Основания зданий и сооружений

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

1. Оценка инженерно-геологических условий строительной площадки

2. Проектирование фундаментов мелкого заложения для зданий (расчет оснований по деформациям)

2.1 Назначение глубины заложения фундаментов

2.2 Определение размеров подошвы фундаментов

2.3 Проверка прочности подстилающего слоя

2.4 Определение конечных осадок фундаментов

Список используемой литературы



1. Оценка инженерно-геологических условий строительной площадки

Анализируем грунтовые условия площадки для каждого слоя:

ИГЭ - 1. Число пластичности

При 7 < I_p < 17 грунт классифицируется как суглинок.

Удельный вес сухого грунта (скелета грунта):

Коэффициент пористости

Показатель текучести

Так как 0,25 < IL< 0,5, следовательно, грунт находится в тугопластичном состоянии.

Определяем степень влажности глинистого грунта:



Определяем коэффициент просадочности:

Данный грунт является не просадочным (S_r>0,8) и не набухающим (I_ss<0,3). подошва осадка фундамент строительный

Определяем табличное значение расчетного сопротивления грунта основания R₀;т. к. для данного грунта нет прямых значений в таблице, используем интерполяцию:

R₀=250.25кПа, т.к. e=0,749; I_l=0,45.

Вывод по ИГЭ - 1: грунт - суглинок тугопластичный, не просадочный, не набухающий, с табличным значением расчетного сопротивления грунта основания R₀=250,25кПа и модулем деформации Е=7,4мПа. Данный слой можно использовать как естественное основание для фундаментов мелкого заложения.

ИГЭ - 2. Число пластичности

При 17 < I_p < 27 грунт классифицируется как глина.

Удельный вес сухого грунта (скелета грунта):

Коэффициент пористости



Показатель текучести

Так как 0,5 < I_L< 0,75, следовательно, грунт находится в мягкопластичном состоянии.

Определяем степень влажности глинистого грунта:

Определяем коэффициент просадочности:

Данный грунт является непросадочным (S_r>0,8) и не набухающим (I_ss<0,3).

Определяем табличное значение расчетного сопротивления грунта основания R₀;т. к. для данного грунта нет прямых значений в таблице, используем интерполяцию:

R₀=506,2кПа, т.к. e=0,457; I_l=0,684.

Вывод по ИГЭ - 2: грунт -глина мягкопластичная, непросадочная, ненабухающая, с табличным значением расчетного сопротивления грунта основания R₀=506,2кПа и модулем деформации Е=6,3мПа. Данный слой можно использовать как естественное основание для фундаментов мелкого заложения.

ИГЭ - 3. Число пластичности

При 1 < I_p < 7 грунт классифицируется как супесь.

Удельный вес сухого грунта (скелета грунта):

Коэффициент пористости

Показатель текучести

Так как 0< I_L< 1, следовательно, грунт находится в пластичном состоянии.

Определяем степень влажности глинистого грунта:



Определяем коэффициент просадочности:

Данный грунт является непросадочным (S_r>0,8) и не набухающим (I_ss<0,3).

Определяем табличное значение расчетного сопротивления грунта основания R₀;т. к. для данного грунта нет прямых значений в таблице, используем интерполяцию:

R₀=300кПа, т.к. e=0,5; I_l=0,67.

Вывод по ИГЭ - 3: грунт - супесь пластичная, непросадочная, ненабухающая, с табличным значением расчетного сопротивления грунта основания R₀=300кПа и модулем деформации Е=18мПа. Данный слой можно использовать как естественное основание для фундаментов мелкого заложения.

ИГЭ - 3(ниже уровня подземных вод).

Число пластичности

При 1 < I_p < 7 грунт классифицируется как супесь.

Удельный вес сухого грунта (скелета грунта):



Коэффициент пористости

Показатель текучести

Так как 0< I_L< 1, следовательно, грунт находится в пластичном состоянии.

Определяем степень влажности глинистого грунта:

Определяем коэффициент просадочности:

Данный грунт является непросадочным (S_r>0,8) и не набухающим (I_ss<0,3).

Грунт находиться ниже уровня подземных вод и не является водоупором, поэтому определяем удельный вес грунта с учетом взвешивающего действия воды:



Определяем табличное значение расчетного сопротивления грунта основания R₀;т. к. для данного грунта нет прямых значений в таблице, используем интерполяцию:

R₀=235,7кПа, т.к. e=0,53; I_l=0,714.

