Проектирование и расчет фундаментов мелкого и глубокого заложения одноэтажного производственного здания

1

Размещено на http://www.allbest.ru/

ФГОУ ВПО КОСТРОМСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ

АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ ФАКУЛЬТЕТ

КАФЕДРА СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ

Курсовой проект по курсу оснований и фундаментов

На тему: «Проектирование и расчет фундаментов мелкого и глубокого заложения одноэтажного производственного здания»

Выполнил студент 2 курса 1 группы Парфенов П.А.

Принял: Примакина Е.И.



Оглавление

1. Краткая характеристика здания

2. Основные сведения о строительной площадке

3. Оценка свойств отдельных пластов грунта

4. Оценка геологического строения площадки

5. Расчет фундаментов мелкого заложения

5.1 Расчет первого сечения под колонну среднего ряда

5.2 Расчет второго сечения под колонну крайнего ряда

6. Расчет фундаментов глубокого заложения

6.1 Расчет фундамента под первое сечение

6.2 Расчет фундамента под второе сечение

7. Выбор оборудования для забивки свай

8. Устройство котлована

9. Защита котлована от подземных вод

Список используемой литературы



1. Краткая характеристика здания

Назначение и основные особенности проектируемого здания.

Данное здание является промышленным. Оно имеет размеры в плане в осях 96x120 м. Количество этажей в данном здании 1. Полная высота здания от спланированной отметки до карниза 13 м. Условная отметка чистого пола первого этажа 0.000 м выше спланированной отметки земли на 0.15 м.

Конструктивное решение здания.

Данное здание с полным каркасом, несущие стены - навесные панели. Толщина наружных стен 300 мм. Несущими конструкциями являются колонны. Фундамент в данном здании является нагруженным с эксцентриситетом.



2. Основные сведения о строительной площадке

Местные условия строительной площадки.

Абсолютные отметки поверхности строительной площадки: 140.60 м, 141.55 м, 142.70 м. Рельеф площадки ровный, спокойный и имеет уклон 1.47 %.

Геологическое строение площадки:

Геологическое строение площадки характеризуется геологическими выработками - скважинами №1, №2, №3 из которых с глубины 1.8 м, 4.0 м, 9.0 м, 12.0 м, отобраны образцы грунта для лабораторных испытаний.



3. Оценка свойств отдельных пластов грунта

1слой - насыпь.

2слой - пылевато-глинистый грунт.

Определяем число пластичности по формуле

I_p=W_L-W_p=34,3-18=16,3

по таблице 1.8 [1]- грунт - суглинок т.к. 7 < I_p 17

W_L - влажность на границе текучести;

W_p - влажность на границе пластичности.

Определяем показатель текучести:

I_L=(W-W_p)/I_p=(30-18)/16.3= 0,736

В соответствии с табл. 1.9 [1] тип грунта суглинок, разновидность которого по показателю текучести - мягкопластичный т.к. 0,5?I_L?0.75.

По степени влажности S_r определяем водонасыщенность грунта.

т/м³;

,

e- коэффициент пористости грунта.

- насыщенный водой.

W - природная влажность грунта;

- природная плотность грунта т/м³;

_s - плотность частиц т/м³;

_d - плотность сухого грунта т/м³;

_w=1 т/м³ - плотность воды. строительный фундамент эпюра

Для предварительной оценки набухаемости грунта находим показатель просадочности. Этим свойством обладают только пылевато-глинистые грунты. Грунт считается просадочным, если S_r<0.8 и показатель просадочности находится в диапазоне:

суглинок, ; ; е=

;

. - непросадочный.

e_L- коэффициент, соответствующий влажности на границе текучести.

e - коэффициент пористости природного грунта.

Грунт считается набухающим, если П>0.3(п.10.2.1[1]).

Вывод: грунт- суглинок мягкопластичный, непросадочный, ненабухающий, пучинистый.

3 слой -пылевато-глинистый грунт.

Определяем число пластичности по формуле

,

по таблице 1.8 [1] - грунт суглинок т.к. 7 < I_p 17

Определяем показатель текучести:

,

В соответствий с табл. 1.9 [1] тип грунта суглинок, разновидность которого по показателю текучести - текучий т.к. I_L >1.

Oпределяем коэфициент пористости грунта.

1

Размещено на http://www.allbest.ru/

e т/м³,

,

Определяем степень влажности грунта. По степени влажности определяем водонасыщенность грунта.

