Разработка технологических решений по устройству фундаментов
Проектирование фундаментов двух видов – мелкого заложения под опору и свайного, под железобетонный водосброс. Расчет устойчивости основания. Определение размеров подошвы фундамента. Расчет средневзвешенного значения угла внутреннего трения для грунтов.
| Рубрика | Строительство и архитектура |
| Вид | курсовая работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 05.06.2014 |
| Размер файла | 950,0 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Санкт-Петербургский государственный политехнический университет
Инженерно - строительный факультет
Заочное отделение
Курсовая работа
по дисциплине: «Основания и фундаменты»
Работу выполнил:
Студент з33103/1 группы 3 курса Иванов К.В.
Зачётная книжка № 11011374з
Работу проверил
Колосов Е.С.
Санкт-Петербург
2014 г.
1. Общие сведения
Целью курсовой работы является проектирование фундаментов двух видов - мелкого заложения и свайного, под железобетонный водосброс. Фундаменты должны удовлетворять условиям допустимых для сооружения деформаций, прочности и долговечности.
Курсовая работа состоит из разработки технологических решений по устройству фундаментов и чертежа.
2. Исходные данные
Географический район строительства: г. Санкт-Петербург.
Рисунок 1. Схема сооружения
Характеристика сооружения:
Таблица 1. Характеристика сооружения
|
Отм. №1 |
i1 |
i2 |
i3 |
Размеры лотка |
h2 |
Пролеты |
A |
B |
W |
|||||||
|
B |
h1 |
d1 |
d2 |
b |
Z1 |
Z2 |
Z3 |
|||||||||
|
м |
м |
м |
м |
м |
м |
м |
м |
м |
м |
м |
м |
Кг/м2 |
||||
|
3,5 |
1:7 |
1:2 |
1:5 |
4,0 |
2,5 |
0,20 |
0,25 |
1,9 |
2,0 |
9,0 |
12,0 |
4,0 |
0,5 |
0,7 |
120 |
Характеристики грунтов и толщины слоев, слагающих основание сооружения:
Таблица 2. Характеристика грунтов и толщи слоев
|
№ слоя |
Наименование грунта |
Толщина слоя |
Ps |
P |
W |
IL |
ц |
c |
E |
|||
|
Скв.1 |
Скв.2 |
Скв.3 |
||||||||||
|
м |
т/м3 |
Град. |
МПа*100тс/м3 |
|||||||||
|
1 |
Песок пылеватый |
1 |
1 |
2 |
2,65 |
1,76 |
0,17 |
- |
27 |
- |
9 |
|
|
2 |
Песок среднезернистый |
2 |
2 |
3 |
2,66 |
1,85 |
0,12 |
- |
38 |
- |
30 |
|
|
3 |
Супесь |
4 |
3 |
4 |
2,70 |
1,90 |
0,16 |
0,3 |
24 |
0,006 |
16 |
|
|
4 |
Суглинок |
5 |
5 |
5 |
2,75 |
1,98 |
0,13 |
0,1 |
23 |
0,03 |
24 |
|
|
5 |
Глина |
? |
? |
? |
2,73 |
1,95 |
0,12 |
0,5 |
11 |
0,009 |
8 |
3. Сбор нагрузок, действующих по обрезу фундамента
Таблица 3. Сбор нагрузок
|
Наименование элемента конструкции |
Наименование нагрузки |
Расчетная формула нагрузки |
Нормативное значение нагрузки |
Коэфф.надежности |
Расчетное значение |
|
|
Постоянные нагрузки |
||||||
|
1. Лоток водосброса |
Собственный вес лотка |
P=V*ж/б |
P=19,46 м3 * 2,4 т/м3 = 46,7 т |
1,1 |
51,37 т |
|
|
2. Опоры лотка |
Собственный вес опоры лотка |
P=V*ж/б |
P= 4,21 м3 * 2,4 т/м3 = 10,1 т |
1,1 |
11,11 т |
|
|
Временные длительные нагрузки |
||||||
|
Собственный вес воды в лотке |
P=V*воды |
P = 54,4 м3 * 1 т/м3 = 54,4 т |
1,2 |
65,28 т |
||
|
Временные кратковременные нагрузки |
||||||
|
Ветровая |
P = W * L * h1 |
P = 0,12 т/м2 * 5,63 м * 2,5 м = 1,69 т |
1,4 |
2,36 т |
||
|
ИТОГО: |
130,12 т |
фундамент основание грунт
4. Проектирование фундамента мелкого заложения под опору
4.1 Определение глубины заложения фундамента
Для определения нормативной глубины заложения фундаментаdfn, воспользуемся формулой:
Где: -нормативная глубина сезонного промерзания (м);
- коэффициент пересчета для заданных условий;
- 1,2 (м) для Санкт-Петербурга [СНиП 2.02.01-83, пп. 2.26, 2.27]
Найдем искомое значение расчетной глубины заложения фундамента, подставив известные значения в формулу 1
= 1,46 (м)
Расчетная глубина заложения фундамента df определяется по формуле:
df = dfn * kh
Где: dfn - нормативная глубина заложения фундамента (м);
kh - коэффициент, учитывающий влияние теплового режима сооружения;
kh = 1,1 [СНиП 2.02.01-83, таблица 1]
Найдем искомое значение расчетной глубины заложения фундамента, подставив известные значения в формулу 2:
df = 1,46 * 1,1 = 1,6(м)
4.2 Определение размеров подошвы фундамента
Размеры подошвы фундамента мелкого заложения определяются из условия предельного равновесия:
pR
Где: p - давление под подошвой фундамента;
R- расчетное сопротивление основания фундамента.
