка и фундаментных блоков:

При центрально приложенной нагрузке среднее давление под подошвой условного фундамента определяется из выражения:

Пол в подвале бетонный толщиной 0,1 м и плотностью , расстояние от подошвы фундамента до низа конструкции пола в подвале 0,4 м.

где - коэффициенты, условий работы, принимаемые по табл. 3 СниП2.02.01-83;

- коэффициент, принимаемый равным: k₁=1, если прочностные характеристики грунта () определены непосредственными испытаниями, и k₁=1,1, если они приняты по табл. 1-3 рекомендуемого приложения 1;

, , - коэффициенты, принимаемые по табл. 4;

- коэффициент, принимаемый равным при

- ширина подошвы фундамента, м;

- осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента (при наличии подземных вод определяется с учетом взвешивающего действия воды), кН/м³ (тс/м³);

- то же, залегающих выше подошвы;

- расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента, кПа (тс/м²);

- глубина заложения фундаментов бесподвальных сооружений от уровня планировки или приведенная глубина заложения наружных и внутренних фундаментов от пола подвала, определяемая по формуле:

, где

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

- толщина конструкции пола подвала, м;

- расчетное значение удельного веса конструкции пола подвала, кН/м³ (тс/м³);

- глубина подвала - расстояние от уровня планировки до пола подвала, м (для сооружений с подвалом шириной B 20 м и глубиной свыше 2 м принимается , при ширине подвала ).

Найдем осредненный удельный вес грунтов, залегающих выше подошвы условного фундамента:

Приведенная глубина заложения подошвы фундамента от пола в подвале по формуле:

м

Расстояние от поверхности земли до пола в подвале:

Получаем:

;

Основное требование расчета свайного фундамента по второй группе предельных состояний удовлетворяется: (условие выполняется)

5.2 Расчет свайного фундамента под внутренние несущие стены

Нагрузка на уровне земли .

Принимаем сваи марки С11-35 под внутренние стены с параметрами: , поперечное сечение , .

Несущую способность , висячей забивной сваи, работающей на сжимающую нагрузку, следует определять как сумму расчетных сопротивлений грунтов оснований под нижним концом сваи и на ее боковой поверхности по формуле (несущая способность по грунту):

,

где -- коэффициент условий работы сваи в грунте, принимаемый ;

-- расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи, , определяемое по табл. 1 СНиП, интерполируя, получаем ;

-- площадь опирания на грунт сваи, , принимаемая по площади поперечного сечения сваи брутто,;

-- наружный периметр поперечного сечения сваи, ;

-- расчетное сопротивление i-го слоя грунта основания на боковой поверхности сваи, , определяемое по табл. 2 СНиП;

при

при

при

при

при

при

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

и -- коэффициенты условий работы грунта соответственно под нижним концом и на боковой поверхности сваи, учитывающие влияние способа погружения свай на расчетные сопротивления грунта, определяемые по табл. 3 СНиП и принимаемые независимо друг от друга.

Сваи забиваем с закрытым нижним концом сваи дизельными молотами, следовательно, .

1*(1*1610 *0,1225+1,4(20,8*2+24,8*2+26,1*2+27,3*2+27,8*2+

28,1*0,95)) = 744,2 кН

Определяем нагрузку, которую может выдержать свая с учетом коэффициента надежности:

где - коэффициент надежности.

Для висячих свай минимальный шаг определяется по формуле:

Определим требуемое число свай в фундаменте:

- коэффициент надежности, равный 1,4;

- коэффициент надежности по нагрузке, равный 1,15;

- осредненное значение удельного веса грунта и ростверка, принимаемое ;

- шаг свай;

- наименьшая несущая способность сваи.

Определим толщину ростверка из условия:



где - ширина сваи;

- усилие, приходящееся на одну сваю;

- расчетное сопротивление бетона осевому сжатию.

По конструктивным требованиям высота ростверка должна быть не менее:

Вывод: окончательно назначаем высоту ростверка .

По конструктивным требованиям расстояние от края ростверка до внешней стороны сваи следует принимать .

Найдем вес ростверка, приходящийся на 1 м фундамента:

Определим нагрузку, приходящуюся на одну висячую сваю:

Найдем ширину условного фундамента:

Определим вес свай:

Вес грунта в объеме АБВГ:

Вес ростверка и фундаментных блоков:

При центрально приложенной нагрузке среднее давление под подошвой условного фундамента определяется из выражения:

Пол в подвале бетонный толщиной 0,1 м и плотностью , расстояние от подошвы фундамента до низа конструкции пола в подвале 0,4 м.

