Расчет и конструирование фундаментов мелкого заложения на естественном основании

1 2

---

Содержание

Введение………………………………………………………………………6 1. Посадка здания на местности ………………………………………………..…….. 7 1.1. Привязка здания и оценка рельефа……………………..………………… 7 1.2. Геологический профиль основания ……..…………………………………. 9 2. Дополнительные сведения о грунтах основания………………………..… 11 2.1. Определение дополнительных значений физико-механических характеристик грунтов основания ………………………………….………… 2.2.Общая оценка строительной площадки……………………..……………. 12 3. Определение глубины заложения фундаментов…………………………… 13 3.1. Глубина заложения по конструктивным требованиям…………………. 13 3.2. Глубина заложения по условиям промерзания …..……………………… 13 4. Выбор вариантов конструкций фундаментов.……………………………. 15 5. Расчет ленточных фундаментов мелкого заложения …….………………. 16 5.1. Определение размеров подошвы фундамента………….……….………. 16 5.2. Конструирование ленточного фундамента..…………………………….. 18 5.2.1. Сборный фундамент..…………………………………………………… 20 5.2.2. Сборно-монолитный фундамент …………..………………………….. 21 5.3. Расчет осадки фундамента методом послойного суммирования…………. 22 6. Расчет столбчатых фундаментов мелкого заложения …….……………… 25 6.1. Определение размеров подошвы фундамента…………………………… 25 6.2. Конструирование столбчатого фундамента……………………………… 27 6.3. Расчет осадки фундамента методом эквивалентного слоя……………… 31 7. Расчет свайных фундаментов….…………………….……………………… 33 7.1. Расчет несущей способности одиночной сваи-стойки на действие вертикальной нагрузки….…….………………………………………………. 7.2. Расчёт несущей способности одиночной висячей сваи-фундамента на действие вертикальной нагрузки….………………………………………. 7.3. Проектирование свайного кустового фундамента….………….……….. 35 7.3.1. Выбор конструкции свайного кустового фундамента……………………. 36 7.3.2. Определение числа свай и размещение их в плане..……….…………. 36 7.4. Расчет осадки свайного фундамента ..………………………….……….. 39 8. Проектирование свайных ленточных фундаментов.…..…………………. 41 8.1. Конструирование свайного ленточного фундамента…………………… 41 8.2. Определение числа свай и размещение их в плане………………………. 42 8.3. Расчет осадки свайного ленточного фундамента………………………….. 44 Заключение……………………………………………………………………. 48 Список используемой литературы …………….….……………………..…… 49

Введение

Целью курсового проекта по дисциплине «Основания и фундаменты» является ознакомление с принципами проектирования оснований и фундаментов и закрепление теоретических знаний. Тематика проектирования отвечает учебным задачам подготовки инженеров и связана с решением практических вопросов – выполнением проектов фундаментов сооружений. В ходе разработки курсового проекта необходимо рассчитать два типа фундаментов: мелкого заложения и свайный. Для фундаментов мелкого заложения проводятся расчеты: определение физико-механических свойств грунтов, оценка грунтовых условий строительной площадки, расчет размеров и выбор вариантов фундаментов, расчет оснований по деформациям, расчет осадки. Для разработки свайных фундаментов: расчет размеров ростверков, определение осадки свайных фундаментов, подбор оборудования для погружения свай и расчетный отказ.

