Размещено на http://www.allbest.ru

ЧЕБОКСАРСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ (ФИЛИАЛ)

ФГБОУ ВО "МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МАШИНОСТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ (МАМИ)"

УНИВЕРСИТЕТ МАШИНОСТРОЕНИЯ

Кафедра строительного производства

Пояснительная записка к курсовой работе по дисциплине:

“Основания и фундаменты сооружений”

на тему: “Проектирование оснований и фундаментов для котельной г. Челябинск”

Выполнила:

студентка III курса д/о

Пугачева Татьяна Николаевна

Проверил:

Габдрахманов Ф.Г.

Чебоксары 2016

1. ОЦЕНКА ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ ПЛОЩАДКИ СТРОИТЕЛЬСТВА

Площадка строительства находится в г. Челябинск. Рельеф местности ровный. На площадке пробурены 5 скважин глубиной 16...17,3 м. При бурении вскрыто следующее напластование грунтов:

1. Насыпной слой - супесь со строительным мусором - толщина слоя от 1,0 до 2,2 м.

2. Глина мягкопластичная, среднесжимаемая. Толщина слоя от 1,4 до 1,9 м.

3. Суглинок тугопластичный, среднесжимаемый. Толщина слоя от 5,1 до 6,6 м.

4. Песок гравелистый, средней плотности, слабо сжимаемый. Толщина слоя от 0,4 до 1,2 м.

5. Песок мелкий, плотный, слабо сжимаемый. Толщина слоя от 3,0 до 5,6 м.

6. Известняк. Толщина слоя не установлена.

Уровень грунтовых вод находится на глубине 2,6 м от поверхности.

Определение физико-механических свойств грунтов производятся по формулам:

строительство фундамент основание подвальный

_w - удельный вес воды, _w=10 кН/м³; - коэффициент, принимаемый для глины - = 0,43; суглинка - = 0,62; супеси - = 0,7; песка - = 0,8; _d -удельный вес сухого грунта; e- коэффициент пористости; S_r -степень влажности; I_P -число пластичности; I_L -показатель текучести.

Данные лабораторного анализа грунтов

N° слоя	Вариант слоя	Грансостав в процентах по весу	Для расчета	гs, кН/м3	Е, МПа	W	WL	WP
		Размеры частиц, мм	По I п.с.	По II п.с.
		>5,0	5,0-2,0	2,0-1,0	1,0-0,5	0,5-0,25	0,25-0,1	0,1-0,05	0,05-0,01	0,01-0,005	0,005-0,001	<0,001	г1, кН/м3	ц1,град	С1,кПа	гII, кН/мі	цII,град	СII,кПа
1		Насыпной слой, супесь со строительным мусором	14,0			15,0
2	3		1,0	1,7	1,9	1,3	7,0	10,0	18,0	35.0	21,0	7,0	15,0	5	10,0	16,6	6	17	27,7	2,7	0,4	0,48	0,28
3	1	0,3	0,3	0,5	0,7	0,5	17,0	40,0	21,0	7,0	12,2	2,0	18,4	18	11,0	19,4	21	13	27,0	8,0	0,26	0,31	0,21
4	5	2,0	24,0	25,0	27,0	9,0	4,8	2,7	2,0	1,8	1,2	0,5	17,3	38	-	19,0	42	3	26,0	40,0	0,19	-	-
5	7		3,0	7,0	12	27	27	12,0	7,0	3,3	1,7	-	18,9	32	-	20,6	34	3	26,4	35,0	0,20	-	-
6	6	Известняк Rc=18 МПа

Данные по буровым скважинам

Номера скважин, отметки устья, уровня грунтовых вод и низа скважин	Номера слоев грунта	Толщина слоев грунта, м
Схема 10
1 72,70 71,00 56,70	1 2 3 4 5	1,0 1,8 5,1 - 5,6
2 72,70 71,60 56,70	1 2 3 4 5	1,2 1,6 5,4 1,2 3,0
3 74,40 31,80 57,40	1 2 3 4 5	1,6 1,4 5,5 0,8 4,1
4 72,80 71,50 56,80	1 2 3 4 5	2,0 1,9 6,0 0,4 4,0
5 72,60 71,40 56,60	1 2 3 4 5	2,2 1,5 6,6 0,9 3,8

1.1 Определяем число пластичности грунта:

- влажность на пределе текучести;

-влажность на пределе пластичности;

2-ой слой: =0,48-0,28=0,20 - глина ( I_P > 0,17);

3-ий слой: =0,31-0,21=0,10 - суглинок ( 0,07 < I_P 0,17);

4-ый слой: пластическими свойствами не обладает - песок (песчаные и крупнообломочные грунты пластическими свойствами не обладают).

5-ый слой: пластическими свойствами не обладает - песок (песчаные и крупнообломочные грунты пластическими свойствами не обладают).

1.2 Показатель текучести (для глинистых грунтов)

-природная влажность грунта;

2-ой слой: =0,60- глина мягкопластичная (0,50 < I_L 0,75);

3-ий слой: = 0,50- суглинок тугопластичный (0,25 < I_L 0,50).

1.3 Коэффициент пористости грунта:

;

- удельный вес твердых минеральных частиц( кН/м3);

-удельный вес сухого грунта ( кН/м3);

2-ой слой: =11,90 кН/м3

=1,33

3-ий слой: =15,40 кН/м3

=0,75

4-ый слой: =15,97 кН/м3

=0,63

5-ый слой: =17,17 кН/м3;

= 0,54

Для установления наименования грунта последовательно суммируются проценты частиц грунта:

Грансостав в процентах по весу
Размеры частиц, мм
>5,0	5,0-2,0	2,0-1,0	1,0-0,5	0,5-0,25	0,25-0,1	0,1-0,05	0,05-0,01	0,01-0,005	0,005-0,001	<0,001
2,0	24,0	25,0	27,0	9,0	4,8	2,7	2,0	1,8	1,2	0,5
-	3,0	7,0	12,0	27,0	27,0	12,0	7,0	3,3	1,7	-

Крупнообломочные и песчаные грунты в зависимости от зернового состава подразделяются на несколько видов . Пески по плотности их сложения подразделяются в зависимости от величины коэффициента пористости e:

4 слой: Вес частиц крупнее 2 мм составляет более 25% - песок гравелистый, средней плотности (0,55 e 0,70);

5 слой: Вес частиц крупнее 0,1 мм составляет более 75%- песок мелкий, плотный (e < 0,60).

