Размещено на http://www.allbest.ru/

г. Владивосток

2013

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Дальневосточный федеральный университет» (ДВФУ)

Специальность «Промышленное и гражданское строительство»

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к курсовому проекту по дисциплине:

«Основания и фундаменты»

Выполнил:

студент 5 курса Инженерной школы

Бессараб Д.С.

Проверил:

Старший преподаватель

Аветян Л.В.

Владивосток

2015



Оглавление

Исходные данные

1. Оценка геологических и гидрогеолгических условий строительной площадки

1.1 Определение наименования грунтов по ГОСТ 25100-2011. Физико-механические характеристики грунтов

1.2 Грунтовые воды, их влияние на выбор типа и конструкцию фундаментов

1.3 Нормативная глубина сезонного промерзания грунтов

1.4 Посадка здания с вертикальной привязкой

2. Расчет фундаментов мелкого заложения на естественном основании

2.1 Расчетная глубина промерзания. Глубина заложения фундамента

2.2 Назначение высотных отметок фундаментов

2.3 Определение габаритных размеров фундаментов по расчетным сечениям

2.4 Расчет осадок фундамента

2.5 Конструирование фундамента

3. Расчет и конструирование свайных фундаментов

3.1 Определение расчетных нагрузок на свайные фундаменты, выбор типа, вида, размеров свай и назначение габаритов ростверка

3.2 Определение числа свай в свайном фундаменте и проверки по I группе предельных состояний

3.3 Проверка напряжений в свайном основании по II группе предельных состояний

3.4 Поверочный расчет свайного фундамента по ЙЙ группе предельных состояний

3.4.1 Определение осадки свайного фундамента

3.5 Конструирование свайного фундамента

Заключение

Список использованной литературы



Исходные данные

Целью данного курсового проекта является расчет и проектирование фундаментов жилого 10-этажного кирпичного здания с наружными несущими стенами и внутреннего каркаса из сборного железобетонна.

1) для здания: план, разрез, расчетные нагрузки для основного сочетания расчетных нагрузок по II предельному состоянию расчета оснований.

Несущие конструкции: наружные кирпичные стены. Толщина наружных стен: в нижних пяти этажах 64 см, в верхних этажах 51 см. Внутренние стены 38 см. колонны железобетонные сечением 40х40 см и продольным расположением ригелей. Перекрытие сборный железобетонный многопустотный настил. Здание в осях 7-14 имеет подвал. Отметка пола подвала - 2,20 м. Отметка пола первого этажа 0,00 м на 0,90 м выше отметки спланированной поверхности земли. Место строительства -- г.Владивосток.

2) для грунтов: мощности слоев и виды грунтов, физические характеристики грунтов и гранулометрический состав грунта; отметка поверхности природного рельефа 34,7 м, отметка уровня грунтовых вод 31,3 м.

В курсовом проекте необходимо рассчитать два типа фундаментов: мелкого заложения (ленточного типа) и свайный.

Для фундаментов мелкого заложения: определение глубины заложения фундаментов, подбор ширины подошвы, проверка слабого подстилающего слоя грунта, осадки фундаментов.

Для свайных фундаментов: определение несущей способности свай и их шага, проверка напряжений в свайном фундаменте, определение осадки свайных фундаментов, подбор оборудования для погружения свай и расчет отказа свай.



1. Оценка геологических и гидрогеолгических условий строительной площадки

Инженерно-геологические условия строительной площадки представлены на следующей геологической колонке:

1.1 Определение наименования грунтов по ГОСТ 25100-2011. Физико-механические характеристики грунтов

1 слой растительный, для восприятия нагрузок от фундамента не применяется. Удаляется с площадки

2 слой -глинистый

класс - дисперсные

подкласс - связные

подтип - флювиальные

тип - осадочные

вид - минеральные

подвид - глинистые грунты

Разновидность по числу пластичности I_p

I_p = w_L - w_p = 0,20 - 0,15 = 0,05(5%) => супесь т.к. I_p от 1% до 7%

Разновидность по показателю текучести I_L

I_L === 0,3 => пластичная т.к. 0 < I_L < 1

Коэффициент пористости e === 0,55

Вывод: Грунт второго слоя - супесь пластичная с коэф-нтом пористости е = 0.55.

3 слой -глинистый

класс - дисперсные

подкласс - связные

подтип - флювиальные

тип - осадочные

вид - минеральные

подвид - глинистые грунты

Разновидность по числу пластичности I_p

I_p = w_L - w_p = 0,44 - 0,24 = 0,20(20%) => Глина т.к. I_p 17

Разновидность по показателю текучести I_L

I_L === 0,5=> тугопластичная, т.к. 0.25< I_L< 0.50

Разновидность по коэффициенту пористости e:

e === 0,71

Вывод: Грунт 3 слоя - Глина тугопластичная с коэффициентом пористости е = 0.71.