Расчетное сопротивление основания фундамента R (тс/м2), находится по формуле:
Где: - коэффициенты условия работы в зависимости от вида грунта и пространственной жесткости сооружения. = 1,25;= 1,2[СНиП 2.02.01-83, таб. 3];
K - коэффициент, учитывающий характеристики грунта. Принимается равным 1;
, , , - коэффициенты, принимаемые в зависимости от угла внутреннего трения под подошвой. = 0,91; = 4,64; = 7,14 [СНиП 2.02.01-83, таб. 4];
-коэффициент, учитывающий ширину подошвы. Kпринимается равным 1 (по результатам полевых условий);
?искомая ширина подошвы фундамента;
- объемный вес грунта выше подошвы фундамента. для песка пылеватого принимаем равным 1,78 т/м3[СНиП 2.02.01-83, п. 2.41, примечания]
- объемный вес грунта под подошвой фундамента. для песка среднезернистого принимаем равным 1,93 т/м3[СНиП 2.02.01-83, п. 2.41, примечания];
- расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента (тс/м2).
Нормативное значение удельного сцепления супеси равно 0,5 тс/м2. Расчетное значение находим перемножением нормативного удельного сцепления на коэффициент 1,1. Тогда получаем:
= 0,5 * 1,1 = 0,55 тс/м2
Подставим известные значения в формулу :
Полученная функция Rот bдает нам возможность построения графика зависимости расчетного сопротивления грунта основания от ширины подошвы фундамента.
Построив зависимость давления под подошвой фундамента от ширины подошвы фундамента и расчетного сопротивления основания фундамента от ширины подошвы фундамента, мы в точке пересечения двух графиков получим значение искомой ширины подошвы.
Давление под подошвой фундамента p(тс/м2), находится по формуле:
p=,
Где: P-вертикальное усилие к обрезу фундамента со сбора нагрузок;
- осредненное значение объемного веса грунта и бетона в массиве фундамента, принимается равным 2,1 т/м3;
d - глубина заложения фундамента;
A-площадь подошвы фундамента.
Для дальнейшего приведения формулы 5 к зависимости pот b, введем понятие «коэффициент соотношения сторон фундамента», который также равен соотношению сторон опоры:
= ,
Где: и -соответственно длина и ширина подошвы фундамента;
и - длина и ширина сторон опоры.
Опора сооружения представляет собой железобетонную плиту с параметрами:
h = 1 (м), l = 4,7 (м), b = 1,4 (м). И объединяет П-образную опору лотка. Все плиты учитываются при подсчете величины постоянной нагрузки от опоры лотка, действующей по обрезу фундамента.
Так как параметры опоры сооружения известны, найдем по формуле значение коэффициента k:
Площадь подошвы фундамента A (м2), находится по формуле:
A = l * b
Где: l и b - соответственно длина и ширина подошвы фундамента.
В свою очередь длина подошвы фундамента l (м), связанна с шириной подошвы b (м) посредством коэффициента пропорциональности k:
l = k * b
Из формул 6 и 7 следует соотношение:
A = k * b2
Выразив площадь подошвы фундамента через ее ширину соответственно формуле 9 и подставив известные значения в формулу 5 получим:
Полученная функция p от b дает нам возможность построения графика зависимости давления от ширины подошвы фундамента.
Построим зависимость расчетного сопротивления основания фундамента и давления от ширины подошвы фундамента, найдя по формулам 4 и 5 значения R и p для заданных величин b:
Таблица 4. данные для построения зависимостей расчетного сопротивления основания фундамента и давления от ширины подошвы фундамента
|
b |
1,0 |
1,5 |
2,0 |
2,5 |
3,0 |
3,5 |
4,0 |
4,5 |
|
|
p |
42,08 |
20,57 |
13,04 |
9,55 |
7,66 |
6,52 |
5,78 |
5,27 |
|
|
R |
28,31 |
29,62 |
30,93 |
32,24 |
33,55 |
34,86 |
36,17 |
37,48 |
Значение b, найденное на пересечении двух зависимостей будет равняться 1,3 (м). Примем ширину подошвы фундамента b равной 1,5 (м). Тогда, исходя из коэффициента пропорциональности k, равного 3,36 длина подошвы фундамента l равна: l = b * 3,36 = 1,5 * 3,36 = 5,1 (м)
Рисунок 2. График зависимостей расчетного сопротивления основания фундамента и давления от ширины подошвы фундамента.
Искомые размеры подошвы фундамента: b = 1,5 (м), l = 5,1 (м).