;

грунт насыщенный водой т.к. S_r >0.8 по табл. 1.6 [1].

Находим показатель просадочности.

суглинок, ; ; е=

;

. - непросадочный

В соответствие с п.10.2.1[1] - грунт не просадочен.

Вывод: грунт- суглинок тяжелый пылеватый текучий, насыщенный водой, непросадочный, ненабухаемый, сильнопучинистый.

4 слой - пылевато-глинистый грунт.

Определяем число пластичности по формуле

,

по таблице 1.8 [1] - грунт суглинок т.к. 7 < I_p 17

Определяем показатель текучести:

,

В соответствий с табл. 1.9 [1] тип грунта суглинок, разновидность, которого по показателю текучести - полутвердый т.к. 0 < I_L 0.25

Oпределяем коэффициент пористости грунта.

т/м³;

.

Определяем степень влажности грунта. По степени влажности определяем водонасыщенность грунта.

;

- грунт насыщенный водой т.к. S_r >0.8 по табл. 1.6 [1].

Находим показатель просадочности. суглинок, ; ; е=

;

. - непросадочный

В соответствие с п.10.2.1[1]

Вывод: грунт- суглинок полутвердый, непросадочный, ненабухаемый, среднепучинистый.

5 слой - песок

Для определения типа грунта по крупности частиц необходимо суммировать данные процентного содержания частиц по табл.1.5 [1]

скважина №2 (глубина от поверхности 12,0 м)

Для частиц более 2,0 мм - 2,5%

более 0,5 мм - 2,5+37,5=40%

более 0,25 мм - 40+29,7=69,7% > 50% - следовательно, песок средней крупности.

Определяем коэффициент пористости грунта.

т/м³;

>0.55 и <0.7,

следовательно, грунт средней плотности т.к. 0.55<0.67<0.7 по табл. 1.7 [1].

Определяем степень влажности:

,

песок, насыщенный водой т.к. S_r >0.8 по табл. 1.16 [1].

Вывод: грунт- песок средней крупности, средней плотности, насышенный водой, практически непучинистый.

Сводная таблица физико-механических характеристик грунтов

№ п/п ИГЭ	1	2	3	4	5
Наименование грунта	Раст. слой	Суглинок тяжелый пылеватый мягкопластичный	Суглинок тяжелый пылеватый текучий	Суглинок тяжелый пылеватый полутвердый	Песок средней крупности средней плотности насыщенный водой
А) Нормативные значения природная влажность W, %	-	30	27,4	25,0	23,4
Влажность на пределе текучести WL, %	-	34,3	26,4	37,0	-
Влажность на пределе раскатывания, WР, %	-	18	14,9	22,0	-
Число пластичности,	-	16,3	11,5	15	-
Показатель консистенции,	-	0,736	1,087	0,2	-
Степень влажности, Sr	-	1,058	0,892	0,959	1
Коэффициент пористости, е	-	0,72	0,829	0,704	0,619
Объемная масса г, кН/м3	16,677	18,835	18,443	19,424	19,826
Объемная масса скелета гd, кН/м3	-	14,489	14,479	15,54	16,069
Объемная масса частиц гS, кН/м3	-	24,92	26,487	26,487	26,016
Удельное сцепление С, кПа	-	18	10	16	-
Модуль деформации Е, МПа	-	36,9	15,5	11,16	19,7
Угол внутреннего трения, ц, град	-	16	14	17	30
Расчетные сопротивления , кПа	-	193,675	145,6	235,253	400



4. Оценка геологического строения площадки

Грунты строительной площадки имеют напластование слоистое с согласным залеганием слоев, близких к горизонтальным и выдержанным по мощности.

В толще грунтов залегают подземные воды грунтовые, абсолютные отметки уровня подземных вод 137,70м; 139м; 140.50м. Водовмещающим слоем является слой суглинка текучего тяжелого пылеватого.

Напластование грунтов

С поверхности залегает слой грунта мощностью 2,3м, абсолютная отметка кровли слоя 140м, подошвы 137,70м. Ниже залегают слои

*мощностью, (м) 3,6 4,55 3,95

*абсолютные отметки

Кровли , (м) 137,7 134,1 129,55

*подошвы, (м) 134,1 129,55 125,6

По предварительным данным слои №2, №4 и №5 могут быть естественными основаниями фундаментов.



5. Расчет фундамента мелкого заложения

5.1 Расчет первого сечения под колонну среднего ряда

Определяем глубину заложения фундаментов.

