В Закладки

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

Почта


Поиск по сайту:

          

















Сейсмостойкость зданий и сооружений амосов синицын основы теории сейсмостойкости.
Курсовая работа Проектирование фундаментов зданий и сооружений.

Курсовая работа Проектирование фундаментов зданий и сооружений.

Министерство образования Российской Федерации

Архангельский государственный технический университет

Факультет: строительный

Кафедра: инженерной геологии, оснований и фундаментов

Специальность: ПГС 290300 заочное отделение

К У Р С О В О Й П Р О Е К Т

по основаниям и фундаментам

Проектирование фундаментов

зданий и сооружений

Выполнила студентка СФ IV к. З/О ___________________ Лашкова Е.В.

Руководитель доцент ___________________ Д.Д. Козмин

Архангельск

2006

Содержание.

Задание 3

1. Общая характеристика здания. 6

2. Сбор нагрузок. 6

2.1 Постоянные нагрузки 6

План здания 9

Разрез 1-1 9

3. Инженерно-геологические условия площадки строительства. 14

3.1 Климатологические и геологические особенности района строительства. 14

Геологическая колонка для скважины №1 16

Геологическая колонка для скважины №2 17

Геологическая колонка для скважины №3 18

План скважин 19

4. Расчет фундамента мелкого заложения. 22

4.1.1. Расчётная схема и исходные данные. 22

4.1.2 Определение размеров фундамента. 22

4.1.3 Проверка вертикальных напряжений на кровле подстилающего слоя грунта. 24

4.2.1 Расчетная схема и исходные данные. 26

4.2.2 Определение размеров фундамента. 26

4.2.3 Проверка вертикальных напряжений на кровле подстилающего слоя грунта. 28

5. Расчет свайного фундамента. 29

5.1.1. Расчетная схема и исходные данные. 29

5. 2. 1. Определение несущей способности сваи 30

5.3.1. Конструирование фундамента 33

5.4.1. Расчёт фактического отказа сваи 36

5.6.1. Расчёт фундамента с буронабивными сваями 37

6. Расчёт осадки основания методом послойного суммирования 40

6.1 Фундамент мелкого заложения под колонну 40

6.2 Свайный фундамент под колонну 43

6.3. Проверка допустимости осадки 47

Список использованной литературы 49

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РФ

АРХАНГЕЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Строительный факультет

Кафедра инженерной геологии, оснований и фундаментов

Задание

на курсовой проект по ОСНОВАНИЯМ И ФУНДАМЕНТАМ

студенту заочного отделения _Лашкова Е.В._ ___ курса __IV__

Исходные данные

Место строительства Онега

Геологический разрез площадки строительства 4

Конструктивная схема здания 8(3)

Состав пояснительной записки

Общая характеристика здания (конструктивная схема здания, описание основных несущих и ограждающих конструкций, размеры пролетов и высота этажей).

Сбор нагрузок в 3-5 расчетных сечениях.

Инженерно-геологические условия площадки строительства (описание характера напластования грунтов и расчет их физических свойств).

Разработка 3-5 вариантов фундаментов с учетом геологических, гидрогеологических и климатических условий площадки строительства.

Проектирование фундамента в открытом котловане (определение размеров подошвы фундамента и его конструирование).

Проектирование свайного фундамента:

а) забивные сваи (определение несущей способности свай по грунту: расчетным методом, результатам статического зондирования, конструирование ростверка);

б) сваи, изготавливаемые в грунте (определение силы расчетного сопротивления сваи по материалу и несущей способности сваи по грунту).

Выбор основного варианта фундамента

Расчет осадки фундамента основного варианта 2-3 методами.

Расчет фундаментов на ЭВМ (определения размеров и осадки фундаментов и сопоставление их с результатами расчетов по п.п. 5, 6, 8).

Технологические особенности производства работ при устройстве фундамента основного варианта.

Графическая часть

Конструкции рассмотренных вариантов фундаментов, совмещенные с геологической колонкой по характерному или наиболее загруженному сечению сооружения.

Планы фундаментов основного варианта (для свайных – план свайного поля и план ростверков).

Конструкции фундаментов в расчетных сечениях.

Детали устройства стен подвала, гидроизоляции, узлов опирания, фундаментных балок, осадочных швов и т.д.

Примечание о принятых материалах и особенностях производства работ.

Дата выдачи проекта «____» ___________ 2005 г.

Дата сдачи проекта «____» ________________ 2005 г.

Руководитель: Козмин Д.Д.

Площадка строительства № 4

Таблица 1.

Данные по пробуренным скважинам

№ скважины Координаты скважины Отметка устья скважины № ИГЭ по стратиграфии Глубина от устья скважины до подошвы слоя Глубина появления

Установления подземных вод

X Y

1 Расположение скважин в пределах пятна застройки принять самостоятельно 8.4 1

13

26

30

36

35 1.0

2.8

6.9

7.7

10.0

15.0

2 7.9 1

13

26

30

36

35 1.1

2.3

6.7

8.1

10.8

15.0 8.1

4.2

3 8.8 1

5

13

26

30

36

35 1.7

2.3

3.4

7.2

9.6

12.3

15.0 1.7

1.7

4 8.5 1

5

13

26

30

36

35 1.1

1.9

2.6

6.2

9.6

12.0

15.0 1.1

1.1

Таблица 2.

Исходные показатели физико-механических свойств грунтов

№ ИГЭ Вид грунта (генетический тип) ? , г/см3 ?s , г/см3 W WL WP Довер. вероят ? ? , град. С ,

кПа Е ,

МПа Кf

м/сут

2 Песок мелкий

TIV 1.98 2.66 0.24 - - 0.95

0.85 27.0 29.0 1.5

2.0 28.0 2

5 Торф уплотнен D=20%

PIV 1.02 1.63 3.67 - - 0.95

0.85 15.0

16.0 31.0

32.0 0.4 0.05

15 Пылевато-глинистый

lgIII 1.97 2.69 0.20 0.25 0.17 0.95

0.85 22.0

23.0 4.0

9.0 29.0 0.03

19 Пылевато-глинистый

gl 2III 2.14 2.73 0.18 0.24 0.15 0.95

0.85 8.0

9.0 51.0

52.0 16.0 0.08

25 Пылевато-глинистый

gl 1III 2.09 2.73 0.19 0.26 0.17 0.95

0.85 7.0

8.0 38.0

39.0 27.0 0.06

33 Пылевато-глинистый

mIII 1.95 2.74 0.28 0.37 0.19 0.95

0.85 18.0

20.0 22.0

26.0 11.0 0.003

1. Общая характеристика здания.

