Основания и фундаменты

Основания и фундаменты

Содержание

1. Анализ инженерно-геологических условий, свойств грунтов, оценка расчетного сопротивления грунтов

.1 Наименование грунтов

.2 Заключение по данным инженерно-геологического разреза

.3 Анализ объемно-планировочных и конструктивных решений здания

.4 Выбор возможных вариантов фундаментов

. Расчет фундаментов мелкого заложения

.1 Определение глубина заложения и глубины обреза фундаментов

.2 Расчет оснований фундаментов мелкого заложения по второй группе предельных состояний

.3 Абсолютная осадка ФМЗ

. Расчет свайных фундаментов

.1 Назначение сечения и длины свай, определение необходимого числа свай и размеров ростверка

.2 Расчет осадки свайного фундамента

Заключение

Список использованной литературы

1. Анализ инженерно-геологических условий, свойств грунтов, оценка расчетного сопротивления грунтов

Таблица 1 - Сводная ведомость физико-механических свойств грунтов.

.1 Наименование грунтов

Слой№ 16 : песок крупный рыхлый насыщенный водой ,толщина слоя 2,5м. Удельный вес γ=18,8 кН/м3, угол внутреннего трения j=26°, модуль деформации Е=4 МПа; условное расчетное сопротивление не нормируется[1, прил.3, табл.2].

Крупный - размер зерен d>0.5 мм составляет 60% [2, табл.Б.10];

Насыщен водой - S_г =0.914 > 0.8 [2, табл. Б17];

Рыхлый - e=0.818 > 0.7 [2,табл. Б.18];

Слой №13 : песок средней крупности средней степени водонасыщения, толщина слоя 3 м. Удельный вес γ=19,2 кН/м3, угол внутреннего трения j=34°, модуль деформации Е=36МПа; условное расчетное сопротивление R₀=400кПа [1, приложение 3, таблица 2];

Средней крупности - размер зерен d>0.25 мм составляет 80% [2, табл.Б.10];

Средней степени водонасыщения - S_г =0.724 > 0.5 [2, табл. Б17];

Слой №31 :суглинок полутвёрдый, слой не вскрыт. Удельный вес γ=18,9 кН/м³, угол внутреннего трения j=28°,угол внутреннего трения с=39 кПа,модуль деформации Е=28 МПа; условное расчетное сопротивление R₀= 290,088 кПа [1, прил.3, табл.3].

Суглинок I_p = 0.16 < 0.17 [2, табл Б.11];

Полутвёрдое состояние - I_L = 0.0625 < 0.25 [2, табл Б.14];

.2 Заключение по данным инженерно-геологического разреза

Площадка строительства располагается в городе Актюбинск. Природный рельеф площадки строительства имеет спокойный характер с ярко выраженным косым напластованием. Мощность верхнего слоя варьируется от 1-7 метров. Отметка поверхности природного рельефа 115,5 м. Уровень подземных вод на отметке 111,0 м.

Нормативная глубина промерзания для г. Актюбинск составляет 1,8 м. Слои №31 и №13 обладают достаточной несущей способностью и могут рассматриваться как основания для фундаментов.

Рисунок 1- План расположения здания на участке строительства

.3 Анализ объемно-планировочных и конструктивных решений зданий

Здание химического корпуса прямоугольного очертания в плане 36х24 м. Здание 2-х секционное.

секция: в осях А-Б, каркас железобетонный, сетка колонн 6х18 м, 3-х этажное высотой 13,5 м, колонны железобетонные размером 300х300 и 450х450 мм, толщина ограждающих конструкций 300 мм, кровля плоская.

секция: в осях Б-В, каркас железобетонный, сетка колонн 6х6 м, 6-ти этажное высотой 27 м, колонны железобетонные 450х450 и 300х300 мм, толщина ограждающих конструкций 300 мм, кровля плоская.

Подвал в здании отсутствует. В осях В-Г на расстоянии 6-ти м располагается труба, высотой 40 м, диаметром 5 м, железобетонная. Так как каркас здания железобетонный, принимаем отдельно-стоящие фундаменты со стаканами под колонны.

.4 Выбор возможных вариантов фундаментов

В качестве возможных вариантов фундаментов принимаем

)        Фундаменты мелкого заложения на естественном основании;

)        Свайные фундаменты;

2. Расчет фундаментов мелкого заложения

.1 Определение глубины заложения и глубины обреза фундаментов

Глубину заложения фундамента из условий промерзания грунтов определяем с учетом сезонного промерзания грунтов , согласно формулам СНиП 2.02.02-83^* :

d_fn=1,8м - нормативная глубина промерзания грунта по карте для г.Актюбинск.

- коэффициент теплового режима здания по табл. СНиП, (при t=15) =0,5

Глубину заложения фундамента от положения уровня подземных вод.

уровень подземных вод 3,5 м.

