Основы проектирования фундаментов гражданских зданий

Размещено на http://www.allbest.ru/

Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет

Кафедра оснований, фундаментов и инженерной геологии

Курсовая работа по основаниям и фундаментам

Проектирование фундаментов гражданских зданий

Выполнил: А.В. Калмыков

Проверил: В.Н. Черняйков

Нижний Новгород - 2011г.

Содержание

Введение

1. Основные понятия и определения

2. Обработка результатов исследования физико-механических свойств грунтов

2.1 Определение дополнительных характеристик физических свойств грунтов

2.1.1 Нормативные характеристики

2.1.1.1 Число пластичности

2.1.1.2 Определение типа песчаного грунта

2.1.1.3 Показатель текучести и разновидность пылевато-глинистого грунта

2.1.1.4 Плотность сухого грунта

2.1.1.5 Коэффициент пористости

2.1.1.6 Определение вида песчаного грунта

2.1.1.7 Пористость

2.1.1.8 Степень влажности

2.1.1.9 Разновидность песчаного грунта

2.1.1.10 Полная влагоёмкость

2.1.1.11 Плотность грунта при W_sat

2.1.1.12 Показатель текучести пылевато-глинистых грунтов при W_sat

2.1.1.13 Плотность грунта во взвешенном водой состоянии

2.1.2 Расчетные характеристики физических свойств грунтов

2.1.2.1 Удельный вес грунта при W_sat

2.1.2.2 Удельный вес грунта во взвешенном водой состоянии

2.2 Определение характеристик механических свойств грунтов

2.2.1 Определение расчетного сопротивления ИГЭ-1

2.2.2 Определение расчетного сопротивления

2.2.3 Определение модуля деформации по результатам испытания грунта штампом

2.2.4 Определение модуля деформации по результатам компрессионных испытаний

2.2.5 Итоговая таблица физико-механических свойств грунтов

3. Оценка условий строительства

3.1 Оценка инженерно-геодезических (топографических) условий

3.2 Оценка инженерно-геологических условий строительства и инженерно-геологический разрез

4. Оценка объемно-планировочных и конструктивных решений здания

5. Определение нагрузок на фундаменты

5.1 Постоянные распределенные нагрузки от 1 м² перекрытия, покрытия

5.2 Временные распределенные нагрузки на 1 м² перекрытия и покрытия

5.2.1 Перекрытия

5.2.2 Снеговая нагрузка на покрытие

5.3 Выбор расчетных сечений и определение ширины полосы сбора нагрузок

5.4 Нагрузки на 1 пог. м фундамента

6. Расчет и конструирование сечений

6.1 Определение глубины заложения фундамента

6.2 Определение ширины подошвы фундамента

6.2.1 Исходные данные

6.2.2 Определение расчетных коэффициентов, общих для всех сечений фундамента

6.2.3 Тип и геометрические характеристики сечения фундамента

6.2.4 Определение коэффициентов, общих для определения типа (типоразмеров) фундамента

6.2.5 Определение расчетной ширины подошвы фундамента

6.2.6 Определение расчетного сопротивления

6.2.7 Определение давления под подошвой фундамента

7. Определение осадки основания ленточного фундамента

8. Расчёт свайных фундаментов

8.1 Определение несущей способности забивной висячей сваи

9. Технико-экономическое сравнение вариантов фундаментов здания

Список использованной литературы

Введение

В курсе "Механика грунтов, основания и фундаменты" особое внимание уделяется вопросам внедрения новейших достижений теории в практику фундаментостроения, направленных на индустриализацию, удешевление, ускорение, и улучшение качества строительства.

Целью курсового проекта по этой дисциплине является ознакомление с принципами проектирования оснований и фундаментов и закрепление теоретических знаний. Тематика проектирования отвечает учебным задачам подготовки инженеров и увязана с решением практических вопросов - выполнением проектов фундаментов сооружений.

При выполнении курсового проекта необходимо научиться пользоваться строительными нормами, ГОСТами, типовыми проектами, каталогами изделий для выполнения фундаментов, а также учебной, справочной и научной литературой; рекомендуется широко использовать вычислительную технику; должны найти отражение требования стандартов единой системы конструкторской документации (ЕСКД), технико-экономического анализа, предложения по производству работ нулевого цикла, вопросы техники безопасности.

1. Основные понятия и определения

Фундаментом (I) называется подземная часть сооружения, предназначенная для передачи строительных нагрузок на грунты основания (II).