4.3 Расчет осадки фундамента (расчет деформации основания)
Расчет деформации основания производится исходя из условия:
Где: S - совместная деформация основания и сооружения, определяемая расчетом;
- предельное значение совместной деформации основания и сооружения,
Расчет осадки фундамента производится с использованием расчетной схемы линейно-деформируемой среды (ЛДС) методом послойного суммирования по формуле:
Где: S - искомая осадка фундамента;
= 0,8- коэффициент учета поперечной деформации;
- среднее значение дополнительного вертикального нормального напряжения в i-ом слое грунта;
- толщина i-ого слоя;
- модуль деформации i-ого слоя;
n-число слоев, на которое разбивается сжимаемая толщина.
Определяем осадку центральной точки для схемы центрального нагружения методом послойного суммирования. Для расчета вводим правую систему координат с началом отсчета в центре подошвы фундамента, ось OZ направлена вертикально вниз, ось OX-вправо.
Где: -объемный вес грунта выше подошвы;
d - глубина заложения;
Последующие точки берем по оси OZ посередине i-ого слоя, откладывая влево значения
Где: -объемный вес грунта выше подошвы;
d - глубина заложения;
- объемный вес грунта i-ого слоя.
Строим эпюру 0,2 * (понадобится для дальнейшего нахождения сжимаемой толщи)
Строим эпюру дополнительных вертикальных напряжений на глубине z от внешнего давления - по вертикали, проходящей через центр подошвы фундамента, которые определяем по формуле:
o
Где: - коэффициент, принимаемый по таблице №1 [СНиП 2.02.01-83] в зависимости от формы подошвы фундамента. Соотношения сторон прямоугольного фундамента и относительной глубины, равной:
po- дополнительное вертикальное давление на основание (тс/м2), которое находится по формуле:
po
Где: P - усилие со сбора нагрузок;
- приведенный объемный вес грунтов ниже подошвы фундамента;
- объемный вес грунтов выше подошвы фундамента;
- глубина заложения фундамента.
Подставим известные значения в формулу 16:
po= + 1,85 * 1,6 - 1,76 * 1,6 = 17,15 тс/м2
Сводим определение значений в таблицу:
Таблица 5. данные для построения эпюры
|
z |
0 |
1,5 |
3,0 |
4,5 |
6,0 |
7,5 |
9,0 |
10,5 |
|
|
0 |
2 |
4 |
6 |
8 |
10 |
12 |
14 |
||
|
1 |
0,659 |
0,356 |
0,211 |
0,136 |
0,093 |
0,068 |
0,051 |
||
|
17,15 |
11,3 |
6,1 |
3,62 |
2,33 |
1,59 |
1,16 |
0,87 |
По данным таблицы строим кривую .
Вертикальные напряжения от собственного веса грунта на границе слоя, расположенного на глубине zот подошвы, определяется по формуле 13.
|
(м) |
0 |
3 |
7 |
|
|
(тс/м2) |
2,85 |
8,64 |
16,34 |
|
|
0,2 (тс/м2) |
0,57 |
1,73 |
3,27 |
Рисунок 3. Построение эпюр для нахождения осадки фундамента (см в приложении).
Графически определив толщину сжимаемой толщи получаем HА = 5,4 (м). Разбиваем сжимаемую толщу на 27 слоев толщиной 0,2 (м). Слои однородны: границы слоев по оси OZсовпадают с границами слоев толщи грунта.
Определим величину осадки каждого слоя
,
Где: -величина среднего давления в середине выбранного слоя (тс/м2);
- ширина слоя (м);
- модуль деформации выбранного слоя.
Результаты расчетов по каждому слою сведем в таблицу:
Таблица 6. результаты расчетов по каждому слою.
|
i |
(тс/м2) |
(м) |
(тс/м3) |
(м) |
|
|
1 |
16,95 |
0,2 |
900 |
0,00376667 |
|
|
2 |
16,76 |
0,2 |
900 |
0,00372444 |
|
|
3 |
15,91 |
0,2 |
3000 |
0,00106067 |
|
|
4 |
15,07 |
0,2 |
3000 |
0,00100467 |
|
|
5 |
13,96 |
0,2 |
3000 |
0,00093067 |
|
|
6 |
12,84 |
0,2 |
3000 |
0,000856 |
|
|
7 |
11,81 |
0,2 |
3000 |
0,00078733 |
|
|
8 |
10,78 |
0,2 |
3000 |
0,00071867 |
|
|
9 |
9,93 |
0,2 |
3000 |
0,000662 |
|
|
10 |
9,09 |
0,2 |
3000 |
0,000606 |
|
|
11 |
8,38 |
0,2 |
3000 |
0,00055867 |
|
|
12 |
7,70 |
0,2 |
3000 |
0,00051333 |
|
|
13 |
7,13 |
0,2 |
3000 |
0,00047533 |
|
|
14 |
6,57 |
0,2 |
3000 |
0,000438 |
|
|
15 |
6,10 |
0,2 |
3000 |
0,00040667 |
|
|
16 |
5,64 |
0,2 |
3000 |
0,000376 |
|
|
17 |
5,26 |
0,2 |
3000 |
0,00035067 |
|
|
18 |
4,88 |
0,2 |
1600 |
0,00061 |
|
|
19 |
4,56 |
0,2 |
1600 |
0,00057 |
|
|
20 |
4,25 |
0,2 |
1600 |
0,00053125 |
|
|
21 |
3,99 |
0,2 |
1600 |
0,00049875 |
|
|
22 |
3,73 |
0,2 |
1600 |
0,00046625 |
|
|
23 |
3,51 |
0,2 |
1600 |
0,00043875 |
|
|
24 |
3,29 |
0,2 |
1600 |
0,00041125 |
|
|
25 |
3,10 |
0,2 |
1600 |
0,0003875 |
|
|
26 |
2,91 |
0,2 |
1600 |
0,00036375 |
|
|
27 |
2,76 |
0,2 |
1600 |
0,000345 |
|
|
Итого |
0,02185828 |
Найдем общую осадку по формуле 11:
S = 0,8 * 0,02185828 = 0,01748662 = 17 см
Данная величина осадки удовлетворяет условию 10.