4 слой песчаный

класс - дисперсные

подкласс - несвязные

тип - осадочные

вид - минеральные

подвид - Крупнообломочные грунты Пески

Разновидность по гранулометрическому составу:

Таблица 1.1

Песок крупный, т.к. d > 0,5 мм составляет > 50%

Разновидность по коэффициенту пористости e:

e == = 0,65 => средней плотности, т.к. 0,6 < е < 0,75

Разновидность по коэффициенту водонасыщения S_r:



S_r == = 1,004 => насыщенный водой т.к. 0,8 < S_r ? 1

Вывод: Грунт 4 слоя - песок крупный, средней плотности, насыщенный водой, e = 0.65.

Физико-механические характеристики грунтов

Следует устанавливать согласно ГОСТ 25100-95 «Грунты. Классификация», СНиП 2.02.01-83* «Основания зданий и сооружений».

3 характеристики: - угол внутреннего трения;

- удельное сцепление;

- модуль общей деформации.

2слой супесь пластичная

е = 0,55 (I_L = 0,3)

c₂ = 15кПа; ₂ = 26; E₂ = 24МПа

3слой глина тугопластичная

е = 0,71 (I_L = 0,5)

с₃ = 52,8 кПа; ₃ = 17,4 ; E₃ = 19,2 МПа

4 слой песок крупный, средней плотности, насыщенный водой е = 0,65

с₄ = 0 кПа; ₄ = 38 ; E₄ = 30 МПа

Таблица 1.2 Сводная таблица данных о напластовании грунтов строительной площадке

название	Мощность слоев. м	Отметка подошвы	физические характеристики	мех. хар-стики
			Сs	С	щ	Sr	e	WL	WP	ІP	ІL	ц0	c	E
1.расттельный слой	0.2	34.7	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-
2.супесь пластичная	2.7	32	2.71	2.04	0.165	-	0.55	0.20	0.15	0.05	0.3	26	15	24
3. глина тугопластичная	6.7	25.3	2.74	2.15	0.34	-	0.71	0.44	0.24	0.20	0.5	17.4	52.8	19,2
4. песок крупный, средней плотности, насыщенный водой	7.7	17.6	2.65	2.00	0.25	1	0.65	0	0	-	-	38	0	30



1.2 Грунтовые воды, их влияние на выбор типа и конструкцию фундаментов

Подземные воды не оказывают непосредственного влияния на глубину заложения фундаментов. Но по требованиям санитарно-технической инспекции в зданиях с подвалами и подземными помещениями уровень пола должен быть на 0,5-1м выше уровня подземных вод.

В данном случае грунтовые воды находятся на третьем слое супесь пластичная.

Расстояние от поверхности до УГВ составляет 3,6 м. Поскольку расстояние более 2 м, то морозного пучения можно не опасаться.

1.3 Нормативная глубина сезонного промерзания грунтов

Нормативная глубина промерзания d_fn - это среднее (за срок не менее 10 лет) значение максимальных глубин промерзания грунтов на открытой площадке, оголенной зимой от снега, а летом от растительного покрова. Назначается по наблюдениям за сезонным промерзанием, по теплотехническим расчетам в зависимости от средней температуры воздуха (СП 131.13330.2012 «Строительная климатология») и по «Карте нормативных глубин промерзания грунтов».

Нормативная глубина промерзания определяется по формуле:

, где

d₀ - теплотехнический коэффициент, зависящий от вида грунта ( 0,28);

M_t - сумма отрицательных температур за зиму в районе строительства (для города Владивостока-34,1).



1.4 Посадка здания с вертикальной привязкой

За отметку планировки принята спланированная поверхность земли с абсолютной отметкой DL=34,70 м, что соответствует относительной отметке - 0,9 м.

Описание геологического разреза. Оценка грунтовых условий строительной площадки. Выбор вариантов фундаментов

Строительная площадка представлена слоистым напластованием грунтов с выдержанным залеганием слоев, что благоприятно для строительства. Наблюдается согласное залегание пластов с малым уклоном (i=1-2%).

Грунтовые воды находятся в третьем слое супесь пластичная и расположены на отметке 31,3 м. Расстояние от поверхности до уровня грунтовых вод составляет d_w=DL-WL=34,9-31,3=3,6 м. Грунтовые воды не агрессивные и не напорные.

Для послойной оценки грунтов использую следующее:

I. Прочные (надежные) грунты:

-глинистые (I_L<0,4);

-песчаные (кроме рыхлых и пылеватых).

II. Средней прочности:

-глинистые (0,4? I_L<0,75);

-Е<5 МПа - сильносжимаемые;

5 МПа ? Е<20 МПа - среднесжимаемые;

Е ? 20 МПа - слабосжимаемые.

III. Слабые:

-глинистые (I_L ? 0,75);

-пески рыхлые.