Вывод по ИГЭ - 3: грунт - супесь пластичная, непросадочная, ненабухающая, с табличным значением расчетного сопротивления грунта основания R₀=235,7кПа и модулем деформации Е=12,2мПа. Данный слой можно использовать как естественное основание для фундаментов мелкого заложения.

ИГЭ - 4.Т.к. w_l=0 и w_p=0 и содержание частиц крупнее 2 мм, то делаем вывод что грунт-песок.

Устанавливаем разновидность грунта по гранулометрическому составу, коэффициенту пористости:

Диаметр частиц d, м	Процентное сод. частиц в грунте, %	Суммарное сод. частиц в грунте, %
5,0…2,0	5	5
2,0…1,0	3	8
1,0…0,5	25	33
0,5…0,25	27	60(>50%)

Грунт - песок средней крупности.

По коэффициенту пористости е:



Т.к. песок мелкий, а 0,6<e<0,75, то песок плотный.

Определяем коэффициент водонасыщения :

Т.к. Sr>1,0, то песок водонасыщенный.

Слой грунта находится ниже уровня подземных вод и не является водоупором, поэтому определяем вес грунта с учетом взвешивающего действия воды:

Определяем табличное значение расчетного сопротивления грунта основания R₀; т. к. для данного грунта нет прямых значений в таблице, используем интерполяцию:

R₀=400кПа

Вывод по ИГЭ - 4: грунт - песок средней крупности, средней плотности, насыщенные водой, с табличным значением расчетного сопротивления грунта основания R₀=400кПа и модулем деформации Е=26,1мПа. Данный слой можно использовать как естественное основание для фундаментов мелкого заложения.

Слой 5. Число пластичности

При 17 < I_p <27 грунт классифицируется как глина.

Удельный вес сухого грунта (скелета грунта):



Коэффициент пористости

Показатель текучести

Так как 0< I_L< 1, следовательно, грунт находится в пластичном состоянии.

Определяем степень влажности глинистого грунта:

Определяем коэффициент просадочности:

Данный грунт является непросадочным (S_r>0,8) и ненабухающим (I_ss<0,3).

Определяем табличное значение расчетного сопротивления грунта основания R₀; т. к. для данного грунта нет прямых значений в таблице, используем интерполяцию:

R₀=245,6кПа, т.к. e=0,877; I_l=0,368.

Вывод по ИГЭ - 5: грунт - глина полутвердая, непросадочная, ненабухающая, с табличным значением расчетного сопротивления грунта основания R₀=245,6кПа и модулем деформации Е=28,1мПа. Данный слой можно использовать как естественное основание для фундаментов мелкого заложения.

Полученные данные о характеристиках грунтов для ИГЭ - 1…ИГЭ - 5 сводим в таблице 1.1, а также строим инженерно-геологический разрез.



2. Проектирование фундаментов мелкого заложения для зданий (расчет оснований по деформациям)

2.1 Назначение глубины заложения фундаментов

Определяем глубину заложения фундаментов под наружную стену 9-ти этажного дома. Здание отапливаемое, без подвала. Грунт - суглинок тугоплавкий. Грунтовые воды в период промерзания находятся на глубине Н_В=6,1 м. Район строительства г. Москва. Среднесуточная температура воздуха в помещении t = 21 ⁰С.

Грунты площадки строительства относятся к непучинистым при промерзании. Определяем нормативную глубину сезонного промерзания d_fn для г. Москва d_fn =1,4 м, тогда расчетная глубина промерзания составит:

где k_h = 0,8 - коэффициент, учитывающий влияние теплового режима здания. Принимаем глубину заложения фундамента d = 1,5 м по конструктивным требованиям; высота конструкции фундамента должна быть обычно кратной 0,3 м.

2.2 Определение размеров подошвы фундаментов

Т.к. по заданию здание промышленное, то выполним проверку давлений по подошве фундаментов (p_max, p_min) на сочетание максимальной вертикальной нагрузки и соответствующего ей момента (N_max , M) и на сочетание максимального момента сил и соответствующей этому моменту вертикальной нагрузки (М_max , N).

1. Расчетные нагрузки (при n = 1) основного, наиболее невыгодного сочетания на уровне планировки, составляют:

M= 700 кН (70 тс); N= 747,56 кНм (74,76 тс-м); Q = 56,16 кН (5,6 тс).