1.4 Крупнообломочные и песчаные грунты подразделяются по степени влажности S_r на:

маловлажные 0< S_r 0,5;

влажные 0,5< S_r 0,8;

насыщенные водой S_r >0,8.

;

Здесь _w - удельный вес воды, _w=10 кН/м³;

2-ой слой: =0,83- насыщенная водой (S_r >0,8);

3-ий слой: =0,94-насыщенный водой (S_r >0,8);

4-ый слой: =0,78-влажный (0,5< S_r 0,8);

5-ый слой: =0,98-насыщенный водой (S_r >0,8).

1.5 Глинистые и песчаные грунты в зависимости от величины коэффициента сжимаемости являются:

слабо сжимаемыми при m_v< 0,05 МПа^-1;

средне сжимаемыми при 0,05 m_v< 0,50 МПа^-1;

сильно сжимаемыми при 0,50 m_v МПа^-1.



;

- коэффициент, принимаемый для глины - = 0,43; суглинка - = 0,62; супеси - = 0,7; песка - = 0,8.

2-ой слой: =0,16 МПа^-1 - глина среднесжимаемая

3-ий слой: =0,08 МПа^-1- суглинок среднесжимаемый

4-ый слой: =0,02 МПа^-1- песок слабо сжимаемый

5-ый слой: =0,023 МПа^-1- песок слабо сжимаемый

1.6 Удельный вес грунта с учетом взвешивающего действия воды _sb определяется для залегающих ниже уровня грунтовых вод грунтов по формуле

;

Здесь _w - удельный вес воды, _w=10 кН/м³

2-ой слой: =7,60 кН/м³

3-ий слой: =9,71 кН/м³

4-ый слой: =9,82 кН/м³

5-ый слой: =10,65 кН/м³

Таким образом:

1-ый слой: насыпной слой, супесь со строительным мусором;

2-ой слой: глина мягкопластичная, насыщенная водой, среднесжимаемая ;

3-ий слой: суглинок тугопластичный, насыщенный водой, среднесжимаемый;

4-ый слой: песок гравелистый, средней плотности, влажный, слабо сжимаемый;

5-ый слой: песок мелкий, плотный, насыщенный водой, слабо сжимаемый;

Характеристики и классификация грунтов

№ сл.	Наименование грунта	Для I п. с.	Для II п. с.	?s кН/м3	Ео МПа	W	WL	WP	IP	IL	?d кН/м3	e	Sr	mv МПа-1	?sb кН/м3
		?I кН/м3	?I	cI кПа	?II кН/м3	?II	cII кПа
1	Насыпной слой, супесь со строительным мусором	14,0			15,0
2	Глина мягкопластичная, насыщенная водой, средне сжимаемая	15,0	5,0	10	16,6	6	17	27,7	2,7	0,4	0,48	0,28	0,20	0,60	11,9	1,33	0,83	0,16	7,6
3	Суглинок тугопластичный, насыщенный водой, среднесжимаемый	18,4	18	11,0	19,4	21	13	27,0	8,0	0,26	0,31	0,21	0,10	0,50	15,40	0,75	0,94	0,08	9,71
4	Песок мелкий, средней плотности, влажный, слабо сжимаемый	17,3	38	-	19,0	42	3	26,0	40,0	0,19	-	-	-	-	15,97	0,63	0,78	0,02	9,82
5	Песок средней крупности, плотный, насыщенный водой слабо сжимаемый	18,9	32	-	20,6	34	3	26,4	35,0	0,20	-		-	-	17,17	0,54	0,98	0,023	10,65

Определение ориентировочных значений расчётного сопротивления основания для условного фундамента шириной подошвы b = 1,0 м для каждого слоя грунта по формуле:

,

где - коэффициенты, условий работы, принимаемые по табл. 3;

k - коэффициент, принимаемый равным: k1 = 1, если прочностные характеристики грунта (?и с) определены непосредственными испытаниями, и k1 = 1,1, если они приняты по табл. 1-3 рекомендуемого приложения 1;

, , - коэффициенты, принимаемые по табл. 4 (СНиП 2.02.01-83).

- коэффициент, принимаемый равным: при b < 10 м - = 1, при b 10 м - = z₀/b + 0,2 (здесь z₀ = 8 м);

b - ширина подошвы фундамента, м (b=1 м) ;

- осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента (при наличии подземных вод определяется с учетом взвешивающего действия воды), кН/м3 (тс/м3);

- то же, залегающих выше подошвы;

-расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента, кПа (тс/м2);

- глубина заложения фундаментов бесподвальных сооружений от уровня планировки или приведенная глубина заложения наружных и внутренних фундаментов от пола подвала, определяемая по формуле

=h_s+h_{sf * c f} /,

где h_s - толщина слоя грунта выше подошвы фундамента со стороны подвала,м;

h_sf - толщина конструкции пола подвала, м;

_{c f} - расчетное значение удельного веса конструкции пола подвала, кН/м3 (тс/м3);

d_b - глубина подвала - расстояние от уровня планировки до пола подвала, м (для сооружений с подвалом шириной B до 20 м и глубиной свыше 2 м принимается d_b = 2 м, при ширине подвала B > 20 м - d_b = 0).Здесь подвал можно не учитывать, то есть d_b = 0.