По конструктивным: особенностям здания и сечению колонны 700х400 подбираем тип подколонника В с сечением 1500х1200, с размерами стакана 800х500 по низу, 850х550 по верху и глубиной 950.

По климатическим: нормативная глубина промерзания для данного района строительства 1.6 м - определена по карте рис. 5.15 [1].

Определим расчетную глубину промерзания

d_f=d_fnk_n; k_n =0.56 (т. 5.9 [1]) d_f=1.60.56=0.896 м. d 0.896 м.

По геологическим: в качестве естественного основания принимаем 2 слой суглинок мягкопластичный, непросадочный, ненабухающий, пучинистый. d 0.8 м.

По гидрогеологическим: d_w= 2.9 0.896+2 м.

Окончательная глубина заложения фундамента 3 м от спланированной отметки земли. Рабочим слоем является грунт - суглинок мягкопластичный, подстилающими грунтами - суглинок текучий, суглинок полутвердый и песок средней крупности.

Предварительно определяем размеры фундамента условно считая его центрально нагруженным квадратной формы.

N_II=2029 кН, R₀=193.68 кПа, ; в=1; d=3м., .

Принимаем ФВ14-4 b=3.6м, l=4,8м, Vб=12.9м³.

Учитываем что фундамент внецентренно нагружен и определяем эксцентриситет.

1-я комбинация:

М_IIx=265 кНм, Q_x=66 кН, с

Приводим нагрузку к подошве фундамента

Вес фундамента: G_фII=Vф•гб=12,9•25=322,5 кН

Объем грунта:

Vгр=d•l•b-Vф=3•4,8•3,6-(0,3•(4,8•3,6+3,6•2,4+2,4•1,8)+2,1•1,5•1,2)=38,99 м³

Момент у подошвы фундамента:

Mx=M_IIx+Q_x•d=265+66•3=463 кНм,

My=M_IIy+Qy•d=97+22•3=163 кНм,

найдем средний удельный вес грунта выше подошвы фундамента

,

Gгр=Vгр•г_ср=38.99•18,389=716.99 кН - вес грунта

N_IIп.ф.=N_II+G_фII+ Gгр=2029+322.5+716.99=3068.49 кН

е_х=

е_y=

определим относительный эксцентриситет и сравним его с допустимым

,

2 - я комбинация

M_II=184 кНм, Q_x=46 кН,

гб=25 кН/м3

Mx=M_IIx+Q_x•d=184+46•3=322 кНм,

My=M_IIy+Qy•d=69+18•3=123 кНм,

G_фII=Vф•гб=12.9•25=322.5 кН

е_х=

е_y=

,

Определяем вид эпюры контактных давлений. Эпюра имеет трапециевидную форму т.к.

,

q - нагрузка от оборудования, людей, складируемых материалов и изделий. Согласно п.3.2 [4] принимается не менее 2 кПа.

Проверка под углом подошвы фундамента

,

, - удельный вес грунтов залегающих выше подошвы фундамента.

, - удельный вес грунтов залегающих ниже подошвы фундамента на глубину 0.5b.

C_II=18 кПа, г_с1=1,1, г_с2=1, М_г=0,36, Мq=2.43, Мc=4.99, k_z=1, d₁=2.4 м.

_с1, _с2 - коэф. условий работы таб.5.11[1].

к - коэф. зависящий от того как были определены с и .

М, Мс и Мq коэф. принимаемые по таб.5.12[1].

k_z - коэф. зависящий от b.

d₁ - глубина заложения фундаментов.

,

1,5•R=365.358 кПа,

Следовательно проверка прочности основания выполняется т.е. размеры фундамента подобраны верно.

Расчет по несущей способности основания.

,

где F=3068.49 кН - расчетная нагрузка на основание; F_u - сила предельного сопротивления основания; _с - коэф. условий работы принимаемый для глинистых грунтов - 0.9; _n - коэф. надежности по назначению сооружений принимаемый для сооружения II класса равным 1.15.

F_u=b`l`(Nl`<sub>I</sub>+N<sub>qqI</sub>`d+N_ccc_I),

где b`=b-2e_b=3.6-20.15=3.3 м - приведенные ширина и длина фундамента

l`=l-2e_l=4.8-20.05=4.7 м

e_b, e_l - эксцентриситеты приложения нагрузок.

