В Закладки

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

Почта


Поиск по сайту:

          

















Video planning сеть медиафасадов.
Курсовая работа Проектирование фундаментов.

Курсовая работа Проектирование фундаментов.

Санкт – Петербургский Государственный Политехнический Университет

Инженерно-строительный факультет

Кафедра подземных сооружений, оснований и фундаментов

Пояснительная записка

к курсовой работе

«Проектирование фундаментов»

Выполнил:

студент гр. 5014/2

Моисеенко А. Ю.

Принял:

Крутов А. П.

Санкт – Петербург

2003 г.

Содержание

1. Введение. 3

2. Определение расчетных характеристик грунта и расчетных нагрузок. 3

3. Расчет и проектирование фундаментов мелкого заложения. 6

3.1. Определение предварительных размеров фундамента. 6

3.2. Определение совместных деформаций основания и сооружения. Сопостав-ление их с предельными значениями деформаций. 10

4. Расчет и коструирование свайных фундаментов. 17

4.1. Определение глубины заложения подошвы ростверка. 17

4.2. Назначение размеров свай. 17

4.3. Расчет свай по несущей способности и определение их количества. 17

4.4. Определение осадок и сопоставление их с допустимыми. 18

Список литературы 25

1. Введение.

Целью данной работы является составление проекта фундамента акведука, который удовлетворял бы условиям допустимых для данного сооружения деформаций, а также ус-ловиям прочности и долговечности.

2. Определение расчетных характеристик грунт

и расчетных нагрузок.

Схема сооружения и мощность слоев грунта представлена на рис. 1.

Расчет основания производится по двум группам предельных состояний:

- по несущей способности;

- по деформациям.

Расчет основания по деформациям производится на основное сочетание нагрузок, по несущей способности – на особое сочетание нагрузок, а при наличии особых нагрузок и воздействий – на основное и особое сочетание.

При этом расчеты выполняются с использованием расчетных значений характеристик грунтов:

где

xn – нормативное значение данной характеристики;

?g – коэффициент надежности по грунту согласно СНиП 2.02.02 – 83, приложение 1, табл. 1.3 коэффициент надежности по грунту принимается равным:

- в расчетах основания по деформациям ?g = 1,0;

- в расчетах по несущей способности:

- для сцепления ?g = 1,5;

- для коэффициента внутреннего трения ?g =1,1 (песчаные грунты), ?g =1,15 (пы-левато-глинистые грунты).

Расчетные характеристики грунтов:

1 – песок мелкозернистый:

2 – супесь:

, МПа

3 – песок пылеватый:

4 – песок крупнозернистый:

Сбор нагрузок на фундамент представлен в таблице 1.

Таблица 1.

фунд. Наим.

элем. Формула подсчета Норм. знач.

pн, т Коэф. перегр.,

n Расч. знач.

