В Закладки

Главная
Официальная
Новости
Курсовые работы
Дипломные проекты
Лекции и конспекты
Рефераты
Софт
Ссылки
Справочник Студента
Гостевая

Почта


Поиск по сайту:

          


















Санкт-Петербургский Государственный Технический Университет


Инженерно-строительный факультет


Кафедра подземных сооружений, оснований и фундаментов


Проектирование фундаментов


курсовая работа

Выполнил: студент группы 5011/1 Ги+дов А.А.
Преподаватель: Синяков Л.Н.

Санкт-Петербург
1999 г.
1.     Цель работы и исходные данные.      3
1.1.   Цель работы.       3
1.2.   Исходные данные.   3
2.     Проектирование фундаментов мелкого заложения.   4
2.1.   Определение глубины заложения фундаментов.      4
2.2.   Сбор нагрузок, действующих на фундамент. 4
2.3.   Определение площади подошвы фундаментов. 6
2.3.1.       Проверка напряжений по подошве фундамента.      8
2.3.2.       Определение площади подошвы фундамента.   9
2.4.   Расчет осадки фундамента.     10
2.4.1.       Определение осадки первого фундамента.    11
2.4.2.       Определение величины осадки под вторым и третьим
фундаментами.      12
2.4.3.       Проверка расчетов.       13
2.5.   Расчет фундамента на устойчивость. 14
3.     Проектирование свайных фундаментов для сооружения.    15
3.1.   Определение размера и несущей способности свай.       15
3.1.1.       Определение размера и несущей способности первого фундамента.
      16
3.1.2.       Определение размеров и несущей способности свай второго и
третьего фундаментов.    17
3.2.   Расчет осадки свайных фундаментов. 19
3.2.1.       Расчет первого фундамента.    19
3.2.2.       Расчет осадки второго и третьего оснований.     20
3.3.   Проверка расчетов. style='mso-tab-count: 1'>      22
Список литературы.       23


1.     Цель работы и исходные данные.
1.1.   Цель работы.

Целью данной работы является проектирование и расчет фундамента акведука.
Работа включает в себя расчет двух видов фундаментов, с последующим
выбором оптимального варианта по экономическим показателям.
1.2.   Исходные данные.

На рисунке 1.1. представлены фасад и поперечный разрез сооружения.
Географический район строительства – г. Кустанай.
Характеристики грунтов и глубины их залегания представлены в таблице 1.1.

Таблица 1.1.

п/п
Наименование
грунта
Толщина слоя
Песок
пылеватый
Глина
Супесь
Суглинок

2.     Проектирование фундаментов мелкого заложения.
2.1.   Определение глубины заложения фундаментов.

Для фундаментов мелкого заложения, отношение ширины по подошве b к
глубине заложения d не должно превышать двух, т.е.   . Нормативная
глубина сезонного промерзания грунта    принимается средней из ежегодных
максимальных глубин сезонного промерзания. В данном случае, для города
Кустанай   м [2, c81]. Расчетная глубина сезонного промерзания грунта
определяется как:
 , (2.1.)
где    - коэффициент влияния теплового режима сооружения. Для фундаментов
не отапливаемых сооружений   . По формуле (2.1.) находим:
 м.
По геологическому разрезу видно, что грунты основания среднесжимаемые, но
пучинистые, т.е.   , следовательно, принимаем   м.
На рисунке 2.1. представлена схема фундаментов и залегания грунтов.
2.2.   Сбор нагрузок, действующих на фундамент.

Для расчетов будут рассмотрены сочетания нагрузок:
?      Основное;
?      Дополнительное.
Разделим, также, нагрузки на:
?      Постоянные;
?      Временные,
в зависимости от продолжительности действия.
Постоянными нагрузками называют:
?      Собственный вес элементов конструкции.
Временные же нагрузки:
?      Нагрузка от веса воды;
?      Ветровое воздействие (кратковременная нагрузка).
Назначим:
?      основное сочетание:
 , (2.2.)
где П – постоянная нагрузка;
Вдл – нагрузка от длительных воздействий;
Вкр – нагрузка от кратковременных воздействий.
?      Дополнительное сочетание:
 , (2.3.)
где n – число кратковременных нагрузок.
Сбор нагрузок проводится на уровне обреза фундамента. В Таблице 2.1.
приведены полученные значения и расчет.



Таблица 2.1.