Ориентировочные значения расчётного давления на основание для условного фундамента шириной подошвы 1м

№ сл.	Наименование грунта	№ точки	?h м	d1 м	?II кН/м3	? 'II кН/м3	?C1	?C2	?II	M	Mq	Mc	cII кПа	R кПа
1	Насыпной слой, супесь со строительным мусором		1,6		15,0
2	Глина мягкопластичная, насыщенная водой, среднесжимаемая	1		1,6		15,0								98,09
			1,4		16,6		1	1	6	0,10	1,39	3,71	17
		2		3,0		15,75								130,41
3	Суглинок тугопластичный, насыщенный водой, среднесжимаемый	3		3,0		15,75								287,85
			5,5		19,0		1,2	1	21	0,56	3,24	5,84	13
		4		8,5		18,11								702,64
4	Песок гравелистый, средней плотности, влажный, слабо сжимаемый	5		8,5		18,11								2826,34
			0,8		19,0		1,4	1	42	2,88	12,51	12,79	3
		6		9,3		18,19								3093,12
5	Песок мелкий, плотный, насыщенный водой, слабо сжимаемый	7		9,3		18,19								1665,27
			4,1				1,3	1	34	1,55	7,22	9,22	3
		8		13,4	20,6	18,93								2458,34

1) Вычисляем расчетное сопротивление R в точке 1 при =1,6 м:

=15,0 кН/м³;

= 98,09 кПа.

2) Вычисляем расчетное сопротивление R в точке 2 при =3,0 м :

= (₍₁₎h₁+ ₍₂₎h₂)/(h₁+ h_2), кН/м³

= (15 1,6+ 16,6 1,4)/(1,6+1,4)= 15,75 кН/м³;

=130,41 кПа;

3) Вычисляем расчетное сопротивление R в точке 3 при =3,0 м :

= (15 1,6+ 16,6 1,4)/(1,6+1,4)= 15,75 кН/м³;

=287,85 кПа;

4) Вычисляем расчетное сопротивление R в точке 4 при =8,5 м :

= (15 1,6+ 16,6 1,4+19,45,5)/(1,6+1,4+5,5)= 18,11 кН/м³;

=702,64 кПа;

5) Вычисляем расчетное сопротивление R в точке 5 при =8,5 м :

= (15 1,6+ 16,6 1,4+19,45,5)/(1,6+1,4+5,5)= 18,11 кН/м³;

=2826,34 кПа;

6) Вычисляем расчетное сопротивление R в точке 6 при =9,3 м :

= (15 1,6+ 16,6 1,4+19,45,5+19,00,8)/(1,6+1,4+5,5+0,8)= 18,19 кН/м³;

=3093,12 кПа;

7) Вычисляем расчетное сопротивление R в точке 7 при =9,3 м :

= (15 1,6+ 16,6 1,4+19,45,5+19,00,8)/(1,6+1,4+5,5+0,8)= 18,19 кН/м³;

=1665,27 кПа;

8) Вычисляем расчетное сопротивление R в точке 8 при =13,4 м :

= (15 1,6+ 16,6 1,4+19,45,5+19,00,8+20,64,1)/(1,6+1,4+5,5+0,8+4,1)= 18,93 кН/м³;

=2458,34 кПа.



2. РАСЧЕТ НАИБОЛЕЕ НАГРУЖЕННОГО ФУНДАМЕНТА

Наиболее нагруженным является фундамент №1, по которому и будут производиться расчеты.

Требуется рассчитать фундамент под наружную стену жилого дома длиной L = 18 м. Нагрузка N_OII = 2800 кН/м. Пол подвала на 2,3 м ниже планировочной отметки земли. Место строительства - г. Челябинск.

Определяем глубину заложения подошвы фундамента. Из геологических условий (прорезка насыпного слоя) минимальная глубина заложения d = 1,0 м.

1. По климатическим условиям.

Нормативная глубина промерзания супесей и суглинков вычисляется по формуле:

.

Значения температур для вычисления M_t определяем по табл. 1.

.

Отсюда, нормативная глубина промерзания грунта:

, где:

d₀ - глубина промерзания грунта при среднемесячной температуре.

d₀ = 0,23 м (для глины и суглинков)

M_t - сумма среднемесячных отрицательных температур.

Расчетное значение глубины промерзания:

, где:

k_h - коэффициент влияния теплового режима здания.

Далее, в зависимости от грунта и расположения грунтовых вод определяется допустимая глубина заложения фундамента. .

2. По инженерно-геологическим условиям.

Расчетное сопротивление второго и третьего слоя грунта позволяет использовать его в качестве основания.

3. Исходя из особенностей сооружения.

Фундамент должен располагаться ниже подвала минимум на 0,5 м.

,

принимаем d_b = 2 м, так как глубина подвала 2,3 > 2м.

2.1 Расчёт столбчатого фундамента на естественном основании

Расчётные нагрузки по верхнему обрезу фундамента

Комбинация	NOII	MOII	TOII	NOI	MOI	TOI
1	2800	280	28	3360	336	33,6



Определяем ширину подошвы фундамента.

Принимаем d_b = 2 м, так как глубина подвала 2,3 м > 2 м.

Для суглинка =6, с =17 кПа, _II =16,6 кН/м³, I_L = 0,60.

По табл. 4 [1] имеем M = 0,10; M_q = 1,39; M_c = 3,71.

По табл. 3 [1] принимаем при I_L >0,5 и L/H < 1,5 _С1 = 1; _С2 =1.

k = 1; k_z = 1.

При глубине заложения подошвы фундамента 2,8 м получаем

.

м.

Определяем расчётное сопротивление грунта при ширине фундамента b = 1 м по формуле

кПа.

Вычисляем требуемую площадь фундамента при _mt = 20 кН/м³

м².

Вывод: Так как, при данной глубине заложения фундамента (2,8 м) требуемая площадь слишком большая, то увеличиваем глубину заложения фундамента и принимаем ее равной 3,2 м.

Отсюда, подушка фундамента будет находиться на 3-ем слое (суглинок).

Для суглинка =21, с =13 кПа, _II =19,4 кН/м³, I_L = 0,50.

По табл. 4 [1] имеем M = 0,56; M_q = 3,24; M_c = 5,84.

По табл. 3 [1] принимаем при 0,25 < I_L 0,5 и L/H < 1,5 _С1 = 1,2; _С2 =1,1;

k = 1; k_z = 1.

