Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
к курсовой работе по дисциплине
«Основания и фундаменты»
(подпись, дата) (инициалы, фамилия)
Автор работы Хамицкий Е.Н.
Группа ИПС-401 № зачетной книжки 10-8.122
Специальность: 270102 «Промышленное и гражданское строительство»
Обозначение проекта: КР-02068025.270102.122
(подпись, дата, инициалы, фамилия)
Руководитель работы С.И. Ильичёва
(подпись, дата, инициалы, фамилия)
Члены комиссии ________________________________________
(подпись, дата, инициалы, фамилия)
________________________________________
Брянск 2014
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
КР-02068025.270102.122
Разраб.
Хамицкий Е.
Провер.
Ильичёва С.И.
Н. Контр.
Утверд.
Курсовая работа по дисциплине «Основания и фундаменты»
Лит.
Листов
44
ИПС – 401
СОДЕРЖАНИЕ
1. Исходные данные…………………………………………………......….……4
2. Оценка инженерно-геологических условий и свойств грунтов строительной площадки
2.1 Построение инженерно-геологического разреза…………………….....5
2.2 Вычисление характеристик грунта………………………………….......7
2.3 Определение условного расчетного сопротивления грунтов…….........8
2.4. Определение удельного веса грунта …………………………………...9
2.5. Расчётные характеристики грунта……………………………………...9
2.6 Заключение о возможности использования грунтов в качестве оснований……………………………………………………………………...…11
3. Сбор нагрузок, действующих на фундаменты и основания по заданным двум сечениям
3.1. Сбор нагрузок…………………………………………………………...12
4. Разработка фундамента на естественном основании под среднюю колонну
4.1. Определение глубины заложения фундамента………………………..17
4.2. Определение размеров подошвы фундамента………………………...18
4.3. Проверка высоты фундамента из условия продавливания дна фундамента колонной…………………………………………………………...20
5. Разработка свайного фундамента
5.1. Выбор типа, материала и конструкции сваи…………………………..22
5.2. Выбор глубины заложения ростверка……………………………...….22
5.3. Выбор длины сваи………………………………………………………22
5.4. Определение несущую способность сваи по грунту………...…….....23
5.5. Определение количества свай……………………………………….....24
5.6. Определение фактической нагрузки на максимально нагруженную сваю и конструирование ростверка………………..………....………………...24
5.7. Определение фактического давления на грунт в плоскости нижнего конца сваи и проверка свайного фундамента по деформации………………..25
6. Разработка фундамента на искусственном основании……………………..28
7. Технико-экономическое сравнение разработанных вариантов фундаментов. …………………………………………………………………………………….31
8. Определение осадки фундамента на естественном основании методом послойного суммирования…………………………………………………..…..35
9. Конструирование принятого варианта фундамента (фундамент на естественном основании)
9.1. расчет на срез от поперечной силы……………………………………38
9.2. Расчёт на изгиб………………………………………………………….39
10. Расчет фундамента по второму, менее нагруженному сечению...........….41
Список литературы…………………………………………………………..…..44
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
02068025.270102.122
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
02068025.270102.122
2. ОЦЕНКА ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ И СВОЙСТВ ГРУНТОВ СТРОИТЕЛЬНОЙ ПЛОЩАДКИ
2.1. Построение инженерно-геологического разреза
Для выяснения характера напластования грунта под зданием строим инженерно-геологический разрез участка по трём скважинам.
План участка М 1:500
Рисунок 1. План участка
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
02068025.270102.122
Рисунок 2. Инженерно-геологический разрез
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
02068025.270102.122
2.2. Вычисление характеристик грунтов
I. Плотность сухого грунта, , т/м3
1. Песок, т/м3
2. Глина, т/м3
3.Суглинок, т/м3
II. Число пластичности,
1. ---
2.
3.
III. Показатель текучести,
1. ---
2. =0,16
Т. к. JL= 0,16 находится в пределах (0÷0,25), то на основании ГОСТ 25100-95 «Грунты. Классификация» глина находится в полутвёрдом состоянии.
3.
Т. к. JL=0,11 находится в пределах (0÷1), то на основании ГОСТ 25100-95 «Грунты. Классификация» суглинок находится в полутвердом состоянии.
IV. Коэффициент пористости,
1.
2.
3.
Т. к. e=0,75>0,67>0,60, то, согласно ГОСТ 25100-95 «Грунты. Классификация», песок является средней плотности по сложению.
V. Степень влажности (коэффициент водонасыщения),
1.
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
02068025.270102.122
2.
3.
Т. к. коэффициент Sr = 0.72 находится в пределах (0,50÷0,80), то, согласно ГОСТ 25100-95 «Грунты. Классификация», данный песчаный грунт является средней степени насыщения водой.
VI. Коэффициент относительной сжимаемости грунта, , МПа-1;
модуль деформации Е0=, МПа
1. β = 0,74
2. β = 0,43
3. β = 0,62
2.3. Определение условного расчётного сопротивления грунтов
1. Данный грунт – песок пылеватый, относится, согласно ГОСТ 25100-95 «Грунты. Классификация», к плотным пескам. Учитывая, что песок является средней степени насыщения водой (Sr = 0.79), определяем по таблице 2 приложения 3 СНиП 2.02.01-83* «Основания зданий и сооружений» его расчётное сопротивление
R0 = 400 кПа.