Основанием (II) называется грунтовый массив, воспринимающий нагрузку от сооружения.

b - ширина подошвы фундамента;

b_c - ширина фундаментной стены;

a_f - ширина уступа фундамента;

k_y - высота уступа фундамента;

d - глубина заложения фундамента от уровня планировки;

d_n - глубина заложения фундамента от поверхности природного рельефа;

l - длина подошвы фундамента;

A - площадь подошвы фундамента;

FL - отметка заложения подошвы фундамента;

n_oI, n_oII - расчетное усилие на 1 пог. метр ленточного фундамента, действующее на верхнем его обрезе, при расчете, соответственно, по первому или второму предельному состоянию;

n_I, n_II - расчетное усилие на 1 пог. метр ленточного фундамента, действующее на подошву фундамента, при расчете, соответственно, по первому или второму предельному состоянию;

N_I, N_II - расчетное усилие на верхнем обрезе столбчатого фундамента, при расчете, соответственно, по первому или второму предельному состоянию;

N_oI, N_oII - расчетное усилие на подошву столбчатого фундамента, при расчете, соответственно, по первому или второму предельному состоянию;

H_c - глубина сжимаемой толщи;

НДЗ - напряженно-деформируемая зона;

h - толщина слоя грунта;

S - осадка основания;

NL - отметка поверхности природного рельефа;

DL - отметка планировки;

BC - нижняя граница сжимаемой зоны;

WL - уровень подземных вод;

НС - несущий слой - слой грунта, залегающий под подошвой фундамента и непосредственно воспринимающий нагрузки от сооружения;

ПС - подстилающий слой (подстилающие слои) - слои, залегающие ниже несущего слоя.

ИГЭ - инженерно-геологический элемент.

2. Обработка результатов исследования физико-механических свойств грунтов

2.1 Определение дополнительных характеристик физических свойств грунтов

2.1.1 Нормативные характеристики

2.1.1.1 Число пластичности

Число пластичности находится только для пылевато-глинистых грунтов, т.е. для ИГЭ-1 и для ИГЭ-2. Оно находится по формуле (1).

I_p=W_L-W_P ^,[%] , где(1)

I_P - число пластичности;

W_L - влажность на границе текучести (см. исходные данные);

W_P - влажность на границе раскатывания (см. исходные данные).

Для ИГЭ-1 I_P1= 20%-15%=15%.

Для ИГЭ-2 I_P2= 22%-14%=8%.

Тогда по табл. п.2.4 [1] тип пылевато-глинистых грунтов ИГЭ-1 и ИГЭ-2-суглинок.

2.1.1.2 Определение типа песчаного грунта

Рассмотрев испытания штампом грунта ИГЭ-3 (см. исходные данные),

Таблица 1

Размер частиц в мм	2 - 0,5	0,5 -0,25	0,25 - 0,1
Содержание частиц в %	4,4	27,4	40,9

видим, что частиц крупностью меньше 0,25мм:

4,4+27,4+40,6=72,7%<75%, значит,

тип ИГЭ-3 - песок пылеватый.

2.1.1.3 Показатель текучести и разновидность пылевато-глинистого грунта

Показатель текучести находим по формуле (2).

I_L= (W-W_P)/I_P ^, [д. ед.], где(2)

I_L - показатель текучести; W - природная (естественная ) влажность (см. исходные данные); W_P - влажность на границе раскатывания (см. исходные данные). Для ИГЭ-1 I_L=(18-15)/5=0.6.

Для ИГЭ-2 I_L=(25-14)/8=1,375.

Тогда по табл. п.2.5 [1] разновидность пылевато-глинистых грунтов:

ИГЭ-1 -суглинок пластичный (ПЛ), т.к. I_L=0,6;

ИГЭ-2- суглинок текучий (ТК),т.к. I_L>1.

2.1.1.4 Плотность сухого грунта

,[г/см³], где(3)

-плотность сухого грунта; -плотность грунта в природном состоянии; W - природная (естественная ) влажность (см. исходные данные).

Для ИГЭ-1(г/см³).

Для ИГЭ-2(г/см³).

Для ИГЭ-3(г/см³).

2.1.1.5 Коэффициент пористости

, [д. ед.], где(4)

e- коэффициент пористости грунта;

- плотность частиц грунта (см. исходные данные);

-плотность грунта в природном состоянии;

W - природная (естественная) влажность (см. исходные данные).

Для ИГЭ-1.

Для ИГЭ-2.

Для ИГЭ-3.

2.1.1.6 Определение вида песчаного грунта

По табл.п.2.3[1], вид ИГЭ-3 - песок пылеватый, средней плотности.

2.1.1.7 Пористость

,[ д. ед.],

где: n - пористость грунта;

e- коэффициент пористости грунта.

Для ИГЭ-1 .

Для ИГЭ-2 .

Для ИГЭ-3 .