При глубине заложения подошвы фундамента 3,2 м получаем

.

м.

Определяем расчётное сопротивление грунта при ширине фундамента b = 1 м по формуле

кПа.

Вычисляем требуемую площадь фундамента при _mt = 20 кН/м³

м².

По справочнику [10] принимаем фундамент ФБ 91-96 (4,8х3,0х0,3): l = 4,8 м; b = 3,0 м; А = 14,4 м²; V = 4,8х3,0х0,3+3,9х2,4х0,3+2,7х1,8х0,3+1,2х1,2х2,3=12 м³.

Уточняем



кПа.

Уточняем нагрузки на основание:

вес фундамента кН;

вес стены подвала кН; (0,4 кирпич.стена, г=18кН/м³)

вес грунта на уступах фундамента кН.

Определяем нагрузки от горизонтального давления грунта на стену подвала. Грунт обратной засыпки - песок с = 30 и _II = 19,0 кН/м³. По поверхности земли приложена нагрузка q = 12,0 кПа. Расчётная схема показана на рис. 2.

Приведённая высота грунта м.

Из теории давления грунтов на подпорные стенки:

кПа;

кПа.

Нагрузку на стену раскладываем на равномерную и треугольную. При шаге колонн 6 м

кН/м;

кН/м.

Фундамент считаем защемлённым в грунте на уровне подошвы. Определяем момент и горизонтальное усилие в заделке как для статически неопределимой балки по табл. 8.1.3. [11] при

.

Усилия на уровне подошвы фундамента

Нагрузки	Комбинация 1
	NII, кН	MII, кНм	TII, кН
По обрезу	2800	280	28
Момент М = ТOII h	-	90	-
Вес фундамента	288	-	-
Вес стены	100	45	-
Вес грунта	127	156	-
Гориз. давление грунта	-	81	97,1
Суммарная нагрузка на основание	3315	652	125,1

Выполняем проверки давлений на грунт.

Среднее давление на грунт

кПа < R = 299,24 кПа.

Краевые давления:



- комбинация 1 м;

;

p_max = 316,4 кПа < 1,2R = 359 кПа;

p_min = 143,9 кПа > 0

2.1.1 Расчёт конечной осадки фундамента

Осадку фундамента определяем методом послойного суммирования.

Среднее давление под подошвой фундамента p_II = 230 кПа.

Природное давление в грунте на глубине заложения фундамента:

.

Дополнительное давление под подошвой фундамента:

.

Разбиваем толщу грунта ниже подошвы фундамента на элементарные слои высотой h = 0,4b = 0,43 = 1,2 м.

Для вертикали, проходящей через середину подошвы фундамента, находим напряжения от собственного веса грунта _zg и дополнительные давления _zp по формулам

Нижняя граница сжимаемой толщи (НГСТ) определяется из условия:

0,2?_zg>?_zp (при Е>5 Мпа) или

0,1?_zg>?_zp (при Е?5Мпа)

Для точки 2: z = 1,2 м;

Для точки 3: z = 2,1 м;

Для точки 4: z = 2,4 м;

Для точки 5: z = 2,9 м;

Для точки 6: z = 3,6 м;



Для точки 7: z = 4,8 м;

Для точки 8: z = 6 м;

Значения _zg и _zp

Грунт	№ точки	hi, м	z, м	zg, кПа	0,2.zg, кПа			zp, кПа	zg, ср, кПа	Ео, кПа
Суглинок	1		0	51		0	1,000	179		8000
II = 19,4		1,2							165
кН/м3	2		1,2	74		0,8	0,838	150
		0,9							128
-----------										-----------
Песок II = 19,0	3		2,1	92		1,40	0,586	105
кН/м3		0,3							98	40000
---------- Песок	4		2,4	97		1,60	0,501	90		-----------
II = 20,6		0,5							83	35000
кН/м3	5		2,9	107		1,9	0,425	76
		0,7							65
	6		3,6	121		2,40	0,299	54
		1,2							44
	7		4,8	160	32	3,20	0,191	34
		1,2							29
	8		6	224	44	4,00	0,131	23		Н.г.с.т.

0,2_zg > _zp = 0,2224 > 23 = 44,8 > 23

Осадка фундамента равна:

По таб.1 Приложения 4[1] S_maxu=8 см> 3,6 см.

2.2 Расчет фундамента на искусственном основании

Требуется определить размеры песчаной подушки под фундамент колонны гибкого сооружения, по верхнему обрезу которого действует расчётная нагрузка N_OII = 2800 кН. Материал песчаной подушки - крупнозернистый песок _II = 19,0 кН/м³; _II = 30; c_II = 0кПа; Е_о = 40 МПа. Расчётная схема приведена на рис.

Для крупнозернистого песка k = 1,1; _С1 = 1,4; _СII = 1,2; при _II = 30 M = 1,15; M_q = 5,59; M_c = 7,95.

Принимаем размеры подошвы фундамента

Вычисляем требуемую площадь фундамента при _mt = 20 кН/м³

.

Принимаем фундамент ФБ 79-84 с размерами 3,6х2,7х0,3м, с А=9,72м²

Определяем объем бетона:

V_б=3,6х2,7х0,3+3,3х2,1х0,3+2,4х2,1х0,3+1,2х1,2х2,3=9,8м³

Уточняем нагрузки на основание:

Вес грунта: Nгр=1,15?2,3?15,98?2,7=114кН

Вес фундамента: Nф=V?г_б=9,8?24=235кН

Вес стены подвала: Nст=100 кН

N_II=N_oII+N_гр+N_ф+N_ст=3249кПа

Уточняем расчетное сопротивление при ширине фундамента b=2,7м

Среднее давление на грунт под подошвой фундамента:

p_II=N_II/A=3249/9,72=334кПа<R=437кПа.

Природное давление в грунте на глубине заложения фундамента:

.

Дополнительное давление под подошвой фундамента:

.