п/п
Наименование
нагрузки
Формулы для
расчета
Нормативная
нагрузка
Коэф.
над.
Расчетное
значение
нагрузки
Примечания
Фундамент 1.
Постоянные нагрузки:
Вес лотка
Вес быка
Временные нагрузки
Вес воды в лотке
Суммарная нагрузка
Кратковременная
нагрузка
Ветровая нагрузка
Фундамент 2.
Постоянные нагрузки:
Вес лотка
Вес быка
Временные нагрузки
Вес воды в лотке
Суммарная нагрузка
2.3.   Определение площади подошвы фундаментов.

В связи с тем, что на каждый из фундаментов действуют разные нагрузки, а
также отличаются характеристики грунтов под подошвой фундаментов,
фундаменты будут рассматриваться отдельно. Общая формула для определения
подошвы:
 , (2.4.)
где P – расчетная нагрузка на уровне обреза фундамента;
R - расчетное сопротивление грунта основания;
hв – заглубление подошвы под ? ГГВ ( м);
?ср – осредненное значение удельного веса грунта и бетона ( т/м3);
d – глубина заложения фундамента.
Определяем R по зависимости:
 , (2.5.)
где   и    - коэффициенты условий работы [3, с.8];
  - коэффициенты [3, с.9];
  и    - характеристики грунта над подошвой;
  и    - характеристики грунта под подошвой.
 , (2.6.)
где l – неизвестно.
Отношение l к b принимается таким же, как отношение между
соответствующими параметрами сооружения:
следовательно, подставляя в (2.6.):
Подставим (2.7.) в (2.4.):
Определим коэффициенты:
Определим значение осредненного значения удельного веса грунтов под
фундаментом 1:
 , (2.9)
где  
  - удельный вес сухого скелета грунта.
  - отношение плотностей сухого грунта и грунта в естественном состоянии.
Для определения m определим плотность в естественном состоянии:
  т/м3 – удельный вес взвешенной глины.
Аналогично рассчитывая суглинок, получаем:
 .
Таким образом, подставляя данные всех расчетов в (2.9) получаем:
 т/м3.
Для грунтов, залегающих выше подошвы фундамента:
 ,
где   т/м3,   м,   , style="mso-spacerun: yes">  м.
 т/м3.
  - расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего
непосредственно под подошвой фундамента.
 тс/м2.
Таким образом, подставляя все полученное выше в формулу (2.5.) получаем:
 . (2.10.)
Решая совместно уравнения (2.8.) и (2.10.) получим:
 м;
 тс/м2;
 м2;
 м.



2.3.1.       Проверка напряжений по подошве фундамента.

Проведем проверку напряжений по подошве фундамента 1.
1)    
 
 тс/м2.
Следовательно условие выполняется.
2.3.2.       Определение площади подошвы фундамента.

Расчеты площадей остальных двух фундаментов аналогичны расчету пункта
2.3., а проверки – пункту 2.3.1. Сведем все расчеты в таблицу 2.2., а проверки в
таблицу 2.3.

Таблица 2.2.


п/п
Величина
Фундамент 1
Фундамент 2
Фундамент 3
Таблица 2.3.


п/п
Величина
Фундамент 1
Фундамент 2
Фундамент 3
1
2.4.   Расчет осадки фундамента.

Расчет осадки фундамента проводится с использованием линейно-
деформируемого пространства, методом послойного суммирования.
Основная формула для расчета осадки:
 , (2.11.)
где ? - безразмерный коэффициент,   ;
  - среднее давление дополнительного вертикального нормального
напряжения в i-том слое грунта;
  - толщина i-того слоя;
  - модуль деформации i-того слоя.
2.4.1.       Определение осадки первого фундамента.

Расчет ведется на основе сочетания нормативных нагрузок. Нормативная
нагрузка:   тс;
Собственный вес:   тс;
Давление:   тс/м2.
Дополнительное вертикальное давление для фундамента с   м составляет
  тс/м2.

Дополнительные вертикальные напряжения на глубине z от подошвы
фундамента   распределяется по вертикали, проходящей через центр
подошвы фундамента:
 
 ,
где ? - относительная глубина.
 .
Следовательно, задаваясь глубиной z определяем ? и   . Расчет сведен в
таблицу 2.4.
Таблица 2.4.
Вертикальные напряжения от собственного веса грунта   на границе слоя,
расположенного на глубине z от подошвы, определяется по формуле:
 ,
где    - удельный вес грунта, расположенного выше подошвы;
  и    - удельный вес и толщина i-того слоя грунта.
При
 :   тс/м2;   тс/м2;
 тс/м2;   тс/м2.
На рисунке 2.1. представлены эпюры   и   ,   и   .
Точка пересечения    и   дает сжимаемую толщину основания:
 м.
Найдем осадку по формуле (2.11.):
 м см.
2.4.2.       Определение величины осадки под вторым и третьим
фундаментами.