где - коэффициенты, условий работы, принимаемые по табл. 3 СниП2.02.01-83;

- коэффициент, принимаемый равным: k₁=1, если прочностные характеристики грунта () определены непосредственными испытаниями, и k₁=1,1, если они приняты по табл. 1-3 рекомендуемого приложения 1;

, , - коэффициенты, принимаемые по табл. 4;

- коэффициент, принимаемый равным при

- ширина подошвы фундамента, м;

- осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента (при наличии подземных вод определяется с учетом взвешивающего действия воды), кН/м³ (тс/м³);

- то же, залегающих выше подошвы;

- расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента, кПа (тс/м²);

- глубина заложения фундаментов бесподвальных сооружений от уровня планировки или приведенная глубина заложения наружных и внутренних фундаментов от пола подвала, определяемая по формуле:

, где

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

- толщина конструкции пола подвала, м;

- расчетное значение удельного веса конструкции пола подвала, кН/м³ (тс/м³);

- глубина подвала - расстояние от уровня планировки до пола подвала, м (для сооружений с подвалом шириной B 20 м и глубиной свыше 2 м принимается , при ширине подвала ).

Найдем осредненный удельный вес грунтов, залегающих выше подошвы условного фундамента:

Приведенная глубина заложения подошвы фундамента от пола в подвале по формуле:

м

Расстояние от поверхности земли до пола в подвале:

Получаем:

;

Основное требование расчета свайного фундамента по второй группе предельных состояний удовлетворяется: (условие выполняется)

6. Расчет осадок свайных фундаментов

Среднее давление под подошвой условного фундамента .

Расчет осадки фундамента производим методом послойного суммирования.

Определяем мощность отдельного слоя :

Проверяем выполнение условия:

- условие выполнено.

Определяем ординаты эпюры вертикальных напряжений от действия собственного веса грунта и вспомогательной эпюры :

на поверхности земли:

на уровне грунтовых вод:

на уровне подошвы фундамента:

Дополнительное вертикальное давление на основание:

Дополнительные вертикальные напряжения на глубине z определяем:

, где - коэффициент, принимаемый по СНиП 2.02.01-83;

	E, Мпа	h, м	z, м	о=2z/b	уzq	б	уzp	уzpi	0,2уzq	Si
1	30	0,89	0	0		1		68,89	50,74	1,635
2	30	0,89	0,89	0,4	270,86	0,977	68,09	64,75	54,17	1,537
3	30	0,89	1,78	0,8	280,61	0,881	61,41	57,01	56,12	1,353
4	30	0,89	2,67	1,2	290,36	0,755	52,62	48,69	58,07	1,155
5	30	0,89	3,56	1,6	300,10	0,642	44,75	41,54	60,02	0,986
6	30	0,89	4,45	2	309,86	0,550	38,36	35,79	61,97	0,849
7	30	0,89	5,34	2,4	319,61	0,477	33,25	31,26	63,92	0,742
8	30	0,89	6,23	2,8	329,36	0,420	29,27	27,67	65,87	0,657
9	30	0,89	7,12	3,2	339,11	0,374	26,07	24,78	67,82	0,588
10	30	0,89	8,01	3,6	348,86	0,337	23,49	22,41	69,77	0,532
11	30	0,89	8,9	4	358,61	0,306	21,33	20,42	71,72	0,485
12	30	0,89	9,79	4,4	368,36	0,28	19,52	18,75	73,67	0,445
13	30	0,89	10,68	4,8	378,11	0,258	17,98	17,32	75,62	0,411
14	30	0,89	11,57	5,2	387,86	0,239	16,66	16,10	77,57	0,382
15	30	0,89	12,46	5,6	397,61	0,223	15,54	15,02	79,52	0,356
16	30	0,89	13,35	6	407,36	0,208	14,5	7,25	81,47	0,172
								итого (1--9):	9,05026
								итого (1--16):	12,2858

Нижнюю границу сжимаемой толщи находим по точке пересечения вспомогательной эпюры и эпюры дополнительного напряжения, так как для вычисления осадок необходимо выполнение условия .

Итак, глубину распространения сжимающего давления на грунт основания принимаем .

Определяем осадку фундамента по формуле:

где - корректирующий коэффициент;

- модуль общей (упругой и остаточной) деформации грунта;

- среднее напряжение в i-ом слое грунта;

- высота i-го слоя грунта.

Исходя из таблицы видно, что осадка .

По СниП2.02.01-83 ПРИЛОЖЕНИЕ 4: «Предельные деформации основания» средняя осадка для многоэтажных бескаркасных зданий с несущими стенами из кирпичной кладки без армирования см.

.

Вывод: расчетное значение осадки не превышает предельно допустимого уровня.

7. Выбор оборудования для забивки свай

Выбираем дизель-молот для забивки сваи. Вес сваи С11-35 составит:

Вес наголовника и подбабка примем 1 кН. Полагая, что допустимая расчетная нагрузка на сваю вычислим минимальную энергию удара молота по формуле:

где - коэффициент, равный ;

- расчетная нагрузка, допускаемая на сваю.