N, N_q, N_c - безразмерные коэф. определяемые по таб.5.28[1]

N=1.35+;

N_q=3,94+;

N_c=10,98+

=1-0.25/=1-0.25/(l`/b`)=1-0.25/(4,7/3,3)=0.824 - коэф. формы подошвы фундамента

_q=1+1.5/=1+1.5/1.42=2.06

_c=1+0.3/=1+0.3/1.42=1.21

F_u=3,34,7(1,6560.8244,718,8+4,4322.06318,389+11,7521.2118)=13650 кН

136500.9/1.15=10682.6 кН>3068.49 кН, т.е. несущая способность основания при принятых размерах фундамента обеспечена.

Расчет осадки основания методом эквивалентного слоя.

Построим э_zp и э_zg

_zgi = _ih_i - где _i - удельный вес грунта(при наличии подземных вод определяется с учетом взвешивающего действия воды), h_i-мощность слоя.

с учетом взвешивающего действия воды.

; ;;; .

,

кПа.

.

- мощность эквивалентного слоя;

- коэффициент эквивалентного слоя

;

Определим модуль деформации

1 слой-cуглинок е=0,72 в=0,62

;

,

; - природное давление в середине первого слоя от уровня подошвы фундамента;

; - полное давление в середине первого слоя.

.

e₁=0.709; e₁=0.698;

;

2 слой-суглинок е=0,829 в=0,62

;

,

;

;

.

e₁=0.806; e₁=0.784;

;

3 слой-суглинок

- среднее значение коэффициента Пуассона; d=0.227м - диаметр штампа; щ=0.8 - безразмерный коэффициент, зависящий от жесткости и формы подошвы штампа.

;

,

;

;

.

S₁=1.8•10^-3м; S₂=3,286•10^-3м;

кПа;

4 слой-песок

- среднее значение коэффициента Пуассона; d=0.227м - диаметр штампа; щ=0.8 - безразмерный коэффициент, зависящий от жесткости и формы подошвы штампа.

;

,

;

;

.

S₁=1.592•10^-3м; S₂=1,721•10^-3м;

кПа;

; h₁=0.6м;

; h₂=3.5м;

; h₃=3.8м;

; h₁=2.62м;

;

;

;

;

h - мощность сжимаемого слоя, z- расстояние от середины сжим. слоя до конца распространения осадки.

,

,

Условие выполняется.

Проверяем прочность подстилающего слоя.

;

кПа, по прил. I, табл. 8 поределяем коэффициент б=

Дополнительное напряжение на кровле слабого слоя:

кПа.

Природное напряжение (от собственного веса грунта) на кровле слабого слоя:

;

т.к суглинок текучий находится ниже уровня подземной воды, определяем удельный вес грунта во взвешенном состоянии:

;

Суммарное напряжение на кровле слабого слоя составит;

кПа.

Условная ширина подошвы фундамента, опирающаяся на кровлю слабого слоя:

,

,

Определяем расчетное сопротивление слабого грунта:

; .

.

кПа < кПа.

Условие выполняется т.е. размеры фундамента подобраны верно.



5.2 Расчет второго сечения под колонну крайнего ряда

Предварительно определяем размеры фундамента условно считая его центрально нагруженным квадратной формы.

N_II=884 кН, R₀=193.68 кПа, ; в=1; d=2.4м., .

принимаем ФБ10-3 b=2.7м, l=3,3м, Vб=6.8м³

Учитываем что фундамент внецентренно нагружен и определяем эксцентриситет.

1-я комбинация:

М_IIx=320 кНм, Q_x=88 кН

Приводим нагрузку к подошве фундамента

Вес фундамента: G_фII=Vф•гб=6.8•25+0.3•1.2•0.6•25=175.4 кН

Объем грунта: Vгр = d • l • b - V ф = 2 , 4 • 3 . 3 • 2 . 7 - ( 0 , 3 • ( 2 . 7 • 3 . 3 + 2 , 1 • 1 , 8 + 1 . 8 • 1 . 2 ) + 1,2•1,2•1,5+0.3•1.2•0.6)=14.553 м³

Момент у подошвы фундамента: Mx=M_IIx+Q_x•d=320+88•2.4=531,2 кНм,

My=M_IIy+Qy•d=97+22•2.4=149.8 кНм,

найдем средний удельный вес грунта выше подошвы фундамента

,

Gгр=Vгр•г_ср=14.553•17.81=259.19 кН - вес грунта

N_IIп.ф.=N_II+G_фII+ Gгр=884+175.4+259.19=1313,19кН

е_х=

е_y=

определим относительный эксцентриситет и сравним его с допустимым

,

2 - я комбинация

M_II=236 кНм, Q_x=57 кН,

гб=25 кН/м3

Mx=M_IIx+Q_x•d=236+57•2.4=372,8 кНм,

My=M_IIy+Qy•d=69+18•2.4=112,2 кНм,

G_фII=Vф•гб=175.4 кН

е_х=

,

Определяем вид эпюры контактных давлений. Эпюра имеет трапециевидную форму т.к.