Строительная площадка представлена слоистым напластованием грунтов с согласным залеганием пластов. Грунтовые воды приурочены к третьему слою от поверхности и имеют отметку 31.3м

-Заключение о качестве слоев грунта.

2 слой Супесь пластичная I_L=0,3; E₀=24МПа => грунт прочный,

E> 20 мПа слабосжимаемый;

3 слой Глина тугопластичная I_L=0,5; E₀=19,2 МПа => грунт средней прочности,

5 МПа ? Е<20 мПа среднесжимаемый;

4 слой Песок крупный, средней плотности, насыщенный водой E₀=30 МПа => грунт прочный, E> 20 мПа малосжимаемым;

Вывод: На основе анализа инженерно-геологических условий строительной площадки, в качестве основного варианта фундамента принимается фундамент свайный, а в качестве дополнительного фундамент мелкого заложения.



2. Расчет фундаментов мелкого заложения на естественном основании

Проектировочный расчёт: определение глубины заложения, формы и размеров подошвы фундамента, предварительный выбор конструкций фундамента.

2.1 Расчетная глубина промерзания. Глубина заложения фундамента

Строительство происходит в г. Владивосток. При назначении глубины заложения фундамента учитывается глубина промерзания для наружных стен и фундамента, конструкция подземной части здания, а также наличие подвала.

- глубина заложения фундамента (расчетная), , где

- коэффициент, учитывающий влияние теплового режима зданий, принимается по СНиП 2.02.01-83;

- нормативная глубина промерзания - среднее значение максимальных глубин промерзания на ровной площадке, очищенной зимой от снега, а летом от растительного покрова.

, где

- теплотехнический коэффициент для разных типов грунтов, определяется по СНиП 2.02.01-83 (для крупнообломочных грунтов =0,34 м; для глин и суглинков =0,23 м; для супесей, песков мелких и пылеватых =0,28 м; для песков гравелистых, крупных и средней крупности =0,3 м);

М_t - безразмерный коэффициент, численно равный сумме абсолютных значений среднемесячных отрицательных температур за зиму в данном районе принимаемый по СНиП по строительной климатологии и геофизике, а при отсутствии в них данных для конкретного пункта или района строительства - по результатам наблюдений гидрометеорологической станции, находящейся в аналогичных условиях с районом строительства.

Стена без подвала (по утепленному цокольному перекрытию):

d_f = 0,71,64 = 1,14

Стена с подвалом

d_f = 0,71,64 = 1,14

Учет влияния воды (морозное пучение грунтов):

d_w > d_f + 2 м 3,6 > 1,14+2 глубина заложения

фундаментов принимается не менее d_f

2.2 Назначение высотных отметок фундаментов

Глубину заложения в бесподвальной части по оси А назначаю d=1,50м;

Глубину заложения в подвальной части по оси А d=2,10 м;

2.3 Определение габаритных размеров фундаментов по расчетным сечениям

2 расчётных сечения: 1. наружная стена без подвала;

2. наружная стена с подвалом;



1 2

При неизвестном расчетном сопротивлении грунта ширину подошвы фундамента мелкого заложения можно определить графоаналитическим методом.

Р < R, где среднее давление по подошве фундамента (Р) есть функция от ширины подошвы фундамента: . Расчетное сопротивление грунта под подошвой фундамента (R) также есть функция от ширины подошвы фундамента: .

Уравнение давления по подошве фундамента Р:

P = /b+г_mt•d, где

- нагрузка по подошве фундамента;

- пост. + врем. (стена без подвала);

- пост. + врем. + добавка (стена с подвалом).

b - ширина подошвы фундамента;

d - глубина заложения фундамента;

- усредненный удельный вес между бетоном и грунтом, где

коэффициент, учитывающий разницу удельных весов материалов

фундамента и грунта на уступах фундамента;

удельный вес материала фундамента.

В предварительных расчетах принимаю = 20 кН/м³.

Уравнение расчетного сопротивления грунта основанию R:

, где

коэффициент условий работы грунтов, учитывающие особенности работы разных типов грунтов в основании фундаментов, определяется по СНиП 2.02.01-83 по табл. 3;

коэффициент, принимаемый равным 1, если физико-механические характеристики грунтов определены непосредственными лабораторными испытаниями; коэффициент равен 1,1, если физико-механические характеристики грунтов определены по СНиП2.02.01-83;

коэффициенты, зависящие от угла внутреннего трения грунта (ц), залегающего в пределах одного метра под подошвой фундамента, если в пределах этой глубины располагается не один слой, то ц следует усреднить (СНиП2.02.01-83 табл.4);

принимается равным 1, если ширина подошвы фундамента (b), предполагается < 10 м;

удельный вес грунта, расположенного ниже подошвы фундамента в пределах глубины 1м;

удельный вес грунта, расположенного выше подошвы фундамента;

для бесподвальной части - глубина заложения, если есть подвал, то

, где

толщина конструкции пола подвала;

толщина слоя грунта выше подошвы фундамента со стороны подвала;

расчетное значение удельного веса конструкции пола подвала, (25 кН/м²).