4.4 Расчет устойчивости основания
Расчет устойчивости основания определяется методом кругло-цилиндрической поверхности скольжения. Критерием устойчивости является выполнение условия:
-коэффициент запаса устойчивости;
= 1,15 - допустимый коэффициент запаса устойчивости.
Назначаем возможный центр вращения цилиндрической поверхности - точка О, также назначим радиус данной поверхности - R.
Разбиваем отсек разрушения, образованный дневной поверхностью грунта и назначенной поверхностью скольжения на 10 столбцов шириной 0,4(м).
Для расчетов воспользуемся формулой для оценки устойчивости:
Где: R - радиус поверхности скольжения;
- ширинаi-ого столбца грунта;
-нагрузка, передаваемая по подошве i-ого столбца грунта от собственного веса грунта.
- сцепление грунтапо подошве i-ого столбца;
- угол отклонения радиус вектора от вертикали;
-угол внутреннего трения грунта;
- момент активных сил;
M* =
M** = , M*** =
Назначим R1=16 (м)
Разбиваем сектор обрушения на 10
Расчет компонентов формулы 19 сведем в таблицу 7.
Таблица 7. Расчет устойчивости основания определяется, методом кругло-цилиндрической поверхности скольжения
|
№cm |
qгр i |
bi |
Cos |
Sin |
tg i |
ci |
Mi* |
Mi** |
Mi*** |
||
|
1 |
3,027 |
3,00 |
26 |
0,743 |
0,699 |
0,509 |
0,1 |
1,432 |
0,168 |
2,531 |
|
|
2 |
3,414 |
3,00 |
22 |
0,829 |
0,559 |
0,509 |
0,1 |
1,802 |
0,151 |
2,386 |
|
|
3 |
3,678 |
3,00 |
17 |
0,891 |
0,454 |
0,509 |
0,1 |
2,086 |
0,140 |
2,086 |
|
|
4 |
3,731 |
3,00 |
12 |
0,934 |
0,358 |
0,509 |
0,1 |
2,217 |
0,134 |
1,671 |
|
|
5 |
3,661 |
3,00 |
8 |
0,966 |
0,259 |
0,509 |
0,1 |
2,251 |
0,129 |
1,184 |
|
|
6 |
3,379 |
3,00 |
3 |
0,988 |
0,156 |
0,509 |
0,1 |
2,125 |
0,127 |
0,660 |
|
|
7 |
2,922 |
3,00 |
-1 |
0,999 |
0,052 |
0,509 |
0,1 |
1,857 |
0,125 |
0,191 |
|
|
8 |
2,288 |
3,00 |
-6 |
0,999 |
-0,052 |
0,509 |
0,1 |
1,454 |
0,125 |
-0,150 |
|
|
9 |
1,478 |
3,00 |
-10 |
0,988 |
-0,156 |
0,509 |
0,1 |
0,929 |
0,127 |
-0,289 |
|
|
10 |
0,493 |
3,00 |
-15 |
0,966 |
-0,259 |
0,509 |
0,1 |
0,303 |
0,129 |
-0,159 |
|
|
ИТОГО: |
16,458 |
1,355 |
10,111 |
Определим значение величины момента активных сил:
Все значения активных сил приведем к единицам длины в плоскости, т.к. расчет производим в условиях плоской задачи:
Подставим значения:
= -32.44
алее:
Сравниваем с допустимым значением:
2,098 1,33 - условие устойчивости выполнено.
Назначим R1=14 (м)
Разбиваем сектор обрушения на 10
Расчет компонентов формулы 18 сведем в таблицу 8.