,

,

,

q - нагрузка от оборудования, людей, складируемых материалов и изделий.

Проверка под углом подошвы фундамента

,

, - удельный вес грунтов залегающих выше подошвы фундамента.

, - удельный вес грунтов залегающих ниже подошвы фундамента на глубину 0.5b.

C_II=18 кПа, г_с1=1,1, г_с2=1, М_г=0,36, Мq=2.43, Мc=4.99, k_z=1, d₁=2.4 м.

_с1, _с2 - коэф. условий работы таб.5.11[1].

к - коэф. зависящий от того как были определены с и .

М, Мс и Мq коэф. принимаемые по таб.5.12[1].

k_z - коэф. зависящий от b.

d₁ - глубина заложения фундаментов.

,

1,5•R=337.605 кПа,

Следовательно проверка прочности основания выполняется т.е. размеры фундамента подобраны верно.

Расчет осадки основания методом эквивалентного слоя.

Построим э_zp и э_zg

; ;;; .

,

,

- осадка методом эквивалентного слоя, где

- мощность эквивалентного слоя;

- коэффициент эквивалентного слоя приложение I, табл. 19;

;

Определим модуль деформации

1 слой-cуглинок е=0,72 в=0,62

;

,

; - природное давление в середине первого слоя от уровня подошвы фундамента;

; - полное давление в середине первого слоя.

.

e₁=0.712; e₁=0.699;

;

2 слой-суглинок е=0,829 в=0,62

;

,

;

;

.

e₁=0.808; e₂=0.791;

;

3 слой-суглинок

- среднее значение коэффициента Пуассона; d=0.227м - диаметр штампа; щ=0.8 - безразмерный коэффициент, зависящий от жесткости и формы подошвы штампа.

;

,

;

;

.

S₁=1.83•10^-3м; S₂=2,225•10^-3м;

кПа;

4 слой-песок

- среднее значение коэффициента Пуассона; d=0.227м - диаметр штампа; щ=0.8 - безразмерный коэффициент, зависящий от жесткости и формы подошвы штампа.

;

,

;

;

.

S₁=1.535•10^-3м; S₂=1,555•10^-3м;

кПа;

- средний коэффициент относительной сжимаемости, где

; h₁=0.5 м;

; h₂=3,5 м;

; h₃=3,5 м;

; h₄=0,3 м;

; для суглинка мягкопластичного

;

; суглинка тяжелого пылеватого ;

; суглинка тяжелого пылеватого ;

,

; - дополнительное давление под подошвой фундамента.

- осадка не превышает предельно допустимую.

Проверяем прочность подстилающего слоя.

;

кПа, по прил. I, табл. 8 определяем коэффициент

б=

Дополнительное напряжение на кровле слабого слоя:

кПа.

Природное напряжение (от собственного веса грунта) на кровле слабого слоя:

; ;;; .

17•1.6+18.8•1.3=51.64 кПа, т.к. суглинок текучий находится ниже уровня подземной воды, определяем удельный вес грунта во взвешенном состоянии:

;

Суммарное напряжение на кровле слабого слоя составит;

кПа.

Условная ширина подошвы фундамента, опирающаяся на кровлю слабого слоя:

,

,

Определяем расчетное сопротивление слабого грунта:

; .

,

кПа < кПа.

Условие выполняется т.е. размеры фундамента подобраны верно.

Расчет основания по несущей способности

Так как на фундамент передаются горизонтальные нагрузки, необходимо выполнить расчет основания по несущей способности.

Приведенные размеры по подошве фундамента:

, ,

Символом b обозначена сторона фундамента, в направлении которой ожидается потеря устойчивости основания.

.

Коэффициенты формы подошвы фундамента:

;

;

.

