Реферат

 
 
 

Проектирование  фундаментов. 

      Пояснительная записка /Бондарь А.Ф., гр. ВО-13-Брест, 2002-20-12; 7 листов графической части, 6 таблиц, 3 источника /.

      Ключевые  слова: грунт, скважина, грунтовые воды, водоупор, геология, гранулометрический состав, пределы текучести и пластичности и др. В курсовом проекте ставятся следующие задачи: расчет фундамента мелкого заложения, расчет свайного фундамента, технико-экономическое сравнение вариантов. Каждая задача разделяется на несколько параграфов, таких как: оценка свойств грунтов, выбор глубины заложения фундамента, определение размеров фундамента, определение осадки фундамента, определение крена, конструирование фундамента, определение глубины заложения ростверка, выбор свай и расчет нагрузки на сваю, проверка прочности основания куста свай, определения осадки и крена свайного фундамента, технико-экономическое сравнение.

 

 

 
 

     Содержание

      Введение

1. Исходные данные
2. Оценка инженерно-геологических условий площадки строительства
3. Вариантное проектирование

1. Расчёт фундамента мелкого заложения на естественном основании

1. Выбор глубины заложения фундамента
2. Определение размеров фундамента в плане
3. Определение осадки фундамента методом послойного суммирования
2. Расчёт свайного фундамента
1. Выбор глубины заложения и назначение размеров ростверка
2. Определение расчётной нагрузки на сваю и количества свай
3. Расчёт свайного фундамента по деформациям
4. Выбор сваебойного оборудования и определение проектного отказа

4. Технико-экономическое сравнение вариантов фундаментов
5. Технология производства работ по устройству фундаментов
6. Конструирование фундаментов

      Заключение

      Литература 

      Графическая часть: инженерно-геологический разрез участка с нанесением 2 вариантов фундаментов, план фундаментов, рабочие чертежи фундаментов I и II вариантов, спецификация сборных железобетонных элементов.

Введение

 

Введение

 

      Механика  грунтов есть механика природных  дисперсных тел, и составляет часть  общей геомеханики, в которую  как составные части входят глобальная и региональная геодинамика, механика массивных горных пород (трещиновато-скальных), механика рыхлых горных пород (природных грунтов) и механика органических и органо-минеральных масс (илов, торфов и пр.).

      Грунтами  мы будем называть все «рыхлые  горные породы» коры выветривания каменной оболочки Земли — несвязные или связные, прочность связей которых во много раз меньше прочности самих минеральных частиц.

      Существенное  значение для оценки грунтов как  оснований сооружений имеет мощность грунтовой толщи, залегающей на коренных скальных породах, а также и другие факторы.

      Одним из важных вопросов в проектировании зданий и сооружений является проектирование фундамента, выбор наиболее эффективного и экономичного варианта.

      Фундамент является подземной конструкцией, передающей нагрузку от сооружения к грунту. В современном строительстве, когда здания и сооружения становятся выше и массивнее, к фундаментам предъявляются все большие требования, как с технической, так и экономической стороны. По этому инженер-строитель обязан правильно запроектировать, а затем выбрать наиболее экономичный вариант будущего фундамента. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1. Исходные данные 
 
 
 
 
 
 
 

 

Физико-механические характеристики грунтов.

      Таблица 1

 

      Размеры башни типа С.

      Таблица 2

 

      Усилия: 

N = 6640 kH

M = 183 kH^.m

Q = 31 kH

 

 Рис.1 Водонапорная башня типа С. 

      Ствол и шатер башни кирпичные, с толщиной стен соответственно 510 и 250 мм. Цоколь толщиной 640 мм. Бак металлический из листа δ = 12-16 мм. Покрытие деревянное, кровля из листовой стали. Башня подвала не имеет.

 

 
 

2. Инженерно-геологические  условия площадки строительства

 

2.1 Оценка инженерно-геологических  условий площадки строительства. 

      Так как отсутствуют пределы пластичности, и есть гранулометрический состав, грунт – песчаный. 