2.1.1.8 Степень влажности

,[ д. ед.], где(6)

S_r - степень влажности грунта; =1 г/см³- плотность воды;

- плотность частиц грунта (см. исходные данные);

W - природная ( естественная ) влажность (см. исходные данные).

Для ИГЭ-1.

Для ИГЭ-2.

Для ИГЭ-3.

2.1.1.9 Разновидность песчаного грунта

По табл.п.2.2 [1], разновидность ИГЭ-3 - песок пылеватый средней плотности, влажный (В).

2.1.1.10 Полная влагоёмкость

, [%] , где(7)

W_sat - полная влагоемкость грунта; S_r - степень влажности грунта;

W - природная ( естественная ) влажность (см. исходные данные).

Для ИГЭ-1%.

Для ИГЭ-2%.

Для ИГЭ-3%.

2.1.1.11 Плотность грунта при W_sat

^,[г/см³], где(8)

- плотность грунта при W_sat;

- плотность сухого грунта;

W_sat - полная влагоемкость грунта.

Для ИГЭ-1( г/см³).

Для ИГЭ-2( г/см³).

Для ИГЭ-3( г/см³).

2.1.1.12 Показатель текучести пылевато-глинистых грунтов при W_sat

,[ д. ед.], где(9)

- показатель текучести пылевато-глинистых грунтов при W_sat;

W_sat - полная влагоемкость грунта;

W_P - влажность на границе раскатывания (см. исходные данные);

I_P - число пластичности.

Тогда по табл. п.2.5 [1] разновидность пылевато-глинистых грунтов ИГЭ-1 и ИГЭ-2 при - суглинок текучий.

2.1.1.13 Плотность грунта во взвешенном водой состоянии

^,[г/см³], где(10)

- плотность грунта во взвешенном водой состоянии;

=1 г/см³- плотность воды;

- плотность частиц грунта (см. исходные данные);

n - пористость грунта.

Для ИГЭ-1( г/см³).

Для ИГЭ-2( г/см³).

Для ИГЭ-3( г/см³).

2.1.2 Расчетные характеристики физических свойств грунтов

2.1.2.1 Удельный вес грунта при W_sat

, [т/м³] , где (11)

- удельный вес грунта при W_sat; - плотность грунта при W_sat;

-плотность грунта в природном состоянии;

- удельный вес грунта в естественном состоянии ( см. исходные данные).

Для ИГЭ-1(т/м³).

Для ИГЭ-2(т/м³).

Для ИГЭ-3(т/м³).

2.1.2.2 Удельный вес грунта во взвешенном водой состоянии

, [т/м³] , где(12)

- удельный вес грунта во взвешенном водой состоянии;

- плотность грунта во взвешенном водой состоянии;

- плотность грунта в природном состоянии;

- удельный вес грунта в естественном состоянии (см. исходные данные);

Для ИГЭ-1 (т/м³).

Для ИГЭ-2 (т/м³).

Для ИГЭ-3 (т/м³).

2.12.3 Определение модуля деформации по результатам испытания грунта штампом

Строим график зависимости осадки штампа от давления S(p).

Рис.3. График зависимости осадки штампа от давления S(p)

 `[кПа], где(14)

- коэффициент, зависящий от формы штампа; принимаем как для круглого штампа =0,78;

d- диаметр штампа;

(м);

- коэффициент Пуассона;

для ИГЭ-1 (суглинка) =0,3;

p_i - давление на прямолинейном участке графика;

s_i - соответствует давлению осадки штампа в м;

(кПа).

2.12.4 Определение модуля деформации по результатам компрессионных испытаний

Строим графики зависимости е = f (p) для ИГЭ-2 и ИГЭ-3:

Рис. 4. График зависимости е = f (p) для ИГЭ-2



Рис.5. График зависимости е = f (p) для ИГЭ-3

Коэффициент сжимаемости:

'[кПа^-1] , где(15)

р₁ = 100 кПа;

р₂ = 200 кПа;

е_1,1=1,020;

е_2,1=0,970;

е_1,2=0,724;

е_2,2=0,7.

Для ИГЭ-2

(кПа^-1).

Для ИГЭ-3

(кПа^-1).

Коэффициент относительной сжимаемости

'[кПа^-1] , где(16)

m₀- коэффициент сжимаемости;

е_1,1=1,020;

е_1,2=0,650.

Для ИГЭ-2

(кПа^-1).

Для ИГЭ-3

(кПа^-1).

Компрессионный модуль деформации:

'[кПа] , где(17)

- коэффициент относительной сжимаемости;

₂ = 0,8 (песок пылевидный);

₁ = 0,5 (суглинок).

Для ИГЭ-2

(кПа).