Угол д наклона к вертикали равнодействующей внешней нагрузки на основание:

,

Проверяем условие: , где , условие выполняется, следовательно расчет ведем по формуле:

N, N_q, N_c - безразмерные коэф. определяемые по таб.5.28[1]

N=

N_q=

N_c=

F_u=b`l`(Nl`<sub>I</sub>+N<sub>qqI</sub>`d+N_ccc_I)=1.9•3.08•(0.796•0.6•3.08•17+2.946•3.42•17.81•2.4+8.33•1.48•1.8/1.5)=2753 кН

Проверяем условие:

, .

Условие выполняется, устойчивость основания обеспечивается при принятых размерах фундамента.



6. Расчет фундамента глубокого заложения

6.1 Расчет фундамента под первое сечение

Проектируем свайный фундамент с забивными железобетонными сваями и монолитным ростверком. Глубину заложения верха ростверка принимаем из конструктивных соображений 1.8 м. Высоту ростверка принимаем равной 0.6 м. Величина заделки сваи в ростверк принимаем 0.3 м. В качестве естественного основания принимаем глину тугопластичную.

Предварительно принимаем сваю С7 - 30 длиной 7 м квадратного сечения 0.3х0.3 м. Определим несущую способность одной сваи

N_II=2029 кН, М_IIx=265 кНм, Q_xII=66 кН, М_IIу=97 кНм, Q_уII=18 кН,

кН/м3 м

L_св=0,3+0.9+3,5+2,3=7 м - длина сваи.

l_св=6.7м - длина сваи без учета защемления в ростверке.

несущая способность принятой одиночной сваи,

,

Где - коэффициент условий работы сваи в грунте, принимаемый равным 1;

- коэффициенты условий работы грунта соответственно под нижним концом и на боковой поверхности сваи, учитывающие влияние способа погружения свай, .

R - расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи ;

А - площадь опирания на грунт сваи, А=0,3²=0,09;

u- наружный периметр поперечного сечения сваи, u=4•0,3=1,2м;

- Расчетное сопротивление i-го слоя грунта основания на боковой поверхности сваи;

- толщина i-го слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью, м.

; h₁=0.9 м; f₁=

; h₂=1,75 м; f₂=

; h₃=1,75 м; f₃=

; h₄=1,15 м; f₄=

; h₅=1,15 м; f₅=

,

, где коэффициент надежности по грунту.

Определяем необходимое число свай

,

Определим нагрузку приходящуюся на каждую сваю во внецентренно нагруженном фундаменте:

,

- вес подколонника;

- вес ростверка;

- коэффициенты надежности по нагрузке;

;

;

- вес грунта;

- расчетная вертикальная нагрузка по подошве ростверка;

- расчетный момент, приведенный к подошве ростверка, в направлении оси x;

- расчетный момент, приведенный к подошве ростверка, в направлении оси y;

x, y расстояние от центра наиболее удаленной сваи до осей соответственно;

x=0.45м; y=0.6м;

кН;

кН;

, .

1.2P_CB=1,2•447,99 кН > P_max

Неравенства выполняются, следовательно проверка условий работы крайних свай показала, что свайный фундамент запроектирован рационально.

Свайный фундамент с висячими сваями условно принимают за массивный жесткий фундамент глубокого заложения, контур которого ограничен размерами ростверка, свай и некоторым объемом грунта.

Производим проверку сопротивления грунта основания в горизонтальной плоскости нижних концов свай. Определяем средневзвешенное значение угла внутреннего трения грунтов, прорезаемых сваями:

;

Размеры опорной площади условного свайного фундамента:

м;

м;

Объем свайного условного фундамента:

где

- объем свай;

- объем ростверка и подколонника;

- объем грунта

Средневзвешенное значение удельного веса грунта в свайном фундаменте с учетом взвешивающего действия воды ниже уровня подземных вод:

;

Вес грунта в объеме условного свайного фундамента:

;

Вес подколонника, ростверка и свай:

;

Вертикальная составляющая нормальных сил в уровне нижних концов свай:

;

Краевые давления по подошве условного свайного фундамента:

;

кНм;

кНм;

; ;

;

;

Расчетное сопротивление несущего слоя основания:

кПа; 1.5R=980.07

Неравенства выполняются, значит размеры фундамента подобраны верно.

Расчет осадки основания

Построим э_zp и э_zg

;

;

;

;

.

;

,

- осадка методом эквивалентного слоя, где

- мощность эквивалентного слоя;

- коэффициент эквивалентного слоя приложение I, табл. 19;

;

Определим модуль деформации

1 слой-cуглинок полутвердый е=0,72 в=0,62

;

,

; - природное давление в середине первого слоя от уровня подошвы условного свайного фундамента;

; - полное давление в середине первого слоя.