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
02068025.270102.122
2. Глина. Учитывая значение коэффициента пористости е = 0,71 и показатель текучести JL = 0,16, определяем по таблице 3 приложения 3 СНиП 2.02.01-83* «Основания зданий и сооружений» расчётное сопротивление
R0 = 400 кПа.
3. Учитывая, что коэффициент пористости данного грунта е = 0,7 и показатель текучести JL = 0,11, по таблице 3 приложения 3 СНиП 2.02.01-83* «Основания зданий и сооружений» определяем
R0 = 400 кПа.
2.4. Определение удельного веса грунта
γ = ρg, кН/м3
1. Песок, ρ=1,9 г/см3=1,9 т/м3
γ=1,9·9,8=18,62 кН/м3
2. Глина, ρ=2,01 г/см3=1,95 т/м3
γ=2,01·9,8=19,7 кН/м3
3. Суглинок, ρ=1,87 г/см3=1,96 т/м3
γ=1,87·9,8=18,326 кН/м3
2.5. Расчётные характеристики грунта
1. Песок:
- сцепление, , кПа
сI = 3/1,5=2, cII = 3/1=3;
- угол внутреннего трения, , град
φI = 28/1,15 = 24,350; φII = 28/1 = 280;
- удельный вес, , кН/м3
γI = γII = 18,62/1 = 18,62 кН/м3.
2. Глина:
сI = 30/1,5 = 20 кПа, cII = 30/1 = 30 кПа;
φI = 9/1,15 = 7,83 0, φII =9/1 = 90;
γI = γII = 19,7/1 = 19,7 кН/м3.
3. Суглинок:
сI = 20/1,5 = 13,3 кПа, cII = 20/1 = 20 кПа;
φI = 20/1,15 =17,390, φII = 20/1 = 200;
γI=γII=18,326/1=18,326кН/м3.
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
2.6.Заданные и вычисленные физико-механические характеристики грунтов, слагающих строительную площадку, сводим в таблицу.
Физико-механические свойства грунта
Таблица 1
|
Наименование грунта |
Заданные |
Вычисленные |
|||||||||||||||||
|
Мощность, м |
Плотность грунта , т/м3 |
Плотность частиц грунта s, т/м3 |
Природная влажность |
Влажность на пределе текучести, WL |
Влажность на границе раскатывания, Wp |
Плотность скелета грунта, d, т/м3 |
Число пластичности Ip |
Показатель текучести IL |
Коэффициент пористости, е |
Степень влажности, Sr |
Модуль деформации Е0, МПа |
Расчетное сопротивление R0, кПа |
Для расчета оснований |
||||||
|
по несущей способности |
по деформациям |
||||||||||||||||||
|
Удельный вес, I , кН/м3 |
Угол внутреннего трения I, град. |
Сцепление сI кН/м2 |
Удельный вес, II, кН/м3 |
Угол внутреннего трения II, град. |
Сцепление сII , кН/м2 |
||||||||||||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
16 |
17 |
18 |
19 |
20 |
|
Растит. слой |
0,4 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
|
Песок |
4,0 |
1,9 |
2,65 |
0,20 |
- |
0 |
1,58 |
- |
- |
0,67 |
0,79 |
8,22 |
400 |
18,62 |
24,35 |
2 |
18,62 |
28 |
3 |
|
Гли-на |
8,0 |
2,01 |
2,73 |
0,26 |
0,27 |
0,22 |
1,59 |
0,09 |
0,16 |
0,71 |
0,99 |
8,6 |
400 |
19,7 |
7,83 |
20 |
19,7 |
9 |
30 |
|
Суглинок |
7,0 |
1,87 |
2,67 |
0,19 |
0,46 |
0,18 |
1,57 |
0,24 |
0,11 |
0,7 |
0,72 |
8,85 |
400 |
18,326 |
17,39 |
13,3 |
18,326 |
20 |
20 |
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
02068025.270102.122
2.6. Заключение о возможности использования грунтов в качестве основания
Площадка строительства представлена следующими наименованиями грунтов:
-от поверхности на глубину 0,4 м залегает чернозем, который не используется в строительстве, срезается и вывозится с площадки;
-далее залегает слой – песок средней крупности, средней плотности, средней степени влажности мощностью 3,6 м, среднесжимаем, условное расчетное сопротивление R0=400 кПа, может быть использован в качестве естественного основания;
-следующий слой – глина коричневато-серая, мощностью 4,0 м, находится в полутвердом состоянии, среднесжимаема с условным расчётным сопротивлением R0=400 кПа, может быть использован в качестве естественного основания;
-последний слой – суглинок серый, мощностью 7,0 м, в полутвердом состоянии, среднесжимаем с условным расчётным сопротивлением R0=400 кПа, может быть использован в качестве естественного основания.