, т.е. не зависит от

Из конструктивных особенностей здания Принимаем глубину заложения фундамента 3,15 м

Рисунок 2 - Расчетная схема определения глубины заложения отметки обреза фундамента

.2 Расчет оснований фундаментов мелкого заложения по второй группе предельных состояний

Фундамент 1

Исходные данные: d₁=3,15 м;  =1901 кН,  =10 , сечение колонны 300x300 мм.

Определяем предварительную величину площади подошвы фундамента:

где N- вертикальная сила на обрезе фундамента,

- усредненное значение удельного веса материалов фундамента и грунта на его уступах, равное 20 кН/м3.

Задаемся соотношением сторон для квадратного фундамента:

=> b=2,38м   

=1,0*2,38=2,38м

Подбираем унифицированные размеры подошвы фундаменты: фундамент типа ФА8-4, h=3000 мм, lb=2,7м 2,4 м

По табл. 5.4 [3] найдем , . Коэффициент k=1.

По табл. 5.5. [3] при φ=23 найдем , ,

Разница между 400 кПа и 817,93 кПа > 15 %, во втором приближении получаем:

b=1,59 м ; =1,0* b =1,59 м

Подбираем унифицированные размеры подошвы фундаменты: фундамент типа ФА2-4, h=3000 мм, lb=1,8м 1.8 м

Разница между 817,93 кПа и 798,781 кПа <15 %

Проверяем следующие условия:

.

Условие не выполняется.

Увеличиваем ширину подошвы фундамента.

 .

, где

Все условия выполняются. Размеры фундамента 2,4х2,1 м.

Фундамент 2

Исходные данные: d₁=3,15 м;  =3745 кН,  =-9 , сечение колонны 450x450 мм. Определяем предварительную величину площади подошвы фундамента:

где N- вертикальная сила на обрезе фундамента,

- усредненное значение удельного веса материалов фундамента и грунта на его уступах, равное 20 кН/м3.

Задаемся соотношением сторон для квадратного фундамента:

=1,0*3,33=2,38м

Подбираем унифицированные размеры подошвы фундаменты: фундамент типа ФВ13-4, h=3000 мм, lb=4,2м х3,6 м

По табл. 5.4 [3] найдем , . Коэффициент k=1.

По табл. 5.5. [3] при φ=23 найдем , ,

Разница между 400 кПа и 922,08 кПа > 15 %, во втором приближении получаем:

b=1,59 м ; =1,0* b =2,09 м

Подбираем унифицированные размеры подошвы фундаменты: фундамент типа ФА6-4, h=3000 мм, lb=2,4м 2,1 м

Разница между 870,53 кПа и 922,08 кПа <15 %

Проверяем следующие условия:

.

Условие не выполняется.

Увеличиваем ширину подошвы фундамента.

.

, где

Все условия выполняются. Размеры фундамента 2,7х2,4 м.

Фундамент 3

Исходные данные: d₁=3,15 м;  =2869 кН,  =23 , сечение колонны 300x300 мм.

Определяем предварительную величину площади подошвы фундамента:

где N- вертикальная сила на обрезе фундамента,

- усредненное значение удельного веса материалов фундамента и грунта на его уступах, равное 20 кН/м3.

Задаемся соотношением сторон для квадратного фундамента:

=> b=2,92м   

=1,0*2,92=2,92м

Подбираем унифицированные размеры подошвы фундаменты: фундамент типа ФА11-4, h=3000 мм, lb=3,6м х3,0 м

По табл. 5.4 [3] найдем , . Коэффициент k=1.

По табл. 5.5. [3] при φ=23 найдем , ,

Разница между 400 кПа и 901,458 кПа > 15 %, во втором приближении получаем:

b=1,85 м ; =1,0* b =1,85 м

Подбираем унифицированные размеры подошвы фундаменты: фундамент типа ФА6-4, h=3000 мм, lb=2,4м 2,1 м

Разница между 870,53 кПа и 901,458 кПа <15 %

Проверяем следующие условия:

.

, где

Все условия выполняются. Размеры фундамента 2,4х2,1 м

.3 Абсолютная осадка фундаментов мелкого заложения

Расчет по деформациям производим для фундамента №1.

Осадку определяем методом послойного суммирования по формуле (прил.2 [2]):

,

где    β - безразмерный коэффициент, равный 0,8;

s_zpi    - среднее значение дополнительного вертикального нормального напряжения в i-м слое грунта, равное полусумме указанных напряжений на верхней z_i-1 и нижней z_i границах слоя по вертикали, проходящей через центр подошвы фундамента;

h_i и Е_i - соответственно толщина и модуль деформации i-го слоя грунта;

n - число слоев, на которые разбита сжимаемая толща основания.

Дополнительные вертикальные напряжения на глубине z определяем по формуле (2), прил. 2, [2]:

,

Значения коэффициента α определяем по табл.1, прил. 2, [2], при

.

Дополнительное вертикальное давление на основание:

,

_ср - среднее давление под подошвой фундамента;

s_zg,0   - вертикальное напряжение от собственного веса грунта на уровне подошвы фундамента.

.