глубина подвала - расстояние от уровня планировки до пола повала, если нет подвала то = 0;

расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента.

Сечение №1. Наружная стена по оси «А» без подвала:

= (N_пост.+ N_врем.) •,

где =1 - коэффициент надежности по нагрузке.

=301+23 = 324 кН/м

P = /b+г_mt•d = 324/b + 20•1,5 = 324/b + 30

R = 1,2•1,09/1.1 [0,84•1•b•20,4+4,37•1,5•20,4+6,9•15] = 20,38b+282

Определение ширины подошвы графическим методом:

b, м	0,5	1	2
Р, кПа	678	354	192
R, кПа	292,2	302,4	322,8

Для проверки выбираю фундамент марки ФЛ 12.24-2; b=1,2м; m=0,87 т.

Проверки:

1) Р < R;

2) ? = (R - Р)/R • 100%

1) Р = (N_o + N_f + N_g)/А

Блоки: ФБС 24.6.6.; m=0,96 т (по ГОСТ 13579-78 «Блоки бетонные для стен подвалов»)

N_f = 2•m_ФБС + m_ФЛ = (2•(0,96•10) + (0,879•10))/1,2 = 23,33 кН;

N_g = V_g• = 0,6•1,22•1•20,4= 14,93кН;

А = b•1п.м.=1,2.

Р = (324+23,33+14,93)/1,2 =301,88 кПа;

R = 20,38•1,2+284,2 =308,66 кПа.

Итак, Р=305,76кПа < R=321,52кПа

2) Коэффициент недогруза: ?? 10%

? = (R - Р)/R • 100% = (308,66 -301,88)/ 308,66 •100% =2,2%?10%

Окончательно принимаю сборную железобетонную плиту по ГОСТ 13580-85 «Плиты железобетонные ленточных фундаментов» ФЛ 12.24 -2 шириной подошвы равной 1,2 м.

Сечение №2. Наружная стена по оси «А» с подвалом:

= (N_пост.+ N_врем.+ N_пост^д+N_врем^д) •,

где =1 - коэффициент надежности по нагрузке.

= 301+23+12+2 = 338 кН/м

P = /b+г_mt•d = 338/b + 20•0,8 = 338/b + 16

кН/м²



0,8м

R = 1,2•1,09/1.1 [0,6•1•b•20,9+3,38•0,8•20,4 + (3,38-1) •0,8•20,4+5,98•15]= 14,9b+218,5

Определение ширины подошвы графическим методом:

b, м	0,5	1	2
Р, кПа	692	354	185
R, кПа	225,9	233,4	248,3

Для проверки выбираю фундамент марки ФЛ 16.24; b=1,6м; m=1,22т.

Проверки:1) Р < R;

2) ? = (R - Р)/R • 100%

1) Р = (N_o + N_f + N_g)/А

Блоки: ФБС 24.6.6.; m=0,96 т.

N_f = m_ФБС + m_ФЛ = (0,96•10 + 1,22•10)/1,2 = 18,17 кН;

N_g = V_g• = (0,5•2,12•1)•20,4= 21,62 кН;

А = b•1п.м.=1,6.

Р = (338+18,17 +21,62)/1,6 =236,12 кПа;

R = 14,9?1,6+219,6 =243,44 кПа.

Итак, Р=236,12 кПа < R=243,44 кПа

2) Коэффициент недогруза: ? ? 10%

? = (R - Р)/R • 100% = (243,44 - 236,12)/ 243,44 •100% = 3%?10%

Окончательно принимаю сборную железобетонную плиту ФЛ 16.24- с шириной подошвы равной 1,6м.

2.4 Расчет осадок фундамента

Общие положения.

Расчет ведется по II предельному состоянию (по деформациям) со сравнением двух характеристик: рабочей и предельной осадки: S ? S_u, где

S - совместная деформация основания и сооружения, определяемая расчетом;

S_u - предельное значение совместной деформации основания и сооружения

Метод послойного суммирования заключается в том, что общую осадку фундамента определяют как сумму осадок отдельных слоев грунта такой толщины, для которой можно без большой погрешности принять среднее значение действующих напряжений и среднее значение характеристик грунта. СНиПом рекомендуется при расчете осадки учитывать только осевые вертикальные напряжения.

, где

- безразмерный коэффициент, принимаемый равным 0,8;

- вертикальное напряжение от веса фундамента в рассматриваемом i-том слое;

- высота (мощность) i-того слоя;

- модуль общей деформации этого же i-того слоя.

