Расчет и конструирование фундаментов на естественном основании. Часть 1

1 2

---

Содержание

Введение________________________________________________________8 1. Посадка здания на местности_____________________________________9 1.1. Привязка здания и оценка рельефа_______________________________9 1.2. Геологический профиль основания_______________________________10 2. Дополнительные сведения о грунтах основания______________________11 2.1. Определение дополнительных значений физико-механических характеристик грунтов основания____________________________________11 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_________________________14 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__________________________________________18 5.2.2. Сборно-монолитный фундамент________________________________19 5.3. Расчет осадки фундамента мелкого заложения_____________________21 6. Расчет столбчатых фундаментов мелкого заложения__________________24 6.1. Определение размеров подошвы фундамента______________________24 6.2. Конструирование столбчатого фундамента________________________26 6.3. Расчет конечной осадки фундамента методом эквивалентного слоя____27 6.4. Расчет конечных осадок фундаментов с учетом их взаимного влияния_29 7. Проектирование котлована здания_________________________________30 8. Определение несущей способности одиночных свай__________________32 8.1. Расчет несущей способности одиночной сваи-стойки на действие вертикальной нагрузки__________________________________________________32 8.2. Расчёт несущей способности одиночной висячей сваи-фундамента на действие вертикальной нагрузки________________________________________33 8.3. Расчёт несущей способности одиночной висячей сваи-фундамента на действие горизонтальной нагрузки______________________________________36 9. Проектирование свайного кустового фундамента____________________38 9.1. Выбор конструкции свайного кустового фундамента________________38 9.2. Определение числа свай и размещение их в плане__________________38 9.3. Расчет осадки свайного кустового фундамента_____________________40 10. Проектирование свайного ленточного фундамента__________________43 10.1. Конструирование свайного ленточного фундамента_______________43 10.2. Определение числа свай и размещение их в плане_________________43 10.3. Расчет осадки свайного ленточного фундамента___________________44 11. Расчет фундамента штамповочного паровоздушного молота__________48 11.1. Расчет основания фундамента по несущей способности____________48 11.2. Определение деформации основания____________________________50 Заключение______________________________________________________52 Список используемой литературы___________________________________53

Введение

Целью курсовой работы является практикование навыков по расчету фундаментов на естественном основании, закрепление знаний по проектированию оснований и фундаментов и оформлению рабочих чертежей. В процессе выполнения курсовой работы необходимо построить геологический разрез, затем подсчитать характеристики оснований. После этого подсчитать ленточные и столбчатые фундаменты мелкого заложения в сборном и монолитном вариантах, с определением осадок фундаментов. Далее рассчитываются одиночные сваи, а также свайный кустовой фундамент и свайный ленточный фундамент с определением осадок. Затем подчитаем фундамент для штамповочного паровоздушного молота.

1. Посадка здания на местности

1.1 Привязка здания и оценка рельефа

Главный фасад здания размещается по линии застройки с привязкой углов к строительной геодезической сети разбивочного плана М1:1000 Рис.1. План строительной площадки Высотная привязка осуществляется из условий нулевого баланса земляных работ при планировке территории строительной площадки h_pl=(∑_(i=1)^n▒h_i )/n=(53,85+53,5+53,93+53,65)/4=53,73м где: hi– высотные отметки поверхности рельефа для углов здания, n – количество углов здания в плане. Величина максимального уклона местности: i_max=Δh/l_min =0,25/70=0,0036=3,6 0⁄00 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 основания оформляется по створу скважин №1 и №2. Рис.2. Геолого-литологический разрез по створу скважины 1-2 1 – растительный слой; 2 – суглинок пылеватый, тяжелый полутвердый; 3 – песок мелкий, средней плотности Условные обозначения:

2. Дополнительные сведения о грунтах

2.1. Определение дополнительных значений физико-механических характеристик грунтов основания

Слой 1. Почва каштановая, суглинистая. Слой 2. Суглинок пылеватый, тяжелый полутвердый. Объемный вес сухого грунта γ_d=γ/(1+ω)=17,1/(1+0,29)=13,26 кН/м^3 . Коэффициент пористости е=(γ_s-γ_d)/γ_d =(27,3-13,26)/16,58=0,85. Число пластичности I_p=ω_L-ω_p=0,36-0,2=0,16. Показатель консистенции грунта I_L=(ω-ω_p)/I_p =(0,29-0,2)/0,16=0,56. Коэффициент относительной сжимаемости: ν = 0,15; ; mυIII =βIII / E = 0,947/25= 0,038 МПа-1 . Суглинок малосжимаемый. Расчетное сопротивление: – принимается по приложению В СП 22.13330.2011 «Основания и фундаменты». Слой 3. Песок мелкий, средней плотности. Объемный вес сухого грунта γ_d=γ/(1+ω)=18,7/(1+0,25)=14,96 кН/м^3 . Коэффициент пористости е=(γ_s-γ_d)/γ_d =(26,6-14,96)/14,96=0,78. Согласно ГОСТ 25100-95 т. Б.18 — песок средней плотности. Степень влажности S_p=(γ_s∙ω)/(γ_ω∙е)=(26,6∙0,25)/(10∙0,78)=0,855>0,8-песок насыщен водой. Относительный коэффициент сжимаемости ; m_v=β/E=0,937/28=0,0346 МПа^(-1). Расчетное сопротивление: – принимается по приложению В СП 22.13330.2011 «Основания и фундаменты».

