Содержание
1.Исходные данные……………………………………………………………………………2
2.Анализ инженерно-геологических условий строительной площадки..4
3.Расчет фундамента на естественном основании……………………………….5
3.1 Выбор глубины заложения фундамента ………………………………..6
3.2 Определение габаритов фундамента …………………………………….6
3.3 Определение осадки фундамента ……………………………………. 10
4.Расчет и конструирование свайного фундамента……………………………..20
4.1 Определение несущей способности сваи и конструирование свайного фундамента………………………………………………………………….20
4.2. Расчет свайного фундамента по II группе предельных
состояний ………………………………………………………………………………. 23
4.3. Определение осадки свайного фундамента ………………….. 25
5.Технико-экономическое сравнение вариантов фундамента……………… 28
6.Список литературы ……………………………………………………………………….. 29
Выдержка из текста работы
Основание и фундаменты любого объекта должны проектироваться индивидуально с учётом особенностей строительной площадки, конструктивных решений и эксплуатационных требований, предъявляемых к зданиям и сооружениям. Для проектирования фундаментов, необходимо решить ряд вопросов, рассматриваемых в данной работе.
При оценке сложности грунтовых условий следует учесть основные показатели физико-химическое свойство грунтов и обязательно главное из них; модуль деформации и расчётное сопротивление.
При проектировании оснований и фундаментов необходимо располагать сведениями о сооружении, величине и характеристики нагрузок.
Сбор нагрузок, действующих на основание в плоскости подошвы фундамента следует производить в соответствии со статической схемой сооружения. Для отдельно стоящих фундаментов с соответствующей грузовой площади.
Если расчёт оснований под фундаментом оказался удовлетворительным, то принимаем окончательные размеры.
Исходные данные к проекту
Физико-механические свойства слоёв грунтов
Слой 1 |
||||
Наименование характеристики |
индекс |
Размерность |
Грунты |
|
Плотность грунта |
г |
т/м3
|
1.83 |
|
Плотность части грунта |
гs
|
т/м3 |
2.68 |
|
Влажность |
W |
— |
0.05 |
|
Предел раскатывания |
WР
|
— |
0.10 |
|
Предел текучести |
WL
|
— |
0.13 |
|
Коэффициент фильтрации |
К*ф
|
м/сут |
2.3 |
|
Сцепление грунта |
С |
МПа |
0.004 |
|
Угол внутреннего трения |
ц |
град |
20 |
|
Модуль общей деформации |
Е |
МПа |
7.45 |
|
Слой 2 |
||||
Плотность части грунта |
г |
т/м3
|
1.68 |
|
Плотность части грунта |
гS |
т/м3 |
2.74 |
|
Влажность |
W |
— |
0.20 |
|
Предел раскатывания |
WР
|
— |
0.14 |
|
Предел текучести |
WL
|
— |
0.20 |
|
Коэффициент фильтрации |
К*ф
|
м/сут |
0.35 |
|
Сцепление грунта |
С |
МПа |
0.012 |
|
Угол внутреннего трения |
ц |
град |
20 |
|
Модуль общей деформации |
Е |
МПа |
10.0 |
|
Изменение коэффициента пористости при зама-ии под дав-м 0.3 МПа (3 кг/см2) |
?m
|
— |
0.059 |
|
Слой 3 |
||||
Плотность грунта |
г |
т/м3
|
1.86 |
|
Плотность части грунта |
гs
|
т/м3 |
2.65 |
|
Плотность предельно рыхлого состояния грунта |
гсрых
|
т/м3 |
1.43 |
|
Плотность предельно плотного состояния грунта |
гспл
|
т/м3 |
1.75 |
|
Влажность |
W |
— |
0.26 |
|
Угол внутреннего трения |
ц |
град |
34 |
|
Модуль общей деформации |
Е |
МПа |
15.2 |
|
Коэффициент фильтрации |
Кф |
м/сут |
43.4 |
|
Гранулометрический состав d > 5мм |
d >5мм |
% |
22.2 |
|
5….3 |
% |
10.1 |
||
3….2 |
% |
11.8 |
||
2….1 |
% |
17.6 |
||
1….0,5 |
% |
10.5 |
||
0,5….0,25 |
% |
4.1 |
||
0,25….0,10 |
% |
0.3 |
||
d < 0,10 |
% |
23.4 |
Оценка инженерно-геологических условий
Слой 1
1. Число пластичности:
Ip= WL — WР = 0,13 — 0,10 = 0,3
Где WLь — Предел текучести; WР — предел раскатывания
Грунт глина Ip > 0,17 по ГОСТ 25100-95
2. Индекс текучести:
I1= — 0,17
W- природная влажность грунта; WР— предел раскатывания;
Ip — число пластичности.