Наружная стена по оси «А» с подвалом:

Определение напряжений от собственного веса грунта уzg

Определить удельный вес грунтов, залегающих в основании фундамента можно по формуле



г = с*g, кН/м2

где g=9,81 м/с2 - ускорение свободного падения, в расчетах можно принимать g=10 м/с2.

Удельный вес грунтов, залегающих ниже уровня грунтовых вод, определяется с учетом взвешивающего действия воды по формуле:

Так как ниже уровня подземных вод слои №3 и 4 расчет ведем только для них.

-эпюра собственного веса ,где

-удельный вес грунта



Сводная таблица Физико-механических свойств грунтов строительной площадки

№	Название	г, кН/м3	гsв, кН/м3	щ, %	Ip, %	IL	Sr %	e
2	супесь пластичная	20,4	-	16,5	5	0,3	-	0,55
3	глина тугопластичная	21,5	10,18	34	20	0,5	-	0,71
4	песок крупный, средней плотности, насыщенный водой	20,0	10	25	-	-	0,93	0,65

Ординаты эпюры вертикальных напряжений от действия собственного веса грунта определяются по формуле

уzg= гi*hi

где гi - удельный вес грунта i-того слоя; *hi - толщина i- того слоя

уzg1=16*0,2=3,2 кПа

уzg2= уzg1+г2*h2 =3,2+20,4*2,7 = 58.28 кПа

под подошвой фундамента уzg2'= уzg1+г1*h1' =3,2+20,4*2,12 = 46,45 кПа

уzg3= уzg2+г3*h3 '= 58,28+21,5*0,7 = 73,33 кПа

уzg4= уzg3+г3*h4'' = 73,33+10,18*6= 134,41кПа

уzg5= уzg4+г4*h5 = 131,21+10*7,7 = 211,41 кПа

По полученным данным в масштабе строится эпюра природных напряжений.

Эпюра вертикальных напряжений, создаваемых фундаментом:

= б*P0

где б - коэффициент, принимаемый по табл. 1

P0 = P-уzg0 - дополнительное вертикальное давление под подошвой фундамента, кПа.

Для построения эпюры грунтовую толщу ниже подошвы фундамента разбиваем на элементарные слои толщиной hi=0.4b = 0.4*1,6=0,64 м. . на глубину, примерно равную 5b=5•1,6=8 м. от уровня подошвы фундамента.

уzg,0 = г2*d = 3,2+20,4*2,12 = 46,45 кПа

P0 = P-уzg0 =236,12 -46,45 =189.67 кПа

- относительная глубина, требуемая для нахождения коэффициента б .

Нижняя граница сжимаемой толщи основания фундамента определяется условием:

уzp = 0,2уzg.

Определить сжимаемую толщу можно графически. Для нахождения нижней границы сжимаемой толщи выполняется дополнительное построение эпюры 0,2уzg.

0.2=3,2

0.2=0.2*58.28=11.66

0.2=0.2*46.45=9.29

0.2=0.2*73.33=14.66

0.2=0.2*134.41=26.88

0.2=0.2*211.41=42.28 кП

По полученным данным строим эпюры 0.2



Таблица. Расчетные значения напряжений от фундаментаi

№ слоя
1	0	0	0	1	189,67
2	0,64	0,64	0,8	0,881	167,10
3	0,64	1,28	1,6	0,642	121,77
4	0,64	1,92	2,4	0,477	90,47
5	0,64	2,56	3,2	0,374	70,94
6	0,64	3,20	4,0	0,306	58,04
7	0,64	3,84	4,8	0,258	48,93
8	0,64	4,48	5,6	0,223	42,30
9	0,64	5,12	6,4	0,196	37,18
10	0,64	5,76	7,2	0,175	33,19
11	0,64	6,40	8,0	0,158	29,97
12	0,64	7,04	8,8	0,143	27,12
13	0,64	7,68	9,6	0,132	25,04
14	0,64	8,32	10,4	0,122	23,14

Сжимаемую толщу основания определяем графически - в точке пересечения графиков (0,2·у_zg0) и (у_zp) Графики пересекаются на глубине Z= 7,168 от подошвы фундамента. фундамент свая ростверк осадка

Проверяем соотношение

0.2=0.2*133,27=26,65

=0,1406*189,67=26,66 кПа

26,66-26,65= 0,01 < ±10кПа

Расчет осадки.

,

где =0,8

№ слоя	hi	Е мПа	уzp
			кровля	подошва	средний
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12	0,64 0,64 0,64 0,64 0,64 0,64 0,64 0,64 0,64 0,64 0,64 0,64	24000 19200 19200 19200 19200 19200 19200 19200 19200 19200 19200 30000	189,67 167,10 121,77 90,47 70,94 58,04 48,93 42,30 37,18 33,19 29,97 27,12	167,10 121,77 90,47 70,94 58,04 48,93 42,30 37,18 33,19 29,97 27,12 26,66	178,385 144,435 106,12 80,705 64,49 53,485 45,615 39,74 35,185 31,58 28,545 26,83	0,004757 0,004815 0,003537 0,00269 0,00215 0,001783 0,001521 0,001325 0,001173 0,001053 0,000952 0,000116 0,025872

Сравнение расчетной и предельной осадки:

(согласно приложению 4 сп 22.13330.2011)

Проверка прошла.