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
02068025.270102.122
3. СБОР НАГРУЗОК, ДЕЙСТВУЮЩИХ НА ФУНДАМЕНТ И ОСНОВАНИЕ ПО ЗАДАННЫМ ДВУМ СЕЧЕНИЯМ
3.1. Сбор нагрузок
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
02068025.270102.122
Рисунок 4. Расчётная схема для сбора нагрузок
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
02068025.270102.122
Грузовые площади по расчётным сечениям
Агр1 = L1·L2 = 3·4,5 = 13,5 м2
Агр2 = a·b/2 = 3·3 = 9 м2
|
Вид нагрузки и расчёт |
Коэф-т надежности по нагр-ке, |
Усилия по I пред. сост. NI, кН |
Усилия поII пред. сост. NII, кН |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
|
Сечение 1, Агр1 = 13,5 м2 Постоянные - покрытие qпокр·Агр1 = 4,0·13,5 = 54 кН; - перекрытие чердачное qпер·Aгр1 = 5,3·13,5 = 71,55 кН; - перекрытия (nэт=6) n·qпер·Aгр1 = 6·5,3·13,5 = 429,3 кН; - колонна (400×400 мм) a·b·l·γ = 0,4·0,4·18,8·25 = 75,2 кН; - перегородки nэт·q·Агр1 = 6·1·13,5 = 81 кН; - ригели перекрытия 6·0,4·0,54·3·25= 97,2 кН; - чердак 10 кН Временные Длительная полезная по перекрытиям q·Aгр1·nэт· = 1,5·13,5·6·0,6 = 72,9 кН, ; Снеговая (II район) S·Aгр = 2,4·13,5 = 32,4 кН |
1,3 1,3 1,3 1,1 1,3 1,1 1,3 1,3 1,4 |
70,2 93,015 558,09 82,72 105,3 106,92 13 94,77 32,4 |
54 71,55 429,3 75,2 81 97,2 10 72,9 23,14 |
|
=1156,415 |
=914,29 |
||
|
Сечение 2, Агр2 = 9 м2 Постоянные - покрытие qпокр·Агр2 = 4,0·9 = 36 кН; - перекрытие чердачное qпер·Aгр1 = 5,3·9 = 47,7 кН; - перекрытия (nэт=6) n·qпер·Aгр2 = 6·5,3·9 = 286,2 кН; - перегородки nэт·1·Агр2 = 6·1·9 = 54 кН; - вес стены (Аст – Аок)·ρ·γ = (55,05 – 2,1·1,8·6) ·0,51·19 = 309,3 кН; - чердак 10 кН Временные q·Aгр2·nэт· = 1,5·9·6·0,64 = 51,84 кН, ; Снеговая (II район) S·Aгр = 2,4·9 = 21,6 кН |
1,3 1,3 1,3 1,3 1,1 1,3 1,3 1,4 |
46,8 62,01 372,06 70,2 340,23 13 67,39 21,6 |
36 47,7 286,2 54 309,3 10 51,84 15,42 |
|
=993,29 |
=810,46 |
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
02068025.270102.122
Итого на 1 п.м. 331,2 270,24
Ветровая нагрузка:
Wm = W0 k c = 0,481,10,8 = 0,422 кН/м2
где
W0 – табл. 5 СНиП 2.01.07-85 W0 = 0,38 кН/м2 (г.Воронеж)
k – табл. 6 СНиП 2.01.07-85 k = 1,1
c – прил. 4 СНиП 2.01.07-85 c = 0,8
W = Wm Aw =0,422 55,05=18,38 кН
где
Aw = H l = 18,35 3 = 55,05 м2;
H = 18,35 м – высота стены
l = 3 м – ширина участка стены
Ветровой момент:
M= W 0,5H=18,38 0,518,35=168,63 кНм
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
02068025.270102.122
Вывод: наиболее нагруженным сечением является фундамент сечения по колонне.
На основе анализа грунтовых условий и нагрузок на фундаменты принимаем следующие три варианта фундамента:
Глубина заложения фундамента зависит в основном от трех факторов: инженерно-геологических условий, климатических условий, конструктивных требований.
Разработка варианта фундамента ведется для наиболее нагруженного сечения – сечения по наружной стене с окнами.
Нагрузки, действующие на фундамент в уровне обреза фундамента:
NI = 1156,4 кН
NII = 914,3 кН
Конструктивные требования
Заглубление фундамента от отметки пола подвала не должна быть менее 0,5 м.
Из условия заделки колонны
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
02068025.270102.122
Так как стык колонны с фундаментом сборный, то уровень обреза фундамента должен совпадать с уровнем поверхности грунта для того, чтобы закончить работы нулевого цикла до монтажа колонн.
Нфmin = 300+50+25da =300+50+2520=850 мм
dа – диаметр арматуры колонны (15 – 20 мм)
Принимаем высоту фундамента максимальной и округляем с модулем 150мм. Нф = 850 мм 900 мм
Глубина заложения фундамента, исходя из конструктивных требований, определяется по формуле:
где - глубина подвала по заданию, м.
Климатические условия
По карте нормативных глубин промерзания глин и суглинков для г.Воронеж dfn = 1,49 м. Тогда расчетная глубина промерзания:
df = kn dfn γс = 0,5 1,49 1,1= 0,82 м,
где kn - коэффициент, учитывающий влияние теплового режима здания. Значение kn принимаем по СНиП 2.02.01-83 «Основания зданий и сооружений». kn = 0.5.