.

S₁=2,126•10^-3м; S₂=5,05•10^-3м;

кПа;

2 слой-песок

- среднее значение коэффициента Пуассона; d=0.227м - диаметр штампа; щ=0.8 - безразмерный коэффициент, зависящий от жесткости и формы подошвы штампа.

;

,

;

;

.

S₁=1.726•10^-3м; S₂=2,516•10^-3м;

кПа;

- средний коэффициент относительной сжимаемости, где

; h₁=1.5 м;

; h₂=4,56 м;

; для суглинка мягкопластичного

; для суглинка мягкопластичного

,

;

- дополнительное давление под подошвой фундамента.

,

Осадка не превышает предельно допустимую.

6.2 Расчет фундамента под второе сечение

Проектируем свайный фундамент с забивными железобетонными сваями и монолитным ростверком. Глубину заложения верха ростверка принимаем из конструктивных соображений 1.8 м. Высоту ростверка принимаем равной 0.6 м. Величина заделки сваи в ростверк принимаем 0.3 м. В качестве естественного основания принимаем глину тугопластичную.

Предварительно принимаем сваю С7 - 4.5 длиной 7 м квадратного сечения 0.45х0.45 м. Определим несущую способность одной сваи.

N_II=884 кН, М_IIx=320 кНм, Q_xII=88 кН, М_IIу=97 кНм, Q_уII=22 кН,

кН/м3 м

L_св=0,3+0.3+3,5+2,9=7 м - длина сваи.

l_св=6.7м - длина сваи без учета защемления в ростверке.

- несущая способность принятой одиночной сваи, где

- коэффициент условий работы сваи в грунте, принимаемый равным 1;

- коэффициенты условий работы грунта соответственно под нижним концом и на боковой поверхности сваи, учитывающие влияние способа погружения свай, .

R - расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи ;

А - площадь опирания на грунт сваи, А=0,45²=0,2025;

u- наружный периметр поперечного сечения сваи, u=4•0,4=1,8м;

- Расчетное сопротивление i-го слоя грунта основания на боковой поверхности сваи;

- толщина i-го слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью, м.

; h₁=0.3 м; f₁=

; h₂=1,75 м; f₂=

; h₃=1,75 м; f₃=

; h₄=1,45 м; f₄=

; h₅=1,45 м; f₅=

,

,

где коэффициент надежности по грунту.

Определяем необходимое число свай

,

Определим нагрузку приходящуюся на каждую сваю во внецентренно нагруженном фундаменте:

- вес подколонника;

- вес ростверка;

- коэффициенты надежности по нагрузке;

;

;

- вес грунта;

,

расчетная вертикальная нагрузка по подошве ростверка;

- расчетный момент, приведенный к подошве ростверка, в направлении оси x;

- расчетный момент, приведенный к подошве ростверка, в направлении оси y;

x, y расстояние от центра наиболее удаленной сваи до осей соответственно;

x=0 м; y=0.6м;

кН;

кН;

;

1.2P_CB=1,2•934.28 кН > P_max

Неравенства выполняются, следовательно проверка условий работы крайних свай показала, что свайный фундамент запроектирован рационально.

Свайный фундамент с висячими сваями условно принимают за массивный жесткий фундамент глубокого заложения, контур которого ограничен размерами ростверка, свай и некоторым объемом грунта.

Производим проверку сопротивления грунта основания в горизонтальной плоскости нижних концов свай. Определяем средневзвешенное значение угла внутреннего трения грунтов, прорезаемых сваями:

;

Размеры опорной площади условного свайного фундамента:

м;

м;

Объем свайного условного фундамента:

где

- объем свай;

- объем ростверка и подколонника;

объем грунта

,

Средневзвешенное значение удельного веса грунта в свайном фундаменте с учетом взвешивающего действия воды ниже уровня подземных вод:

;

Вес грунта в объеме условного свайного фундамента:

;

Вес подколонника, ростверка и свай:

;

Вертикальная составляющая нормальных сил в уровне нижних концов свай:

;

Краевые давления по подошве условного свайного фундамента:

;

кНм;

кНм;

; ;

;

;

Расчетное сопротивление несущего слоя основания:

кПа; 1.5R=985.722 кПа

Неравенства выполняются, значит размеры фундамента подобраны верно.

Расчет осадки основания

Построим э_zp и э_zg

;

;

;

;

.