2.5 Конструирование фундамента

После проведенных расчетов для фундаментов мелкого заложения принимаю следующие марки:

для наружной стены без подвала с шириной подошвы ленточного фундамента 1,2м принимаю фундаментные подушки марки ФЛ 12.24-2;

для наружной стены с подвалом с шириной подошвы ленточного фундамента 1,6м принимаю фундаментные подушки марки ФЛ 16.24-2;

для внутренней стены без подвала с шириной подошвы фундамента 2,1м принимаю фундаментные подушки марки 1Ф21;

для внутренней стены с подвалом с шириной подошвы ленточного фундамента 1,4м принимаю фундаментные подушки марки 1Ф17.

Фундамент и стены подвала монтируются из фундаментных

блоков марок ФБС 12.6.6.; 24.6.6

Материал сборных ж/б элементов фундамента -- тяжелый бетон класса В15. Стыки и швы между элементами фундамента заделываются мелкозернистым бетоном класса не ниже В15.



3. Расчет и конструирование свайных фундаментов

3.1 Определение расчетных нагрузок на свайные фундаменты, выбор типа, вида, размеров свай и назначение габаритов ростверка

Принимаю забивные висячие (по грунтовым условиям) сваи квадратного сечения с ненапрягаемой арматурой.

Предварительно назначаю длину свай 8 м - для подвальной части здания, 9 м - для бесподвальной (с учетом заделки в ростверк и заглублением в несущий слой), сторону поперечного сечения сваи 0,3 м (с учетом допустимых свесов ростверка).

а) нагрузки к расчету по группе предельных состояний:

=1,2

- наружная стена без подвала;

- наружная стена с подвалом;

- внутренняя колонна без подвала

- внутренняя колонна с подвалом

б) нагрузки к расчету по группе предельных состояний:

- наружная стена без подвала;

- наружная стена с подвалом;

- внутренняя колонна без подвала;

- внутренняя колонна с подвалом;

Эскиз свайного заложения

Определение несущей способности и расчетной нагрузки на сваю

Несущая способность свай определяется по формуле:

, где

-коэффициент условия работы сваи в грунте (зависит от типа грунта);

-расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи;

-площадь поперечного сечения сваи;

-периметр сваи;

-коэффициенты работы под острием и по боковой поверхности;

-расчетное сопротивление i слоя грунта по боковой поверхности сваи;

-толщина расчетного слоя;

Расчетная нагрузка на сваю по грунту определяется:

, где

№ слоя	, м	,м		Наименование грунта	,кПа
Наружная стена без подвала С 9-30
1 2 3 4 5 6 Итого:	1,18 2 2 2 0,7 1,07	2,11 3,7 5,7 7,7 9,05 9,935	1	супесь пластичная 0.3 глина тугопластичная0.5 глина тугопластичная глина тугопластичная глина тугопластичная песок крупный, средней плотности	30.55 21.4 24.7 25.85 26.53 64,9	36.05 42.8 49.4 51.7 18.57 69.44 267,96

; ; кПа; м²; м

кПа;

кПа

№ слоя	, м	,м		Наименование грунта	,кПа
Наружная стена с подвалом С 8-30
1 2 3 4 5 6 Итого:	0.58 2 2 2 0,7 0.67	2.41 3,7 5,7 7,7 9,05 9,735	1	супесь пластичная глина тугопластичная глина тугопластичная глина тугопластичная глина тугопластичная песок крупный, средней плотности	32.05 21.4 24.7 25.85 26.53 64,6	18.59 42.8 49.4 51.7 18.57 43.28 224,34

; ; кПа; м²; м;

кПа;

кПа

№ слоя	, м	,м		Наименование грунта	,кПа
Внутренняя колонна без подвала С 9-30
1 2 3 4 5 6 Итого:	1,4 2 2 2 0,7 0.85	2 3,7 5,7 7,7 9,05 9,825	1	супесь пластичная глина тугопластичная глина тугопластичная глина тугопластичная глина тугопластичная песок крупный, средней плотности	30 21.4 24.7 25.85 26.53 64,74	42 42.8 49.4 51.7 18.57 55.03 259,5

; ; кПа; м²; м

кПа;

кП

№ слоя	, м	,м		Наименование грунта	,кПа
Внутренняя колонна с подвалом С 8-30
1 2 3 4 5 Итого:	2 2 2 0,6 1,35	3,8 5,8 7,8 9,1 10.075	1	глина тугопластичная глина тугопластичная глина тугопластичная глина тугопластичная песок крупный, средней плотности	21.6 24.8 25.9 26.55 65.11	43.2 49.6 51.8 15.93 87.9 248,429

; ; кПа; м²; м

кПа;

кП

3.2 Определение числа свай в свайном фундаменте и проверки по I группе предельных состояний

Определение числа свай по стене А и по стене Б.