      а)  

Таблица 3

 

        

Песок мелкий, так как масса частиц диаметром >0.1 мм составляет более 75 %              таблица 3 [2] 

б) Определяем плотность  сложения грунта, для чего находим  коэффициент пористости е: 

е=r_s/r_d-1

r_d=r/(1+0.01W)

r_d=1,8/(1+0.01*9)=1.65

е=2.66/1.65-1=0.61 

      Песок мелкий, средней плотности, так как 0.6 < e=0.61 < 0.75  таблица 5 [2] 

      в) Определим степень влажности  песчаного грунта, для чего вычисляем S_r: 

      S_r=(r_s∙W)/( r_w∙e) (2.5) 

        где: r_w - плотность воды, т/м³ r_w=1 т/м³ 

      S_r=(2.66*0.09)/(1*0.61)=0.39

      Песок мелкий, средней плотности, маловлажный, так как       0 < S_r=0.39 <  0.5

      таблица 6 [1] 

г) Определяем нормативные значения удельного  сцепления С_n (кПа), угла внутреннего трения j_n (град.), модуля общей деформации E₀ (МПа) и расчетного сопротивления R₀ (кПа) по таблицам 10, 8, 12 соответственно. 

С_n=2,8 кПа;  j_n=33,6⁰ ;  E₀=32 МПа; R₀=300 кПа. 

Заключение: Первый слой – песок мелкий, средней плотности, маловлажный. Расчетные характеристики: С_n=2,8 кПа;  j_n=33,6⁰ ;  E₀=32 МПа; R₀=300 кПа. 
 
 

Второй  слой. 

      Так как отсутствуют пределы пластичности, и есть гранулометрический состав, грунт – песчаный. 

      а)  

Таблица4

 

        

Песок гравелистый, так как масса частиц диаметром >0.2 мм составляет более >25 %              таблица 3 [2] 

б) Определяем плотность сложения грунта, для чего коэффициент пористости е: 

е=r_s/r_d-1

r_d=r/(1+0.01W)

r_d=1,94/(1+0.01*17)=1.658

е=2.66/1.658-1=0.604 

      Песок гравелистый, средней плотности, так  как 0.6 < e=0.604 < 0.75 таблица 5 [2] 

      в) Определим степень влажности  песчаного грунта, для чего вычисляем S_r: 

      S_r=(r_sW)/( r_we) (2.5) 

        где: r_w - плотность воды, т/м³ r_w=1 т/м³ 

      S_r=(2.66*0.17)/(1*0.604)=0.75

      Песок гравелистый, средней плотности, влажный, так как     0,5 < S_r=0.75 < 0,8 

      таблица 6 [1] 

г) Определяем нормативные значения удельного сцепления С_n (кПа), угла внутреннего трения j_n (град.), модуля общей деформации E₀ (МПа) и расчетного сопротивления R₀ (кПа) по таблицам 10, 8, 12 соответственно. 

С_n=0,5 кПа;  j_n=39⁰;  E₀=35 МПа;  R₀=400 кПа. 

Заключение: Второй слой – песок гравелистый, средней плотности, влажный. Расчетные характеристики:

      С_n=0,5 кПа;  j_n=39⁰;  E₀=35 МПа;  R₀=400 кПа. 
 
 
 

Третий  слой. 

      Грунт пылевато-глинистый, так как присутствует предел пластичности W_p и W_l. 

      a) Вид пылевато-глинистого грунта  определяем по числу пластичности I_p:

      Ip=W_l-W_p  (2.1)

 

      где: W_l – влажность на границе текучести, %.           W_l =53,7 %

              W_p – влажность на границе раскатывания, %.   W_p=30,6 %

I_p=53,7-30,6=23,1%

 

Грунт –глина, так  как     I_p=23,1 %  > 17 %                  таблица 4 [2] 

      б) Определяем показатель текучести пылевато-глинистого грунта. 

I_l=(W- W_p)/( W_l - W_p) (2.2) 

      где: W – Естественная влажность,  W = 31 % 

I_l=(31-30,6)/(53,7-30,6)=0,0173 

Глина полутвердая, так как 0 < I_l=0.0173< 0.25               таблица 7 [2] 

      в) Определяем коэффициент пористости e: 

е=r_s/r_d-1  (2.3) 

      где: r_s – плотность частиц, т/м³. r_s=2,74 т/м³

              r_d – плотность грунта в сухом состоянии, т/м³, вычисляется по формуле: 

r_d=r/(1+0.01W)  (2.4) 

      где: r– плотность грунта, т/м³  r=1,98 т/м³

             W – естественная влажность, %  W=31,0 % 

r_d=1.98/(1+0.01^.31,0)=1,51

е=2.74/1.51-1=0.81 

г) Определяем нормативные значения удельного  сцепления С_n (кПа), угла внутреннего трения j_n (град.), модуля общей деформации E₀ (МПа) и расчетного сопротивления R₀ (кПа) по таблицам 11, 9, 12 соответственно. 