Таблица 8. Расчет устойчивости основания определяется, методом кругло-цилиндрической поверхности скольжения.
|
№cm |
qгр i |
bi |
Cos |
Sin |
tg i |
ci |
Mi* |
Mi** |
Mi*** |
||
|
1 |
3,010 |
3,00 |
26 |
0,743 |
0,699 |
0,509 |
0,1 |
1,276 |
0,151 |
2,255 |
|
|
2 |
3,326 |
3,00 |
22 |
0,829 |
0,559 |
0,509 |
0,1 |
1,573 |
0,135 |
2,082 |
|
|
3 |
3,555 |
3,00 |
17 |
0,891 |
0,454 |
0,509 |
0,1 |
1,807 |
0,126 |
1,807 |
|
|
4 |
3,608 |
3,00 |
12 |
0,934 |
0,358 |
0,509 |
0,1 |
1,921 |
0,120 |
1,447 |
|
|
5 |
3,502 |
3,00 |
8 |
0,966 |
0,259 |
0,509 |
0,1 |
1,930 |
0,116 |
1,015 |
|
|
6 |
3,238 |
3,00 |
3 |
0,988 |
0,156 |
0,509 |
0,1 |
1,824 |
0,113 |
0,567 |
|
|
7 |
2,798 |
3,00 |
-1 |
0,999 |
0,052 |
0,509 |
0,1 |
1,594 |
0,112 |
0,164 |
|
|
8 |
2,200 |
3,00 |
-6 |
0,999 |
-0,052 |
0,509 |
0,1 |
1,253 |
0,112 |
-0,129 |
|
|
9 |
1,461 |
3,00 |
-10 |
0,988 |
-0,156 |
0,509 |
0,1 |
0,823 |
0,113 |
-0,256 |
|
|
10 |
0,528 |
3,00 |
-15 |
0,966 |
-0,259 |
0,509 |
0,1 |
0,291 |
0,116 |
-0,153 |
|
|
ИТОГО: |
14,292 |
1,214 |
8,799 |
Определим значение величины момента активных сил:
Все значения активных сил приведем к единицам длины в плоскости, т.к. расчет производим в условиях плоской задачи:
Подставим значения:
= -32.44
Далее:
Сравниваем с допустимым значением:
2,233 1,33 - условие устойчивости выполнено.
Назначим R1=13,5 (м)
Разбиваем сектор обрушения на 10
Расчет компонентов формулы 19 сведем в таблицу 9.
Таблица 9. Расчет устойчивости основания определяется, методом кругло-цилиндрической поверхности скольжения.
|
№cm |
qгр i |
bi |
Cos |
Sin |
tg i |
ci |
Mi* |
Mi** |
Mi*** |
||
|
1 |
3,010 |
3,00 |
26 |
0,743 |
0,699 |
0,509 |
0,1 |
1,242 |
0,147 |
2,194 |
|
|
2 |
3,291 |
3,00 |
22 |
0,829 |
0,559 |
0,509 |
0,1 |
1,515 |
0,131 |
2,005 |
|
|
3 |
3,520 |
3,00 |
17 |
0,891 |
0,454 |
0,509 |
0,1 |
1,741 |
0,122 |
1,741 |
|
|
4 |
3,573 |
3,00 |
12 |
0,934 |
0,358 |
0,509 |
0,1 |
1,852 |
0,117 |
1,395 |
|
|
5 |
3,467 |
3,00 |
8 |
0,966 |
0,259 |
0,509 |
0,1 |
1,859 |
0,113 |
0,978 |
|
|
6 |
3,186 |
3,00 |
3 |
0,988 |
0,156 |
0,509 |
0,1 |
1,746 |
0,110 |
0,543 |
|
|
7 |
2,763 |
3,00 |
-1 |
0,999 |
0,052 |
0,509 |
0,1 |
1,532 |
0,109 |
0,158 |
|
|
8 |
2,182 |
3,00 |
-6 |
0,999 |
-0,052 |
0,509 |
0,1 |
1,210 |
0,109 |
-0,124 |
|
|
9 |
1,426 |
3,00 |
-10 |
0,988 |
-0,156 |
0,509 |
0,1 |
0,782 |
0,110 |
-0,243 |
|
|
10 |
0,510 |
3,00 |
-15 |
0,966 |
-0,259 |
0,509 |
0,1 |
0,274 |
0,113 |
-0,144 |
|
|
ИТОГО: |
13,751 |
1,182 |
8,502 |
Определим значение величины момента активных сил:
Все значения активных сил приведем к единицам длины в плоскости, т.к. расчет производим в условиях плоской задачи:
Подставим значения:
= -32.44
Далее:
Сравниваем с допустимым значением:
2,284 1,33 - условие устойчивости выполнено.
Рисунки 4, 5, 6. Расчет устойчивости основания методом кругло-цилиндрической поверхности скольжения (см. в приложении).
5. Проектирование свайного фундамента
5.1 Определение размеров ростверка и несущей способности свай
Свайный фундамент состоит из двух частей:
Сваи
Ростверк (объединяющий свайное поле для совместной работы)
Принимаем сваи со следующими параметрами:
Висячие, железобетонные призматической формы квадратного поперечного сечения с заостренным концом;
Размеры поперечного сечения 0,3х0,3 (м);
Исходя из условия заглубления сваи в последний слой грунта (суглинок)на 0,5 (м), длина сваи равна 10,5 (м).
Глубину заложения ростверка принимаем равной 2 (м).