Для ИГЭ-3

(кПа).

Модуль деформации:

'[кПа] , где(18)

m_k - переходный коэффициент от компрессионного модуля деформации к естественному модулю деформации (принимается по таблице 2.2 [1]);

m_k = 1 - для песка пылевидный (ИГЭ-3);

m_k = 1 - для суглинка при е = 1,121(ИГЭ-2);

- компрессионный модуль деформации.

Для ИГЭ-2

(кПа).

Для ИГЭ-3

(кПа).

3. Оценка условий строительства

3.1 Оценка инженерно-геодезических (топографических) условий

Жилой дом расположен в городе Новосибирск. Площадка строительства - ровная с незначительным уклоном в юго-восточном направлении. Площадка свободна от существующих зданий и инженерных коммуникаций.

3.2 Оценка инженерно-геологических условий строительства и инженерно-геологический разрез

Несущим инженерно-геологическим элементом фундаментов является ИГЭ-1, супесь пластичная, насыщенный водой, со следующими основными расчетными характеристиками: _II = 16,8 кН/м3, _II =18, с_II = 9 кПа, Е = 6797,04 кПа. Мощность слоя ИГЭ-1 -3,7 м. Подстилающими слоями является ИГЭ-2, суглинок текучий, с мощностью слоя 1,2м и следующими основными расчетными характеристиками: _II = 15,3 кН/м³, _II = 10, с_II = 8 кПа, Е = 2020,2 кПа - и ИГЭ-3, песок средней плотности, пылеватый, влажный со следующими основными расчетными характеристиками: _II = 17,8 кН/м³, _II = 26, с_II =0,Е = 5755 кПа; мощность слоя ИГЭ-3 разведочными скважинами не вскрыта.

' [м] ,где(19)

Н_скв - высота буровой скважины; n_эт - число этажей проектируемого здания;

(м).

4. Оценка объемно-планировочных и конструктивных решений здания

Жилой дом, 7-этажный, прямоугольной формы в плане со следующими размерами в осях: длина L = 37,8 м, ширина В = 12 м, высота Н = 23 м.

Чердак по деревянным стропилам . Несущими являются продольные стены.

Жесткость здания определяется как соотношение , где

L - длина здания;

Н^* - высота здания от подошвы фундамента.

.

Основные конструкции здания: наружные стены из эффективного керамического кирпича толщиной 640мм, внутренние стены из силикатного кирпича толщиной 380мм, перекрытия из многопустотных железобетонных панелей по серии 1.141-1 (220мм), кровля из волокнистых асбестоцементных листов по деревянным стропилам, лестницы из железобетонных маршей серии 1.151-6.В.1 и железобетонных площадок серии 1.152-8.В.1, перегородки из гипсобетонных панелей по ГОСТ 9574-80, пол дощатый по лагам.

5. Определение нагрузок на фундаменты

5.1 Постоянные распределенные нагрузки от 1 м² перекрытия, покрытия

Таблица 3

№ п/п	Вид нагрузок	Нормативная нагрузка	f	Расчетная нагрузка
I Перекрытия
1	Ж./б. плита перекрытия с круглыми пустотами толщиной = 220 мм	3,2	1,1	3,52
2	Пол	1,0	1,3	1,30
Итого: mпр 1	4,2	1,15	4,82
II Элементы лестничных клеток
1	Ж./б. площадки и марши	3,8	1,1	4,18
Итого: mпр2	3,8	1,1	4,18
III Покрытие.
1	Ж./б. плита перекрытия с круглыми пустотами толщиной = 220 мм	3,2	1,1	3,52
2	Пароизоляция	0,05	1,3	0,07
3	Утеплитель - пенобетонные плиты толщиной 300мм	1,2	1,3	1,56
5	Стяжка - цементный раствор М-100 толщиной = 30 мм	0,6	1,3	0,78
6	Кровля из волокнистых асбестоцементных листов по деревянным стропилам	0,4	1,3	0,52
Итого: mпк	5,45	1,18	6,45
IV Перегородки
1	Гипсобетонные панели по ГОСТ 9574-80 толщиной = 80 мм	1,0	1,2	1,2
Итого: mпг	1,0	1,2	1,2

5.2 Временные распределенные нагрузки на 1 м² перекрытия и покрытия

5.2.1 Перекрытия

а) Временная расчетная нагрузка для расчета по первому предельному состоянию:

 , [кН/м²] ,где(20)

нормативная полная кратковременная нагрузка:

- квартиры ;

- лестницы ;

коэффициент сочетания временных нагрузок по этажности:

, где(21)

n_эт - число этажей проектируемого здания;

_;

коэффициент надежности по нагрузке:

- квартиры _{f к} = 1,3;

- лестницы _{f л} = 1,2;

коэффициент сочетания двух кратковременных нагрузок: ₂ = 0,9.