2.2. Общая оценка строительной площадки

Судя по плану горизонталей и геологическому профилю, площадка имеет спокойной рельеф (i_max=3,6‰), подземные коммуникации и выработки отсутствуют, подземные воды на глубине 4 м от уровня планировки, грунты слоистые, с выдержанным залеганием пластов, малосжимаемы (m_v<0,1 МПа^(-1)), незначительно различаются по сжимаемости и прочности, достаточно прочные (R_0>150 кПа) и могут служить естественным основанием здания. В сухом состоянии эти глинистые грунты служат хорошим основанием и относятся к условно непучинистым. Но, если они насыщены водой, то из-за их малой плотности эти грунты могут находиться в текучем состоянии. Также, при насыщении водой, они сильно вспучиваются при промерзании.

3. Определение глубины заложения фундамента.

3.1. Глубина заложения по конструктивным требованиям.

Глубина подвала d_в=1,00 м. Принимаем конструктивно высоту фундаментной плиты h=0,3 м. По конструктивным требованиям глубина заложения d>d_в+h+0,1=1,0+0,3+0,1=1,4 м. h = 0,3м– высота фундаментной плиты (h=0,3..0,5м) 0,1м – толщина пола, м.

3.2. Глубина заложения по условиям промерзания.

Нормативная глубина сезонного промерзания грунта из суглинка легкого, плотного, полутвердого с галькой в районе г. Волгоград составляет: d_fn=d_o √(M_t )=0,23√18,1=0,98м, где: M_t=6,9+6,5+0,3+4,4=18,1 (табл. 5.1 СП 131.13330.2012 «Строительная климатология»). Расчетная глубина сезонного промерзания грунта: d_f=k_h⋅d_fn=0,5⋅0,98=0,49 м, где: kh = 0,5 – для здания с подвалом при расчетной среднесуточной температуре воздуха в помещении 150С (табл. 5.2. СП 22.13330.2011). Глубина расположения уровня подземных вод d_w=3,6м. dƒ + 2 = 0,58 + 2 = 2,58 м; dw > dƒ + 2м. Согласно табл. 5.3 СП 22.13330.2011 «Основания и фундаменты» глубина заложения фундамента d не зависит от d_fи принимается по конструктивным требованиям. Принимаем d = 1,4 м по конструктивным требованиям

4. Выбор вариантов конструкций фундаментов.

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.3). Во всех вариантах фундаментов принимаем бетонные стеновые блоки подвала марки ФБС 24.5.6. Рис.3. 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.

5. Расчет ленточных фундаментов мелкого заложения.

5.1. Определение размеров подошвы фундаментов

Ориентировочная требуемая ширина подошвы ленточного фундамента мелкого заложения: b_1=f_n/(R_0-γ_m∙d)=350/(178-20∙1,4)=2,3 м. Рис. 4. Схема расположения фундамента мелкого заложения в грунтовом массиве В расчете приняты: коэффициент надежности по грунту γ_g=1; для второго слоя грунта выше подошвы фундамента γ_u’=γ_z’=17,1 кН/м^3 ; для грунта ниже подошвы фундамента осредненное расчетное значение удельного веса d_b=1,0 м по заданию. для грунта ниже подошвы фундамента осредненное расчетное значение удельного веса γ_u=(γ_u’∙h_2+γ_(sb,2)∙h_w2+γ_3∙h_3)/(h_2+h_w2+h_3 )=(17,1∙2,7+9,35∙1,3+18,7∙7,2)/(2,7+1,3+7,2)=17,23 кН/м^3 , где γ_(sb,2)=(γ_3-γ_w)/(1+e)=(27,3-10)/(1+0,85)=9,35 кН/м^3 ; м γ_с1=1,1 – для суглинка пылеватого (табл. 5.4 СП 22.13330.2011 «Основания и фундаменты»); γ_с2=1,0 – для суглинка пылеватого и сооружения с жесткой конструктивной схемой при отношении длины сооружения к его высоте L/H = 36/15 = 2,34 м; k=1, т.к. прочностные характеристики грунта (φ и с) определены непосредственными испытаниями и заданы в исходных данных; Mr = 0,36, Mg = 2,43, Mc = 4,99 для слоя суглинка с φn = 16 (табл. 5.5 СП 22.13330.2011 «Основания и фундаменты»); k_z=1, т.к. b=2,45<10 м; с_n=18, для суглинка слоя №2 (см. грунтовые условия); Расчетное сопротивление грунта R под подошвой фундамента при b = b1 = 2,3 м: м; м. При м кПа; м; м. Вывод: условие выполняется. м Принимаем м.