Количество свай в свайном фундаменте определяется по формуле:

,

Где нагрузка по обрезу фундамента по I-ой группе предельных состояний (=N_n, где =1,2);

- зависит от типа фундамента: 7,5 - для ленточного ростверка;

- сторона сваи, м;

- высота ростверка;

кН/м³

Наружная стена без подвала:

Определяю шаг свай:

м т.к (t_min=3d=0,9м. t_max=6d=1,8м), то принимаю1,8м

Расположение свай - однорядное.

Наружная стена с подвалом:

Определяю шаг свай:

м (t_min=3d=0,9м. t_max=6d=1,8м), принимаем 1,7м

Расположение свай - однорядное.

Просчитаю свесы: Co=0,05+0,2d = 0,05+0,2•0,3=0,11м

Ширину ростверка принимаю равной 0,6 м.

Проверка давления по подошве ростверка стены без подвала (расчет по 1-ой группе предельных состояний). Учитываю нагрузку, действующую на сваю с размеров и веса ростверка, а также веса грунта на гранях ростверка.

N= ( N_o^I + N_р^I + N_g^I) / n_cN_c

N= (388,8+4,5)/0,56 =613кН< N_c= 689,35кH

Несущая способность свайного фундамента удовлетворяет всем требованиям

Проверка давления по подошве ростверка стены с подвалом (расчет по 1-ой группе предельных состояний). Учитываю нагрузку, действующую на сваю с размеров и веса ростверка, а также веса грунта на гранях ростверка.

N= ( N_o^I + N_р^I + N_g^I) / n_cN_c

N= (+4,5)/0,59 =695кН< N_c= 729,37кH

Несущая способность свайного фундамента удовлетворяет всем требованиям.

3.3 Проверка напряжений в свайном основании по II группе предельных состояний

Свайные фундаменты с висячими сваями условно принимают за жесткий фундамент глубокого заложения, контур которого ограничен размерами ростверка, свай и объемом окружающего грунта. Грунты, лежащие ниже принимаются за основание условного фундамента. Давление по подошве условного фундамента принимают равномерно распределенным, а площадь определяют в предположении передачи сил трения под углом к боковой поверхности свай.

Основание условного свайного фундамента должно удовлетворять требованиям II группы предельных состояний. Среднее давление по подошве Р не должно превышать расчетного сопротивления грунта. Необходимо выполнение условия:

Py ? Ry

Проверку выполняем для фундаментов под колонну с подвалом.

В начале расчета определяем геометрические характеристики условного свайного фундамента:

= _ср /4

P_усл =

_с1, _с2 - коэффициент условия работы грунтов, учитывающие особенности работы разных типов грунтов в основании фундаментов;

k - коэффициент, принимаемый равным 1,1 т.к физико-механические характеристики грунтов определены по СНиПу;

k_z - принимается равным 1, при b < 10м;

b - ширина подошвы фундамента, м;

Му, Мq, Мс - коэффициенты, зависящие от угла внутреннего трения грунта (), залегающего в пределах одного метра под подошвой фундамента (СНиП табл.4);

_II - удельный вес грунта, расположенного ниже подошвы фундамента в пределах глубины 1м;

_II^'- удельный вес грунта расположенный выше подошвы фундамента;

_cf - удельный вес бетона;

d₁ - глубина заложения фундаментов бесподвальных сооружений или приведенная глубина заложения наружных и внешних фундаментов от пола подвала;

с_II - расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего выше подошвы фундамента;

N_р^II - вес ростверка и подземных конструкций;

N_св^II - вес свай;

N_g^II - вес грунта условного фундамента;

Рассчитываем среднее значение угла внутреннего трения, массива грунта условного фундамента:

где -- расчетные значения углов внутреннего трения для отдельных пройденных сваями слоев грунта толщиной hi;

h -- глубина погружения свай в грунт.

3.4 Поверочный расчет свайного фундамента по группе предельных состояний

Проверка давления по подошве условного фундамента

Расчет ведется для наиболее нагруженного сечения: внутренняя колонна с подвалом.

Давление по подошве условного фундамента не должно превышать расчетного сопротивления грунта под подошвой условного фундамента.

R

м

R

=1,4•1,38/1.1 [2,11•1•2,824•10+9,44•9,78 •13,38 + (9,44-1) •1,5•13,38+10,8•0]= 2593,96 кПа

326,33 кПа<2593,96 кПа

3.4.1 Определение осадки свайного фундамента

Осадку свайного фундамента вычисляют для центра подошвы условного фундамента. Размеры условного фундамента принимают такими же, как при проверке давления , осадку находят методом послойного суммирования, как для фундамента на естественном основании.