1. Посадка здания на местности

Цель: 1) Привязать углы здания к линии застройки и строительной геодезической сетке. Определить отметку планировки. 2) Оценить пригодность рельефа местности для организации строительства. 3) Вычертить геологический профиль основания по створу скважин №1 и №2 4) Оценить пригодность грунтов в качестве основания. 1.1. Привязка здания и оценка рельефа Главный фасад здания размещается по линии застройки с привязкой углов к строительной геодезической сети разбивочного плана. М 1:500 Рис.4. План строительной площадки Высотная привязка осуществляется из условий нулевого баланса земляных работ при планировке территории строительной площадки , (1.1) где: hi– высотные отметки поверхности рельефа для углов здания, n – количество углов здания в плане. Высотные отметки hi поверхности рельефа для углов здания и по осям скважин № 1 и № 2 определяются по горизонталям плана строительной площадки из представления длины заложения между горизонталями в плане ℓ =27,617 м и превышения, равного разности отметок между ними, например, 76,00 – 75,75 = 0,25 м в виде прямоугольника по разрезу, проходящему через точку угла здания 1. Замерив по плану длину заложения между горизонталью 76 и точкой 1, равной ℓt = 12,617 м, откладываем его на катете треугольника. Восстановлением перпендикуляра из точки 1 до пересечения с гипотенузой прямоугольника получаем точку 1 на поверхности площадки. Рис. 5 Схема к расчету абсолютных отметок точек на поверхности строительной площадки Из подобия прямоугольников составляется пропорция и рассчитывается Δh1, то есть превышение точки 1 над горизонталью 75,75 м. = ; Δh1 = = = 0,1142 м. Абсолютная отметка точки 1 превышение точки 4 над горизонталью 75,5 м. = ; Δh4 = = = 0,07 м. Абсолютная отметка точки 4 превышение точки 3 над горизонталью 75,75 м. = ; Δh3 = = = 0,20 м. Абсолютная отметка точки 3 По плану горизонталей определяют направление уклона местности и величину максимального уклона. где: ∆h – превышение отметок горизонталей, м; lmin – минимальное расстояние между горизонталями, м. Вывод: Естественный рельеф местности пригоден для организации строительства с незначительной планировкой

1.2. Геологический профиль основания

Геологический профиль составляется по вертикальному разрезу в створе скважин 1–2. По геологическому разрезу устанавливаются гидрогеологические условия основания при проектировании фундаментов и расчете их осадки. Построение начинается с топографического разреза, включающего сетку профиля с указанием отметок и расстояния в масштабе 1:500, показом осей скважин 1 и 2, шкалы отметок в вертикальном масштабе 1:100. При этом шкала должна вмещать размер глубины скважины по заданию грунтовых условий площадки строительства. Затем по границам глубин каждого слоя грунта, взятых также по заданию, рассчитываются их абсолютные отметки и по шкале отметок наносятся точки по осям скважин. Проводятся линии границ каждого слоя от руки, вычерчивается литологическая колонка и уровень грунтовых вод, если он имеется по заданию. На этом геологический разрез считается выполненным с обязательным указанием условных обозначений. ( Рис.6) Рис.6. Геолого-литологический разрез по створу скважины 1-2 Условные обозначения: Почва Глина Суглинок Уровень грунтовых вод

2. Дополнительных сведения о грунтах основания

2.1. Определение дополнительных значений физико-механических характеристик грунтов основания

Для оценки сжимаемости и прочности грунтов в каждом слое грунта вычисляют присущие ему физические и механические характеристики: . Пригодность грунтов в качестве основания здания оценивают по значениям расчетного сопротивления грунтов основания под подошвой фундаментов и относительных коэффициентов их сжимаемости mv. При грунт малосжимаем и является хорошим основанием. При грунт средней сжимаемости и может использоваться в качестве естественного основания. При грунт сильносжимаемый и не может быть использован в качестве естественного основания, требует искусственного укрепления. 1 Слой. Почва каштановая, суглинистая — не рассматривается. 2 Слой. суглинок пылеватый, легкий малосжимаемый Объемный вес сухого грунта: . (2.1) Коэффициент пористости: . (2.2) Число пластичности: (2.5) Согласно ГОСТ 25100-95 т. Б 12 – суглинок легкий пылеватый Показатель консистенции: . (2.6) Согласно ГОСТ 25100-95 т. Б 14 – суглинок тугопластичный. Коэффициент относительной сжимаемости: ν = 0,15; ; Суглинок малосжимаемый Расчетное сопротивление: — принимается интерполяцией по табл. 3 прил. 3 СНиП[8] или по табл. 5 прил.2 3 Слой. Глина тяжелая, полутвердая Объемный вес сухого грунта: . Коэффициент пористости: . Число пластичности: (2.5) Согласно ГОСТ 25100-95 т. Б 12 – глина тяжелая Показатель консистенции: . (2.6) Согласно ГОСТ 25100-95 т. Б 14 – глина полутвердая Коэффициент относительной сжимаемости: ν = 0,12; ; Глина малосжимаемая Расчетное сопротивление: — принимается интерполяции по табл. 3 прил. 3 СНиП[8] или по табл. 5 прил.2

2.2 Общая оценка строительной площадки

Судя по плану горизонталей и геологическому профилю, площадка имеет спокойный рельеф (i = 9,1 % ), подземные коммуникации и выработки отсутствуют, подземные воды на глубине 2,7 м от уровня планировки, грунты слоистые, с выдержанным залеганием пластов, мало сжимаемы ( мПа-1), незначительно различаются по сжимаемости и прочности, достаточно прочные ( кПа) и могут служить естественным основанием здания.