Тогда временная расчетная нагрузка:

- квартиры ;

- лестницы .

б) Расчетная нагрузка для расчета оснований по деформациям (по второму предельному состоянию):

, [кН/м²] ,где(22)

нормативная длительная нагрузка (пониженное значение):

- квартиры ;

- лестницы ;

коэффициент надежности по нагрузке: _f = 1,0;

коэффициент сочетания двух временных длительных нагрузок: ₁ = 0,95.

Тогда расчетная нагрузка:

- квартиры ;

- лестницы .

Сводим результаты расчета в таблицу 4.

Таблица 4

	Рпр I	крн	РпрII
Квартиры	1,1	3,79	0,285
Лестницы	2,03	2,137	0,95

5.2.2 Снеговая нагрузка на покрытие

Нормативная снеговая нагрузка на 1 м² поверхности земли для IV снегового района:

S = 1,5 кН/м² (кПа).

а) Снеговая нагрузка на покрытие для расчета по первой группе предельных состояний:

, [кН/м²] ,где(23)

нормативная нагрузка на 1 м² покрытия:

 , [кН/м²] ,где(24)

S - снеговая нагрузка на 1 м² поверхности земли для IV снегового района; =1;

(кН/м²; кПа);

- коэффициент надежности по нагрузке;

=0,9 - коэффициент сочетания двух кратковременных нагрузок.

Тогда снеговая нагрузка на покрытие:

(кН/м²).

б) Снеговая нагрузка на покрытие для расчета по второй группе предельных состояний:

, [кН/м²] ,где(25)

за нормативную нагрузку принимается пониженное значение:

;

- коэффициент надежности по нагрузке; .

Тогда снеговая нагрузка на покрытие:

(кН/м²).



Рсн I	крн	РснII
1,89	2,65	0,712

5.2.3 Выбор расчетных сечений и определение ширины полосы сбора нагрузок

Сечение 1-1 принимаем с минимальной нагрузкой по наружной стене по оси "1" между осями "А" и "В". (l_ст=12м)

а_пр = 0, а_пк = 0.

Сечение 2- 2 принимаем по наружной стене с максимальной нагрузкой по оси "В" между осями "1" и "6". (l_ст=37,2м)

а_пр = 5,74/2=2,87 (м), а_пк = 6/2=3 (м).

Сечение 3-3 принимаем по наружной стене по оси"А" между осями 2" и "3". (l_ст=2,6м) а_пр = 0, а_пк = 0.

Сечение 4-4 принимаем по оси оcи "Б" между осями "1" и "6". (l_ст=37,2м)

а_пр = 11,48/2=5,74 (м), а_пк = 12/2=6 (м).

Сечение 5-5 принимаем по оси оcи "2" между осями "А" и "Б". (l_ст=6м)

а_пр = 2,2/2=1,1 (м), а_пк = 2,6/2=1,3 (м).

Сечение 5-5 принимаем по оси оcи "3"+1 между осями "Б"+2,8м. (l_ст=6м)

а_пр = 0, а_пк = 0.

a_пр - ширина полосы сбора нагрузок с перекрытия (находится как половина пролета, смежного с рассматриваемой стеной, с которого собирается нагрузка, в чистоте);

а_пк - ширина полосы сбора нагрузок с покрытия (находится как половина пролета, смежного с рассматриваемой стеной, с которого собирается нагрузка, в осях).

6. Расчет и конструирование сечений

6.1 Определение глубины заложения фундамента

Нормативная глубина промерзания грунта:

'[м] , где(26)

d_o =0,28 м для суглинков (принимаем по указанию на стр.20[1]);

M_t = 73,5- безразмерный коэффициент, численно равный сумме абсолютных значений среднемесячных отрицательных температур за зиму (см. исходные данные);

(м).

Расчетная глубина сезонного промерзания грунта

'[м] , где(27)

k_h - коэффициент, учитывающий тепловой режим помещений, примыкающих к фундаменту;

k_h = 0,7 (по табл. 2.4 [1] для жилых зданий при температуре подвала t^о = 5 ⁰С); - нормативная глубина промерзания грунта;

.

Принимаем глубину заложения фундамента d:

или м, где(28)

d_b = |DВ| - |DL|;

d = |FL| - |DL|;

DВ - отметка пола подвала;

DL - отметка планировки;

FL - отметка заложения подошвы фундамента;

d_b = 2,2-1,1 = 1,1 (м);

d = 2,7 - 1,1 =1,6 (м).

; 1,6=1,6- условие выполняется;

; - условие выполняется, значит, принимаем d=1,6 м.