Проектируемое четырёхэтажное здание в осях, А - Г имеет три пролета шириной L1=6м, L2=3,6м, L3=6,4м, высотой 13,8м. Длина здания в осях 1-3 18м, в осях 3-4 и 4-5 3,6м, в осях 5-7 18м. Здание разделено по ширине арочным проходом шириной 7,2м. Этот арочный проход, расположенный по осям А, Б, В и С между осями 3-5, перекрывается ригелями, поверх которых расположены внутренние и наружные стены 2-го, 3-го и 4-го этажей. В пределах ширины прохода по оси 4 установлены колонны, которые воспринимают нагрузку от 3-х этажей. По конструктивной схеме здание с продольными внутренними и наружными несущими стенами. Наружные стены из кирпича толщиной 640мм. Внутренние стены из кирпича толщиной 380мм. Оконные проемы имеются в каждом помещении, размер оконных проемов 1,5x1,8м. В здании имеются перегородки, (оси 5-7) толщиной 120мм. Конструктивная схема здания – бескаркасная. Здание имеет техническое подполье высотой 1,8м. Крановое оборудование отсутствует. Основные конструкции для проектируемого здания представлены в таблице 1.

Таблица 1

Наименование

Марка Вес

1. Плита покрытия ПНС 300 кг/м2

2. Плита перекрытия П60-15 300 кг/м2

3. Ригель перекрытия Б-6 192 кг/м

4. Колонна 400x400 К120-1 350 кг/м

2. Сбор нагрузок.

2.1 Постоянные нагрузки.

Вес 1 м2 покрытия.

Таблица 2

№ Конструктивные элементы Толщина, мм ?

Удельный вес, кН/м3

? Нормат. нагрузка,

qн Коэфф. надежности

?f Расчетная нагрузка

1.

Стеклорубероид кровельный - - 0,031 1,2 0,037

2.

Стеклорубероид гидроизоляционный 4 - 0,092 1,2 0,11

3. Цементный слой 20 20 0,40 1,3 0,52

4. Гранулированный шлак 200 8 1,60 1,3 2,08

5. Пароизоляция, рубероид на битумной мастике 5 8 0,04 1,3 0,052

6. Пустотная плита 120 25 3,0 1,1 3,3

Итого 5,04 1,18 5,95

Вес 1 м2 междуэтажного перекрытия.

Таблица 3

№ Конструктивные элементы Толщина, мм ?

Удельный вес, кН/м3

? Нормат. нагрузка,

qн Коэфф. надежности

?f Расчетная нагрузка

1.

Плиточный пол 15 20 0,30 1,1 0,33

2. Цементный слой 60 20 1,20 1,3 1,56

3. Пустотная плита 120 25 3,0 1,1 3,3

4. Перегородка 120 25 0,20 1,3 0,26

Итого 4,70 1,16 5,45

Вес 1 м2 цокольного перекрытия.

Таблица 4

№ Конструктивные элементы Толщина, мм ?

Удельный вес, кН/м3

? Нормат. нагрузка,

qн Коэфф. надежности

?f Расчетная нагрузка

1. Плиточный пол 15 20 0,30 1,1 0,33

2. Цементный слой 60 20 1,20 1,3 1,56

3. Гранулированный шлак 200 8 1,6 1,3 2,08

4. Пустотная плита 120 25 3,0 1,1 3,3

5. Перегородка 120 25 0,2 1,3 0,26

Итого 6,30 1,20 7,53

Вес 1 м2 кирпичной стены.

Таблица 5

№ Конструктивные элементы Толщина, мм ?

Удельный вес, кН/м3

? Нормат. нагрузка,

qн Коэфф. надежности

?f Расчетная нагрузка

1. Наружная стена Kпр=0,84 640 18 9,66 1,1 10,63

2. Внутренняя стена 380 18 6,84 1,1 7,52

Исходные нормативные нагрузки, учитываемые при расчете фундаментов.

Таблица 6

Нагрузка

Единица измерения

Обозначение

Величина нагрузки

Коэффициент надежности по нагрузке

?f

Постоянные нагрузки

1. Вес покрытия кН/м2 qпк 5,04 1,18

2. Вес междуэтажного перекрытия кН/м2 qмп 4,70 1,16

3. Вес цокольного перекрытия кН/м2 qцп 6,30 1,20

4. Вес наружной кирпичной стены кН/м2 qвкс 9,66 1,1

5. Вес внутренней кирпичной стены кН/м2 qнкс 6,84 1,1

6. Вес ригеля кН/м2 qр 1,92 1,1

7. Вес колонны 400x400 кН/м2 qк 3,84 1,1

Временные нагрузки

8. Снеговая нагрузка г. Онега

IV район кПа qсн 1.65 1,4

9. Ветровая нагрузка г. Онега

IV район, наветренная сторона, С=0,8 кПа qв 0,3 1,4

10. Полезная нагрузка на покрытие кПа qпк 0,7 1,3

11. Полезная нагрузка на перекрытие кПа qмп 2,0 1,3

План здания

Разрез 1-1

Сбор нагрузок в расчетном сечении 1-1 по оси А на отметке 0,000; А=3,0м2. Таблица 7

Эскизы

№ Нагрузка Величина, кН/м2 Грузовая площадь, м2 Плечо

a, м По 2-му предельному состоянию ?f По 1-му предельному состоянию

NOII, кН MOII, кНм NOI, кН MOI, кНм

а=0,32-0,10=0,22м

Постоянные нагрузки

1. Вес покрытия 5,04 3,0 0,22 15,12 3,33 1,18 17,84 3,93

2. Вес 2-ух междуэтажных перекрытий 9,40 3,0 0,22 28,20 6,20 1,16 32,71 7,20

3. Вес цокольного перекрытия 6,30 3,0 0,22 18,90 4,16 1,20 22,68 5,00

4. Вес наружной кирпичной стены 9,66 13,7 0 132,34 0 1,1 145,58 0

Итого постоянная 194,56 13,69 218,81 16,13

Временные нагрузки

5. Ветровая нагрузка г. Ухта (наветренная сторона С=+0,8) ?1=0,95 0,3 13,7 6,85 11,71 80,24 1,4 16,39 112,34