5.2. Конструирование ленточного фундамента

Марка фундаментной плиты назначается по приложению 2 табл.9 методических указаний, исходя из требуемой ширины подошвы фундамента b. Размеры сечения монолитной фундаментной плиты принимаются конструктивно: ширина b — по расчету п.5.1, высоту принимаем высота h=0,3м, ориентируясь на размеры сборных фундаментных подушек ФЛ.

5.2.1. Сборный фундамент

Принимается сборный фундамент, состоящий из фундаментной плиты ФЛ 28.12 размером м и весом кН (табл. 1 ГОСТ 13580-85 «Плиты железобетонные ленточных фундаментов») и двух рядов стеновых бетонных блоков ФБС 24.6.6 размером м и весом (по табл. 1, 2 ГОСТ 13579-78 «Блоки бетонные для стен подвалов»). Расчетная схема сборного фундамента показана на рис. 3.2. Расчетное сопротивление грунта R под подошвой фундамента шириной м будет равно кПа. Суммарная нормативная нагрузка на 1м фундамента от собственного веса составляет кН/м. Суммарная нормативная нагрузка на 1м фундамента от веса грунта, лежащего на фундаментной плите: кН/м, где: м3. Среднее давление под подошвой фундамента составляет: кПа, так как при м кПа. Рис. 5. Расчетная схема сборного фундамента

5.2.2. Сборно-монолитный фундамент

Принимается сборно-монолитный фундамент, состоящий из монолитной железобетонной фундаментной плиты шириной м и высотой м и двух рядов стеновых бетонных блоков ФБС 24.5.6 размером м и весом кН (по табл. 1, 2 ГОСТ 13579-78 «Блоки бетонные для стен подвалов»). Нормативная нагрузка от собственного веса на 1м фундаментной плиты: кН/м, где: м2; – площадь поперечного сечения фундаментной плиты; – расчетная длина подошвы ленточного фундамента, принята равной 1; – нормативный удельный вес железобетона, кН/м. Суммарная нормативная нагрузка от собственного веса на 1м фундамента кН/м. Суммарная нормативная нагрузка от веса грунта на 1м фундаментной плиты кН/м. где: м3. Рис. 6. Расчетная схема сборно-монолитного фундамента Среднее давление под подошвой фундамента кПа, так как при м кПа.

5.3. Расчет осадки фундамента мелкого заложения методом послойного суммирования

Исходные данные: грунты оснований: 1 слой – почва, м; 2 слой – суглинок пылеватый, м, кН/м3 МПа; 3 слой – песок мелкий, м, кН/м3 МПа; ширина подошвы фундамента м; глубина заложения подошвы фундамента м; среднее давление под подошвой кПа; грунтовые воды на глубине 4,0 м. 1. Вертикальное напряжение от веса грунта на уровне подошвы фундамента кПа; подземных вод кПа; подошвы 2 слоя кПа; кровли 3 слоя кПа; подошвы 3 слоя кПа. 2. Принимаем толщину элементарного слоя м. 3. Дополнительное давление под подошвой фундамента кПа. Расчет осадки приведен в форме таблицы, где коэффициент α определяется по табл. 5.8 СП 22.13330.2011 «Основания и фундаменты». Таблица 5.3.1. – Расчет осадки сборно-монолитного фундамента

Толщина слоя, м	Расстояние от подошвы до слоя  R	ζ =	α	Давление на слой σzp= α‧Pа, кПа	Среднее давление σzр,i, кПа	Еi, кПа	Осадка элементарного слоя, мм Si=β
1	2	3	4	5	6	7	8
0	0	0	1	135,2		25 ‧ 103
1,04	1,04	0,80	0,871	117,76	126,48		4,21
1,04	2,08	1,60	0,642	86,8	102,28		3,4
1,04	3,12	2,40	0,477	64,49	75,65		2,52
0,78	3,90	3,0	0,397	53,7	59,1		1,47
0,26	4,16	3,2	0,374	50,57	52,14	28 ‧ 103	0,39
1,04	5,20	4,00	0,306	41,37	45,97		1,37
1,04	6,24	4,80	0,258	34,88	38,13		1,13
1,04	7,28	5,60	0,223	30,15	32,52		0,97
1,04	8,32	6,40	0,196	26,5	28,33		0,84
1,04	9,36	7,20	0,175	23,66	25,08		0,75
1,04	10,40	8,00	0,158	21,36	22,51		0,67
0,70	11,10	8,54	0,148	20,01	20,69		0,41
							ΣSi = 18,13

ΣSi = 18,13‧10-3м = 18,13мм S = ΣSi < Su = 100 мм Масштаб: размеров — 1 см = 0.5 м; давлений — 1 см = 50 кПа. Рис. 7. Расчетная схема осадки ленточного фундамента

---

1 2