γс – коэффициент условий промерзания грунта, γс=1,1
По условиям недопущения морозного пучения проверяем грунт по табл. 2 СНиП 2.02.01-83.
Сравниваем глубину заложения фундамента из условия промерзания и конструктивных соображений, принимаем наибольшую.
- Из условия наличия подвала d =2,85 м
- Из условия промерзания d = 0,82 м
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
2068029.270102.14-10.122
Принимаем наибольшее значение d =2,85 м. В связи с тем, что в качестве естественного основания, в нашем случае, можно использовать песок средней крупности, мощность которого составляет 3,6 м, заглубляем фундамент. Получаем d = 2,85 м.
Исходя из глубины заложения и геологических условий, в качестве естественного основания используется песок средней крупности.
Определение размеров подошвы фундамента производится исходя из условия:
где - фактическое давление на грунт под подошвой фундамента;
- расчетное сопротивление грунта на основание.
Для центрально нагруженного фундамента среднее фактическое давление под подошвой фундамента определяется по формуле:
где - вес фундамента и грунта на его уступах, кН.
NII - расчетная нагрузка по II группе предельных состояний, кН.
А - площадь подошвы фундамента, м2.
где кН/м3- осредненный удельный вес фундамента и грунта на его уступах.
- условное расчетное сопротивление грунта под подошвой фундамента, кН/м2.
А =м2
Размеры центрально нагруженного фундамента в первом приближении определяем по формуле:
м
Принимаем м. Следовательно, м2
Вес фундамента и грунта на его уступах:
Среднее фактическое давление под подошвой фундамента:
кН/м2
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
2068029.270102.14-10.122
Определяем расчетное сопротивление грунта по формуле 7 СНиП 2.02.01-83* «Основания зданий и сооружений».
,
где С1 и С2 – коэффициенты условий работы, принимаются по СНиП табл. 3
С1 = 1,3 , С2 = 1,2
k =1, так как прочностные характеристики грунта ( и с) определены опытным путем
M, Mg, Mc – коэффициенты принимаемые по табл. 4 (II = 28)
M = 1,34; Mg = 5,64; Mc = 7,55;
kz = 1 – при ширине подошвы фундамента b < 10 м.
II – усредненное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента; II=18,62 кН/м3
II' – то же для залегающих выше подошвы
кН/м3;
cII – расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента, сII = 3 кН/м2
d1 – приведенная глубина заложения наружных и внутренних фундаментов от пола подвала:
d1=hs+(hcf cf)II' =0,9+ (0,1522)18,62 = 1,08 м
где hs – толщина слоя грунта выше подошвы фундамента
hcf – толщина конструкции пола подвала
cf – расчетное значение удельного веса конструкции пола подвала
dв - расстояние между отметками спланированной земли и приведенным уровнем пола в подвале (dв =1.65 м при ширине подошвы фундамента b < 10 м).
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
2068029.270102.14-10.122
Необходимо выполнение условия Рср<R в пределах 5% недогрузки.
Т.к. Рср<R (426,3 кНм2 <429,33кНм2), то недогрузка составляет 1,2 %.
Принимаем м. Следовательно, м2.
Рисунок 4 - Фундамент на естественном основании
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
2068029.270102.14-10.122
Рисунок 5 - Схема для определения на продавливание
Проверка фундамента по прочности на продавливание колонной от дна стакана при действии продольной силы Nc производится из условия:
NcblRbtbmh0,p/A0 ,
где Nc – расчетная продольная сила, действующая в уровне торца колонны, определяется из условия
Nc=NI
- коэффициент, учитывающий частичную передачу продольной силы NI на плитную часть фундамента через стенки стакана и принимаемый равным
= (1 - 0,4RbtAc/NI), но не менее 0,85
Rbt – расчетное сопротивление бетона осевому растяжению, принимаемое с необходимыми коэффициентами условий работы b2 и b3 в соответствии с табл. 15 СНиП 2.03.01-84
Rbt=523 кН/м2
Ас – площадь боковой поверхности колонны, заделанной в стакан фундамента
Ас = 2(bc + lc)dc = 2·(0,4+0,4)·0,4 = 0,64 м2
> 0,85, поэтому принимаем α = 0,88;
Nc = 0,88·1156,4 = 1017,6 кН;
A0 = 0,5b·(l – lp – 2h0,p) – 0,25·(b – bp – 2h0,p)2,
bm = bp+h0,p,
h0,p – рабочая высота пирамиды продавливания от дна стакана до плоскости расположения растянутой арматуры, h0,p = 0.45 м;
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
2068029.270102.14-10.122
bp = lp = 0,40 м – размеры сторон стакана по низу;
bm = 0,4+0,45 = 0,85 м;
м2;
кН.
Nc = 1017,6 кН < 2250,5 кН – требование условия прочности на продавливание колонной выполняется, следовательно, принятая толщина дна стакана является достаточной.
Принимаем сваю железобетонную с ненапрягаемой арматурой, забивную, форма поперечного сечения – квадрат со стороной 0,3 м. По характеру работы сваи висячие, т.к. в основании нет скальных грунтов.