6. Снеговая нагрузка г. Ухта

(?1=0,95) 1,65 3,0 0,22 4,7 1,03 1,4 6,58 1,44

7. Полезная нагрузка на покрытие

(?1=0,95 ?А1=1,0) 0,7 3,0 0,22 2,0 0,44 1,3 2,6 0,57

8. Полезная нагрузка на 3 перекрытия

(?1=0,95 ?n1=0,75) 2,0 3,0 0,22 12,83 2,82 1,3 16,68 21,68

Итого временная 19,53 84,53 25,86 136,03

Основное сочетание всего 214,09 98,22 1,14 244,67 152,16

Расчетные эксцентриситеты e0II=0,46 e0I=0,62

Горизонтальная 11,71 16,39

Сбор нагрузок в сечении 2-2 по оси Б на отметке 0,000. А= 4,8м3 Таблица 8

Эскизы

№ Нагрузка Величина, кН/м2 Грузовая площадь, м2 Плечо

a, м По 2-му предельному состоянию ?f По 1-му предельному состоянию

NOII, кН MOII, кНм NOI, кН MOI, кНм

а=(1,8-3,0)*0,095/ (1,8+3,0)=-0,02м (сила справа от оси)

Постоянные нагрузки

1. Вес покрытия 5,04 8,0 0,02 40,32 0,81 1,18 47,58 0,95

2. Вес 3-х междуэтажных перекрытий 14,1 4,8 0,02 67,68 1,35 1,16 78,51 1,57

3. Вес цокольного перекрытия 6,30 4,8 0,02 30,24 0,60 1,20 36,29 0,73

4. Вес внутренней кирпичной стены 6,84 13,7 0 93,71 0 1,1 103,08 0

Итого постоянная 231,95 2,76 265,46 3,25

Временные нагрузки

5. Снеговая нагрузка г. Ухта (?1=0,95) 1,65 8,0 0,02 12,54 0,25 1,4 17,56 0,35

6. Полезная нагрузка на покрытие (?1=0,95 ?А1=1,0) 0,7 8,0 0,02 5,32 0,11 1,4 7,45 0,15

7. Полезная нагрузка на перекрытие 3-х этажей

(?1=0,95 ?n1=1,0) 2,0 4,8 0,02 27,36 0,54 1,3 35,57 0,71

Итого временная 45,22 0,90 60,58 1,21

Основное сочетание всего 277,17 3,66 1,18 326,04 4,46

Расчетные эксцентриситеты e0II=0,01 e0I=0,01

Сбор нагрузок в сечении 3-3 по оси В на отметке 0,000. А= 18,0м3 Таблица 9

Эскизы

№ Нагрузка Величина, кН/м2 Грузовая площадь, м2 Плечо

a, м По 2-му предельному состоянию ?f По 1-му предельному состоянию

NOII, кН MOII, кНм NOI, кН MOI, кНм

а=(3,2-1,8)*0,095/ (3,2+1,8)=0,03м (сила слева от оси) Постоянные нагрузки

1. Вес 3-ех междуэтажных перекрытий 14,10 18,0 0,03 253,80 7,61 1,16 294,41 8,83

2. Вес ригеля в перекрытии 1,92 5,0 0,03 9,60 0,29 1,1 10,56 0,32

3. Вес ригеля в перекрытии 1,92 3,6 0 6,91 0 1,1 7,60 0

4. Вес колонны 3,84 3,0 0 11,52 0 1,1 12,67 0

5 Вес внутренней кирпичной стены 6,84 45,0 0 307,80 0 1,1 338,58 0

Итого постоянная 589,63 7,90 663,82 9,15

Временные нагрузки

6. Полезная нагрузка на 3 перекрытия

(?1=0,95 ?n1=0,75) 2,00 18,0 0,03 76,95 2,31 1,3 102,34 3,00

Итого временная 76,95 2,31 102,34 3,00

Основное сочетание всего 666,58 10,21 1,15 766,18 12,15

Расчетные эксцентриситеты e0II=0,02 e0I=0,02

Таблица 10

№ сечения Расположение сечения на плане по осям Расчетные нагрузки в сечениях на отметке 0,000

Для расчета по II предельному состоянию Коэфф. надежности по нагрузке

?f Для расчета по I предельному состоянию

HOII, кН NOII, кН MOII, кНм eOII, м HOI, кН NOI, кН MOI, кНм eOI, м

1. А 11,71 214,09 98,22 0,46 1,14 16,39 244,67 152,16 0,62

2. Б 0 277,17 3,66 0,01 1,18 0 326,04 4,46 0,01

3. В-4 0 666,58 10,21 0,02 1,15 0 766,18 12,15 0,02

3. Инженерно-геологические условия площадки строительства.

Инженерно-геологические условия площадки строительства представлены:

- планом расположения буровых скважин;

- инженерно-геологическим разрезом площадки;

- таблицей физико-механических свойств грунтов.

Площадка строительства находится в г. Онега. Рельеф равнинный. Абсолютные отметки поверхности в Балтийской системе высот 7,9…8,8м. Геологические условия выявлены посредством бурения скважин на глубину - 15м. Грунтовые воды приурочены к слою суглинка (верховодка) с уровнем на глубине 1... 1,7м и крупного песка с уровнем на глубине 7,7… 9,6м.

3.1 Климатологические и геологические особенности района строительства.

Район г. Онега, где проектируется здание, по климатическому зонированию в соответствии со СНиП 2.01.07-85 ”Нагрузки и воздействия” имеет:

IV – район ветрового давления.

IV – снеговой район.

Сумма отрицательных температур за зимний период .

На площадке пробурено 4 скважины глубиной 15м. Скважины попадают в пятно застройки, проектируемого здания.

При бурении скважин отбирались образцы ненарушенной и нарушенной структуры грунта.