Эпюра напряжений от собственного веса грунта (у_zg), Вспомогательная эпюра (0,2 у_zg) (см пункт 2.4.)

Значение напряжения от собственного веса грунта на уровне подошвы фундамента:

кПа

Эпюра напряжений от веса фундамента и надфундаментных конструкций ():

разбиваем всю толщу грунта под подошвой фундамента на элементарные слои мощностью h_i:

P0 = P-уzg0 =391,24 -=247,63 кПа

Определение сжимаемой толщи:

N	Hi , м	Zi , м
1	0	0	0	1	247,63
2	0,7	0,7	0,76	0,890	220,391
3	0,7	1,4	1,52	0,670	165,912
4	0,7	2,1	2,28	0,500	123,815
5	0,7	2,8	3,04	0,392	97,170
6	0,7	3,5	3,80	0,322	79,613
7	0,7	4,2	4,56	0,271	67,157
8	0,7	4,9	5,32	0,234	57,995
9	0,7	5,6	6,08	0,206	50,913
10	0,7	6,3	6,84	0,184	45,564
11	0,48	6,78	7,36	0,171	42,444

z_i - расстояние от уровня подошвы фундамента до кровли i-го слоя.

ж - относительная глубина

б - коэффициент рассеивания

Определим нижнюю границу сжимаемой толщи грунта:

уzp = 0,2уzg

H_c - сжимаемая толща грунта

H_c = 2,559м

Сжимаемую толщу основания определяем графически - в точке пересечения графиков (0,2·у_zg0) и (у_zp) Графики пересекаются на глубине Z= 6,78 от подошвы фундамента.

Проверяем соотношение

0.2=0.2*211,41=42,28

=0,17*247,63=42,09 кПа

42,09-42,28= -0,19 < ±10кПа

N	Hi, м	Ei, кПа	уzp, кПа	Si, м
			кровля	подошва	середина
1	0,7	30000	247,63	220,391	234,0105	0,005460
2	0,7	30000	220,391	165,912	193,1515	0,004507
3	0,7	30000	165,912	123,815	144,8635	0,003380
4	0,7	30000	123,815	97,170	110,4925	0,002578
5	0,7	30000	97,170	79,613	88,3915	0,002062
6	0,7	30000	79,613	67,157	73,385	0,001712
7	0,7	30000	67,157	57,995	62,576	0,001460
8	0,7	30000	57,995	50,913	54,454	0,001271
9	0,7	30000	50,913	45,564	48,2385	0,001126
10	0,7	30000	45,564	42,444	44,004	0,001027
	0,024583

S=0,8*0,024583=0,019667

S(2,0см)<Su(10см)

Вычисляю относительную разность осадок:

?S/L=(S₁-S₂)/6=(0,0197-0,0104)/6=0,00155

Необходимо выполнение следующего условия: ?S/L< (?S/L)_u

Согласно приложению 4 СНиП 2.02.01-83* (?S/L)_u=0,002

Тогда ?S/L=0,00155< (?S/L)_u=0,002 - условие выполняется

Вывод: в грунте основания возникают допустимые по величине значения расчетных осадок, которые не превышают предельных значений, следовательно, эксплуатация данного сооружения при заданных условиях возможна.



3.5 Конструирование свайного фундамента

Марки принятых свай

Наружная и внутренняя стены без подвала: С9 - 30

Наружная и внутренняя стены с подвалом: С8- 30

1) Характеристики свай:

С8- 30:

Длина сваи: 8 м

Поперечное сечение сваи: 300х300 мм

Материал сваи: тяжелый железобетон

Масса сваи: 1.76 т

С9 - 30:

Длина сваи: 9 м

Поперечное сечение сваи: 300х300 мм

Материал сваи: тяжелый железобетон

Масса сваи: 1.98 т

2) Размеры ростверков:

Ростверки всех стен здания выполняются монолитными из тяжелого железобетона. Ростверки наружных стен имеют квадратное сечение с размерами 600х300 мм. Ростверки внутренних стен сечением 1500х1500 х1000 мм.

Расположение свай:

Наружная стена без подвала:

Количество рядов: 1

Число свай: 1

Шаг свай: 1800 мм

Наружная стена с подвалом:

Количество рядов: 1

Число свай: 1

Шаг свай: 1700 мм

Внутренняя стена без подвала:

Количество рядов: 2

Число свай: 3

Шаг свай: 900 мм

Внутренняя стена с подвалом:

Количество рядов: 2

Число свай: 3

Шаг свай: 900 мм



Заключение

В данном курсовом проекте разрабатывались два варианта фундамента: мелкого заложение (фундамент стаканного типа под колонны и ленточный, сборный).

В результате проведения расчетов, что оба варианта являются рациональными, но вследствие д...