Выбор глубины заложения ростверка не зависит от сезонного промерзания и определяется только конструктивными требованиями. Высоту ростверка принимаем hp = 1,05 м и глубину заложения ростверка dз=2,85 м, как для фундамента на естественном основании из конструктивных условий и условия продавливания.
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
2068029.270102.14-10.122
5.2.3 Выбор длины сваи
Определяется глубиной заложения подошвы ростверка и геологическими условиями. Заглубление сваи в слой прочного грунта не менее чем на 1 м. Заделка сваи в ростверк – 0,1 м.
|
Lсв =0,1 + Lслаб. + 1, где 0,1 м – заделка сваи в ростверк; 2,75 м – заглубление в прочный грунт; Lслаб. - толщина слоя слабого грунта. Заглубление сваи в следующий слой принимаем 2,75 м. Lсв = 0,1+ 4+2,75= 6,86 м. Принимаем длину сваи l=7 м. Свая марки С7-30, сечение 0,3х0,3 м, по ГОСТ 19804-91. Бетон марки М250. |
Определяем несущую способность сваи по грунту по СНиП 2.02.03-85 «Свайные фундаменты».
Рисунок 6- Схема для определения несущей способности сваи
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
2068029.270102.14-10.122
, где
с = 1 – коэффициент условий работы сваи в грунте;
R – расчетное сопротивление под нижним концом сваи, принимаем по табл. 1 СНиП «Свайные фундаменты» R = 1150 кПа, для супеси;
А – площадь поперечного сечения сваи А = (0,3 м)2 = 0,09м 2;
u – периметр сваи, м u = 4 0,3 м = 1,2 м;
fi – расчетное сопротивление i-го слоя грунта основания по боковой поверхности сваи, принимает по табл. 2 СНиП «Свайные фундаменты»;
hi – толщина i-го слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью сваи, м;
h1 = 0,75 м z1 = 3,225 м f1 = 47,1 кПа
h2 = 2 м z 2 = 4,6 м f2 = 51,75 кПа
h3 = 2 м z3 = 6,6 м f3 = 28,4 кПа
h4= 1,5 м z 4 = 8,35 м f4 = 30,4 кПа
h5 = 0,65 м z5 = 8,675 м f5 = 31,7 кПа
CR, cf – коэффициенты условий работы грунта под нижним концом и боковой поверхностью сваи, принимаем по табл. 3 СНиП.
CR = 1.0 погружение сплошных и полых свай с закрытым нижним
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
2068029.270102.14-10.122
cf = 1.0 концом механическими молотками.
Fd = =1(111500,09+1,2(10,7547,1+151,752+128,42+130,41,5+131,70,65))=420,6кПам2=420,6 кН.
Расчетная нагрузка, допустимая на сваю:
F = Fd / k = 420,6/ 1.4 =301,3кН,
где k = 1,4 – коэффициент надежности.
Определяем количество свай и распределение их в плане. Количество свай в свайном фундаменте предварительно определяют по формуле:
n = NI / F =1156,4 кН / 301,3 кН = 3,8.
Принимаем количество свай n =4.
Рисунок 7 - Расположение свай в свайном фундаменте
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
2068029.270102.14-10.122
5.2.6 Проверка несущей способности максимально нагруженной сваи
N = (NI + Gгр.р.) / n,
где Gгр.р. – вес ростверка и грунта на его уступах. Gгр.р. = А hp cp,
где А=(1,51,5)=2,25 м2 – площадь подошвы ростверка;
cр =22 кНм2 – удельный вес грунта и фундамента на его уступах.
Gгр.р. = 2,25 0,9 22 = 44,55 кН
N = (1156,4 + 44,55) / 4 = 300,2 кН
Требуемое условие N F; 300,2 кН 301,3 кН удовлетворяется, поэтому количество свай оставляем прежним – n = 4.
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
2068029.270102.14-10.122
Определяем фактическое давление на грунт в плоскости нижнего конца сваи и проверяем условие:
Pcp R, где
Рср – среднеарифметическое давление на грунт в плоскости нижнего конца сваи;
R – расчетное сопротивление грунта в плоскости нижнего конца сваи.
Свайный фундамент приводим к условному фундаменту на естественном основании.
Расстояние: , где
h – длина сваи, h = 7 м;
II mt – осредненное значение угла внутреннего трения,
II mt = (0,7528+228+29+1,59+0,659) / (0,75+2+2+1,5+0,65) = 14,92;
S = 7 tg(14,92 /4) = 0,45 м;
Т.к. фундамент имеет форму прямоугольника, то
Bусл = b + 2 S =1,2 м + 2 0,45 м = 2,1м
Lусл = l + 2 S = 1,2 м + 2 0,45 м = 2,1 м;
Расчетное сопротивление грунта в уровне подошвы условного фундамента:
С1 = 1,1, С2 = 1; k = 1,1; b=Bусл=3,72 м
M, Mg, Mc – коэффициенты принимаемые по табл. 4 (II = 28)
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
2068029.270102.14-10.122
M = 0,61; Mg = 3,44; Mc = 6,04.
kz = 1 – при ширине подошвы фундамента b < 10 м.