Отобранные образцы испытывались в лабораторных условиях. В результате испытаний после статической обработки получены расчетные характеристики основных физико-механических свойств грунта каждого слоя (табл. 11). По исследованным основным характеристикам с использованием расчетных зависимостей, определялись производные характеристики грунтов, по которым и устанавливалось полное наименование грунтов, залегающих в основании проектируемого здания (табл. 12).

Исходные показатели физико-механических свойств грунтов. Таблица 11.

№ ИГЭ Вид грунта (генетический тип) ? , г/см3 ?s , г/см3 W WL WP Довер. вероят ? ? , град. С ,

кПа Е ,

МПа Кf

м/сут

1 Песок мелкий

TIV 2,00 2,68 0,16 - - 0,95

0,85 28,0 30,0 3,0

4,0 37,0 0,6

5 Торф уплотнен D=20%

PIV 1,02 1,63 3,67 - - 0,95

0,85 15,0

16,0 31,0

32,0 0,4 0,05

13 Суглинок текучепластичный

lpIV 1,87 2,69 0,59 0,62 0,46 0,95

0,85 17,0

18,0 10,0

12,0 2,4 0,08

26 Суглинок тугопластичный

gl 1III 2,08 2,72 0,20 0,27 0,17 0,95

0,85 9,0

10,0 40,0

42,0 28,0 0,04

30 Суглинок текучепластичный

mIII 1,94 2,72 0,28 0,31 0,18 0,95

0,85 18,0

20,0 10,0

11,0 18 0,01

36 Песок средн крупности

mIII 2,01 2,67 0,12 - - 0,95

0,85 30,0

32,0 2,4

3,8 44 1,7

35 Суглинок полутвердый

mIII 2,05 2,72 0,21 0,33 0,19 0,95

0,85 22,0

24,0 84,0

86,0 32,0 0,04

Производные показатели физико-механических свойств грунтов. Таблица 12

№ ИГЭ Вид грунта (генетический тип)

е,

- ? , kH/м3 ?sb , kH/м3 Sr,

- Ip,

- Il,

- ?d , г/см3 µ,

- ?,

- m?,

МПа-1 c?, м2/год

1 Песок мелкий

TIV 0,55 20,0 23,7 0,78 - - 1,72 0,32 0,70 0,019 1157,57

5 Торф уплотнен D=20%

PIV 6,46 10,2 3,5 0,93 - - 0,21 0,30 0,74 1,850 0,99

13 Суглинок текучепластичный

lpIV 1,28 18,7 16,1 1,23 0,16 0,81 1,18 0,36 0,60 0,250 11,68

26 Суглинок тугопластичный

gl 1III 0,57 20,8 23,7 0,96 0,10 0,30 1,73 0,36 0,60 0,021 68,13

30 Суглинок текучепластичный

mIII 0,79 19,4 20,7 0,96 0,13 0,77 1,52 0,36 0,60 0,333 10,95

36 Песок средн крупности

mIII 0,49 20,1 24,7 0,66 - - 1,66 0,30 0,74 0,017 3689,46

35 Суглинок полутвердый

mIII 0,61 20,5 23,1 0,94 0,14 0,14 1,69 0,36 0,60 0,019 77,87

Геологическая колонка для скважины №1

На исследованной площадке №4

Абсолютная отметка устья 8,4 м

Подошва

слоя Мощность слоя,м Литологический разрез скважины Состав грунтов Описание пород по глубине

Пробуренной скважины индекс Относительный

уровень

Глубина залегания, м Абсолютная отметка, м дата

появления установления

1,0 7,4 1,0

Песок мелкий TIV

2,8 5,6 1,8 Суглинок текучепластичный

lpIV

6,9 1,5 4,1 Суглинок тугопластичный

gl 1III

7,7 0,7 0,8 Суглинок текучепластичный mIII

10,0 -1,6 2,3 Песок средней крупности mIII

15,0 -6,6 5,0 Суглинок полутвердый

mIII

Геологическая колонка для скважины №2

На исследованной площадке №4

Абсолютная отметка устья 7,9 м

Подошва

слоя Мощность слоя,м Литологический разрез скважины Состав грунтов Описание пород по глубине

Пробуренной скважины индекс Относительный

уровень

Глубина залегания, м Абсолютная отметка, м дата

появления установления

1,1 6,8 1,1

Песок мелкий TIV 8,1 4,2

2,3 5,6 1,2 Суглинок текучепластичный lpIV

6,7 1,2 4,4 Суглинок тугопластичный

gl 1III

8,1 -0,2 1,4 Суглинок текучепластичный mIII

10,8 -2,9 2,7 Песок средней крупности

mIII

15,0 -7,1 4,2 Суглинок полутвердый

mIII

Геологическая колонка для скважины №3

На исследованной площадке №4

Абсолютная отметка устья 8,8 м

Подошва

слоя Мощность слоя,м Литологический разрез скважины Состав грунтов Описание пород по глубине

Пробуренной скважины индекс Относительный

уровень

Глубина залегания, м Абсолютная отметка, м дата

появления установления

1,7 7,1 1,7

Песок мелкий TIV 1,7 1,7

2,3 6,5 0,6 Торф уплотненный D=20% PIV

3,4 5,4 1,1 Суглинок текучепластичный lpIV

7,2 1,6 3,8 Суглинок тугопластичный

gl 1III

9,6 -0,8 2,4 Суглинок текучепластичный

mIII

12,3 -3,5 2,7 Песок средней крупности

mIII

15,0 -6,2 2,7 Суглинок полутвердый

mIII

План скважин

` Фундамент

На естественном основании 1 На естественном основании 2 Свайный 1 Свайный 2 Свайный – сваи буронабивные

Сечение 2

4. Расчет фундамента мелкого заложения.

4.1.1. Расчётная схема и исходные данные.

Рассматриваем первое расчетное сечение (колонна по оси 4).

Проектируем фундамент под колонну в части здания с подвалом.

Нагрузки в расчетном сечении 3-3: NII = 666,58 кН, МII=10,21 кНм.

Под подошвой фундамента залегает суглинок тугопластичный в насыщенном водой состоянии.

Физико-механические характеристики: (Ip=0,10; IL=0,30):?=20,8 кН/м3, ?sb=23,7 кН/м3,

?II=10,00, СII=42 кПа, Е=28000кПа.

4.1.2 Определение размеров фундамента.

