Проектирование фкндамента



МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РФ

ТЮМЕНСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ  АРХИТЕКТУРНО – СТРОИТЕЛЬНАЯ АКАДЕМИЯ

 

 

 

КАФЕДРА МГОФ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

ПРОЕКТИРОВАНИЕ  ФУНДАМЕНТОВ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВЫПОЛНИЛ:

СТУДЕНТ ГРУППЫ С98-8

МАЛЬЦЕВ С.В.

ПРОВЕРИЛА:

ГЕЙДТ Л.В.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ТЮМЕНЬ 2002

ОГЛАВЛЕНИЕ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Оценка и анализ  геологических условий

 

 

  1. Растительный слой.

Толщина слоя 0 – 0,2м. При  дальнейших расчетах мы исключаем этот слой и планировочную отметку отсчитываем от 2 слоя.

 

 

  1. Глина.

Залегание слоя 0,2 – 3,5м.

  Определяем число пластичности и показатель текучести.

- глина т.к.  (стр.75(1))

- полутвердая глина (стр.75(1))

Определяем коэффициент относительной сжимаемости по ф.1.11(2)

 

   - среднесжимаемая глина

  

Определяем модуль деформации по ф.1.12(2):

- для глины (стр.20(2))

- грунт слабый 

Определим степень влажности  по ф.1.5(2):

- грунт является насыщенным  водой (табл.1.2(2))

 

  1. Песок средней крупности

Залегание слоя 3,5 – 5,5м

Определяем коэффициент  относительной сжимаемости по ф.1.11(2):

 

- песок средней плотности  (табл.1.3(2)) – для песков средней крупности

Определяем модуль деформации по ф.1.12(2):

- для песков (стр.20(2))

- грунт прочный 

Определим степень влажности по ф.1.5(2):

- грунт является насыщенным  водой (табл.1.2(2))

Определим удельный вес  грунта залегающего ниже УГВ с  учетом взвешивания твердых частиц по ф.1.9 (2):

 

  1. Глина.

Залегание слоя 5,5 – 9,4м.

  Определяем число пластичности и показатель текучести.

- глина т.к.  (стр.75(1))

- текучепластичная глина (стр.75(1))

Определяем коэффициент относительной  сжимаемости по ф.1.11(2)

 

   - среднесжимаемая глина

  

Определяем модуль деформации по ф.1.12(2):

- для глины (стр.20(2))

- грунт слабый 

Определим степень влажности  по ф.1.5(2):

- грунт является насыщенным  водой (табл.1.2(2))

Определим удельный вес  грунта залегающего ниже УГВ с  учетом взвешивания твердых частиц по ф.1.9 (2):

 

 

  1. Суглинок.

Залегание слоя 9,4 - 15м.

  Определяем число пластичности и показатель текучести.

- суглинок (стр.75(1))

- мягкопластичный суглинок (стр.75(1))

Определяем коэффициент  относительной сжимаемости по ф.1.11(2)

 

   - среднесжимаемый суглинок

  

Определяем модуль деформации по ф.1.12(2):

- для суглинков (стр.20(2))

- грунт прочный 

Определим степень влажности  по ф.1.5(2):

- грунт является насыщенным водой (табл.1.2(2))

Определим удельный вес  грунта залегающего ниже УГВ с  учетом взвешивания твердых частиц по ф.1.9 (2):

 

 

 

 

2. Общая оценка строительной  площадки

 

По геологическому профилю  площадка имеет неровный рельеф. Грунты имеют слоистое напластование с выдержанным залеганием пластов. Естественным основанием может служить 3 слой грунта – песок средней крупности. Наличие на глубине 5,5 – 9,4 м глины ухудшает условия строительства фундамента поэтому размеры фундамента определяем с учетом этого слабого слоя. Подземные воды залегают на глубине 3,8м

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Расчет фундамента мелкого  заложения

3.1. Определение глубины  заложения

 

  1. Нормативная глубина сезонного промерзания грунта по ф.4.3(2): , где

величина принимаемая равной 0,23 м для глинистых грунтов (стр.91(2))

безразмерный коэффициент равный сумме абсолютных значений среднемесячных отрицательных температур в данном районе в течении зимнего периода

На основании СНИП 2.01.01-82 «Строительная климатология и геофизика» среднемесячные температуры для города Урая распределяются следующим образом:

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

-18,1

-16,2

-8,5

1,6

8,4

14,9

17,8

14,9

8,9

0,3

-8,8

-15,9


 

  1. Расчетная глубина сезонного промерзания грунтов по ф.4.2(2): , где коэффициент влияния теплового режима здания, принимаемый для наружных и внутренних фундаментов неотапливаемых зданий

 нормативная глубина сезонного  промерзания грунта

  1. Глубина заложения по условию недопущения влияния уровня подземных вод.