2.2.1 Определяем размеры песчаной подушки

Высота песчаной подушки определяется из условия, чтобы полное давление у основания песчаной подушки _zp + _zg не превышало расчётного сопротивления слабого слоя грунта R_z.

Высота песчаной подушки определяется последовательным приближением с проверкой условия _zp + _zg <R_z.

Принимаем h_п = 1 м, тогда

_zp + _zg = 249+70= 319 кПа

Т.е.условие выполняется, следовательно, принимаем высоту песчаной подушки h_п=1м.

2.2.2 Определение осадки фундамента

Осадку фундамента определяем методом послойного суммирования.

Среднее давление под подошвой фундамента p_II = 334 кПа.

Природное давление в грунте на глубине заложения фундамента:



.

Дополнительное давление под подошвой фундамента:

.

Разбиваем толщу грунта ниже подошвы фундамента на элементарные слои высотой h = 0,2b = 0,22,7 = 0,54м.

Для точки 2: z = 0,54 м;

Для точки 3: z = 1,08 м;

Для точки 4: z = 1,62 м;

Для точки 5: z = 2,16 м;



Для точки 6: z = 2,7 м;

Для точки 7: z = 3,24 м;

Для точки 8: z = 3,78 м;

Для точки 9: z = 4,32 м;



Для точки 10: z = 4,86 м;

Для точки 11: z = 5,38 м;

0,2_zg > _zp = 0,2155 > 30 = 31 > 30 кПа

Осадка фундамента

Грунт	№ точки	hi, м	z, м	zg, кПа	0,2zg, кПа			zp, кПа	zр, ср, кПа	Ео, МПа
Песок	1		0	51		0	1	283		40
II = 19,0		0,54							227
кН/м3	2		0,54	61		0,4	0,96	272
		0,54							249
	3		1,08	72		0,8	0,800	226
		0,54							199
	4		1,62	82		1,2	0,606	172
		0,54							149
Суглинок	5		2,16	93		1,6	0,449	127		8
II = 19,4		0,54							111
кН/м3	6		2,7	103		2	0,336	95
		0,54							84
	7		3,24	114		2,4	0,257	73
		0,54							65
	8		3,78	124		2,8	0,201	57
		0,54							51
	9		4,32	134		3,2	0,160	45
		0,54							41
	10		4,86	145		3,6	0,130	37
		0,54							33
	11		5,38	155	31	4,0	0,108	30

Подсчет напряжений

	z, м		zp, кПа	zg, кПа
0,0	0,00	1,000	283	51
0,4	0,54	0,96	272	61
0,8	1,08	0,80	226	72
1,2	1,62	0,606	172	82
1,6	2,16	0,449	127	93
2,0	2,70	0,336	95	103
2,4	3,24	0,257	73	114
2,8	3,78	0,201	57	124
3,2	4,32	0,160	45	134
3,6	4,86	0,130	37	145
4,0	5,38	0,108	30	155 НГСТ

Осадка фундамента равна:

По таб.1 Приложения 4[1] S_maxu=8 см> 3,6 см.

Определим Ширину песчаной подушки:

Принимаем б=30°, b_п=b+2h_п?tgб=2,7+2?1? tgб=3,8м.

2.3 Расчет свайного фундамента

Исходя из 3-ех условий, принимаем наибольшую глубину заложения фундамента d = 2,6 м, учитывая высоту ростверка. В качестве несущего слоя выбираем слой - суглинок полутвердый. Принимаем сваи марки С7-30 длиной 7,0 метров и размером сечения 300 х 300 мм. Глубину заделки свай в ростверке принимаем 0,5 м (шарнирное сопряжение свай с ростверком).

Определение несущей способности сваи

h1=0,4м h2=2м h3=2м h4=1,5м h5=0,8м	z1=2,8м z2=4м z3=6м z4=7,75м z5=8,9м z0=9,3м	f1=14 f2=22 f3=25 f4=26 f5=63

Несущая способность свай трения зависит от двух слагаемых, представляющих собой сопротивление грунта под нижним концом и боковой поверхности сваи, и определяется из выражения:

, где

n - количество слоёв с одинаковыми силами трения по длине сваи;

г_с - коэффициент условий работы, г_с = 1;

г_сr и г_сf - коэффициенты условий работы под подошвой сваи и по боковой поверхности, зависят от условий изготовления или погружения сваи; при погружении сваи в грунт дизельными молотами г_сr =1 и г_сf = 1;

А - площадь сечения сваи;

R - расчётное сопротивление под подошвой сваи, зависит от длины сваи и грунта.

Под острием сваи находится песок, глубина погружения низа сваи

Н = 9,3 м => R = 10313 кПа.

U - периметр сечения сваи; f_i - расчётное сопротивление по боковой поверхности сваи.

Расчетную нагрузку на сваю определяем по формуле:

, где

г_к - коэффициент запаса; для расчёта принимается равным 1,4.

Далее определяем требуемое число свай:

, где

N_0I - расчетная нагрузка на фундамент;

a - шаг свай; a = 3•0,3=0,9 м;

d - глубина заложения подошвы ростверка;

г_m - расчетное значение осредненного удельного веса материала ростверка и грунта.

Уточняем нагрузки на основание:

Вес ростверка кН;

Вес грунта на уступах ростверка N_гр=N_общ-N_pI=1,87х1,27х2,1х15,75-52=28кН;

N₁=N₀₁+1,2хN_гр+1,2хN_р1=3360+1,2х52+1,2х28=3456кН;



Проверяем условия:

; 3456/5?1155/1,4;

691,2<825- условие выполняется.

Определим осредненный угол внутреннего трения грунтов, прорезываемых сваей:

Ширина условного фундамента:

Длина подошвы условного фундамента:

Определяем собственный вес свай:

Определяем собственный вес грунта:

N_II=N_0II+N_гр+N_р+N_св=2800+1083+52+76=4011 кН;



Давление под подошвой условного фундамента:

Природное давление в грунте на глубине заложения фундамента:

?_zgo=г_II1?h₁+ г_II2?h₂+ г_II3?h₃=0,4х16,6х+5,5х19,4+0,8х19,0=129 кПа;

Определяем расчётное сопротивление грунта при цII=42, Mг=2,88, Mq=12,51, Mc=12,79, cII=3, гc1=гc2=1,4, k=1, г'II=18,19, гII=19,0, b=bусл=2,7м, d=Hусл=9,3м.