Расчет фундаментов мелкого заложения выполняется по второй группе предельных состояний. Используем расчетную схему основания в виде линейно деформированной среды.

Вычислим расчетное сопротивление грунта основания:

,

Для пылевато-глинистых грунтов при 0,25 ? ? 0,5(по СНиП 2.02.01-83):

?с1=1,2 – коэффициент условий работы;

?с2=1,1 – коэффициент условий работы для зданий с гибкой конструктивной схемой;

k=1 – т.к. прочностные характеристики грунта определены лабораторными испытаниями;

Коэффициенты: М?=0,18; Мq=1,73; Мс=4,14 –для ?II=100 (по СНиП 2.02.01-83, табл. 44);

кz=1 – при ширине подошвы фундамента b<10м;

?/II =18,7кН/м3 – удельный вес грунта выше подошвы фундамента;

db=1,2 – глубина подвала - расстояние от уровня планировки до пола подвала;

dl – глубина заложения фундамента; dl =hs+hcf?cf/?lII

hs – толщина слоя грунта выше подошвы фундамента со стороны подвала;

hcf - толщина конструкции пола подвала;

?cf – средний удельный вес пола подвала;

Конструкция пола подвала (сверху вниз):

Плитка (?=18кН/м3) 0,02 м; бетонная подготовка (?=20кН/м3) 0,2 м; щебень (?=17кН/м3) 0,3 м.

Средний удельный вес пола подвала ?cf= ?1* h1 + ?2* h2 + ?3* h3 /( h1+ h2+ h3)=9,48/0,52=18,2 кН/м3

dl =1,78+0,52*18,2/18,7=2,29

?II=20,8кН/м3– удельный вес грунта, залегающего под подошвой фундамента.

Расчетное сопротивление грунта:

Значения R при b=1,2,3м приведены в таблице 12.

Таблица 12

Ширина фундамента

b, м ?1II , кН/м3 R, кПа р, кПа

1 18,7 383,50 503,89

2 18,7 388,44 170,60

3 19 395,77 108,88

Давление под подошвой фундамента (находим приближенное значение):

где А=(1…1,5)b2 – площадь для отдельных фундаментов,

?m =16…18кН/м3 - средний удельный вес грунта и материала фундамента в сечениях c подвалом.

Вычислив р при различных значениях b по точке пересечения графиков R=f(b) и p=f(b) определяем требуемую ширину подошвы фундамента–1,2м. Длина подошвы должна быть не менее 1,2•1,2=1,44м.

Принимаем типовой фундамент с размерами подошвы 1,5х1,5м.

Расчетное сопротивление грунта: кПа

Объем фундамента Vf=0,3(1,5•1,5)+1,2•0,9•0,9=1,65 м3,

Его вес Gf =1,65•25=41,25 кН

Объем грунта на уступах Vg= 1,5•1,5•1,5-1,65=1,73 м3,

Его вес Gg=1,73•18,7= 32,35 кН

Среднее давление на основание:

328,97 кПа

Условие p

Проверяем краевые напряжения при эксцентриситете нагрузки:

e = =0,014 м.

pmax(min)= , где l- длина подошвы фундамента.

рmax= =247,85<1,2R=463,16 кПа

рmin= = 227,27>0кПа

Все условия выполнены.

Окончательно принимаем фундамент с размерами: 1,5х1,5м, h=1,5м.

4.1.3 Проверка вертикальных напряжений на кровле подстилающего слоя грунта.

В пределах сжимаемой толщи основания грунты, обладающие меньшей прочностью по сравнению с подстилающим слоем, отсутствуют.

Опалубка и армирование отдельно стоящего фундамента стаканного типа.

Сетки с-1, с-2, с-3

4.2.1 Расчетная схема и исходные данные.

Рассматриваем второе расчетное сечение (внутренняя стена по оси Б).

Проектируем фундамент под стену в части здания с подвалом.

Нагрузки в расчетном сечении 2-2: NII = 277,17 кН, МII=3,66 кНм.

Под подошвой фундамента залегает суглинок тугопластичный в насыщенном водой состоянии.

Физико-механические характеристики: (Ip=0,10; IL=0,30):?=20,8 кН/м3, ?sb=23,7 кН/м3,

?II=10,00, СII=42 кПа, Е=28000кПа.

4.2.2 Определение размеров фундамента.

Расчет фундаментов мелкого заложения выполняется по второй группе предельных состояний. Используем расчетную схему основания в виде линейно деформированной среды.

Вычислим расчетное сопротивление грунта основания:

,

Для пылевато-глинистых грунтов при 0,25 ? ? 0,5(по СНиП 2.02.01-83):

?с1=1,2 – коэффициент условий работы;

?с2=1,1 – коэффициент условий работы для зданий с гибкой конструктивной схемой;

k=1 – т.к. прочностные характеристики грунта определены лабораторными испытаниями;

Коэффициенты: М?=0,18; Мq=1,73; Мс=4,14 –для ?II=100;

кz=1 – при ширине подошвы фундамента b<10м;

?/II =18,7кН/м3 – удельный вес грунта выше подошвы фундамента;

db=1,2 – глубина подвала - расстояние от уровня планировки до пола подвала;

dl – глубина заложения фундамента; dl =hs+hcf?cf/?lII

hs – толщина слоя грунта выше подошвы фундамента со стороны подвала;

hcf - толщина конструкции пола подвала;

?cf – средний удельный вес пола подвала;

Конструкция пола подвала (сверху вниз):

Плитка (?=18кН/м3) 0,02 м; бетонная подготовка (?=20кН/м3) 0,2 м; щебень (?=17кН/м3) 0,3 м.

Средний удельный вес пола подвала ?cf= ?1* h1 + ?2* h2 + ?3* h3 /( h1+ h2+ h3)=9,48/0,52=18,2 кН/м3

dl =1,78+0,52*18,2/18,7=2,29

?II=20,8кН/м3– удельный вес грунта, залегающего под подошвой фундамента.