Глубину заделки свай lз принимаем равной ее поперечному размеру, то есть lз=0,3 (м).
Расстояние между осями свай а принимаем равным пяти ее поперечным размерам
а = 5 * dсв
Где: dсв- сторона сваи в плане (м);
Таким образом расстояние между осями свай принимаем равными 1,5 (м).
Расстояние от сваи до обреза ростверка принимаем равным 0,1 (м).
Сжимающие усилия, действующие по подошве фундамента Nd(тс), определяются по формуле:
Nd = P + Qp
Где: - вес от сбора нагрузок (тс);
- вес ростверка (тс).
Вес ростверка (тс) находится по формуле:
Где: - площадь подошвы ростверка (м);
- глубина заложения ростверка (м);
жб-удельный вес железобетона, равный 2,4 (т/м3).
Найдем вес ростверка по формуле 22, подставив известные значения и назначая габариты ростверка 2х5,3 (м).
Qp= Ap * d * жб = 10,6 * 2 * 2,4 = 50,88 (тс)
Найдем сжимающие усилия по формуле 22:
Nd = P + Qp = 130,12 + 50,88 = 181 (тс)
Несущая способность сваи Fd(тс) определяется по формуле:
Где: - коэффициент условия работы сваи, принимается равным 1;
, - коэффициенты условия работы под нижним концом и по поверхности сваи [2.02.03-85, таблица 3]. Принимаются равными 1;
R - расчетное сопротивление грунта под нижним концом и по поверхности сваи [2.02.03-85, таблица 1]. R = 370 (тс/м2);
A- площадь опирания сваи на грунт (площадь поперечного сечения сваи), (м3).
А = 0,09 (м2);
U- периметр поперечного сечения сваи (м). U = 1,2 (м);
fi- расчетное сопротивление i-ого слоя грунта по боковой поверхности сваи (тс/м2). Принимается по [2.02.03-85, таблица 2] в зависимости от глубины Hiи вида грунта:
Hi - глубина погружения средней точки i-ого однородного участка грунта;
hi- толщина i-ого слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью сваи.
Разделение толщи грунта на слои для расчета несущей способности сваи представлено на рисунке 3.
Определим fiи hiи сведем результаты в таблицу 10:
Таблица 10. Результаты определения fiи hi.
|
№ |
hi(м) |
Hi(м) |
fi (тс/м2) |
|
|
1 |
0,4 |
1,8 |
1,98 |
|
|
2 |
1,0 |
2,5 |
4,5 |
|
|
3 |
2,0 |
4,0 |
5,3 |
|
|
4 |
1,0 |
5,5 |
4,1 |
|
|
5 |
2,0 |
7,0 |
4,3 |
|
|
6 |
2,0 |
9,0 |
4,5 |
|
|
7 |
2,0 |
11,0 |
6,64 |
Подставим известные значения в формулу 24:
Fd = 1*(1*370*0,09 + 1,2*(0,4*1,98 + 1*4,5 + 2*5,3 + 1*4,1 + 2*4,3 + 2*4,5 + 2*6,64)) = 94,34
Сила расчетного сопротивления по грунту FRS(тс), определяется по формуле:
= 67,39 тс
Где: - коэффициент надежности. = 1,4;
- несущая способность сваи (тс).
Количество свай находится по формуле:
n =
n = 2,68 3
Где: Nd- сжимающие усилия, действующие по подошве фундамента (тс);
FRS- сила расчетного сопротивления по грунту (тс).
Принимаем количество свай равное 4. План расстановки свай приведен в приложении.
5.2 Расчет осадки свайных фундаментов
Расчет осадки свайного фундамента производится для условного фундамента на естественном основании методом послойного суммирования, как и для фундаментов мелкого заложения, при основном сочетании нормативных нагрузок.
Условный фундамент назначаем следующим образом:
Определяем средневзвешенное значение угла внутреннего трения для грунтов, образующих основание сооружения по формуле:
Где: -мощность i-ого однородного слоя грунта;
-угол внутреннего трения соответствующего однородного грунта.
От внешней точки соприкосновения сваи и ростверка проводим лучи под углом , равным:
Проводим горизонтальную плоскость через вершины погруженных свай, определяем точки пересечения этой плоскости с лучами (рисунок 4 - точки А и Б).
Через последние проводим вертикальные плоскости АБ и БГ до поверхности планировки грунта.
Аналитическим методом вычислим размеры условного фундамента, границы которого определяются точками А, Б, В, Г по следующим формулам:
Где: - ширина условного фундамента (м);
- расстояние между двумя крайними внешними поверхностями свай в поперечном направлении (м);
h- длина сваи (м);
- значение угла, равное осредненному значению угла внутреннего трения для грунтов, образующих основание сооружения, поделенное на 4 (град.).
Где: - длина условного фундамента (м);
- расстояние между двумя крайними внешними поверхностями свай в поперечном направлении (м);
h- длина сваи (м);
- значение угла, равное осредненному значению угла внутреннего трения для грунтов, образующих основание сооружения, поделенное на 4 (град.).
План расположения свай относительно ростверка представлен на рисунке 5.