Выбираем трубчатый дизель-молот марки С-994 с расчетной энергией удара 16 кДж и проверим выполнение условия:

где - полный вес молота;

- вес сваи, наголовника и подбабка;

- энергия удара;

- коэффициент, принимаемый равным для трубчатых дизель-молотов 6.

Вес молота составит

(условие выполняется)

Вывод: выбираем дизель-молот марки С-994.

8. Технико-экономическое сравнение ленточного и свайного фундаментов

Основным критерием выбора оптимального варианта фундамента является его стоимость, которая может быть определена по укрупненным показателям. Значительное влияние на выбор варианта могут оказывать трудоемкость возведения фундамента и его материалоемкость.

Сравнение вариантов выполним на 1 м длины фундаментов.

Ленточный фундамент

1. Разработка грунта под фундамент:

Глубина заложения подушки фундамента

Ширина подушки фундамента

Объем грунта на 1 погонный метр:

2. Устройство песчаной подготовки под фундаменты:

Высота песчаной подсыпки

Объем песчаной подсыпки на 1 погонный метр:

3. Установка ленточного сборного фундамента:

· фундаментная плита марки ФЛ14.24:

· фундаментные блоки марки 4ФБС 24.5.6-т и ФБС 12.5.3-т:

4. Гидроизоляция:

· горизонтальная из двух слоёв рубероида

· обмазочная битумная

Свайный фундамент

1. Разработка грунта под фундамент:

Глубина заложения подошвы ростверка

Ширина ростверка

Объем грунта на 1 погонный метр:

2. Устройство свайного фундамента с забивкой свай:

Марка сваи С11-35, расстояние между сваями 0,45 м

3. Устройство песчаной подготовки под монолитный ростверк:

Объем песчаной подсыпки на 1 погонный метр

4. Устройство монолитного ростверка:

Объемы гидроизоляции аналогичны ленточным фундаментам.

Результаты расчетов заносим в таблицу.

№	Наименование работ	ед.изм	объем работ	стоимость, руб	трудоемкость, чел-ч
				ед.	общ.	ед.	общ.
Устройство ленточных фундаментов
1	Разработка грунта (вкл. обратную засыпку и уплотнение)		4	35,45	141,8	3,88	15,52
2	Песчаная подготовка		0,39	4,8	1,728	2,6	0,936
3	Устройство ФБС		0,3	1278	383,4	2,3	0,69
4	Устройство ФЛ		0,48	2090,0	1003,2	5,7	2,736
5	Горизонтальная гидроизоляция		1,2	497	596,4	0,21	0,252
6	Обмазочная гидроизоляция		1,3	59,2	76,96	0,21	0,273
-	Итого:		2203,488		20,407
Устройство свайных фундаментов
1	Разработка грунта		3,4	35,45	120,53	3,88	13,192
2	Песчаная подготовка		0,3	4,8	1,44	2,6	0,78
3	Свайный фундамент с забивкой свай		0,92	6682	6147,44	6,08	5,5936
4	Монолитный ростверка		0,4	4544	1817,6	14,2	5,68
5	Горизонтальная гидроизоляция		1,2	497	596,4	0,21	0,252
6	Обмазочная гидроизоляция		1,3	59,2	76,96	0,21	0,273
-	Итого:		8760,37		25,7706

Вывод: по расчетам видно, что по стоимости и трудоемкости наиболее выгодно возведение ленточного фундамента.

Заключение

Выполнение курсового проекта позволило систематизировать знания, полученные в ходе изучения учебного материала, курса лекций, а так же самостоятельной работы. Были получены навыки расчета наиболее широко применяемых в массовом строительстве индустриальных фундаментов - сборного и свайного с монолитным ростверком.

Библиографический список

1. Берлинов, М.В. Расчет оснований и фундаментов [Текст]: учеб. Для ср. спец. Учеб. Заведений / М.В. Берлинов, Б.А. Ягупов. - М.: Стройиздат, 2000. - 272 с.

2. Далматов, Б.И. Проектирование фундаментов зданий и подземных сооружений [Текст]: учеб. Пособие / Под редакцией Б.И. Далматова. - М.: Изд-во АСВ, 2001. - 440 с.

3. ГОСТ 25100-95. Грунты. Классификация. - М.: Минстрой России, 1995. - 24 с.

4. СНиП 2.01.07-85*. Нагрузки и воздействия. - М.: Госстрой России, 2004. - 47 с.

5. СНиП 2.02.01-83. Основания зданий и сооружений. - М.: Госстрой России, 2004. - 40 с.

6. СНиП 2.02.03-85. Свайные фундаменты. - М.: Минстрой России, 1995. - 76 с.

7. Руководство по проектированию свайных фундаментов / НИИОСП им. Н.М. Герсеванова Госстроя СССР. -- М.: Стройиздат, 1980.

Размещено на Allbest.ru