Расчетное сопротивление грунта:

Значения R и р при b=0,5; 1; 2м приведены в таблице 13

Таблица 13

Ширина фундамента

b, м ?II , кН/м3 R, кПа р, кПа

0,5 20,8 351,40 590,04

1 20,8 353,87 312,87

2 20,8 358,81 174,28

Давление под подошвой фундамента (находим приближенное значение):

где А=1b – площадь для ленточных фундаментов,

?m =16…18кН/м3 - средний удельный вес грунта и материала фундамента в сечениях с подвалом.

Вычислив р при различных значениях b по точке пересечения графиков R=f(b) и p=f(b) определяем требуемую ширину подошвы фундамента–0,8м. Длина подошвы должна быть не менее 0,8•1,2=0,96м.

Принимаем ФЛ-10.12:

(m=0,75т.)

Расчетное сопротивление грунта:

R=353,87 кПа

Его вес Gf = =3,15кН/м

Объем фундамента Vf= = =0,126м3

Среднее давление на основание

280,32 кПа

Условие p

4.2.3 Проверка вертикальных напряжений на кровле подстилающего слоя грунта.

В пределах сжимаемой толщи основания грунты, обладающие меньшей прочностью по сравнению с подстилающим слоем, отсутствуют.

5. Расчет свайного фундамента.

5.1.1. Расчетная схема и исходные данные.

Проектируем свайный фундамент под колонну.

Нагрузки в расчетном сечении 3-3: NII = 766,18 кН, МII=12,15 кНм. Высота ростверка 1,5м.

К расчету принимаем сваю марки СНпр9-35 длиной 9 м и размером поперечного сечения 35см. За вычетом заделки в ростверк рабочая длина сваи составит .

Расчетная схема свайного фундамента:

5. 2. 1. Определение несущей способности сваи

5.2.1.1. Расчёт по характеристикам грунтов основания.

Несущую способность висячей забивной сваи, работающей на сжимающую нагрузку, определяем по формуле 8 СНиП 2.02.03-85 «Свайные фундаменты»:

,

– коэффициент условий работы сваи в грунте;

– коэффициенты условий работы грунта соответственно под нижним концом и на боковой поверхности сваи; учитывают способ погружения сваи, определяем по СНиП 2.02.03-85 табл.3;

R – расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи, определяем по СНиП 2.02.03-85 табл.1;

А – площадь поперечного сечения сваи;

u – периметр поперечного сечения сваи;

– расчетное сопротивление i-го слоя грунта основания на боковой поверхности сваи, определяем по СНиП 2.02.03-85 табл.2;

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

Острие сваи располагается в суглинке, имеющем показатель текучести

Разбиваем толщу грунта в пределах длины сваи на слои толщиной не более 2м. Находим расстояние Z от отметки природного рельефа NL до середины каждого элементарного слоя

Глубина погружения острия сваи .

Для вычисления несущей способности определяем параметры, входящие в формулу:

Вычисление сил сопротивления грунта на боковой поверхности сваи сводим в

таблицу 14.

Таблица 14

№ Наименование грунта

1 Песок мелкий 0,55 0,5 0,45 30,0 15,0

2 Суглинок (Il=0,81) 1,28 1,2 1,3 6,0 7,2

3 Суглинок (Il=0,30) 0,57 2,0 2,9 4,5 9,0

4 Суглинок (Il=0,30) 0,57 1,2 4,5 39,0 46,8

5 Суглинок (Il=0,30) 0,57 1,2 5,7 41,5 49,8

6 Суглинок (Il=0,77) 0,79 1,5 7,05 8,0 12,0

7 Песок ср. кр. 0,49 1,1 8,35 63,0 69,3

Итого: h0 = 8,7 209,1

Несущая способность сваи:

Допускаемая нагрузка на сваю:

5.2.1.2. Расчет по данным статического зондирования.

Несущую способность сваи определяем по СНиП 2.02.03-85 «Свайные фундаменты»:

;

– сопротивление грунта под нижним концом сваи;

, – коэффициент перехода от qs к Rs

– среднее значение сопротивления грунта под наконечником зонда;

– площадь поперечного сечения сваи;

– среднее значение предельного сопротивления грунта на боковой поверхности сваи;

, –коэффициент перехода , определяем по СНиП 2.02.03-85 табл.15;

– среднее значение сопротивления грунта на боковой поверхности зонда ;

– суммарное значение сил трения грунта на боковой поверхности зонда на отметках острия сваи и подошвы ростверка;

– периметр зонда;

– длина сваи за вычетом заделки в ростверк;

– периметр поперечного сечения сваи;

Допускаемая нагрузка на сваю ;

Совмещаем сваю с графиком статического зондирования:

Индекс грунта Глубина подошвы слоя, м Мощность слоя, м Отметка подошвы слоя, м Геологический разрез по скважине Консистенция Глубина зондирования

5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Q, кН

1 2 3 4 5 6 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 q, МПа

TVI

1,1 1,1 6,8

1

lpIV 2,3 1,2 5,6 2

glllll

6,7 4,4 1,2 3

4

5

6

7

mlll 8,2 1,5 -0,3 8

mlll 10,9 2,7 -3,0 9

10

11

mlll 15,0 4,1 -7,1 12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

Площадь эпюры q (сопротивление грунта под наконечником зонда) на участке высотой

5d = 5?0,35 =1,75 м, расположенном на глубине от 4,9 до 6,4 м от отметки природного рельефа NL составляет:

Среднее значение сопротивления грунта .

При , отсюда предельное сопротивление грунта под концом сваи

По графику статического зондирования определяем значение сил трения грунта по боковой поверхности зонда:

- на глубине 0,6 м (низ ростверка) Q1 = 4,0 кН.

- на глубине 9,3 м (острие сваи) Q2 = 32,5 кН.

,

,

Допускаемая нагрузка на сваю:

.

5.2.1.3. Несущая способность сваи по материалу.

Принята свая марки СНпр9-35, несущая способность по материалу составляет - .

Вывод: при определении числа свай в фундаменте принимаем наименьшее значение несущей способности - .

5.3.1. Конструирование фундамента

Конструирование фундамента под внутреннюю колонну.

Ориентировочно требуемое число свай в кусте находим по формуле

,

В первом приближении, когда размеры ростверка неизвестны, можно принять ,

– глубина заложения низа ростверка.

– средний удельный вес грунта материала фундамента, в сечении с подвалом.