pр, т Плечо

l, м Момент

М, т*м

Ф-1 Бык B*b*(N4 – N3)*?ж/б =

= 5,5*1,6*(13 – 5,5)*2,4 158,40 1,1 174,24

Лоток [2*d2*(N5 – N4) + d1*(B – 2*d2)]*(c + 0,5*L1)* ?ж/б =

= [2*0,25*(15,5 – 13) + 0,35*(5,5 – 2*0,25)]*

*(10,17 + 0,5*15)*2,4 127,22 1,1 139,95

Вода h1*(B – 2*d2)*(c+0,5*L1)* ?в =

= 2*(5,5 – 2*0,25)*(10,17 + 0,5*15)*1 176,70 1,2 212,04

? 526,23

Ветер (c+0,5*L1)*(N5 – N4)*W=

= (10,17 + 0,5*15)*(15,5 – 13)*0,1 4,42 1,4 6,18 8,75 54,11

Ф-2 Бык B*b*(N4 – N3)*?ж/б =

= 5,5*1,6*(13 – 5,5)*2,4 158,40 1,1 174,24

Лоток [2*d2*(N5 – N4) + d1*(B – 2*d2)]*0,5*(L1 + L2)* ?ж/б =

= [2*0,25*(15,5 – 13) + 0,35*(5,5 – 2*0,25)]*

*0,5*(15 + 17)*2,4 115,20 1,1 126,72

Вода h1*(B – 2*d2)*0,5*(L1 + L2)* ?в =

= 2*(5,5 – 2*0,25)*0,5*(15 + 17))*1 160,00 1,2 192,00

? 492,96

Ветер 0,5*(L1 + L2)*(N5 – N4)*W=

= 0,5*(15+17)*(15,5 – 13)*0,1 4,00 1,4 5,60 8,75 49,00

Ф-3 Бык B*b*(N4 – N3)*?ж/б =

= 5,5*1,6*(13 – 5,5)*2,4 158,40 1,1 174,24

Лоток [2*d2*(N5 – N4) + d1*(B – 2*d2)]*0,5*(L2 + L3))* ?ж/б =

= [2*0,25*(15,5 – 13) + 0,35*(5,5 – 2*0,25)]*

*0,5*(17 + 19)*2,4 129,60 1,1 142,56

Вода h1*(B – 2*d2)*0,5*(L2 + L3)* ?в =

= 2*(5,5 – 2*0,25)*0,5*(17 + 19)*1 180,00 1,2 216,00

? 532,80

Ветер 0,5*(L2 + L3)*(N5 – N4)*W=

= 0,5*(17 + 19)*(15,5 – 13)*0,1 4,50 1,4 6,30 8,75 55,13

3. Расчет и конструирование фундаментов мелкого заложения.

3.1. Определение предварительных размеров фундамента.

1) Определение глубины заложения подошвы фундамента проводится с учетом клима-тических условий и геологии.

Расчетная глубина заложения фундамента по промерзанию:

где

dfn – нормативная глубина промерзания, для Свердловской области dfn = 1,9 м;

kh – коэффициент, учитывающий тепловой режим сооружения, kh = 1,1.

м

2) Предварительное определение площади подошвы фундамента.

Используется принцип расчета и проектирования по деформациям основания.

где

Qф – вес фундамента;

W – противодаление;

P – нагрузка на фундамент от сооружения;

A – Площадь подошвы фундамента;

? - нормальные напряжения по подошве фундамента.

Qф = Vф*?ф = A*df*?ф

Отношение , тогда

A = lф*bф = 3,4375*bф2

Qф = 3,4375*bф2*df*?ф = 3,4375* bф2*2,1*2,4 = 17,325* bф2

w = A*?в*hв = 3,4375*bф2*1,0*0,6 = 2,0625* bф2

Должно выполняться условие:

Используем модель линейно деформируемой среды:

где

?1с, ?2с – коэффициенты условий работы, принимаемые по СНиП 2.02.01 – 83, табл. 3;

k – коэффициент надежности, k = 1,1;

?гр – плотность грунта, на котором лежит подошва фундамента;

?’гр – плотность грунта, залегающего выше подошвы;

M?, M?, Mc – коэффициенты, принимаемые по СНиП 2.02.01 – 83, табл. 4.

Добиваемся оптимальных условий: ? = R.

Фундамент №1.

P = 526,23 т

?гр = ?1взв = ?1сс - ?в*m1 = 1,55 – 1,0*0,58 = 0,97 т/м3

т/м3;

Задаваясь различными значениями bф, находим ? и R, для каждого.

bф, м 3 3,2 3,4 3,6 3,8 4

?, т/м2 21,45 19,39 17,68 16,25 15,04 14,01

R, т/м2 16,35 16,58 16,81 17,05 17,28 17,51

? ? R при bф = 3,4 м

Фундамент №2.

P = 492,96 т

?гр = ?3взв = ?3сс - ?в*m3 = 1,5 – 1,0*0,57 = 0,93 т/м3

т/м3;

Задаваясь различными значениями bф, находим ? и R, для каждого.

bф, м 3,9 4,1 4,3 4,5 4,7 4,9

?, т/м2 13,87 12,97 12,20 11,52 10,93 10,41

R, т/м2 11,56 11,71 11,87 12,02 12,17 12,33

? ? R при bф = 4,4 м

Фундамент №3.

P = 532,80 т

?гр = ?2взв = ?2сс - ?в*m2 = 1,43 – 1,0*0,53 = 0,90 т/м3

т/м3;

Задаваясь различными значениями bф, находим ? и R, для каждого.

bф, м 5,2 5,4 5,6 5,8 6 6,2

?, т/м2 10,17 9,76 9,38 9,05 8,75 8,47

R, т/м2 9,12 9,22 9,32 9,41 9,51 9,60

? ? R при bф = 5,7 м

Для всех фундаментов вычисляем:

ф-та bф,

м lф,

м A,

м2 ?,

т/м2 R,

т/м2 Qф,

т w,

т

1 3,5 12,1 42,35 16,94 16,93 212,23 25,27

2 4,4 15,2 66,88 11,85 11,94 335,41 39,93

3 5,7 19,6 111,72 9,21 9,36 562,89 67,01

Для возможности применения модели линейно деформируемой среды необходимо выпол-нение следующих условий:

где W – момент сопротивления.