При - по табл. 4.1(2) так как фундамент монтируется на непучиноопасном грунте (песок средней крупности) то глубина заложения фундамента не зависит от расчетной глубины промерзания.

  1. Глубина заложения при наличии соседних фундаментов.

По ф.4.1 (2): , где

а – расстояние между фундаментами в свету

расчетное значение угла внутреннего  трения

расчетное значение удельного сцепления  грунта, 

среднее давление под подошвой вышерасположенного фундамента от расчетных  нагрузок

 

Следовательно глубину заложения  фундамента принимаем равной 2,3м. Однако учитывая низкую несущую способность грунта второго слоя (глина) и сравнительно неглубокий уровень ее залегания (0,2-3,5м), монтаж фундамента мелкого заложения будем производить на третьем слое – песке средней крупности. Несмотря на возможность устройства песчаной подушки мы не будем брать во внимание данный вариант ввиду сравнительно высокой себестоимости данного варианта. Окончательно принимаем глубину заложения фундамента мелкого заложения на отметке –3.800

 

 

3.2. Определение размеров  подошвы фундамента

 

 

Площадь подошвы фундамента принимается  определяется по ф.5.2(2): , где

N – расчетная нагрузка по 2 группе предельных состояний приложенная к обрезу фундамента в уровне планировочной поверхности земли, кН. В данном расчете принимается по заданию на проектирование.

N = 730кН

расчетное сопротивление грунта основания, кПа. Принимается по прил. 3(3).

- для песков средней крупности  и средней плотности

средний удельный вес грунта и  материала фундамента, . Принимается равной 20…23 , а при наличии подвала над уступами 16…19 .

глубина заложения фундамента, отчитываемая от планировочной отметки около  фундамента или пола здания по грунту (м).

Принимаем фундамент с прямоугольной  подошвой. Тогда ширина подошвы фундамента равна (стр.124(2)),

- отношение сторон фундамента, примем равной 1.2

Принимаем фундамент равным

Площадь фундамента

Определим расчетное сопротивление  грунта основания по ф.4.10(2):

,где

коэффициент условий работы грунтов  основания, принимается по табл.4.4(2)

коэффициент условий работы сооружения во взаимодействии с грунтами основания, принимается по табл.4.4(2)

, т.к. данное сооружение имеет  гибкую конструктивную схему

К=1

безразмерные коэффициенты принимаемые  по данным табл.4.5(2) в зависимости от угла внутреннего трения

, , - значения этих коэффициентов соответствуют развитию зон пластических деформаций под краями фундамента на глубину 0,25в

 

 

- при 

b – ширина подошвы фундамента

осредненное расчетное значение удельного веса грунтов расположенных  ниже подошвы фундамента в пределах слоя толщиной

 осредненное расчетное значение  удельного веса грунтов расположенных выше подошвы фундамента

d – глубина заложения фундаментов от подошвы до пола

d=1,7м

глубина подвала 

расчетное значение удельного сцепления грунта несущего слоя залегающего ниже подошвы фундамента

 

Вес фундамента:

Расчетный вес над уступом фундамента:

, где

площадь подошвы фундамента

глубина заложения фундамента

удельный вес грунта обратной засыпки, в данном случае удельный вес  глины

Значение эксцентриситета для внешней нагрузки:

Проводим проверку эксцентриситета  для прямоугольных фундаментов (стр.133(2)):

, условие выполняется следовательно в расчете требуется проверить лишь соответствие условию т.к. при данном значении эксцентриситета условие ф.5.11 (2) - , будет выполняться всегда

- условие выполняется 

 

 

 

 

Проверяем прочность подстилающего слоя залегающего на отметке –5.700 от планировочной отметки т.е. на глубине 1.9м ниже подошвы фундамента.