Вес сваи ,

Вес ростверка и грунта на его уступах

Эксцентриситет продольного усилия е=0,02м

Коэффициент k=1+1,8*0,02=1,04

Требуемое число сваи в грунте

,

Принимаем 2 сваи.

Расстояние между сваями назначаем . Минимальная ширина ростверка

. Ширину ростверка принимаем . Плита ростверка размерами .

Схема ростверка:

Сетка с-4

Расчетную нагрузку, приходящуюся на одну сваю в кусте, определяют по формуле (с учетом того, что колонна центральная, эксцентриситеты не возникают)

,

Определяем значения параметров, входящих в формулу

Нагрузка:

Объем ростверка: ,

Вес ростверка: ,

Объем грунта на уступах ростверка: ,

Вес грунта: ,

Вес сваи: ,

Расчетная нагрузка на сваю

,

Условие выполняется: .

5.4.1. Расчёт фактического отказа сваи

Фактический отказ сваи определяем по формуле:

, где

– коэффициент, принимаемый в зависимости от материала сваи; для железобетонных свай

;

– площадь поперечного сечения сваи, м2;

– коэффициент восстановления удара, при забивке железобетонных свай молотом ударного действия с применением наголовника с деревянным вкладышем;

- масса молота.

– масса наголовника с подбабком и сваей:

т.

– требуемая несущая способность сваи.

– максимальная нагрузка на сваю,

– необходимая минимальная энергия удара молота:

,

– расчётная нагрузка на сваю.

По минимальной энергии удара выбираем тип молота:

трубчатый дизель-молот УР1-1250:

энергия удара – ;

– масса молота, т;

высота подъёма молота – 3 м;

высота молота – 4 м;

число ударов в минуту – 44;

наибольший вес забиваемой сваи –3 т.

Фактический отказ сваи:

.

Условие выполняется, поэтому для забивания свай применяем трубчатый дизель-молот УР1-1250.

5.6.1. Расчёт фундамента с буронабивными сваями

Проектируем фундамент под колонну.

Проектируем фундамент с четырьмя сваями. Применяем буронабивные сваи сплошного сечения без уширения ствола, бетонируемые в скважинах, пробуренных с креплением стенок извлекаемых обсадными трубами. Диаметр сваи 0,5м. Расстояние между сваями в свету 1,0 м, в осях –1,5 м.

Вычисляем объем и вес ростверка и грунта на его уступах:

Максимальная нагрузка на сваю

.При выбранном способе изготовления буронабивных свай вмещающий их грунт дополнительно не уплотняется. Это приводит к существенному снижению расчетного сопротивления грунта по сравнению с рассмотренным выше вариантом фундамента с забивными сваями. Задаемся рабочей длиной сваи на четыре метра больше –11,7м. С учетом заделки в ростверк на 0,1м полная длина сваи составит 11,8м.

Вес сваи

Максимальная нагрузка на сваю .

Определяем значение параметров, входящих в формулу:

при и (по СНиП 2.02.03-85 табл.1);

, .

Таблица 15

№ Наименование грунта

1 Песок мелкий 0,55 0,5 0,45 30,0 15,0

2 Суглинок (Il=0,81) 1,28 1,2 1,3 6,0 7,2

3 Суглинок (Il=0,30) 0,57 2,0 2,9 4,5 9,0

4 Суглинок (Il=0,30) 0,57 1,2 4,5 39,0 46,8

5 Суглинок (Il=0,30) 0,57 1,2 5,7 41,5 49,8

6 Суглинок (Il=0,77) 0,79 1,5 7,05 8,0 12,0

7 Песок ср. кр. 0,49 1,0 8,30 62,5 69,3

8 Песок ср. кр. 0,49 1,7 9,65 64,5 109,7

9 Суглинок (Il=0,14) 0,61 1,4 11,20 66,7 93,4

Итого: h0 = 11,7 412,2

Несущая способность сваи:

Допускаемая нагрузка на сваю

Условие выполняется: .

6. Расчёт осадки основания методом послойного суммирования

6.1 Фундамент мелкого заложения под колонну

Осадку основания определяют методом послойного суммирования с использованием расчетной схемы в виде линейно деформируемого полупространства. Расчет осадки основания выполняем в третьем расчетном сечении (одиночный фундамент под колонну).

Грунтовое основание на глубину (3…5)b делят на элементарные слои толщиной

hi = (0,2…0,4)b. На границах слоев вычисляют вертикальные нормальные напряжения, создаваемые собственным весом грунта и проектируемым фундаментом.

Напряжения от собственного веса грунта вычисляют по формуле

,

где ?zg0 – напряжение на отметке подошвы фундамента FL.

При расчете напряжений, создаваемых фундаментом, исключают так называемое природное давление, существовавшее на отметке подошвы фундамента до начала строительства - ?zg0. Считают, что сжатие грунта в основании происходит только от дополнительных напряжений:

,

? – коэффициент, учитывающий распределение напряжений по глубине, зависит от l/b и ?=2z/b определяем по СНиП 2.02.01-83, прил. 2, табл. 1.

р0 – дополнительное давление под подошвой фундамента.

Допустимая толщина слоя .

l/b=1,5/1,5=1.

Вычисления по определению собственного веса грунта и дополнительных напряжений сводим в таблицу.

Таблица 16.

№ ИГЭ Z , м

26 0 0 1 313,37 68,6 13,72

26 0,5 0,67 0,87 272,66 79,0 15,80

26 1,0 1,33 0,55 172,44 89,4 17,88

26 1,5 2,00 0,35 109,81 99,8 19,96

26 2,0 2,67 0,23 72,23 110,2 22,04

26 2,5 3,33 0,16 50,31 120,6 24,12

26 3,0 4,00 0,12 37,78 131,0 26,20

26 3,5 4,67 0,08 25,25 141,4 28,28

26 4,1 5,47 0,05 15,86 151,8 30,36

30 4,6 6,13 0,04 12,73 161,7 32,34

Для вычисления осадки определяем положение нижней границы сжимаемой толщи. Указанная граница находится на глубине, где выполняется условие . Расстояние от подошвы фундамента до нижней границы называют мощностью сжимаемой толщи и

обозначают .

В пределах сжимаемой толщи для каждого элементарного слоя вычисляем средние значения дополнительных напряжений:

,

Осадку основания находят как сумму осадок элементарных слоев:

,

n- число слоев, на которое разбита сжимаемая толща.