Расчет проводится аналогично пункту 2.4.1. Сведем все расчеты в таблицы.
В таблицах 2.5. и 2.6. представлены нагрузки на основание под вторым
фундаментом, определение   .
 тс;   тс;   тс/м2.
Дополнительное вертикальное давление для фундамента с   м составляет
  тс/м2.
Вертикальные напряжения от собственного веса грунта   на границе слоя,
расположенного на глубине z от подошвы, определяется по формуле:
 ,
где    - удельный вес грунта, расположенного выше подошвы;
  и    - удельный вес и толщина i-того слоя грунта.
При
 :   тс/м2;   тс/м2;
 тс/м2;   тс/м2.
На рисунке 2.1. представлены эпюры   и   ,   и   .
Точка пересечения    и   дает сжимаемую толщину основания:
 м.
Найдем осадку по формуле (2.11.):
 м
 см.
 тс;   тс;   тс/м2.
Дополнительное вертикальное давление для фундамента с   м составляет
  тс/м2.

Вертикальные напряжения от собственного веса грунта   на границе слоя,
расположенного на глубине z от подошвы, определяется по формуле:
 ,
где    - удельный вес грунта, расположенного выше подошвы;
  и    - удельный вес и толщина i-того слоя грунта.
При
 :   тс/м2;   тс/м2;
 тс/м2;   тс/м2.
На рисунке 2.1. представлены эпюры   и   ,   и   .
Точка пересечения    и   дает сжимаемую толщину основания:
 м.
Найдем осадку по формуле (2.11.):
 м см.
2.4.3.       Проверка расчетов.

Осадка сооружения по СНиП 2.02.01.-83. не должна превышать
предельнодопустимой деформации основания:
 см.
Это условие выполняется, т.к. максимальная осадка   см.
 
Для первого пролета:  
Для второго пролета:  
Условия выполняются, а, следовательно, осадка сооружения допустима.
2.5.   Расчет фундамента на устойчивость.

Устойчивость фундамента определяется при помощи коэффициента
надежности, определяемого по формуле:
 , (2.12.)
где b – ширина столбика грунта;
R – радиус дуги окружности,   м;
  - вес столбика грунта.
 ,
где    - длина дуги скольжения;
  - сцепление по подошве отсека.
 , (2.13.)
где    - момент активных сдвигающих сил;
  - плечо;
 , (2.14.)
Расчеты сведены в таблицу 2.7.
На рисунке 2.2. представлена кривая скольжения.
Таблица 2.7.
Сравниваем с допустимым:
условие выполняется, а, следовательно, сооружение устойчиво.
3.     Проектирование свайных фундаментов для
сооружения.

3.1.   Определение размера и несущей способности свай.

Свайный фундамент состоит из двух частей:
?      Ростверк;
?      Сваи.
Последние, ростверк объединяет в их верхней части. Для того чтобы назначить
размеры свай определить их несущую способность необходимо определить
нагрузку на уровне ростверка.
 , (3.1.)
где Qp –   вес ростверка;
Ар – площадь подошвы ростверка.
 , (3.2.)
где d – глубина заложения ростверка.
При этом, глубина заложения ростверка должна быть меньше глубины
промерзания. Примем   м.
Несущая способность висячей сваи определяется как:
 , (3.3.)
где    - коэффициент условий работы сваи в грунте;
  - коэффициент, учитывающий способ погружения сваи
(забивкой);
R – расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи [4, с.7];
А – площадь опирания сваи на грунт (принимаем   );
U – наружный периметр поперечного сечения сваи;
  - расчетное сопротивление грунта основания по боковой поверхности [4, с.8];
  - толщина i-того слоя грунта, соприкасающегося с поверхностью сваи.
В работе рассматривается каждый фундамент отдельно.
3.1.1.       Определение размера и несущей способности первого
фундамента.

 м;   м;   м2; style="mso-spacerun: yes">  тс;   м;
 тс;   тс.
Назначим размеры свай:   м;  м (с10-30).
По таблице 1 [4, с.7], определяется расчетное сопротивление под нижним
концом сваи:
где    - коэффициент надежности;
 тс.
Количество свай определяется по формуле:
 шт.
Принимаем   шт.
Фундамент 1 состоит из ростверка   м и шести свай с10-30;
 м.
3.1.2.       Определение размеров и несущей способности свай второго и
третьего фундаментов.