Подставив известные значения в формулы 28 и 29 получим параметры условного фундамента:
Площадь условного фундамента Aуф (м2), находится по формуле:
Aуф = bуф * lуф
Где: bуф - ширина условного фундамента (м);
lуф- длина условного фундамента (м).
Найдем площадь условного фундамента по формуле 30:
Aуф = 4,378 * 7,678 = 33,62 (м2)
Сжимающие усилия, действующие по подошве фундамента Nуф(т), находятся по формуле:
Nуф = P + Qp + Qсвай + Qгр
Где: P - вес со сбора нагрузок (т). P = 130,12 (т);
Qp- вес ростверка (т);
Qсвай - вес свай (т);
Qгр- вес грунта (т).
находится по формуле:
Qp = 2 * 5,3 * 2 * 2,4 = 50,88
Где: - ширина ростверка (м), ;
- длина ростверка (м), ;
- высота ростверка (м), ;
- удельный вес железобетона (т/м3), жб = 2,4 (т/м3).
Подставим известные значения в формулу 32:
(т) находится по формуле:
Qсвай = 0,3 * 0,3 * 10,5 * 2,4 * 4 = 9,072 (т)
Где: - ширина сечения сваи (м). bсв = 0,3 (м);
- длина сечения сваи (м). lсв = 0,3 (м);
- длина сваи (м). hсв = 10,5 (м);
- удельный вес железобетона (т/м3), жб = 2,4 (т/м3);
- количество свай. .
Подставим известные значения в формулу 33:
Qгр (т) находится по формуле:
Qгр = (Vуф - Vр - Vсвай) * гр.ср
Qгр = (396,72 - 21,2 - 0,945) * 1,888 = 707,2 (т)
Где: - объем условного фундамента (м3). ;
- объем ростверка (м3). ;
- объем свай (м3). ;
- усредненный удельный вес грунта (т/м3). гр.ср = 1,888 (т/м3).
Подставим известные значения в формулу 31:
Nуф = 130,12 + 50,88 + 9,072 + 707,2 = 897,27 (т)
Давление, действующее под подошвой условного фундамента P, определяется по формуле:
P =
Где: Nуф- сжимающие усилия, действующие по подошве условного фундамента (т);
Aуф - площадь условного фундамента (м2).
Подставим известные значения в формулу 35:
P = = 26,69 (т/м2)
Дополнительное вертикальное давление на основание po(т/м2) найдем по формуле:
po = P - I * d
Где: - давление, действующее по подошве условного фундамента (т/м2);
-удельный вес грунта выше подошвы фундамента (т/м3). I = 1,78 (т/м3);
- глубина заложения фундамента (м). .
Тогда согласно формуле 36:
po = 26,29 - 1,78 * 11,8 = 5,28 (т/м2)
Производим расчет осадки условного фундамента по схеме, использованной для расчета осадки фундамента мелкого заложения:
Расчет деформации основания производится исходя из условия 10.
Где: S - совместная деформация основания и сооружения, определяемая расчетом;
- предельное значение совместной деформации основания и сооружения,
Расчет осадки фундамента производится с использованием расчетной схемы линейно-деформируемой среды (ЛДС) методом послойного суммирования по формуле:
Где: S - искомая осадка фундамента;
= 0,8 - коэффициент учета поперечной деформации;
- среднее значение дополнительного вертикального нормального напряжения в i-ом слое грунта;
- толщина i-ого слоя;
- модуль деформации i-ого слоя;
n-число слоев, на которое разбивается сжимаемая толщина.
Определяем осадку центральной точки для схемы центрального нагружения методом послойного суммирования. Для расчета вводим правую систему координат с началом отсчета в центре подошвы фундамента, ось OZ направлена вертикально вниз, ось OX - вправо.
Где: -объемный вес грунта выше подошвы;
d - глубина заложения;
Последующие точки берем по оси OZ посередине i-ого слоя, откладывая влево значения
Где: -объемный вес грунта выше подошвы;
d - глубина заложения;
- объемный вес грунта i-ого слоя.
Строим эпюру 0,2 * (понадобится для дальнейшего нахождения сжимаемой толщи)
Строим эпюру дополнительных вертикальных напряжений на глубине z от внешнего давления - по вертикали, проходящей через центр подошвы фундамента, которые определяем по формуле:
o
Где: - коэффициент, принимаемый по таблице №1 [СНиП 2.02.01-83] в зависимости от формы подошвы фундамента. Соотношения сторон прямоугольного фундамента и относительной глубины, равной:
po- дополнительное вертикальное давление на основание (тс/м2). po= 5,28(тс/м2) по формуле 35.
Построение эпюры сведем в таблицу.
Таблица 11. данные для построения эпюры .
|
z |
0 |
1,5 |
3,0 |
4,5 |
6,0 |
7,5 |
9,0 |
10,5 |
|
|
0 |
0,685 |
1,37 |
2,055 |
2,741 |
3,426 |
4,111 |
4,796 |
||
|
1 |
0,544 |
0,225 |
0,155 |
0,087 |
0,0575 |
0,0405 |
0,0305 |
||
|
5,28 |
2,87 |
1,19 |
0,82 |
0,46 |
0,3 |
0,214 |
0,161 |
По данным таблицы строим кривую .