3. Определение глубины заложения фундамента

3.1. Глубина заложения по конструктивным требованиям

По конструктивным требованиям глубина заложения ленточных и столбчатых фундаментов определяется по формуле: , (3.1) где — глубина подвала – расстояние от уровня планировки до пола подвала, м (для сооружений с подвалом шириной м и глубиной свыше 2м принимается =2м, при ширине подвала м — =0); — высота фундаментной плиты ( м). 0.1 – толщина пола (м). Глубина подвала dв = 1,2 м. Принимаем конструктивно высоту фундаментной плиты м. По конструктивным требованиям глубина заложения: м.

3.2. Глубина заложения по условиям промерзания

По условиям промерзания глубина заложения фундамента назначается с учетом района строительства, теплового режима здания и гидрогеологических условий строительной площадки, для чего определяется: а) нормативная глубина сезонного промерзания грунта , (3.2) где: — величина принимаемая равной: — для суглинков и глин – 0,23м; Значение для грунтов неоднородного сложения определяется как средневзвешенное в пределах глубины промерзания. — безразмерный коэффициент, численно равной сумме абсолютных значений среднемесячных отрицательных температур за зиму в данном районе, принимается по приложению 2 табл.1; б) расчетная глубина сезонного промерзания , (3.3) где: — коэффициент, учитывающий влияние теплового режима здания, принимаемый для наружных фундаментов отапливаемых зданий — по приложению 2 табл.2; для наружных и внутренних фундаментов, не отапливаемых зданий — , кроме районов с отрицательной среднегодовой температурой; в) влияние вида грунта под подошвой фундамента и глубины расположения уровня подземных вод на глубину заложения фундамента принимаются по приложению 2 табл.3. Фундаменты здания должны закладываться на одном уровне. При необходимости заложения соседних фундаментов на разных отсеках здания их допустимая разность определяется из условия , (3.4) где: — расстояние между фундаментами в свету; — расчетные значения соответственно угла внутреннего трения и удельного сцепления грунта; — среднее давление под подошвой вышерасположенного фундамента от расчетных нагрузок (для расчета основания по несущей способности). Нормативная глубина сезонного промерзания грунта из мелкого песка в районе г. Пенза составляет: м, где: (приложение 2 табл.1) Расчетная глубина сезонного промерзания грунта: м, где: — для здания с подвалом при расчетной среднесуточной температуре воздуха в помещении 15 С (приложение 2 табл.2). Глубина расположения уровня подземных вод м. Согласно табл.3 приложения 2 глубина заложения фундамента d не зависит от и принимается по конструктивным требованиям. Принимаем м по конструктивным требованиям.

4. Выбор вариантов конструкций фундаментов

В работе необходимо рассмотреть 2-3 различных варианта ленточных и столбчатых фундаментов мелкого заложения и свайных фундаментов, вычертить их поперечные разрезы, как показано на рисунке 3. При этом рекомендуется задаться длиной сваи, исходя из грунтовых условий или конструктивно от 6 до 10м. Соединение сваи с ростверком может быть шарнирным и жестким. Для сравнения задаемся вариантами ленточных фундаментов мелкого заложения со сборной или монолитной железобетонной плитой, столбчатых монолитных абсолютно жёстких и жёстких с гибкой плитой и вариантами свайных фундаментов с монолитным ростверком при однорядном и двухрядном размещении сваи (см. рис.7). Во всех вариантах фундаментов принимаем бетонные стеновые блоки подвала марки ФБС 24.5.6 (по приложению 2 табл.10) д) е) Рис.7. Варианты конструкций ленточных, столбчатых свайных фундаментов: а – сборные железобетонные плиты и бетонные стеновые блоки ленточного фундамента; б – монолитная железобетонная плита и бетонные стеновые блоки ленточного фундамента; в – абсолютно жёсткий монолитный железобетонный столбчатый фундамент; г — жёсткий монолитный железобетонный столбчатый фундамент с гибкой плитой; д– однорядный свайный фундамент с монолитным железобетонным ростверком и бетонными стеновыми блоками; е — двухрядный свайный фундамент с монолитным железобетонным ростверком и бетонными стеновыми блоками.

---

1 2