Твердая консистенция (менее 0).
3. Коэффициент пористости:
? =
Где г-плотность грунта гs-плотность части грунта
W — Природная влажность грунта.
Плотная консистенция (менее 0,55).
4. Коэффициент водонасыщения:
Sr = = 0,249 где
гs — плотность части грунта гw — плотность воды;
W — Природная влажность
Грунт малой степени водонасыщения (0-0,50).
Первый слой — глина твердо-плотная малой степени водонасыщения с коэффициентом пористости = 0,537
Модуль деформации: Е = 7,45 МПа
Слой 2
1. Число пластичности.
Ip= WL — WР = 0, 20 — 0, 14 = 0, 06
Где WL — предел текучести; WР — предел раскатывания.
Грунт — супесь (0,07 > Ip > 0,01) по ГОСТ 25100-95
2. Индекс текучести:
I1=1
Где W природная влажность грунта;
Wp — Предел раскатывания; Ip — число пластичности
Пластичная консистенция 0 — 1
3. Коэффициент пористости:
? =
Где г-плотность грунта гs-плотность части грунта
W — Природная влажность грунта.
Рыхлая пылеватая консистенция (свыше 0,80).
4 Коэффициент водонасыщения:
Sr = = 0,573 где
гs — плотность части грунта гw — плотность воды;
W — Природная влажность
Грунт средней степени водонасыщения (0,50-0,80).
Второй слой — супесь пластично-рыхлая со средней степенью водонасыщения с коэффициентом пористости = 0,957.
Модуль деформации: Е = 10,0 МПа
Слой 3
1. Определение гранулометрического состава:
22,2%+10,1%+11,8% = 44,1%
Песок гравелистый, т.к. содержание частиц крупнее 2мм >25% (44,1%)
2. Плотность сухого грунта:
где г — плотность грунта, W — влажность грунта
гd =
3. Степень неоднородности гранулометрического состава:
где , — диаметр частиц, мм, меньше которых в грунте содержится соответственно 60% и 10% (по массе) частиц
Наибольший размер частиц во фракции, мм |
>5 |
5 |
3 |
2 |
1 |
0,5 |
0,25 |
0,10 |
|
Суммарное содержание частиц, % |
100 |
77,8 |
67,7 |
55,9 |
38,3 |
27,8 |
23,7 |
23,4 |
Си= согласно ГОСТу 12536-79 Сu > 3, соответственно грунт неоднородный.
4. Коэффициент пористости грунта: ? =
Где гS — плотность частиц грунта,
гd — плотность сухого грунта,;
? = = 0,795
Пески гравелистые, крупные и средней крупности, рыхлые по ГОСТу 25100-95 (? свыше 0,70)
5. Коэффициент водонасыщения (степень влажности): Sr =
Где W — природная влажность грунта;
? — Коэффициент пористости;
гS — плотность частиц грунта,
гw — плотность воды, применяемая = 1 .