По ф.2.10(2) определяем природное  давление грунта по подошве фундамента:

, где

количество слоев грунта

- удельный вес грунта  слоя, принимаемый без учета взвешивающего действия воды

толщина пласта грунта слоя

Природное давление на кровлю подстилающего слоя найдем по формуле:

 

Дополнительное давление от фундамента на основание:

 

Определим дополнительное давление на кровлю подстилающего слоя:

Значение  находим по табл.1 прил.2(3) для относительной глубины расположения подстилающего слоя:

 следовательно 

Полное давление на кровлю подстилающего  слоя:

Определяем площадь условного  фундамента:

Расчетное сопротивление грунта подстилающего слоя определим по ф.5.18(4):

Осредненное значение удельного  веса грунтов залегающих выше подстилающего  слоя:

Расчетное давление на кровлю подстилающего слоя:

Из условия прочности  подстилающего слоя оставляем принятые размеры подошвы фундамента 

Фундаменты меньшей  площади не подошли при проверке осадки.

 

 

 

3.3. Определение осадки фундамента

 

N

П\П

Z

E

1

2

3

4

5

6

7

8

0

66,5

139,5

–––

–––

–––

–––

–––

1

75,92

120,6

0,7

0,66

0,865

1169

130,05

2

83,41

80,07

1,4

1,33

0,574

1169

100,3

3

90,44

49,52

2,1

2

0,355

9380

64,79

4

96,22

32,9

2,8

2,66

0,236

3600

41,21

5

102,2

22,7

3,5

3,33

0,163

3600

27,8

6

108,08

16,32

4,2

4

0,117

3600

19,51

7

113,96

12,4

4,9

4,66

0,089

3600

14,36

8

119,84

9,7

5,6

5,33

0,07

3600

11,08


   ф.6.3(2)                              

- ф.6 прилож.2 (3)

- ф.2 прилож.2 (3)

по приложению 2. табл.1(3) при 

ф.1. прил.2 (3)

прил.4. (3)

Осадка запроектированного фундамента удовлетворяет нормативной  предельно допустимой осадке для данного типа сооружений.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок к расчету  определения осадки фундамента

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.4. Конструирование фундамента

 

Фундамент проектируется монолитным железобетонным в виде башмака под  одну колонну, из тяжелого бетона. Состоит из плитной части ступенчатой формы и подколонника.   

 

 

4. Расчет висячей сваи

4.1. Определение несущей  способности сваи

Примем сваю С3 – 20 по ГОСТ 19804.2 – 79

Забивка сваи дизель –  молотом 

Рисунок к определению  несущей способности висячей  сваи

 

Таблица для определения  несущей способности сваи:

N

сл.

h, м

Z, м

f, кПа

Тип грунта

1

2

3

4

5

1

2,55

0,7

38,8

Глина (

)

2

3,4

1,0

43,5

Глина (

)

3

4,4

1,0

53,8

Песок средней крупности


 

По ф.10.6. (2) определяем несущую способность сваи:

FD – несущая способность сваи

- коэффициент условий работы  сваи

коэффициент условий работы грунта под нижним концом сваи, принимаемый в зависимости от способа погружения и грунтовых условий на площадке (табл.10.1(2))

- погружение забивкой сплошных  и полых с закрытым нижним  концом свай механическими, паровоздушными и дизельными молотами. 

коэффициент условий работы грунта по боковой поверхности сваи, принимаемый  в зависимости от способа погружения и грунтовых условий на площадке (табл.10.1(2))

- погружение забивкой сплошных и полых с закрытым нижним концом свай механическими, паровоздушными и дизельными молотами.

R – расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи (табл.10.2(2))

R =3400 КПа – для песков средней крупности при глубине погружения сваи 5,05м

А – площадь поперечного  сечения сваи или площадь камуфлетного уширения определяемая по наибольшему  диаметру

U – наружный диаметр сваи

расчетное сопротивление грунта I-го слоя по боковой поверхности сваи (табл.10.3(2))

мощность I-го слоя грунта прорезаемого сваей (схема)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.2. Определение количества  свай в кусте

 

Расчетная нагрузка на одну сваю по ф.10.2(2): , где

расчетная нагрузка передаваемая на сваю

несущая способность сваи

 коэффициент надежности

так как несущая способность  определена расчетом

 

Определяем среднее  давление под подошвой:

 

Площадь подошвы ростверка:

, где

N - расчетная нагрузка по 2 группе предельных состояний приложенная к обрезу фундамента в уровне планировочной поверхности земли, кН. В данном расчете принимается по заданию на проектирование.