II=18,62кН/м3
II' =18,62 кН/м3
сII – расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента, сII = 3 кН/м2
d1 = hусл =9,75 м ;
db = 2,4 м – глубина подвала
Определим среднеарифметическое давление на грунт в плоскости нижнего конца сваи: Рср = (NII + G) / Aусл, где
Аусл=LуслBусл=2,12,1=4,41 м2 – площадь подошвы условного фунд.;
G – вес ростверка, свай и грунта в объеме условного фундамента,
G = Gp + Gсв + Gгр
Gp = Vp = 0,74 25 = 18,53 кН,
Vp=м3
Gсв=nVсв= 40,6325 = 63 кН, где Vсв=0,30,37 =0,63м3
Gгр=(Vусл–Vp–Vсв)II /=(45,64–0,74–0,63)18,62=824,3 кН,
где Vусл=Аусл·hусл=м3
G = 18,53+63+824,3 = 905,8 кН
Рср = (914,3+905,8)/ 4,41 = 412,7 кН/м2
Необходимо выполнение условия Рср<R
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
2068029.270102.14-10.122
Т.к. Рср<R (412,7 кНм2 < 832,35 кНм2), то условие выполняется.
Рисунок 8 - Схема для расчета свайного фундамента по деформациям
Проектируем фундамент на грунтовой подушке. Происходит замена слабого грунта песком, укладываемым с заданной плотностью сложения.
Принимаем глубину заложения подошвы фундамента исходя из конструктивных требований: d = 2,85 м
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
2068029.270102.14-10.122
Площадь подошвы фундамента:
, где
R0 – расчетное сопротивление грунта подушке. Для подушки возьмем крупный песок, для которого R0=600 кПа
- осредненный удельный вес фундамента и грунта на его уступах для зданий с подвалом
d-глубина заложения фундамента, считая от планировочной отметки м2
Определяем предварительные размеры фундамента
м
Определяем среднее давление по подошве фундамента
кН/м2
Природное напряжение на отметки подошвы фундамента
,
где - удельный вес слабого грунта
кН/м2
Дополнительное давление по подошве фундамента
кН/м2
Зададимся высотой песчаной подушки м
Определим уплотняющее напряжение на кровле слабого подстилающего грунта:
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
2068029.270102.14-10.122
где - коэффициент принимаемый по таблице 1, приложения 2 СНиП 2.02.01-83 в зависимости от формы подошвы фундамента, соотношения сторон.
, , ;
кН/м2
Определим ширину условного фундамента
, где Аz –площадь подошвы условного фундамента
G – ориентировочное значение веса фундамента и грунта на его уступах
кН;
/м2;
м2;
Определим расчетное сопротивление слабого подстилающего грунта
=1; =1,1; =1;
M = 0,56; Mg =4,25; Mc = 5,85; коэфф. опред по СНиП 2.02.01-83 в зависимости от угла внутреннего трения слабого грунта ().
м2; кН/м2;
II = 18,62 кН/м3;
II / =18,62 кН/м3;
м; м;
кН/м2
Определим напряжение от собственного веса грунта на кровле слабого подстилающего грунта:
;
кН/м2 ;
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
2068029.270102.14-10.122
Проверяем условие
Конструирование песчаной подушки
Задаемся величиной угла , тогда ширина подушки будет равна:
м
Рисунок 9 - Расчётная схема к определению расчётного
сопротивления грунта по боковой поверхности сваи
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
2068029.270102.14-10.122
6 Технико-экономическое сравнение разработанных вариантов фундаментов
Сравниваются объёмы работ, расход материалов, затраты труда по устройству каждого из вариантов фундаментов до уровня перекрытия подвала.