Условие выполняется, следовательно, фундамент запроектирован верно.

2.3.1 Определение осадки фундамента

Осадку фундамента определяем методом послойного суммирования.

Среднее давление под подошвой фундамента p_II = 551 кПа.

Природное давление в грунте на глубине заложения фундамента:

?_zgo=129кПа;

Дополнительное давление под подошвой фундамента:

;



Разбиваем толщу грунта ниже подошвы фундамента на элементарные слои высотой h = 0,2b = 0,22,7 = 0,54м.

Для точки 2: z = 0,54 м;

Для точки 3: z = 1,0 м;

Для точки 4: z = 1,08 м;

Для точки 5: z = 1,62 м;

Для точки 6: z = 2,16 м;



Для точки 7: z = 2,7 м;

Для точки 8: z = 3,24 м;

Для точки 9: z = 3,78 м;

Для точки 10: z = 4,32 м;



Для точки 11: z = 4,86 м;

Для точки 12: z = 4,5 м;

0,2_zg > _zp = 0,2239 > 45 = 47,8 > 45 кПа

Подсчёт напряжений

№точки		z, м		zp, кПа	zg, кПа	Е0
2	0,4	0,54	0,972	410	140	40000
3	0,74	1,0	0,867	365	148
4	0,8	1,08	0,800	337	150	35000
5	1,2	1,62	0,624	263	161
6	1,6	2,16	0,449	224	172
7	2	2,7	0,353	148	183
8	2,4	3,24	0,257	108	195
9	2,8	3,78	0,201	84	206
10	3,2	4,32	0,160	67	217
11	3,6	4,86	0,130	54	228
12	4	5,4	0,108	45	239

Осадка фундамента равна:



По таб.1 Приложения 4[1] S_maxu=8 см> 2,6 см.

Определение осадки фундамента

Грунт	№ точки	hi, м	z, м	zg, кПа	0,2zg, кПа			zp, кПа	zр, ср, кПа	Ео, МПа
Песок	1		0	129		0	1	422		40
II = 19,0		0,54							416
кН/м3	2		0,54	140		0,4	0,972	410
		0,54							387
	3		1,0	148		0,78	0,867	365
		0,54							351
Суглинок	4		1,08	150		0,8	0,800	337		8
II = 19,4		0,54							300
кН/м3	5		1,62	161		1,62	0,624	263
		0,54							243
	6		2,16	172		2,16	0,449	224
		0,54							186
	7		2,7	183		2,7	0,353	148
		0,54							128
	8		3,24	195		3,24	0,257	108
		0,54							96
	9		3,78	206		3,78	0,201	84
		0,54							75
	10		4,32	217		4,32	0,160	67
		0,54							60
	11		4,86	228		4,86	0,130	54
		0,54							49
	12		5,4	239	48	5,4	0,108	45



3. РАСЧЕТ ФУНДАМЕНТОВ

После сравнения 3-х вариантов разработки фундаментов, приходим к выводу, что оптимальным вариантом является использование фундаментов на искусственном основании - песчаной подушке. Запроектируем остальные фундаменты этим способом.

3.1 Фундамент №2

N_oII=2100 кН; глубину заложения фундамента оставляем прежней - 3,2м.

Определение несущей способности

Для крупнозернистого песка k = 1,1; _С1 = 1,4; _СII = 1,2; при _II = 30 M = 1,15; M_q = 5,59; M_c = 7,95.

Принимаем размеры подошвы фундамента

Вычисляем требуемую площадь фундамента при _mt = 20 кН/м³

.

Принимаем фундамент ФБ 61-66 с размерами 3,3х2,4х0,3м, с А=7,92м²

Определяем объем бетона: V_б=8,1м³

Уточняем нагрузки на основание:

Вес грунта: Nгр=1?2,3?15,98?2,4=88кН

Вес фундамента: Nф=V?г_б=8,1?24=195кН

Вес стены подвала: Nст=100 кН

N_II=N_oII+N_гр+N_ф+N_ст=2483кПа

Уточняем расчетное сопротивление при ширине фундамента b=2,4м

Среднее давление на грунт под подошвой фундамента:

p_II=N_II/A=2483/7,92=314кПа<R=368кПа.

Природное давление в грунте на глубине заложения фундамента:

.

Дополнительное давление под подошвой фундамента:

.

Определяем размеры песчаной подушки

Высота песчаной подушки определяется из условия, чтобы полное давление у основания песчаной подушки _zp + _zg не превышало расчётного сопротивления слабого слоя грунта R_z. Высота песчаной подушки определяется последовательным приближением с проверкой условия _zp + _zg <R_z.

Принимаем h_п = 1 м, тогда



_zp + _zg = 206+70= 276 кПа

Т.е.условие выполняется, следовательно, принимаем высоту песчаной подушки h_п=1м.

Размеры подушки:

Подсчёт напряжений

№точки		z, м		zp, кПа	zg, кПа	Е0
2	0,4	0,48	0,960	252	61	40000
3	0,8	0,96	0,800	210	70
4	1,2	1,44	0,606	159	79	8000
5	1,6	1,92	0,449	118	88
6	2	2,4	0,336	88	98
7	2,4	2,88	0,257	67	107
8	2,8	3,36	0,201	52	116
9	3,2	3,84	0,160	42	126
10	3,6	4,32	0,130	34	135
11	4	4,8	0,108	28	144



Определение осадки фундамента

Осадку фундамента определяем методом послойного суммирования.

Среднее давление под подошвой фундамента p_II = 314 кПа.

Природное давление в грунте на глубине заложения фундамента:

.

Дополнительное давление под подошвой фундамента:

.