Фундамент №1.

т/м2

т/м2

м3

Фундамент №2.

т/м2

т/м2

м3

Фундамент №3.

т/м2

т/м2

м3

Все три фундамента удовлетворяют необходимым условиям.

3.2. Определение совместных деформаций основания и сооружения.

Сопоставление их с предельными значениями деформаций.

Осадка основания S с использованием расчетной схемы в виде линейно деформируемой среды определяется методом послойного суммирования.

где

? = 0,8;

?zсрi – среднее значение дополнительного напряжения от приложенной нагрузки для i-го слоя;

?hi – толщина расчетного слоя;

Ei – модуль деформации расчетного слоя;

Ha – активная глубина сжатия.

где ? - коэффициент, принимаемый по СНиП 2.02.01 – 83, табл. 1, в зависимости от формы подошвы фундамента.

P0 = P - ?гр*d = ?ф - ?гр*d

где

P0 – дополнительное вертикальное давление на основание фундамента;

?гр – удельный вес грунта, расположенного выше подошвы фундамента;

P – среднее давление под подошвой фундамента.

Фундамент №1 (рис. 2).

а) Эпюра напряжений от собственного веса грунта (от дневной поверхности).

(?) 0 т/м2

(?) 1 т/м2

(?) 2 т/м2

(?) 3

?4взв = ?4сс - ?в*m4 = 1,84 – 1,0*0,69 = 1,15 т/м3

т/м3;

б) Эпюра напряжений от нагрузки сооружения.

z, м 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

0 0,57 1,14 1,71 2,29 2,86 3,43 4,00 4,57 5,14 5,71

? 1 0,935 0,768 0,601 0,472 0,375 0,304 0,248 0,207 0,173 0,147

p0, т/м2 14,90 14,90 14,90 14,90 14,90 14,90 14,90 14,90 14,90 14,90 14,90

, т/м2

14,90 13,93 11,45 8,96 7,03 5,59 4,53 3,70 3,08 2,58 2,19

В точке пересечения линий 0,2* и находим величину Ha = 9,28 м. Делим ее на 4 слоя и находим осадку каждого из них. Сумма осадок слоев даст осадку этого фундамента.

№ слоя ,

т/м2 ?hi,

м Ei,

т/м2 Si,

м

1 13,66 2,32 1400 0,023

2 7,97 2,32 1400 0,013

3 4,72 2,32 1400 0,008

4 3,02 2,32 900 0,008

? 0,051

S = 0,8*0,051 = 0,041 м

Фундамент №2 (рис. 3).

а) Эпюра напряжений от собственного веса грунта (от дневной поверхности).

(?) 0

(?) 1

(?) 2

б) Эпюра напряжений от нагрузки сооружения.

z, м 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

0,00 0,45 0,91 1,36 1,82 2,27 2,73 3,18 3,64 4,09 4,55

? 1 0,964 0,844 0,700 0,575 0,475 0,395 0,331 0,282 0,241 0,209

p0, т/м2 9,90 9,90 9,90 9,90 9,90 9,90 9,90 9,90 9,90 9,90 9,90

, т/м2

9,90 9,54 8,35 6,93 5,69 4,70 3,91 3,28 2,79 2,39 2,07

Ha = 8,60 м.

№ слоя ,

т/м2 ?hi,

м Ei,

т/м2 Si,

м

1 9,48 2,15 900 0,023

2 6,63 2,15 4800 0,003

3 4,38 2,15 4800 0,002

4 2,95 2,15 4800 0,001

? 0,029

S = 0,8*0,029 = 0,023 м

Фундамент №3 (рис. 4).

а) Эпюра напряжений от собственного веса грунта (от дневной поверхности).

(?) 0

(?) 1

(?) 2

б) Эпюра напряжений от нагрузки сооружения.

z, м 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

0,00 0,35 0,70 1,05 1,40 1,75 2,11 2,46 2,81 3,16 3,51

? 1 0,980 0,903 0,797 0,688 0,547 0,509 0,440 0,382 0,335 0,295

p0, т/м2 7,32 7,32 7,32 7,32 7,32 7,32 7,32 7,32 7,32 7,32 7,32

, т/м2

7,32 7,17 6,61 5,83 5,04 4,00 3,73 3,22 2,80 2,45 2,16

Ha = 9,24 м.