Размеры подошвы фундамента составляют: 2.1×2.4 м.

Из условия h_i≤0,4×b принимаем толщину слоев h_i≤0.4х2.1=0.84 м.

По формуле  определяем ординаты эпюры вертикальных напряжений от действия собственного веса грунта. Нижнюю границу сжимаемой толщи находим из условия .

Рисунок 3 - Осадка ФМЗ

S=3,40472 см.

В соответствие с прил. 4 [2], для каркасного железобетонного здания максимальная осадка  - условие выполняется, следовательно, размеры фундамента считаем окончательными.

3. Расчет свайного фундамента

3.1 Назначение сечения и длины свай, определение необходимого числа свай и размеров ростверка

Формула определения несущей способности для висячих свай [3]:

= gc*( gc_R R*A +u* Sg_cf*fi*hi)

где: g_c - коэффициент условий работы сваи в грунте, принимаемый g_c = 1,

R - расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи, кПа

A - площадь опирания на грунт сваи, м²,

u - наружный периметр поперечного сечения сваи, м;

f_i - расчетное сопротивление i-го слоя грунта основания на боковой поверхности сваи, кПа (тс/м²), принимаемое по табл.2 СНиП;

h_i - толщина 1-го слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью сваи, м; не должна превышать 2м

g_cR ,g_cf - коэффициенты условий работы грунта соответственно под нижним концом и на боковой поверхности сваи, учитывающие влияние способа погружения сваи на расчетные сопротивления грунта и принимаемые по табл. 3 СНиП, в данных условиях равны 1,0.

Высота ростверка 1,4м.

Сваи длиной 5 метров, с размерами сечения 0,3х0,3 м.

Расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи R=7756,25 кПа.

грунт здание фундамент осадка

Расчетная нагрузка допускаемая на сваю:

Рисунок 4- К расчету свай

Фундамент 1.

Исходные данные: N= 1901кН, М=10 кН*м

Количество свай :

Проверка фундамента на опрокидывание:

N=

N=

,81<731,87

Условие выполняется

Рисунок 5 - Схема свайного фундамента №1

Фундамент 2.

Исходные данные: N= 3745кН, М=-9 кН*м

Количество свай :

Проверка фундамента на опрокидывание:

N=

N=

,667<731,87

Условие выполняется

Рисунок 6 - Схема свайного фундамента №2

Фундамент 3.

Исходные данные: N= 2869кН, М=23*м

Количество свай :

Проверка фундамента на опрокидывание:

N=

N=

,023<731,87

Условие выполняется

Рисунок 7 - Схема свайного фундамента №3

.2 Расчет осадки свайного фундамента

Расчет осадки для фундамента № 1.

Исходные данные: N= 1901 кН

Угол внутреннего трения грунта

φ_ср =

α= φ_ср /4=7,53⁰ .

Осадку определяю методом послойного суммирования по формуле

Порядок расчета осадки свайного фундамента методом послойного суммирования.

1.      Ширина условного фундамента

В_УСГМ =d+2l*tgα=1,622м.

2.      Определение массы свайно-грунтового массива

G_УГСМ ==1,622² *6,3*20=331,4808

3.      Определение среднего фактического давления под подошвой условного фундамента

Р=

1.      Определение расчетного сопротивления грунта под подошвой условного фундамента

R==

=1.4*1.3/1(1,55*1*1,622*10,478+7,22*6,5*13,813)=1227,75 кПа.

5. Проверка условия Р=848,53<R=1227,75, условие выполняется.

h<0.4 B_УСГМ =0,4*1,622=0,64м

Максимальная осадка  - условие выполняется, следовательно, размеры фундамента считаем окончательными

Рисунок 8 - Осадка свайного фундамента

Заключение

Курсовой проект выполнен в соответствии с существующими государственными стандартами и нормами проектирования.

В курсовой работе были произведены расчеты фундамента мелкого заложения (ФМЗ) и свайного фундамента.

В результате курсовой работе по заданным характеристикам грунтов и их несущей способности были обоснованы два варианта фундаментов для химического корпуса, расположенной в г. Актюбинск: мелкого заложения (ФМЗ) и свайные; произведены расчёты фундаментов по второй группе предельных состояний на примере фундамента №1.

При выполнении курсового проекта были определены:

. расчётная глубина промерзания грунта df= - 0,95 м;

. размеры подошвы ФМЗ №1 b=2,1 м, l=2,4 м,

глубина заложения d = - 3,15 м, осадка фундамента S=3,41 см;

. в свайном фундаменте №1 4 сваи С 5.30, глубина заложения ростверка d = - 1,5 м, осадка фундамента S=4,92 см;

Список использованной литературы

1. СНиП 2.02.01-83* "Основания зданий и сооружений".

. ГОСТ 25100-95 "Грунты. Классификация."

. СНиП 2.02.03-85 "Свайные фундаменты".

. Методические указания "Задания на курсовой проект и общие методические указания по выполнению", Гареева Н.Б., УГНТУ, 2012 г.

Приложение