Разбиваем толщу грунта ниже подошвы фундамента на элементарные слои высотой h = 0,2b = 0,22,4 = 0,48м.

Осадка равна:

По таб.1 Приложения 4[1] S_maxu=8 см> 3,7см.

Осадка фундамента

Грунт	№ точки	hi, м	z, м	zg, кПа	0,2zg, кПа			zp, кПа	zр, ср, кПа	Ео, МПа
Песок	1		0	51		0	1	263		40
II = 19,0		0,48							257
кН/м3	2		0,48	61		0,4	0,96	252
		0,48							231
	3		0,96	70		0,8	0,800	210
		0,48							184
Суглинок	4		1,44	79		1,2	0,606	159		8
II = 19,4		0,48							138
кН/м3	5		1,92	88		1,6	0,449	118
		0,48							103
	6		2,4	98		2	0,336	88
		0,48							77
	7		2,88	107		2,4	0,257	67
		0,48							59
	8		3,36	116		2,8	0,201	52
		0,48							47
	9		3,84	126		3,2	0,160	42
		0,48							38
	10		4,32	135		3,6	0,130	34
		0,48							31
	11		4,8	144	28,8	4,0	0,108	28

3.2 Фундамент №3

N_oII=500 кН; глубину заложения фундамента оставляем прежней - 3,2м.

Определение несущей способности

Для крупнозернистого песка k = 1,1; _С1 = 1,4; _СII = 1,2; при _II = 30 M = 1,15; M_q = 5,59; M_c = 7,95.

Принимаем размеры подошвы фундамента

Вычисляем требуемую площадь фундамента при _mt = 20 кН/м³

.

Принимаем фундамент ФБ 1-6 с размерами 2,1х1,5х0,45м, с А=3,15м²

Определяем объем бетона: V_б=5м³

Уточняем нагрузки на основание:

Вес грунта: Nгр=0,4?2,3?15,98?1,5=55кН

Вес фундамента: Nф=V?г_б=5?24=120кН

Вес стены подвала: Nст=100 кН

N_II=N_oII+N_гр+N_ф+N_ст=775кПа

Уточняем расчетное сопротивление при ширине фундамента b=1,5м

Среднее давление на грунт под подошвой фундамента:

p_II=N_II/A=775/3,15=246кПа<R=368кПа.

Природное давление в грунте на глубине заложения фундамента:

.

Дополнительное давление под подошвой фундамента:

.

Определяем размеры песчаной подушки

Высота песчаной подушки определяется из условия, чтобы полное давление у основания песчаной подушки _zp + _zg не превышало расчётного сопротивления слабого слоя грунта R_z. Высота песчаной подушки определяется последовательным приближением с проверкой условия _zp + _zg <R_z.

Принимаем h_п = 1 м, тогда

_zp + _zg = 110+70= 180 кПа

Т.е.условие выполняется, следовательно, принимаем высоту песчаной подушки h_п=1м.

Размеры подушки:

Подсчёт напряжений

№точки		z, м		zp, кПа	zg, кПа	Е0
2	0,4	0,3	0,960	187	57	40000
3	0,8	0,6	0,800	156	63
4	1,2	0,9	0,606	118	68
5	1,6	1,2	0,449	87	74	8000
6	2	1,5	0,336	65	80
7	2,4	1,8	0,257	50	86
8	2,8	2,1	0,201	39	92
9	3,2	2,4	0,160	31	97
10	3,6	2,7	0,130	25	103
11	4	3,0	0,108	21	109

Определение осадки фундамента

Осадку фундамента определяем методом послойного суммирования.

Среднее давление под подошвой фундамента p_II = 314 кПа.

Природное давление в грунте на глубине заложения фундамента:

.

Дополнительное давление под подошвой фундамента:

.

Разбиваем толщу грунта ниже подошвы фундамента на элементарные слои высотой h = 0,2b = 0,21,5 = 0,3м.

По таб.1 Приложения 4[1] S_maxu=8 см> 1,4см.

Осадка фундамента

Грунт	№ точки	hi, м	z, м	zg, кПа	0,2zg, кПа			zp, кПа	zр, ср, кПа	Ео, МПа
Песок	1		0	51		0	1	195		40
II = 19,0		0,3							191
кН/м3	2		0,3	57		0,4	0,96	187
		0,3							171
	3		0,6	63		0,8	0,800	156
		0,3							137
	4		0,9	68		1,2	0,606	118
		0,3							102
Суглинок	5		1,2	74		1,6	0,449	87		8
II = 19,4		0,3							76
кН/м3	6		1,5	80		2	0,336	65
		0,3							57
	7		1,8	86		2,4	0,257	50
		0,3							44
	8		2,1	92		2,8	0,201	39
		0,3							35
	9		2,4	97		3,2	0,160	31
		0,3							28
	10		2,7	103		3,6	0,130	25
		0,3							23
	11		3,0	109	21,8	4,0	0,108	21

3.3 Фундамент №4

N_oII=1800 кН; глубину заложения фундамента оставляем прежней - 3,2м.

Определение несущей способности

Для крупнозернистого песка k = 1,1; _С1 = 1,4; _СII = 1,2; при _II = 30 M = 1,15; M_q = 5,59; M_c = 7,95.

Принимаем размеры подошвы фундамента

Вычисляем требуемую площадь фундамента при _mt = 20 кН/м³

.

Принимаем фундамент ФБ 1-6 с размерами 2,1х1,5х0,45м, с А=3,15м²

Определяем объем бетона: V_б=5м³

Уточняем нагрузки на основание:

Вес грунта: Nгр=0,4?2,3?15,98?1,5=55кН

Вес фундамента: Nф=V?г_б=5?24=120кН

Вес стены подвала: Nст=100 кН

N_II=N_oII+N_гр+N_ф+N_ст=455кПа

Уточняем расчетное сопротивление при ширине фундамента b=1,5м

Среднее давление на грунт под подошвой фундамента:

p_II=N_II/A=455/3,15=144кПа<R=368кПа.

Природное давление в грунте на глубине заложения фундамента:

.