Sr = = 0,867
Грунт насыщенный водой, т. к. (0,8 — 1) по ГОСТу-25100-95
Третий слой — песок гравелистый крупный и средней крупности, неоднородный, рыхлого сложения, насыщенный водой, с модулем деформации Е = 15,2 МПА
Слой-4
Скала
Приближенное расчётное сопротивление грунтов
R = (Mг ·kz b + Mq · d1 · гII + (Mq — 1)
db + Mc · CII)
Где и — коэффициенты, условий работы, применяемые по таблице №3 СНиП 2. 02. 01-83*:
= 1,1; b = 1м
Мg, Мq, Мс — Коэффициенты зависящие от угла внутреннего трения грунта. Принимаются по таблице №4 СНиП 2.02.01-89*:
z = 1 (т.к. b<10м)
— осреднённое расчётное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента.
= кН/м3
— осреднённое расчётное значение удельного веса грунта, залегающего выше фундамента.
Слой 1
гс1=1,25; гс2=1; = 1,1; Мг= 0,51; Мq= 3,06; Mc= 5,66; z= 1; CII= 45; гII= 1,83 кН/м3 ; = 1,83 кН/м3
Примем: d1 =1 b =1 db =1
R = (0,51·1·1·1,83+3,06·1·1,83+(3,06-1)·1·1,83+5,66·45) = 301,043 кПа
Слой 2
гс1=1,1; гс2=1; = 1,1; Мг= 0,51; Мq= 3,06; Mc= 5,66; z= 1; CII=1; гII= 1,68 кН/м3 ; = 1,68 кН/м3
Примем: d1 =1 b =1 db =1
R = · (0,51·1·1·1,68+3,06·1·1,68+(3,06-1)·1·1,68+5,66 ·1) = 15,1184 кПа
Слой 3
гс1=1,4; гс2=1,2; = 1,1; Мг= 1,55; Мq= 7,22; Mc= 9,22; z= 1; CII= 1; гII= 1,86 кН/м3 ; = 1,86 кН/м3
Примем: d1 =1 b =1 db =1
R = · (1,55·1·1·1,86+7,22·1·1,86+(7,22-1)·1·1,86+9,22 ·1) = 56,67 кПа
Эпюра относительных сопротивлений слоёв грунта
Фундаменты (А-3; Б-3)
Глубина заложение подошвы фундамента
Глубина заложения фундамента в первую очередь зависит от глубины сезонного промерзания грунтов. Нормативная глубина промерзания определяется по следующей формуле:
= d0 ·
Где — безразмерный коэффициент, численно равный сумме абсолютных значений среднемесячных отрицательных температур за зиму в данном районе, принимаемых по СНиПу по строительной климатологии и геофизике;
d0 — величина, принимаемая равной, м, для:
суглинков и глин — 0,23
супесей, песков мелких и пылеватых — 0,28
песков гравелистых, крупных и средней крупности -0,30
скальный породы — ?
Т.к. по разрезу чертежа здания видно, что подошва фундамента опирается на первый слой, и он имеет наибольшее сопротивление, рассчитываем глубину заложения для первого слоя.
Для г. Копейск |М0| = | -16,4-14,1-8,4-6,7-13,5| = 59,1
Т.к. грунт первого слоя, глина малой пластичности, принимаем d0 -0,23
= 0,23 · = 1,77
Расчётная глубина сезонного промерзания грунта , м, определяется по формуле = · Кh
Где — нормативная глубина промерзания
Кh — коэффициент, учитывающий влияние теплового режима сооружения, применяемый; для наружных фундаментов отапливаемых сооружений — по табл.1 СНиП 2.02.01.-83*; для наружных и внутренних фундаментов.
Кh = 0,6; т.к. моё здание не имеет подвального помещения и температура в нём в районе 150 С
= 1,77 · 0,6 = 1,062м
Принимаем= 1,1м
Т.к. по конструкции здание не имеет подвального помещения с бетонным полом по грунту (200мм), и щебневую подушку (200мм). Фундаментную подушку (300мм). Принимаемая окончательная глубина заложения исходя из рациональности, и конструктивности, примем строительный стакан по серии
ФЖ-1М В = 900; А = 900; Н = 1100
Принимаем подошву фундамента для крайнего ряда — В = 2,2м. А = 2,4м.
Принимаем подошву фундамента для среднего ряда — В = 1,4м. А = 1,8м.