 м;   м;   м2; style="mso-spacerun: yes">  тс;   м;
 тс;   тс.
Назначим размеры свай:   м;   м (с10-30).
По таблице 1 [4, с.7], определяется расчетное сопротивление под нижним
концом сваи:
Определим    и    по [4, с.8]:
где    - коэффициент надежности;
 тс.
Количество свай определяется по формуле:
 шт.
Принимаем   шт.
Фундамент 2 состоит из ростверка   м и шести свай с10-30.
Расположение свай аналогично расположению свай фундамента 1.

Фундамент 3.
 м;   м;   м2; style="mso-spacerun: yes">  тс;   м;
 тс;   тс.
Назначим размеры свай:   м;   м (с10-30).
По таблице 1 [4, с.7], определяется расчетное сопротивление под нижним
концом сваи:
 тс/м2.
  м2;
 м;
 м.
Определим    и    по [4, с.8]:

Таблица 3.3.
где    - коэффициент надежности;
 тс.
Количество свай определяется по формуле:
 шт.
Принимаем   шт.
Фундамент 2 состоит из ростверка   м и шести свай с10-30.
Расположение свай аналогично расположению свай фундамента 1.
3.2.   Расчет осадки свайных фундаментов.

Расчет фундамента из висячих свай будет производиться для условного
фундамента на естественном основании в соответствии со СНиП 2.02.01.-83.
Границы условного фундамента определяются:
 ,
где    - осредненное значение углов внутреннего
трения;
h – длина свай;
где * - определяется на уровне подошвы условного фундамента.
В остальном, осадка рассчитывается аналогично фундаменту мелкого
заложения.
3.2.1.       Расчет первого фундамента.
Задаваясь z, определяется ? по [3], а, затем по формуле   ,
дополнительные вертикальные напряжения. Результаты расчетов сведены в
таблицу 3.4., при этом   , а   .
Таблица 3.4.
Вертикальные напряжения от собственного веса грунта   на границе слоя,
расположенного на глубине z от подошвы, определяется по формуле:
 ,
где    - удельный вес грунта, расположенного выше подошвы;
  и    - удельный вес и толщина i-того слоя грунта.
При
 :   тс/м2;   тс/м2;
 тс/м2;   тс/м2.
На рисунке 3.1. представлены эпюры   и   ,   и   .
Точка пересечения    и   дает сжимаемую толщину основания:
 м.
Найдем осадку по формуле (2.11.):
 м см.
3.2.2.       Расчет осадки второго и третьего оснований.
Второй фундамент:
Задаваясь z, определяется ? по [3], а, затем по формуле   ,
дополнительные вертикальные напряжения. Результаты расчетов сведены в
таблицу 3.4., при этом   , а   .
Таблица 3.4.
Вертикальные напряжения от собственного веса грунта   на границе слоя,
расположенного на глубине z от подошвы, определяется по формуле:
При
 :   тс/м2;   тс/м2;
 тс/м2;   тс/м2.
На рисунке 3.1. представлены эпюры   и   ,   и   .
Точка пересечения    и   дает сжимаемую толщину основания:
 м.
Найдем осадку по формуле (2.11.):
 м см.

Третий фундамент:
Задаваясь z, определяется ? по [3], а, затем по формуле   ,
дополнительные вертикальные напряжения. Результаты расчетов сведены в
таблицу 3.4., при этом   , а   .
Вертикальные напряжения от собственного веса грунта   на границе слоя,
расположенного на глубине z от подошвы, определяется по формуле:
При
 :   тс/м2;   тс/м2;
 тс/м2;   тс/м2.
На рисунке 3.1. представлены эпюры   и   ,   и   .
Точка пересечения    и   дает сжимаемую толщину основания:
 м.
Найдем осадку по формуле (2.11.):
 м см.
3.3.   Проверка расчетов.

Осадка сооружения не должна превышать предельной величины деформации
основания -   см. Это условие выполняется автоматически, так как
 см.
Также должно выполняться условие:
 
Для первого пролета:  
Для второго пролета:  
Условия выполняются, а, следовательно, осадка сооружения допустима.

Список литературы.
1.     Костерин Э.В. Основания и фундаменты. –М.: Высшая школа., 1990.
2.     НИИОСП им. Герсиванова Госстроя СССР. Пособие по проектированию
оснований зданий и сооружений (к СНиП 2.02.01.-83.). –М.:Стройиздат.,
1986.
3.     СНиП 2.02.01.-83. Основания зданий и сооружений Госстрой СССР. –М.:
Стройиздат., 1985.
4.     СНиП 2.02.01.-85. Свайные фундаменты. Госстрой СССР. –М.: ЦИТП
Госстроя СССР., 1986.


2