Подсчет объемов работ
|
№ n/n |
Наименование работ |
Ед. изм. |
Формула расчета. Эскиз. |
Объем работ |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
|
Фундамент на естественном основании |
||||
|
1 |
Разработка грунта |
м3 |
Vкотл =2,85/3(6,76+40,96+)=74 м3 |
74 |
|
2 |
Устройство бетонной подготовки |
м3 |
Vбп=hбп∙lбп∙bбп=0,1∙1,6∙1,6=0,256 |
0,256 |
|
3 |
Устройство монолитного ж/б фундамента |
м3 |
Vф = м3 |
1,35 |
|
4 |
Обратная засыпка пазух |
м3 |
Vпаз=Vкотл-Vф- Vбп =74-1,35-0,256=72,4 м3 |
72,4 |
|
Свайный фундамент |
||||
|
1 |
Разработка грунта |
м3 |
Vкотл =2,85/3(6,25+43,56+)=76,25 м3 |
76,25 |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
|
2 |
Забивка свай |
шт |
4 |
4 |
|
3 |
Устройство бетонной подготовки |
м3 |
Vбп=0,1∙1,7∙1,7-3∙0,3∙0,3∙0,1=0,262м3 |
0,262 |
|
4 |
Устройство монолитного ж/б ростверка |
м3 |
Vрост =0,31,51,5+1,251,250,6-0,30,30,5-30,30,30,1 =1,541 м3 |
1,541 |
|
5 |
Обратная засыпка пазух |
м3 |
Vобр.зас.=Vкотл-Vрост- Vб.п =76,25-0,262-1,541=79,04 м3, |
74,44 |
|
Фундамент на искусственном основании |
||||
|
1. |
Разработка грунта |
м3 |
Vкотл =4,05/3(7,84+81,23+)=177,1 м3 |
177,1 |
|
2 |
Устройство песчаной подушки |
м3 |
Vпод= h / 3 (Fн + Fв +) = 1,2 /3 (2,82 +4,162+ +)=14,71 м3 |
14,71 |
|
3 |
Уплотнение песчаной подушки |
м2 |
Sупл=(Bпов)2=4,162=17,3 м2 |
17,3 |
|
4 |
Устройство бетонной подготовки |
м3 |
Vбп=hбп∙lбп∙bбп=0,1∙1,2∙1,2=0,144м3 |
0,144 |
|
5 |
Устройство монолитного ж/б фундамента |
м3 |
Vф = Vст-Vкол= 12∙0,3+0,6∙0,852- 0,3∙0,3∙0,6=0,68 м3 |
0,68 |
|
6 |
Обратная засыпка пазух |
м3 |
Vпаз=Vкотл-Vф-Vбп-Vпод=177,1-0,68-0,144-17,3=158,9 м3 |
158,9 |
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
2068029.270102.14-10.122
Трудоёмкость и стоимость работ по устройству каждого из вариантов фундамента
|
№ n/n |
Обос- нование |
Наименование работ |
Ед. изм. |
Коли-чество |
Стоимость, руб. |
Трудоемкость, чел.-час. |
||
|
Ед. |
Всего |
Ед. |
Всего |
|||||
|
1 2 3 4 |
Е2-1-8 Е4-1-53 Е4-1-53 Е2-1-34 |
1 вариант: Фундамент на естественном основании Отрывка котлована Устройство бетонной подготовки Устр-во монолитного ж/б фунд-та Обратная засыпка пазух котлована бульдозером Материал (бетон) |
100м3 1м3 1м3 100м3 |
0,74 0,256 1,35 0,73 2,28 |
3-73 3-25 3-25 0-70 15-00 |
2-76 0-83 4-38 0-51 34-29 |
4,1 1,4 1,4 0,77 - |
3,03 0,35 1,89 0,56 - |
|
Итого: |
42,77 |
5,83 |
||||||
|
1 2 3 4 5 |
Е2-1-8 Е12-28 Е4-1-53 Е4-1-53 Е2-1-34 |
2 вариант: Свайный фундамент Разработка грунта Забивка свай Устройство бетонной подготовки Устр-во монолитного ж/б ростверка Обратная засыпка пазух котлована бульдозером Материал (бетон) |
100м3 1шт 1м3 1м3 1003 1м3 |
0,77 4 0,262 1,541 0,75 9,18 |
3-73 1-72 3-25 3-25 0-70 15-00 |
2-87 6-88 0-85 5-01 0-52 137-76 |
4,1 1,83 1,4 1,4 0,77 - |
3,15 7,32 0,37 2,16 0,57 - |
|
Итого: |
153,9 |
13,57 |
||||||
|
1 2 3 4 5 6 |
Е2-1-8 Е2-1-58 Е2-1-33 Е4-1-53 Е4-1-53 Е2-1-34 |
3 вариант: Фундамент на искусственном основании Разработка грунта Устройство песчаной подушки Уплотнение песчаной подушки трамбовками ДУ 12Б Устройство бетонной подготовки Устр-во монолитного ж/б фунд-та Обратная засыпка пазух котлована бульдозером Материал - бетон - песок Вывоз слабого грунта из котлована |
100м3 1м3 100м2 1м3 1м3 100м3 м3 м3 100 м3 |
1,77 14,71 0,17 0,144 0,68 1,58 1,47 18,62 0,1294 |
3-73 0-35 1-62 3-25 3-25 0-70 15-00 2-40 7-02 |
6-60 5-14 0-27 0-47 2-21 1-10 22-05 44-69 0,91 |
4,1 0,37 3,1 1,4 1,4 0,77 - - 2,9 |
7,25 5,44 0,52 0,2 0,95 1,15 - - 0,75 |
|
Итого: |
83,44 |
16,78 |
Технико-экономические показатели
|
Наименование показателя |
Ед. изм. |
№ варианта |
||
|
1 |
2 |
3 |
||
|
Стоимость |
руб. |
42,77 |
153,9 |
83,44 |
|
Трудоемкость |
чел.-час. |
5,83 |
13,57 |
16,78 |
|
Расход бетона |
м3 |
2,28 |
9,18 |
1,47 |
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
2068029.270102.14-10.122
По технико-экономическим показателям наиболее экономичным вариантом является фундамент на естественном основании. Учитывая, что инженерно-геологические условия позволяют устроить такой тип фундамента, то принимаем его в качестве основного для данного здания.
Метод послойного суммирования рекомендуется для расчета осадок фундаментов шириной менее 10 м, а также при отсутствии в пределах сжимаемой толщи грунтов с модулем деформации
Для расчета этим методом грунт под подошвой фундамента разбиваем на слои толщиной м. Принимаем м
В пределах выделенного слоя грунт должен быть однородным.