6.2 Определение ширины подошвы фундамента

6.2.1 Исходные данные

Характеристика грунта несущего слоя ИГЭ-1 - суглинка полутвердого:

кН/м³;

кН/м³;

;

кПа;

.

6.2.2 Определение расчетных коэффициентов, общих для всех сечений фундамента

(29)

Для ИГЭ-1 по табл. п.3.3[1] ;

k_z=1; k=1, тогда

6.2.3 Тип и геометрические характеристики сечения фундамента

Тип I (фундамент под наружные стены; сечения 1-1, 2-2).

d - глубина заложения подушки фундамента;

d_b - глубина подвала;

h_фс - высота фундаментной плиты со стеной;

h_ф = 0,3 (0,5) м;

d₁ = 0,5 (0,7) м;

d_b = |BL| - |DL| =2,1 - 1,05 = 1,05 (м);

h_фс = |FL| - 0,3 = 2,7 - 0,3 = 2,3 (2,5) м

b_c = 0,6 м

d_г = d_b = 1,05 м - разность отметок уровней грунта слева и справа от поверхности стены.

Тип II,(фундамент под внутренние стены; сечения 3-3, 4-4).

h_ф = 0,3 (0,5) м

d₁ = 0,5 (0,7) м

d_b = |BL| - |DL| =2,1- 1,05 = 1,05 (м)

h_фс = |FL| - 0,3 = 2,6 - 0,3 = 2,3 (2,5) (м)

b_c = 0,4 м

d_г = 0

6.2.4 Определение коэффициентов, общих для определения типа (типоразмеров) фундамента

Тип сечения	hф	d1	hфс	dв	dр	вс	ргф	Dc	D	hгфс
I	0.3	0.5	2.4	1.1	1.1	0.6	20.1	112.66	92.56	23.94
	0.5	0.7	2.6	1.1	1.1	0.6	25.1	122.71	97.61	23.94
II	0.3	0.5	2.4	1.1	0	0.4	10,86	112.66	101,8	19,656
	0.5	0.7	2.6	1.1	0	0.4	15,86	122.71	106,85	19,656

Тип I, сечения 1-1, 2-2, 3-3.

1), [кПа] ,где(30)

- коэффициент давления грунта и фундаментной плиты на подошву фундамента;

==16,8;

- удельный вес материала плиты фундамента (малоармированный железобетон; принимаем 25кН/м³);

(кПа);

(кПа).

2) , [кПа] ,где(31)

d₁ = 0,5 (0,7) м

d_b - глубина подвала;

(кПа);

(кПа).

3) , [кПа] (32)

(кПа);

(кПа).

4) , [кПа] ,где (33)

- удельный вес материала грунта (принимаем 24 кН/м³);

(кНм)

(кНм)

Тип II, сечения 4-4, 5-5, 6-6.

1) (кПа);

(кПа).

2)

(кПа);

(кПа).

3) (кПа);

(кПа).

4) (кНм);

(кНм).

6.2.5 Определение расчетной ширины подошвы фундамента

Расчет ведем для фундамента типа I.

Сечение 1-1.

1) Нагрузка (коэффициент нагрузки):

F = n_0II + n_гфс ' [кН/м](34)

F= 183.47 + 23.94= 207.41(кН/м).

2) Расчетная ширина фундамента:

' [м], где(35)

D =D^0,3;

(м);

Принимаем фундаментную плиту ФЛ 20.24 шириной b = 2000мм = 2,0 м, высотой 0,5 м.

Сечение 2-2.

1) F= 262,76 + 23,94= 286,7(кН/м).

2) D =D^0,5

(м);

Принимаем фундаментную плиту ФЛ 24.24 шириной b = 2400мм = 2,4 м, высотой 0,5 м.

Сечение 3-3.

1) F=141,3 + 23,94= 165,24 (кН/м).

2) D =D^0,3

(м);

Принимаем фундаментную плиту ФЛ 16.24 шириной b = 1600мм = 1,6 м, высотой 0,3 м.

Сечение 4-4.

1) F= 349,03 + 19,656= 368,686(кН/м).

2) D =D^0,5

(м);

(м);

Принимаем фундаментную плиту ФЛ 28.24 шириной b = 2800мм = 2,8 м, высотой 0,5 м.

Сечение 5-5.

1) F= 143,06 + 19,656= 162,7(кН/м).

2) D =D^0,3

(м);

Принимаем фундаментную плиту ФЛ 14.24 шириной b = 1400мм = 1,4 м, высотой 0,3 м.

Сечение 6-6.

1) F= 112,89 + 19,656= 132,546(кН/м).