Pg – среднее давление под подошвой фундамента

- средний удельный вес засыпного  грунта

коэффициент надежности по нагрузке (для собственного веса грунта).

- глубина заложения ростверка

 

Вес ростверка с грунтом:

 

Определяем число свай:

, где

коэффициент учитывающий действие момента

 принимаем 6 свай

 

 

 

 

 

4.3. Конструирование ростверка

 

 

Нагрузка от ростверка:

, где

коэффициент надежности по нагрузке

объем ростверка

- удельный вес ж/б

 

Объем грунта на ступенях ростверка:

, где

коэффициент надежности по нагрузке

- удельный вес насыпного грунта, расположенного выше плиты ростверка

 

Полная нагрузка на сваю от сооружения и ростверка по ф.10.39(2):

, где

 расчетная нагрузка по 2 группе  предельных состояний приложенная  к обрезу фундамента в уровне  планировочной поверхности земли,  кН. В данном расчете принимается по заданию на проектирование.

собственный вес ростверка

моменты от расчетных нагрузок относительно главных центральных осей подошвы  ростверка

X,Y – расстояния от главных осей до оси рассчитываемой сваи

расстояние от главных осей до оси каждой сваи

 

 

 

Проверяем недогрузку:

 

 

Проверяем давление на грунт  под подошвой условного фундамента:

Площадь фундамента на глубине 4,9м

, где

- расстояние между наружными  гранями крайних рядов сваи  вдоль  меньшей стороны подошвы ростверка

h=2,2м – глубина заложения ростверка

 значение средневзвешенного  угла внутреннего трения

, где

расчетные значения углов внутреннего  трения для отдельных слоев толщиной м

  

 

Расчетное сопротивление грунта расположенного ниже подошвы условного фундамента по ф.4.10(2):

,где

коэффициент условий работы грунтов  основания, принимается по табл.4.4(2)

коэффициент условий работы сооружения во взаимодействии с грунтами основания, принимается по табл.4.4(2)

, т.к. данное сооружение имеет  гибкую конструктивную схему

К=1

безразмерные коэффициенты принимаемые  по данным табл.4.5(2) в зависимости от угла внутреннего трения

, , - значения этих коэффициентов соответствуют развитию зон пластических деформаций под краями фундамента на глубину 0,25в

- при 

b – ширина подошвы фундамента

осредненное расчетное значение удельного веса грунтов расположенных  ниже подошвы фундамента

 осредненное расчетное значение  удельного веса грунтов расположенных  выше подошвы фундамента

d – глубина заложения фундаментов от подошвы до пола подвала

d=1,7м

глубина подвала

м

расчетное значение удельного сцепления  грунта несущего слоя залегающего ниже подошвы фундамента

 

  

 

Значение эксцентриситета для внешней нагрузки:

 

Проводим проверку эксцентриситета  для прямоугольных фундаментов (стр.133(2)):

,

условие выполняется следовательно  в расчете требуется проверить

лишь соответствие условию 

;

- условие выполняется 

 

Вывод: Давление под подошвой условного фундамента не превышает сопротивления грунта основания. Грунт может нести нагрузку.

 

4.4. Расчет осадки фундамента

 

Природное давление на уровне подошвы фундамента:

 

Дополнительное давление по подошве условного фундамента:

 

Определяем природное  и дополнительные напряжения в основании 

N

П\П

Z

E

1

2

3

4

5

6

7

8

0

95,06

320,8

–––

–––

–––

–––

–––

1

104,56

275

0,5

0,79

0,857

3900

297,9

2

114,06

178

1,0

1,59

0,555

7016

226,5

3

123,84

111,9

1,5

2,39

0,349

11690

144,9

4

134,04

73,7

2,0

3,17

0,230

11690

92,8

5

143,7

51,3

2,5

3,96

0,16

11690

62,5

6

153,4

35,2

3

4,76

0,11

11690

43,25

7

163,1

32,08

3,5

5,6

0,1

11690

33,6


   ф.6.3(2)                            

- ф.6 прилож.2 (3)

- ф.2 прилож.2 (3)

по приложению 2. табл.1(3) при 

ф.1. прил.2 (3)

прил.4. (3)

 

Вывод: Осадка запроектированного фундамента удовлетворяет нормативной предельно допустимой осадке для данного типа сооружений.