Строим эпюру природного напряжения:
где - число слоев, на которые разбивается грунтовая толща под подошвой фундамента;
- удельный вес грунта i-го слоя;
кН/м2
кН/м2
Определяем дополнительные напряжения на подошве фундамента:
кН/м2
где кН/м2- среднее давление по подошве фундамента.
Строим эпюру дополнительных вертикальных напряжений под подошвой фундамента:
где - коэффициент, принимаемый по табл.1 прил.2 СНиП 2.02.01-83.
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
2068029.270102.14-10.122
кН/м2
кН/м2
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
2068029.270102.14-10.122
Эпюры природного напряжения и дополнительного напряжения строим до глубины, которая называется нижней границей сжимаемой толщи - В.С.
Она устанавливается из условия:
Осадки суммируются в пределах сжимаемой толщи и сравниваются с предельно допустимой:
где - предельное значение совместной деформации основания и сооружения, принимается по прил. 4 СНиП 2.02.01-83
см
см
- условие выполняется.
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
2068029.270102.14-10.122
Рисунок 10 - Схема к определению осадки фундамента
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
Сечение рабочей арматуры в нижней ступени фундамента определяется из расчета на изгиб консольного выступа фундамента в сечениях по грани колонны и по граням ступеней фундамента.
Площадь рабочей арматуры, параллельной длине фундамента l, на всю ширину фундамента в i-ом сечении, :
;
где - расчетное сопротивление арматуры растяжению;
- изгибающий момент в i-ом сечении фундамента в направлении кН/м
;
где - напряжение в основании под подошвой фундамента, кН/м2
; кН/м2
кН/м2
см2
Процент армирования в расчетном сечении фундамента должен быть не ниже минимально допустимого процента армирования для изгибаемых элементов:
;
- условие выполняется.
- условие выполняется.
- условие выполняется.
Принимаем арматуру А О 14 шаг 200 мм, кол-во стержней-7
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
2068029.270102.14-10.122
Определяем в первом приближении ширину подошвы:
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
2068029.270102.14-10.122
;
где - нагрузка в плоскости обреза фундамента на 1 м длины стены,
- условное расчетное сопротивление грунта под подошвой фундамента,
- глубина заложения фундамента м,
ср- усредненное значение фундамента и грунта на его уступах,
м
Подбираем ближайшее большее значение для типовых сборных блоков:
ФЛ 8-24-2: b =800 мм, l =2400 мм, h =300 мм, m =1,425 т
ФБС24-6-6: b =600 мм, l =2400 мм, h =600 мм, m =0,96 т.
Определим расчетное сопротивление грунта:
,
где – коэффициенты условий работы, принимаемые по таблице 3 СНиП 2.02.01-83;
k – коэффициент, принимаем равным k = 1,1, если они приняты по таблце 1 – 3 рекомендуемого приложения 1 СНиП 2.02.01-83;
M, Мq, Мс – коэффициенты, принимаемые по таблице 4 СНиП 2.02.01-83,
M= 0,16, Мq=1,64, Мс= 4,05;
kz – коэффициент, принимаемый равным: при b 10 м – kz = 1.
- ширина подошвы фундамента, м;
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
2068029.270102.14-10.122
- осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента, кН/м3
-осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих выше подошвы:
кН/м3
- глубина заложения фундаментов бесподвальных сооружений от уровня планировки или приведенная глубина заложения наружных и внутренних фундаментов от пола подвала:
- толщина слоя грунта выше подошвы фундамента;
- толщина конструкции пола подвала;
cf 3 - расчетное значение удельного веса конструкции пола подвала (пол подвала бетонный с цементной стяжкой ).
м кН/м2
Давление на подпорную стенку у подошвы:
Рз=
где - среднее значение угла сдвига.
- высота подпорной стенки с учетом фиктивного слоя, м.
м
Рз= кН
Усилия, действующие в плоскости подошвы фундамента:
,
кН
,
где - ускорение свободного падения;
- масса фундаментной плиты и масса фундаментного блока соответственно,т.
кН
Момент с учетом давления, приложенного к поверхности грунта:
кН
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
2068029.270102.14-10.122
Определим фактическое давление по подошве фундамента:
максимальное краевое:
где
кН
; кН/м2
кН/м2
минимальное краевое:
;
кН/м2
среднее краевое:
;
Рср кН/м2
Необходимо выполнение условия:
; .
Условие не выполняется, значит, будем использовать фундаментную плиту: ФЛ 16-24-2: b =1600 мм, l =2400 мм, h =300 мм, m =2,15 т
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
2068029.270102.14-10.122
M= 0,16, Мq=1,64, Мс= 4,05;
Gф= кН
кН
Аф= м2
кН/м2
кН/м2
Рср кН/м2
Условия выполняются. Принимаем для устройства фундамента фундаментную плиту ФЛ 16.24-2
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
2068029.270102.14-10.122
Рисунок 12 - Расчетная схема ленточного фундамента под стену при наличии подвала
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
2068029.270102.14-10.122
Байков С.С. Геологические основы механики грунтов. – М.: Высшая школа, 1978.-447с.