Дополнительное давление под подошвой фундамента:



.

Определяем размеры песчаной подушки

Высота песчаной подушки определяется из условия, чтобы полное давление у основания песчаной подушки _zp + _zg не превышало расчётного сопротивления слабого слоя грунта R_z. Высота песчаной подушки определяется последовательным приближением с проверкой условия _zp + _zg <R_z.

Принимаем h_п = 1 м, тогда

_zp + _zg = 53+70= 123 кПа

Т.е.условие выполняется, следовательно, принимаем высоту песчаной подушки h_п=1м.

Размеры подушки:



Подсчёт напряжений

№точки		z, м		zp, кПа	zg, кПа	Е0
2	0,4	0,3	0,960	89	57	40000
3	0,8	0,6	0,800	74	63
4	1,2	0,9	0,606	56	68
5	1,6	1,2	0,449	41	74	8000
6	2	1,5	0,336	31	80
7	2,4	1,8	0,257	23	86
8	2,8	2,1	0,201	18	92

Определение осадки фундамента

Осадку фундамента определяем методом послойного суммирования.

Среднее давление под подошвой фундамента p_II =144 кПа.

Природное давление в грунте на глубине заложения фундамента:

.

Дополнительное давление под подошвой фундамента:

.

Разбиваем толщу грунта ниже подошвы фундамента на элементарные слои высотой h = 0,2b = 0,21,5 = 0,3м.

По таб.1 Приложения 4[1] S_maxu=8 см> 0,5см.



Осадка фундамента

Грунт	№ точки	hi, м	z, м	zg, кПа	0,2zg, кПа			zp, кПа	zр, ср, кПа	Ео, МПа
Песок	1		0	51		0	1	93		40
II = 19,0		0,3							91
кН/м3	2		0,3	57		0,4	0,96	89
		0,3							81
	3		0,6	63		0,8	0,800	74
		0,3							65
	4		0,9	68		1,2	0,606	56
		0,3							48
Суглинок	5		1,2	74		1,6	0,449	41		8
II = 19,4		0,3							36
кН/м3	6		1,5	80		2	0,336	31
		0,3							27
	7		1,8	86		2,4	0,257	23
		0,3							20
	8		2,1	92	18,4	2,8	0,201	18

3.4 Фундамент №5 (фундамент под дымовой трубой котельной)

N_OII=4400 кН; глубина заложения 3,2м

Расчетное сопротивление грунта:

Определяем требуемую площадь фундамента при _mt = 20 кН/м³



Вычисляем площадь фундамента большого кольца трубы:

Аб.к.=рd^2/4=3.14?4.54^2/4=16.2м²

Вычисляем площадь фундамента малого кольца трубы:

Аб.к.=рd^2/4=3.14?3^2/4=7,07м²

Отсюда, Ак=Аб.к.-Ам.к.=16,2-7,07=9,13м²

Т.к. Атр?Ак - условие не выполняется, то берем фундамент с Ак=Атр+13,9м²,

Принимаем монолитный фундамент с Ак=13,9м²,



4. ГИДРОИЗОЛЯЦИЯ ФУНДАМЕНТОВ И ПОДВАЛЬНЫХ ПОМЕЩЕНИЙ

Конструкцию гидроизоляции назначают в зависимости от отметки уровня подземных вод, глубины подвальной части здания, типа фундаментов, грунтовых условий строительной площадки, допустимой влажности в подвале и методов ведения работ по устройству фундаментов. Гидроизоляцию проектируют и устраивают одновременно с основаниями и фундаментами зданий и сооружений. При расположении уровня грунтовых вод ниже отметки пола подвала возможно проникновение влаги по капиллярам, имеющимся в грунте и в помещении. В этом случае наружную поверхность стен подвала обмазывают 1-2 раза битумом, гидроизоляционной мастикой и прокладывают рулонную гидроизоляцию в стене на уровне пола в подвале и в уровне спланированной поверхности земли между стеной подвала и самого здания.

Если уровень подземных вод находится на высоте более чем 0,5 м над отметкой пола в подвале, гидроизоляция должна состоять из трех и более слоев рулонного материала и специальной конструкции, которая, работая на изгиб, воспринимает гидростатическое давление. Зазоры между колонной и стенками монолитного фундамента (ростверка) замоноличивают бетоном мелкой фракции, с зазором до верха стакана 25 мм, с последующей установкой в зазор уплотнительного шнура в битумной мастике.

При уровне подземных вод выше отметки пола подвала не более чем 0,5 м, гидроизоляция должна состоять из рулонного материала и дополнительной конструкции, защищающей от отрыва и удерживающей ее в заданном проектном положении при действии гидростатического давления.



СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. СНиП 2.02.01-83^*. Основания зданий и сооружений. - М., 1985.

2. СНиП 2.01.07-85^*. Нагрузки и воздействия. - М., 1986.

3. СНиП 2.01.01-82. Строительная климатология и геофизика. - М., 1983.

4. СП50-101-2004.Проектирование и устройство оснований и фундаментов зданий и сооружений.

5. Справочник проектировщика: Основания и фундаменты. М.: Стройиздат, 1964.

6. Справочник проектировщика: Типовые железобетонные конструкции зданий и сооружений для промышленного строительства. - М.: Стройиздат, 1981.

7. Справочник по общестроительным работам: Основания и фундаменты. / Под общ. ред. М.И. Смородинова. - М.: Стройиздат, 1974.

8. Веселов В.А. Проектирование оснований и фундаментов (основы теории и примеры расчёта): Учебное пособие для вузов. - М.: Стройиздат, 1990.

9. Проектирование фундаментов зданий и промышленных сооружений: Учебное пособие для вузов. / Б.И. Далматов и др. - М.: Высш. шк., 1986.

10. Указания по проектированию гидроизоляции подземных частей зданий и сооружений: СН 301-65. - М.: Стройиздат, 1971.

11. Цытович Н.А. Механика грунтов (краткий курс): Учебное пособие для строит. вузов. - М.: Высш. шк., 1983.

Размещено на Allbest.ru