 

Рисунок к определению осадки фундамента

 

5. Расчет буронабивной сваи

5.1. Определение несущей  способности сваи

Примем  буронабивную сваю типа БССм длиной 3м и диаметром 0,4м 

Рисунок к определению  несущей способности буронабивной сваи

 

Таблица для определения  несущей способности сваи:

N

сл.

h, м

Z, м

f, кПа

Тип грунта

1

2

3

4

5

1

2,55

0,7

38,8

Глина (

)

2

3,4

1,0

43,5

Глина (

)

3

4,4

1,0

46,75

Песок средней крупности


 

По ф.10.6. (2) определяем несущую способность сваи:

FD – несущая способность сваи

- коэффициент условий работы  сваи

коэффициент условий работы грунта под нижним концом сваи, принимаемый в зависимости от способа погружения и грунтовых условий на площадке (табл.10.1(2))

коэффициент условий работы грунта по боковой поверхности сваи, принимаемый  в зависимости от способа погружения и грунтовых условий на площадке (табл.10.1(2))

R – расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи (табл.10.2(2))

R =3400 КПа – для песков средней крупности при глубине погружения сваи 5,05м

А – площадь поперечного сечения  сваи или площадь камуфлетного уширения определяемая по наибольшему диаметру

U – наружный диаметр сваи

расчетное сопротивление грунта I-го слоя по боковой поверхности сваи (табл.10.3(2))

мощность I-го слоя грунта прорезаемого сваей (схема)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5.2. Определение количества  свай в кусте

 

Расчетная нагрузка на одну сваю по ф.10.2(2): , где

расчетная нагрузка передаваемая на сваю

несущая способность сваи

 коэффициент надежности

так как несущая способность  определена расчетом

 

Определяем среднее давление под подошвой:

 

Площадь подошвы ростверка:

, где

N - расчетная нагрузка по 2 группе предельных состояний приложенная к обрезу фундамента в уровне планировочной поверхности земли, кН. В данном расчете принимается по заданию на проектирование.

Pg – среднее давление под подошвой фундамента

- средний удельный вес засыпного  грунта

коэффициент надежности по нагрузке (для собственного веса грунта).

- глубина заложения ростверка

 

Вес ростверка с грунтом:

 

Определяем число свай:

, где

коэффициент учитывающий действие момента 

 принимаем 4 сваи

 

 

 

 

 

 

 

 

5.3. Конструирование ростверка

 

Нагрузка от ростверка:

, где

коэффициент надежности по нагрузке

объем ростверка

- удельный вес ж/б

 

Объем грунта на ступенях ростверка:

, где

коэффициент надежности по нагрузке

- удельный вес насыпного грунта, расположенного выше плиты ростверка

 

Полная нагрузка на сваю т сооружения и ростверка по ф.10.39(2):

, где

 расчетная нагрузка по 2 группе  предельных состояний приложенная к обрезу фундамента в уровне планировочной поверхности земли, кН. В данном расчете принимается по заданию на проектирование.

собственный вес ростверка

вес грунта на ступенях ростверка

моменты от расчетных нагрузок относительно главных центральных осей подошвы  ростверка

X,Y – расстояния от главных осей до оси рассчитываемой сваи

расстояние от главных осей до оси каждой сваи

 

 

 

Проверяем недогрузку:

 

 

 

Проверяем давление на грунт  под подошвой условного фундамента:

Площадь фундамента на глубине 4,9м

, где

- расстояние между наружными  гранями крайних рядов сваи  вдоль  меньшей стороны подошвы ростверка

h=2,2м – глубина заложения ростверка

 значение средневзвешенного  угла внутреннего трения

, где

расчетные значения углов внутреннего  трения для отдельных слоев толщиной м

Проектирование фкндамента