№ слоя ,

т/м2 ?hi,

м Ei,

т/м2 Si,

м

1 7,11 2,31 300 0,055

2 5,45 2,31 300 0,042

3 3,85 2,31 300 0,030

4 2,76 2,31 4800 0,001

? 0,128

S = 0,8*0,128 = 0,102 м

Расхождения осадок.

Допустимое расхождение:

Расхождение между фундаментами №1 и №2:

Расхождение между фундаментами №2 и №3:

Условие не выполняется.

Грунт под фундаментами №1 и №3 необходимо уплотнить до глубины 2,3 м и 5 м, со-ответственно. Это можно сделать с помощью грунтовых свай, которые вбиваются в грунт и впоследствии вынимаются, а образовавшиеся полости засыпаются грунтом.

Диаметр свай d принимаем равным 50 см. Расстояние между сваями определяется как:

где

?d – плотность сухого грунта природного сложения ?1d = 1,55 т/м3; ?3d = 1,43 т/м3;

?ds – средняя плотность сухого грунта в уплотненном виде ?1ds = ?1ds = 1,65 т/м3.

м; м

Уплотнением необходимо добиться повышения модуля деформации грунта до E = 30 МПа.

В этом случае осадка фундаментов №1 и №3:

м

м

4. Расчет и конструирование свайных фундаментов.

4.1. Определение глубины заложения подошвы ростверка.

Глубину заложения ростверка определяем, исходя из глубины промерзания, анало-гично глубине заложения фундамента мелкого заложения:

hр = df = 1,6 м

4.2. Назначение размеров свай.

Длина свай определяется по геологии (см. рис. 5), исходя из необходимости забивки ее в прочный грунт.

Для всех фундаментов примем сваи квадратного сечения 30 х 30 см2 длиной 9,5 м, 3 м и 8,5 м соответственно а для фундаментов №1, №2 и №3.

4.3. Расчет свай по несущей способности и определение их количества.

Расчет свай по несущей способности и определение их количества ведется согласно СНиП 2.02.03-85. Сваи рассчитываются как висячие.

Одиночную сваю в составе фундамента и вне его по несущей способности грунтов основа-ния следует рассчитывать, исходя из условия:

где

N – расчетная нагрузка, передаваемая на сваю;

Fd – расчетная несущая способность грунта основания одиночной сваи;

kн = 1,4 – коэффициент надежности.

где

?с = 1,0 – коэффициент условий работы сваи в грунте;

?сr = 1,0, ?сf =1,0 – коэффициент условий работы грунта соответственно под нижним кон-цом и по боковой поверхности сваи (табл. 3 СНиП 2.02.03-85);

R – расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи (табл. 1 СНиП 2.02.03-85);

A – площадь опирания сваи на грунт;

U – наружный периметр сваи (поперечного сечения);

fi – расчетное сопротивление i-го слоя грунта по боковой поверхности (табл. 2 СНиП 2.02.03-85);

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

Фундамент №1.

т

т

Размеры ростверка примем на 20 см больше размеров быка в плане, то есть 1,8 х 5,7 м2. Тогда вес ростверка:

Qр = 1,8*5,7*2,1*2,4 = 51,71 т

Необходимое количество свай:

шт

Фундамент №2.

т

т

шт

Фундамент №3.

т

т

шт

Расположение свай в плане представлено на рис. 6.

4.4. Определение осадок и сопоставление их с допустимыми.

Осадка определяется аналогично осадкам фундаментов мелкого заложения (п. 3.2).

Эпюры напряжений от собственного веса грунта будут такие же как и в п. 3.2.

Фундамент №1.

Расчетная схема представлена на рис. 7.

Для возможности использования модели линейно деформируемой среды найдем напряже-ния.

;

;

Bусл = B + 2*h*tg? = 1,5 + 2*9,5*tg6,4? = 3,63 м

Dусл = D + 2*h*tg? = 5,4 + 2*9,5*tg6,4? = 7,53 м

Aусл = Bусл*Dусл = 3,63*7,53 = 27,33 м2

Qгсм = Bусл*Dусл*h*?гр.ср.взв = 3,63*7,53*9,5*0,977 = 253,70 т

т/м3

т/м2

?гр = ?4взв. = 1,15 т/м2; ?'гр = ?гр.ср.взв. = 0,977 т/м2

т/м2

? = 30,43 т/м2 < R = 92,33 т/м2

Для определения осадки построим эпюру :

p0 = ? - ?гр.ср.взв.*h' = 30,43 – 0,977*11,6 = 19,10 т/м2

Для построения эпюры составим таблицу:

z, м 0 1 2 3 4 5 6 7 8

0,00 0,55 1,10 1,65 2,20 2,75 3,31 3,86 4,41

? 1 0,936 0,763 0,579 0,438 0,333 0,259 0,205 0,165

, т/м2

19,10 17,88 14,57 11,06 8,37 6,36 4,95 3,92 3,15

Ha = 6,82 м.