;

,

- осадка методом эквивалентного слоя, где

- мощность эквивалентного слоя;

- коэффициент эквивалентного слоя приложение I, табл. 19;

;

Определим модуль деформации

1 слой-cуглинок полутвердый е=0,72 в=0,62

;

,

; - природное давление в середине первого слоя от уровня подошвы условного свайного фундамента;

; - полное давление в середине первого слоя.

.

S₁=2.066•10^-3м; S₂=5,05•10^-3м;

кПа;

2 слой-песок

- среднее значение коэффициента Пуассона; d=0.227м - диаметр штампа; щ=0.8 - безразмерный коэффициент, зависящий от жесткости и формы подошвы штампа.

;

,

;

;

.

S₁=1.682•10^-3м; S₂=2,757•10^-3м;

кПа;

- средний коэффициент относительной сжимаемости, где

; h₁=0.6 м;

; h₂=5.74 м;

; для суглинка мягкопластичного

; для суглинка мягкопластичного

,

,

- дополнительное давление под подошвой фундамента.

- осадка не превышает предельно допустимую.



7. Выбор оборудования для забивки свай

Определяем минимальную энергию удара по формуле [1].

Дж

а=25 Дж/кН - коэф.;

F_v - расчетная нагрузка, допускаемая на одну сваю.

Из т. 9.5 [5] выбираем дизель молот С - 995 с энергией удара 33 кДж.

Расчет отказа сваи.

формула [5]

= 1500 кН/м² стр. 207 [5], M = 1 стр. 207 [5],

A = 0.09 м², площадь поперечного сечения сваи

m₁ = 2600 кг, масса молота

m₂ = 2250 кг, масса сваи

m₃ = 1250 кг, масса ударной части

E² = 0.2 коэффициент восстановления удара

м

Что больше допустимого 0.002 м, т.е. сваебойное оборудование подобрано верно.



8. Устройство котлована

Глубина котлована 2.4 м. При устройстве котлована запроектированы естественные откосы с уклоном 1:1. Размеры котлована понизу - 100.2х123.6 м², по верху - 105х128.4 м². На основании стр.26[10] и гл.7 [6] подобрана следующая землеройная машина:

Экскаватор с гидравлическим приводом при работе обратной лопатой ЭО-4121 мощностью 95 кВт, объемом ковша 1 м³.



9. Защита котлована от подземных вод

Водопонижение осуществляем с помощью открытого водоотлива и производим в течение всего времени устройства фундаментов и других подземных частей здания, расположенных ниже уровня подземных вод, до тех пор, пока нагрузки от конструкции не превысят возникающее гидростатическое давление и не обеспечат устойчивость подземных сооружений от всплывания.

Открытый водоотлив осуществляется прямо из котлована насосами. Для сохранения природного сложения грунтов оно должно вестись с опережением земляных работ в определенной последовательности. Вода откачивается из приямков, куда она поступает из канавок глубиной 0.3-0.5 м, расположенных по периметру котлована с уклоном i=0.01-0.02 в сторону приямков. Приямки устраивают не ближе 1 метра от граней фундамента. По мере разработки котлована приямки заглубляются вместе с канавками. Приямки заглубляются не менее чем на 0.7-1 м, и уровень воды в них поддерживается на 0.3-0.5 м ниже дна вырытого котлована.



Список используемой литературы

1. Справочник проектировщика «Основания, фундаменты и подземные сооружения ». Под редакцией Е.А. Сорочана, Ю.Г. Трофименкова. М.,1985. нова, М., Стройиздат, 1984.

2. СНиП 2.02.01 - 83 «Основания зданий и сооружений», М., 1985.

3. СНиП 2.02.03 - 85 «Свайные фундаменты», М., 1986.

4. СНиП 2.01.07 - 85 «Нагрузки и воздействия», М., 1988.

5. Н.А. Цытович «Механика грунтов. Краткий курс», М., 1983.

6. В.А. Веселов «Проектирование оснований и фундаментов» М.,1990.

7. Руководство по выбору проектных решений фундаментов НИИОСП им. Н.М. Герсева

8. Е.Г. Кутухтин «Конструкции промышленных и сельскохозяйственных зданий и сооружений», М., 1995.

9. Примакина Е. И. «Методические указания на расчет оснований под ФМЗ и свайные»

10. Цыбакин С.В. «Методические указания на производство земляных работ»

Размещено на Allbest.ru