2) D =D^0,3

(м);

Принимаем фундаментную плиту ФЛ 12.24 шириной b = 1200мм = 1,2 м, высотой 0,3 м.

6.2.6 Определение расчетного сопротивления

Расчет ведем для фундамента типа I.

' [кПа](36)

Сечение 1-1.

(кПа);

(кПа).

Сечение 2-2.

 (кПа).

Сечение 3-3.

(кПа).

Сечение 4-4.

(кПа).

Сечение 5-5.

(кПа).

Сечение 5-5.

(кПа).

6.2.7 Определение давления под подошвой фундамента

' [кПа](37)

Сечение 1-1.

(кПа)

(кПа)

Сечение 2-2.

(кПа)

Сечение 3-3.

(кПа)

Сечение 4-4.

(кПа)

Сечение 5-5.

(кПа)

Сечение 6-6.

(кПа)

7. Определение осадки основания ленточного фундамента

'[м], где(38)

S - конечная осадка основания;

п - число слоев, на которое разделена сжимаемая толща основания H_c;

= 0,8 - безразмерный коэффициент;

- среднее давление в элементарном слое;

h_i - толщина i-того элементарного слоя грунта;

E_i - модуль деформации i-того элементарного слоя грунта.

Определяем осадку фундамента в сечении с наибольшей нагрузкой - в сечении 4-4 с нормативной нагрузкой n_0II = 349,03 кН.

Осадка определяется от уровня естественного залегания грунта:

NL = -1,4 (м).

d_n = |FL| - |NL| = 2,7 - 1,4 = 1,3 (м).

h₁=H₁- d_n=3,7-1,3=2,4(м).

h₂ = H₂=1,2м.

h₃ = H₃ задаемся h₃ = 5м.

- эпюра дополнительных вертикальных давлений (напряжений) от здания , где

коэффициент, зависящий от вида фундамента.

- эпюра вертикальных напряжений от собственного веса грунта.

Давление от собственного веса грунта на уровне подошвы фундамента будет:

(кПа). (39)

Давление под подошвой фундамента: р = 147,533 кПа.

Ширина подошвы фундамента b = 2,8 м.

Дополнительное давление на подошву фундамента:

(кПа).(40)

Давление от собственного веса грунта на границе залегания слоев грунта:

(кПа) (41)

(кПа).

Толщина элементарного слоя:

(м).(42)

- абсолютная глубина слоя.

Относительная глубина расположения подошвы i-го слоя.

.(кПа).(43)

Напряжения на подошве элементарного слоя:

.(44)

Высоту сжимаемой толщи определяем условием:

(кПа).

(кПа).

(кПа).

ИГЭ	zn `	N `	hi `	zi `	ri `	?i `	?zpi `	En `	Sn
	м	(слоя)	м	м	м		кПа	кПа	см
I	3,7	0	0	0	0	1	125,693	6797,04	0
		1	1,1	1,1	0,7857	0,884	111,11261	6797,04	0,01532939
		2	1,1	2,2	1,571	0,65	81,70045	6797,04	0,01248157
		3	0,2	2,4	1,714	0,597	75,038721	6797,04	0,00184479
			0,02965575
II	1,2	4	1	3,4	2,428	0,472	59,327096	2020,2	0,02660446
		5	0,2	3,6	2,571	0,4526	56,888652	2020,2	0,00460215
			0,03120661
III	5	6	0,9	4,5	3,1428	0,388	48,768884	11494	0,00330927
		7	1,1	5,6	4	0,306	38,462058	11494	0,00333927
		8	1,1	6,7	4,786	0,258	32,428794	11494	0,00271376
		9	1,1	7,8	5,571	0,139	17,471327	11494	0,00191022
			0,01127252
		Осадка S	0,07213488

м.

S = 0,0721 м.

S =7,721 cм < S_u = 10 см.

Вывод: осадка допустима.

8. Расчёт свайных фундаментов

8.1 Определение несущей способности забивной висячей сваи

1. Исходные данные:

ИГЭ-1: супесь пластичная; е=0,860; I₁=0.6; =16.8; Н=3,7м

ИГЭ-2: суглинок текучий; е=1,121; I₁=1,375; =15; Н=1,2м

ИГЭ-3: песок средней плотности, пылеватый; е=0,737; =17,8; Н= не вскрыт

Отметки относительные (абсолютные) в месте забивки сваи.

· пол первого этажа 0.000 (71.50)

· уровень планировки грунта DL=-1,100 (70.40)

· отметка природного рельефа NL=-1.400 (70.10)

· отметка пола подвала BL=-2.200 (69.30)

· отметка заложении подошвы фундамента FL= -2.800 (68.70)

2. Конструирование сечения и определение длины сваи.