Таблица 17.

Номер слоя Z, м ?zp, кПа ?zpi, кПа hi, м Ei, МПа Si,мм

1 0 313,37 293,02 0,5 28 5,2

0,5 272,66

2 222,55 0,5 28 4,0

1,0 172,44

3 141,13 0,5 28 2,5

1,5 109,81

4 91,02 0,5 28 1,6

2,0 72,23

5 61,27 0,5 28 1,1

2,5 50,31

6 44,05 0,5 28 0,8

3,0 37,78

7 31,52 0,5 28 0,6

3,5 25,25

Итого:

15,8

Итого:

12,6

Таким образом, осадка основания составляет см.

6.2 Свайный фундамент под колонну

6.2.1 Расчетная схема и исходные данные.

Свайный фундамент заменяем условным фундаментом на естественном основании. Условный фундамент включается в себя ростверк, сваи и массив грунта, ограниченный горизонтальной плоскостью, проходящей через нижние концы свай, поверхностью планировки, вертикальными плоскостями, удаленными от наружных граней крайних рядов свай на расстояние ?.

;

hp – участок сваи, вдоль которого окружающий сваю участок вовлекается в работу за счет сил трения.

- средний угол внутреннего трения грунтов, контактирующих со сваей.

Вертикальная нагрузка на фундамент составляет . Фундамент включает ростверк высотой 1,5м и две сваи марки СНпр9-35, заделанные в него на 0,3м. Расстояние между наружными гранями свай:

;

На участке свай длиной hp, равном 8,7 м, действует позитивное трение. Со сваей контактируют суглинки и пески со средним углом внутреннего трения, равным:

;

Размеры условного фундамента:

;

;

Под подошвой фундамента залегает слой песка. Модуль деформации .

;

;

;

;

;

;

Среднее значение удельного веса грунта

;

Среднее давление под подошвой:

Для вычисления расчетного сопротивления песка, залегающего под подошвой условного фундамента, находим:

Условие выполняется .

6.2.2. Определение напряжений в основании.

Определяем природное давление на отметке подошвы условного фундамента FL = - 2,4 м. Расчет ведем от отметки природного рельефа NL = 8,5 м, приняв напластование грунтов, существовавшее до начала строительства:

- ИГЭ №1.

- ИГЭ №13.

- ИГЭ №26.

- ИГЭ №30.

- ИГЭ №36.

Делим весь массив условного основания на элементарные слои. Допустимая толщина слоя

Глубина рассматриваемого массива слоев.

Вычисления по определению собственного веса грунта и дополнительных напряжений сводим в таблицу 18.

Таблица 18.

№ ИГЭ Z , м

- 0 0 1 206,69 179,13 35,83

36 0,8 0,61 0,91 188,08 195,21 39,04

35 1,6 1,22 0,70 144,68 211,61 42,32

35 2,4 1,82 0,50 103,35 228,01 45,60

35 3,2 2,43 0,36 74,71 244,41 48,88

35 4,0 3,04 0,26 53,74 260,81 52,16

35 4,8 3,65 0,2 41,34 277,21 55,44

35 5,6 4,26 0,15 49,99 293,61 58,72

35 6,4 4,87 0,12 31,00 310,01 62,00

35 7,2 5,48 0,10 20,67 326,41 65,28

35 8,0 6,08 0,08 16,53 342,81 68,56

Для вычисления осадки определяем положение нижней границы сжимаемой толщи. Указанная граница находится на глубине, где выполняется условие . Расстояние от подошвы фундамента до нижней границы называют мощностью сжимаемой толщи и

обозначают .

В пределах сжимаемой толщи для каждого элементарного слоя вычисляем средние значения дополнительных напряжений:

,

Осадку основания находят как сумму осадок элементарных слоев:

,

n- число слоев, на которое разбита сжимаемая толща.

Вычисления сводим в таблицу 19.

Таблица 19.

Номер слоя Z, м ?zp, кПа ?zpi, кПа hi, м Ei, МПа Si,мм

1 0 206,69 197,39 0,8 44 3,59

0,8 188,08

2 166,34 0,8 32 4,16

1,6 144,68

3 124,02 0,8 32 3,10

2,4 103,35

4 89,03 0,8 32 2,23

3,2 74,71

5 64,23 0,8 32 1,61

4,0 53,74

6 47,54 0,8 32 1,19

4,8 41,34

Итого: 15,88

Итого:

12,70

Таким образом, осадка основания составляет .

6.3. Проверка допустимости осадки

Нормы проектирования фундаментов ограничивают абсолютные и относительные значения осадок:

,

Где S – осадка основания фундамента,

SU – предельное значение осадки основания,

?S – разность осадок оснований смежных фундаментов,

L – расстояние между осями смежных фундаментов.

Предельные значения абсолютных и относительных осадок определяются по СНиП 2.02.01.83, прил. 4 в зависимости от конструктивных особенностей сооружения.

Для многоэтажных бескаркасных зданий с несущими стенами из кирпичной кладки без армирования предельное значение осадки основания составляет 10 см, поэтому осадка фундамента мелкого заложения 1,3 см, а также для свайного фундамента 1,3 см являются допустимыми.

Список использованной литературы

1. СНиП 2.01.07-85 “Нагрузки и воздействия” Утв. Госстроем СССР 29.08.85.- М.; ЦИТП

Госстроя СССР, 1986.-38с.

2. СНиП 2.02.01-83 “Основания зданий и сооружений” Утв. Госстроем СССР 29.08.85.- М.; ЦИТП

Госстроя СССР, 1984.-38с.

3. СНиП 2.02.03-85 “Свайные фундаменты” Утв. Госстроем СССР 20.12.85.- М.; ЦИТП

Госстроя СССР, 1986.-45с.

4. Трепененков Р.И. “Альбом чертежей деталей и конструкций промышленных зданий”. – М.;

Высш.шк., 1980.

5. Пособие по проектированию оснований зданий и сооружений

(к СНиП 2.02.01-83) / НИИОСП.- М.; Стройиздат, 1986. – 415с.

6. Руоводство по проектированию свайных фундаментов. – М.; Стройиздат, 1980. – 150с.