Вертикальные напряжения от собственного веса грунта на границе слоя, расположенного на глубине zот подошвы, определяется по формуле 13.
Графически определяем толщину сжимаемой толщи . Разбиваем сжимаемую толщу на 13 слоев толщиной 0,2 (м). Слои однородны, границы слоев по оси совпадают с границами геологических слоев толщи грунта.
Определим величину осадки каждого слоя
,
Где: -величина среднего давления в середине выбранного слоя (тс/м2);
- ширина слоя (м);
- модуль деформации выбранного слоя.
Результаты расчетов по каждому слою сведем в таблицу 5:
Таблица 12. Результаты послойного вычисления осадки.
|
i |
(тс/м2) |
(м) |
(тс/м3) |
(м) |
|
|
1 |
4,24 |
0,2 |
3000 |
0,000283 |
|
|
2 |
3,90 |
0,2 |
3000 |
0,00026 |
|
|
3 |
3,53 |
0,2 |
3000 |
0,000235 |
|
|
4 |
3,22 |
0,2 |
3000 |
0,000215 |
|
|
5 |
2,91 |
0,2 |
3000 |
0,000194 |
|
|
6 |
2,63 |
0,2 |
1600 |
0,000329 |
|
|
7 |
2,35 |
0,2 |
1600 |
0,000294 |
|
|
8 |
2,09 |
0,2 |
1600 |
0,000261 |
|
|
9 |
1,84 |
0,2 |
1600 |
0,00023 |
|
|
10 |
1,60 |
0,2 |
1600 |
0,0002 |
|
|
11 |
1,37 |
0,2 |
1600 |
0,000171 |
|
|
12 |
1,15 |
0,2 |
1600 |
0,000144 |
|
|
13 |
0,94 |
0,2 |
1600 |
0,000118 |
|
|
Итого |
0,002933 |
Найдем общую осадку по формуле 11.
S = 0,8 * 0,002933 = 0,0023464 (м) = 0,23 (см)
Данная величина осадки удовлетворяет условию 10.
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Анализ грунтовых условий. Сбор нагрузок на фундамент. Назначение глубины заложения. Определение напряжений и осадки основания под участком стены с пилястрой. Расчет основания фундаментов мелкого заложения по деформации. Проектирование свайного фундамента.
курсовая работа [1,9 M], добавлен 07.05.2014Оценка инженерно-геологических условий строительной площадки. Выбор глубины заложения фундаментов, сооружаемых в открытом котловане. Определение размеров подошвы фундаментов мелкого заложения (на естественном основании). Расчет свайного фундамента.
курсовая работа [336,3 K], добавлен 13.12.2013Строительство жилого здания. Определение расчетных характеристик грунтов основания и размеров подошвы фундамента мелкого заложения. Расчет несущей способности сваи, выбор ее типов и размеров. Нахождение сопротивления грунта и осадки подошвы фундамента.
курсовая работа [205,3 K], добавлен 28.10.2014Методика определения конечной осадки ленточного фундамента мелкого заложения методом послойного суммирования. Расчет средневзвешенного значения угла внутреннего трения грунтов, которые залегают в пределах длины сваи при слоистом их напластовании.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 08.05.2019Условия производства работ по устройству основания и возведению фундаментов. Характеристики грунтов и анализ инженерно-геологических условий строительной площадки. Определение глубины заложения подошвы свайного и фундамента на естественном основании.
курсовая работа [104,6 K], добавлен 23.05.2013Конструирование свайных фундаментов мелкого заложения. Анализ инженерно-геологических условий. Определение глубины заложения подошвы фундамента, зависящей от конструктивных особенностей здания. Проведение проверки по деформациям грунта основания.
курсовая работа [242,3 K], добавлен 25.11.2014Оценка инженерно-геологических условий площадки строительства. Разработка видов фундаментов. Проектирование фундамента мелкого заложения на искусственном основании. Проектирование свайного фундамента. Определение влияний рядом стоящих фундаментов.
курсовая работа [384,3 K], добавлен 21.10.2008Оценка инженерно-геологических условий и свойств грунтов с определением расчетного сопротивления грунтов основания. Определение глубины заложения подошвы фундамента. Определение давления на грунт основания под подошвой фундамента. Расчет плитной части.
курсовая работа [3,7 M], добавлен 24.08.2015Анализ физико-механических характеристик грунта основания ИГЭ-1, ИГЭ-2. Сбор нагрузок на обрез фундамента. Расчет размеров подошвы фундаментов мелкого заложения на естественном основании для разных сечений. Осадки основания фундамента мелкого заложения.
курсовая работа [2,1 M], добавлен 11.12.2022Оценка инженерно-геологических условий строительной площадки, мощности и вида грунта. Определение наименования грунтов основания. Сбор нагрузок на фундамент. Расчет фундаментов мелкого заложения и размеров подошвы. Разработка конструктивных мероприятий.
курсовая работа [151,4 K], добавлен 29.01.2011