· высота ростверка h_р= 0,5м

· назначаем глубину заложения ростверка d_л=0,6м

· отметка низа ростверка FL=BL-d_л= -2,2-0,6= -2,8м

· глубина заложения низа ростверка d=2.8-1.1=1.7м

· мощность слоёв ИГЭ под подошвой ростверка

Заложение подошвы от природного рельефа

d_n=2.8-1.4=1.4м

ИГЭ-1:h₁=H₁-d_n=3.7-1.7=2м

ИГЭ-2:h₂=H₂=1.2м

· принимаем за несущий слой ИГЭ-3

· предварительная длина сваи: -- минимальная глубина головы сваи в ростверке l_ср=0,45м; --минимальная глубина забивки сваи в ИГЭ-3 l₃=2.0м; --необходимая длина сваи l'_св= l_ср+h₁+h₃+l₃=0.45+2+1.2+2=5,65м

· принимаем сваю длиной L=6м , марка С6-30, b=0.3м

· глубина погружения сваи в ИГЭ-3

h₃=l₃=l'_св-l_ср-h₁-h₂=6-0.45-2-1.2=2.35

3. Несущая способность сваи

А=0,3*0,3=0,09м² (площадь сечения сваи)

U=4d=4*.03=1.2м- наружный периметр поперечного сечения сваи.

f_i- расчётное сопротивление i-го слоя грунта основания на боковой поверхности сваи

h_i- толщина i-го слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью сваи

Грунт	zi, м	fi, кПа	hi, м
1.супесь	1,9	11,6	1	11,6
2.супесь	2,9	13,8	1	13,8
3.суглинок	4,0	--	1,2	--
4.песок	5,1	29,2	1	29,1
4.песок	6,1	31,1	1	31,1

F_d=1.0(1.0*1380*0.09+1.2*85,6)=227,28кН

5. Допустимая расчётная нагрузка на сваю.

кН(46)

- коэффициент надёжности

кН

6. Определение шага свай.

(47)

G_св- масса сваи

G_св=1,38*10=13,8 кН; n_I=525.88 кН

n_I= n_с+ n_р+n_0I=25*0,6*2,0*1,1+25*0,6*0,5*1,1+525.88=567.13кН

Минимальное расстояние между осями свай ? 3d=0.9 м

(48)

Определяем ширины ростверка

(49)

9. Технико-экономическое сравнение вариантов фундаментов здания

1) Разработка грунта II группы экскаватором

а)

б)

2) Монтаж железобетонных фундаментных плит ФЛ 28,24

3)Погружение сваи дизель-молотом (С6-30)

(51)

4) Устройство ростверка.

V_р=в_р*h_р*1м=2,1*0,5*1=1,05м³ (52)

грунт перекрытие фундамент свая

5) Засыпка пазух.

№	Виды работ	Ед. изм.	Нормативы на ед. изм.	Сборный фундамент	Свайный фундамент
			Стоимость (руб.)	Труд. (ч/час)	Объем работ	Стоимость (руб.)	Трудоём. (ч/час)	Объем работ	Стоимость (руб.)	Трудоём. (ч/час)
1	Разработка грунта II группы экскаватором	М3	0-156	0,0075	1,728	0,269	0,01296	1,9	0,296	0,014
2	Монтаж ж.б. фундаментных плит	М3	51-40	,0331	0,98	50,372	0,324	-	-	-
3	Погружение дизель-молотом на тракторе ж.б. свай	М3	63-62	1,306	-	-	-	1,885	119,9	2,461
4	Устройство монолитны ж.б. ростверков	М3	37-08	1,426	-	-	-	1,05	38,93	1,497
5	Засыпка пазух	М3	0-015	-	0,668	0,01	-	0,81	0,012	-

ИТОГО: 50,651 0,337 159,14 3,972

Список использованной литературы

1 Канаков Г.В., Прохоров В.Ю. Проектирование оснований и фундаментов гражданских зданий. Учебное пособие.- Н. Новгород: Изд. МИПК ННГАСУ. 1999.-71с.

2 ГОСТ 25100-95. Грунты. Классификация/ Госстрой России.-М.: ГУП ЦПП, 1997.-38

3 СНиП 2.02.01-83*. Основания зданий и сооружений/ Минстрой России. -М.: ГП ЦПП. 1995.-48с.

4 СНиП 2.01.01-82. Строительная климатология и геофизика / Госстрой СССР.- М.: Стройиздат,1983.-136с.

5 СНиП 2.01.07-85*. Нагрузки и воздействия / Минстрой России.- М.: ГП ЦПП. 1996.-44с.

Размещено на Allbest.ru