№ слоя ,

т/м2 ?hi,

м Ei,

т/м2 Si,

м

1 18,13 1,705 4800 0,006

2 12,49 1,705 4800 0,004

3 7,78 1,705 4800 0,003

4 4,99 1,705 4800 0,002

? 0,015

S = 0,8*0,015 = 0,012 м

Фундамент №2.

Расчетная схема представлена на рис. 8.

Для возможности использования модели линейно деформируемой среды найдем напряже-ния.

;

;

Bусл = B + 2*h*tg? = 1,5 + 2*3*tg6,8? = 2,22 м

Dусл = D + 2*h*tg? = 5,4 + 2*3*tg6,8? = 6,12 м

Aусл = Bусл*Dусл = 2,22*6,12 = 13,59 м2

Qгсм = Bусл*Dусл*h*?гр.ср.взв = 2,22*6,12*3*1,011 = 41,21 т

т/м3

т/м2

?гр = ?4взв. = 1,15 т/м2; ?'гр = ?гр.ср.взв. = 0,977 т/м2

т/м2

? = 43,11 т/м2 < R = 47,50 т/м2

Для определения осадки построим эпюру :

p0 = ? - ?гр.ср.взв.*h' = 43,11 – 1,011*5,1 = 37,95 т/м2

Для построения эпюры составим таблицу:

z, м 0 1 2 3 4 5 6 7 8

0,00 0,90 1,80 2,70 3,60 4,50 5,41 6,31 7,21

? 1 0,835 0,538 0,342 0,227 0,16 0,118 0,089 0,07

, т/м2

37,95 31,69 20,42 12,98 8,61 6,07 4,48 3,38 2,66

Ha = 6,82 м.

№ слоя ,

т/м2 ?hi,

м Ei,

т/м2 Si,

м

1 32,17 1,879 4800 0,013

2 14,03 1,879 4800 0,005

3 6,71 1,879 4800 0,003

4 3,79 1,879 4800 0,001

? 0,022

S = 0,8*0,022 = 0,018 м

Фундамент №3.

Расчетная схема представлена на рис. 9.

Для возможности использования модели линейно деформируемой среды найдем напряже-ния.

;

;

Bусл = B + 2*h*tg? = 1,5 + 2*8,5*tg4,6? = 2,87 м

Dусл = D + 2*h*tg? = 5,4 + 2*8,5*tg4,6? = 6,77 м

Aусл = Bусл*Dусл = 2,87*6,77 = 19,43 м2

Qгсм = Bусл*Dусл*h*?гр.ср.взв = 2,87*6,77*8,5*0,918 = 151,61 т

т/м3

т/м2

?гр = ?4взв. = 1,15 т/м2; ?'гр = ?гр.ср.взв. = 0,918 т/м2

т/м2

? = 37,89 т/м2 < R = 51,37 т/м2

Для определения осадки построим эпюру :

p0 = ? - ?гр.ср.взв.*h' = 37,89 – 0,918*10,6 = 28,16 т/м2

Для построения эпюры составим таблицу:

z, м 0 1 2 3 4 5 6 7 8

0,00 0,70 1,39 2,09 2,79 3,48 4,18 4,88 5,57

? 1 0,897 0,663 0,462 0,326 0,24 0,181 0,14 0,111

, т/м2

28,16 25,26 18,67 13,01 9,18 6,76 5,10 3,94 3,13

Ha = 6,82 м.

№ слоя ,

т/м2 ?hi,

м Ei,

т/м2 Si,

м

1 25,70 1,705 4800 0,009

2 14,63 1,705 4800 0,005

3 7,97 1,705 4800 0,003

4 4,80 1,705 4800 0,002

? 0,019

S = 0,8*0,022 = 0,015 м

Расхождения осадок.

Расхождение между фундаментами №1 и №2:

Расхождение между фундаментами №2 и №3:

Условие выполнено.

Из двух рассмотренных вариантов экономически выгоднее свайный фундамент.

Список литературы.

1. СНиП 2.02.01-83. Основания зданий и сооружений.

2. СНиП 2.02.03-85. Свайные фундаменты.