Глубина заложения фундамента d = 1,5 м. Грунты основания сложены тугопластичными суглинками (I_L = 0,3; е = 0,82). Удельный вес грунта г_II= 18,2 кН/м³, угол внутреннего трения ц_II=19⁰, удельное сцепление C_II= 18 кПа (0,18 кгс/см). Табличное значение расчетного сопротивления грунта основания R₀ = 194 кПа (1,94 кгс/см2).

Площадь подошвы фундамента в первом приближении равна:

где 1,2 - коэффициент, учитывающий действие момента сил.

На основание передаются вертикальные, горизонтальные и моментные нагрузки. Поэтому подошву фундамента принимаем прямоугольной формы в плане. Для определения размеров подошвы задаемся соотношением сторон b = 0,7а, тогда

Вычисляем расчетное сопротивление грунта основания R. Для несущего слоя грунта г_с1=1,2; г_с2=1,0; k = 1; М_г = 0,47, M_q = 2,89, М_с = 5,48; k_z = 1 (ширина фундамента b < 10 м); г_II = г`_II=18,2 кН/м3; d=d₁=1,5м; d_b = 0.

Максимальное р_max, среднее р и минимальное р_min давления по подошве внецентренно нагруженного фундамента должны удовлетворять условиям:

Определяем коэффициенты запаса:

Условие р_max<1,2 R выполняется с запасом (k_з,₁= 17,5 %), следовательно, уменьшаем размеры подошвы и принимаем их равными b = 2,1 м, а = 2,8 м.

Вычисляем повторно расчетное сопротивление грунта основания:



Максимальное р_max, среднее р и минимальное р_min давления по подошве внецентренно нагруженного фундамента должны удовлетворять условиям:

Определяем коэффициенты запаса:

Условие р_max<1,2 R выполняется с запасом (k_з,₁=7 %), следовательно, размеры подошвы принимаем равными b = 2,1 м, а = 2,8 м.

2. Расчетные нагрузки (при n = 1) основного, наиболее невыгодного сочетания на уровне планировки, составляют:

M= 270,16 кН (27,0 тс); N= 1891,7 кНм (189,2 тс-м); Q = 25,92 кН (2,6 тс).

Глубина заложения фундамента d = 1,5 м. Грунты основания сложены тугопластичными суглинками (I_L = 0,3; е = 0,82). Удельный вес грунта г_II= 18,2 кН/м³, угол внутреннего трения ц_II=19⁰, удельное сцепление C_II= 18 кПа (0,18 кгс/см). Табличное значение расчетного сопротивления грунта основания R₀ = 194 кПа (1,94 кгс/см2).

Площадь подошвы фундамента в первом приближении равна:

где 1,2 - коэффициент, учитывающий действие момента сил.

На основание передаются вертикальные, горизонтальные и моментные нагрузки. Поэтому подошву фундамента принимаем прямоугольной формы в плане. Для определения размеров подошвы задаемся соотношением сторон b = 0,7а, тогда

Вычисляем расчетное сопротивление грунта основания R. Для несущего слоя грунта г_с1=1,2; г_с2=1,0; k = 1; М_г = 0,47, M_q = 2,89, М_с = 5,48; k_z = 1 (ширина фундамента b < 10 м); г_II = г`_II=18,2 кН/м3; d=d₁=1,5м; d_b = 0.

Максимальное р_max, среднее р и минимальное р_min давления по подошве внецентренно нагруженного фундамента должны удовлетворять условиям:



Определяем коэффициенты запаса:

Условие р_max<1,2 R выполняется с запасом (k_з,₁= 17,5 %), следовательно, уменьшаем размеры подошвы и принимаем их равными b = 2,6 м, а = 3,5 м. Вычисляем повторно расчетное сопротивление грунта основания:

Максимальное р_max, среднее р и минимальное р_min давления по подошве внецентренно нагруженного фундамента должны удовлетворять условиям



Где

,

Определяем коэффициенты запаса:

Условие р_max<1,2 R выполняется с запасом (k_з,₁=12 %), следовательно, размеры подошвы принимаем равными b = 2,6 м, а = 3,5 м.

2.3 Проверка прочности подстилающего слоя

При проверке прочности подстилающего слоя должно выполняться условие:

где p_zq, p_zp - соответственно напряжения в грунте от собственного веса и внешней нагрузки в уровне подстилающего слоя.

Rz - расчетное сопротивление подстилающего слоя грунта.

Напряжения в грунте от собственного веса на глубине h = 2,7 м равны:

Для определения дополнительных напряжений в грунте (от внешней нагрузки) на глубине z = 1,5 м от подошвы фундамента находим среднее давление под подошвой фундамента.