С_n=49,8кПа;  j_n=18,4⁰; E₀=19,2 МПа; R₀=297,55 кПа. 

Заключение: третий слой – глина полутвердая. Расчетные характеристики:

С_n=49,8кПа;  j_n=18,4⁰; E₀=19,2 МПа; R₀=297,55 кПа.

 

   

   Сводная таблица физико-механических характеристик грунтов

 
 
 
 
 

 

3. Вариантное проектирование  
3.1 Расчет фундамента мелкого заложения на естественном основании.

 

3.1.1 Выбор глубины  заложения фундаментов.

 

     Нормативную глубину сезонного промерзания суглинка определяем по карте нормативных глубин промерзания грунтов d_fn = d_fn(k)*d₀/23 м. рис. 1 [1].

                d₀-глубина промерзания при ∑(T_f)=1°C, принимается для песка мелкого 28 см.

     Для супесей, мелких и пылеватых песков d₀=28,зная его находим d_fn:

                                                            d_fn=0,7*28/23=0,85 м.

            Зная нормативную глубину сезонного  промерзания суглинка, можем определить  расчетную глубину промерзания  по формуле:

 

      d_f = K_hd_fk  (3.1)

 

где: d_fk - нормативная глубина сезонного промерзания суглинка, м

K_h – коэффициент, учитывающий влияние теплового режима сооружения, для не отапливаемого помещения принимаем равным 1,1.

 

d_f =1,1^.0,85 = 0,935 м.

 

      Проведем  оценку условий минимальной глубины заложения фундамента:

 

d_w > d_f +2

3.3 > 2.935

 

      Минимальная глубина заложения фундамента по условиям морозного пучения грунтов  основания  принимается не менее 0,5d_f, табл.14 [2].

      Для расчета глубины заложения фундамента составим схему заложения фундамента, рис.2. Используем блоки стандартных размеров с высотой 300 и 600 мм.

 Уровень пола находится на отметке 0,000, уровень земли находится на расстоянии 150 мм. от пола. Принимаем  два блока высотой 300 и 600 мм., высоту фундамента принимаем равной 300 мм. Тогда отметка заложения фундамента определится так:

 

0,000 - 0,050 - (0,300 + 0,600 + 0,300) = -1,250 м.

 

а глубина  заложения  определится из выражения:

 

-1,25 - ( -0,150 ) = -1,100 м.

 

Принимаем глубину заложения фундамента равной 1,100 м.

Схема для определения глубины заложения фундамента приведена на рис. 2.

 
 

                                                                     Рис. 2. Схема глубины заложения                                                            фундамента.

 
 

3.1.2 Определение размеров фундамента в плане.

 

      Предварительное определение размеров фундамента в  плане  производится с учетом расчетного сопротивления грунта основания. Площадь  подошвы фундамента в плане при  центральной нагрузке определим  по формуле:

 

  (3.2)

 

где: N_II – расчетная нагрузка по обрезу фундамента равная 6640 кН.

R₀ – расчетное сопротивление грунта основания 300 кПа.

γ_ср – среднее значение удельного веса материала фундамента и грунта на его уступах, принимаем 20 кН/м³

d – глубина  заложения фундамента 1,1 м.

 м².

      Фундамент водонапорной башни проектируем  кольцевым с шириной b:

  (3.3)

где: D_ср – средний диаметр башни определяемый по формуле:

 м.  (3.4)

      где: D_сб –диаметр ствола башни равный 7,70м.

 м.

      Полученную  в результате расчетов ширину фундамента округляем, так чтобы она была кратная 50 мм. Принимаем b = 0,95м.

31.4*8.34=26.2 м

      Определим расчетное сопротивление грунта основания R по формуле:

   (3.5)

      где: b – ширина подошвы фундамента, 0,95 м.

γ_с1 и γ_с2 – коэффициенты условий работы принимаемые по табл. 15 [2], равными 1,3 и 1,3 соответственно,

k – коэффициент равный 1,1