Находим коэффициент б= 0,694, при и

Для вычисления расчетного cопротивления подстилающего слоя грунта R_z необходимо определить размеры подошвы условного фундамента bу, ау.

Площадь условного фундамента в случае прямоугольной формы в плане вычисляется по формуле:

а ширина подошвы условного фундамента:



Расчетное сопротивление подстилающего слоя грунта R_z вычисляем при г_с1=l,2; г_с2=1,0; k= 1; М_г = 0,36, M_q=2,43, М_с = 4,99; k_z = 1 (при ширине фундамента b < 10 м); г_II = 18,7 кН/м3; г`_II = 18,2 кН/м3; d₁ = 2,6 м.

Проверяем условие:

,

Вывод: прочность подстилающего слоя обеспечена.

2.4 Определение конечных осадок фундаментов

Осадку фундамента определяем методом послойного суммирования.

Определяем напряжение от собственного веса грунта p_zq.0 и дополнительное напряжение р0 в уровне подошвы фундамента.

Вычисляем дополнительное напряжение pzp на границах выделенных слоев по формуле:



где б - коэффициент, учитывающий изменение по глубине основания дополнительно напряжения рzp и принимаемый в зависимости от относительной глубины т = 2z/b и отношения сторон фундамента з = а/b.

Для определения нижней границы сжимаемой толщи (НГСТ) основания фундамента вычисляем напряжение от собственного веса грунта p_zq на границах пластов грунта и выделенных слоев h_i. При этом для глины, залегающей ниже уровня грунтовых вод, удельный вес принимается без учета взвешивающего действия воды.

Строим эпюры p_zq и p_zp и определяем нижнюю границу сжимаемой толщи (НГСТ) основания.

z= 0,6м; h = 0,6 м; p_zq = p_zq,0 + г_II z=27,3+18,2*0,6 = 38,22кПа,

z= 1,2м; h = 0,6 м; p_zq = 38,2 +18,2*0,6 = 49,14 кПа,

z= 1,8м; h = 0,5 м; p_zq = 49,14 +18,7*0,6 = 60,36 кПа,

z= 2,3м; h = 0,5 м; p_zq = 80,14 +18,5*0,7 = 93,09 кПа,

z= 2,8м; h = 0,5 м; p_zq = 93,09 +18,5*0,7 =106,04 кПа,

z= 3,3м; h = 0,5 м; p_zq =106,04 +18,5*0,7 =118,99 кПа,

z= 3,8м; h = 0,5 м; p_zq =118,99 +18,5*0,7 =131,94 кПа,

Поскольку в основании залегают грунты с модулем деформации

Е₀ > 5 МПа, НГСТ находится там, где выполняется условие p_zp = 0,2p_zq.

Данное условие выполняется на глубине z = 5,8 м (точка 12), где 24,13 кПа ? 28,18 кПа.

Для определения величины осадки фундамента вычисляем среднее дополнительное напряжение в каждом элементарном слое. Например, в первом и втором слоях:

Остальные значения P_zp^сp приведены в таблице 2.1.

Осадку фундамента определяем по формуле:

где в = 0,8 - безразмерный коэффициент, корректирующий упрощенную схему расчета, и принимаемый равным 0,8 для всех видов грунтов. Полученные значения осадок S должны быть меньше предельно допустимых абсолютных S_u и относительных ДS_u значений, установленных СНиП 2.02.01-83*.

S=0,0544м<S_u=0,08м

ДS_u.max=0,001м<ДS_u=0,002м



Список используемой литературы

1. Проектирование оснований и фундаментов мелкого заложения для зданий: методические указания / сост. А.И. Полищук, В.С. Угринский. - Томск: Изд-во Том. гос. архит.-строит. ун-та, 2010. - 36 с.

2.Фундаменты промышленного здания: задания и методические указания к курсовому проекту/Сост. А.А. Лобанов, С.В. Батишева. - Томск: Изд-во Том. гос. архит.-строит. ун-та, 2008. - 43 с.

3. СНиП 2.02.01-83* Основания зданий и сооружений/ Издание официальное Гос. ком. России по делам строительства. - М.: ГУП ЦПП, 2001. - 48 с.

4. Пособие по проектированию оснований зданий и сооружений (к СНиП 2.02.01-83) / НИИОСП им. Н.М. Герсеванова. - М.: Стройиздат, 1986. -413 с.

Размещено на Allbest.ru

...