= 0,900+0,15+0,3 = 1,35м
Оценка грунтовой обстановки
Для сравнений расчётных давлений отдельных слоёв грунта в одинаковых условиях, определяем величины условных расчётных давлений, при одинаковых значениях глубины заложения, h = 1,35м и ширину подошвы фундамента b = 1,8м приведены безразмерные коэффициенты, определённые по СНиП 2.02.01.-83(2000).
№ слоя |
Угол трения, град |
Мг |
|||
1 |
20 |
0,51 |
3,06 |
5,66 |
|
2 |
20 |
0,51 |
3,06 |
5,66 |
|
3 |
34 |
1,55 |
7,22 |
9,22 |
Сбор нагрузок
Фундамент А = 3; Агр 6 · 12 =72 м2
Фундамент Б = 3; Агр 18 · 12 = 216 м2
Сбор нагрузок
Комбинации Основного сочетания нагрузок |
М,кН·м |
N,кН |
Q,кН |
||
По оси А |
1 |
36 |
484 |
5,1 |
|
2 |
42 |
678 |
21,5 |
||
По оси В |
1 |
126 |
584 |
9,1 |
|
2 |
82 |
923 |
47 |
Где: г — нормативная нагрузка, кН/м2;
S — Нормативный вес снегового покрова на 1м2; h — высотность здания.
Определяем давление под подошвой
Сбор нагрузок для проектируемого сооружения ведется на подошву фундамента в характерных сечениях, указанных в задании. При сборе нагрузок учитываются указания и рекомендации СНиП 2.02.01-83*. Сбор нагрузок выполняется на основное сочетание нагрузок. Для упрощения расчетов при сборе нагрузок учитываются только наиболее характерные виды вертикальных нагрузок. Ветровая нагрузка не учитывается. Расчетные значения нагрузок по 2-м группам предельных состояний определяются по формуле:
Р1 =
G = г · I · b · Н =1,8 · 1,5 · 1,2 · 1,35 = 4,4
F = 1,2 · 1,5 = 1,8м2;
Р1 = ±
По оси А
1) Р1 = ± = 29,4 ± 1.4 mc\м2
2) Р2 = ± = 40,1 ± 1.6 mc\м2
Находим расчётное давление
R = · (Mг · kz · b + Mq · d1 · гII + (Mq — 1) · db + Mc · CII)
R = · (0.51· 1 · 1,2 · 1, 83 + 3.06 · 1 · 1.83 + (3.06 — 1) 0 ·1.83 + 5.66 · 4.5) = 41,9 mc\м2
db = 0 — При отсутствии подвала.
Производим проверку выполнения условий
Рmax? R Рср? R Рmin > 0
41,7 < 41,9 40,1 < 41,9 40,1 < 38,5
Условия выполняются удовлетворительно. Принимаем размеры фундамента; 1,2 · 1,8:
По оси Б
Р1 = ±
G = г · I · b · Н =1,8 · 1,5 · 1,5 · 1,35 = 5,5
F = 1,5 · 1,5 = 2,25м2;
1) Р1 = ± = 28,4 ± 4,4 mc\м2
2) Р1 = ± = 43,5 ± 2,85 mc\м2
Находим расчётное давление
R = · (Mг · kz · b + Mq · d1 · гII + (Mq — 1) · db + Mc · CII)
R = · (0.51· 5,6 · 1.5 + 3.06 · 1.35 · 1.8 + (5.66 — 1) 1.79 + 5.66 · 4.5) = 48,5 mc\м2
db = 0 — При отсутствии подвала.
Рmax? R Рср? R Рmin > 0
2) 46,35 < 48,5 2) 43,5 < 48,5 2) 40,65 < 48,5
Условия выполняются удовлетворительно. Принимаем размеры фундамента: 1,5 м х 1,5 м.
Расчёт осадки фундамента по оси А
Методом элементарного суммирования определяем стабилизированную осадку сборного ж/б фундамента под колонной среднего ряда.
Дано: L = 1,5м; b = 1,2м; h = 1.35м;
Р1 = 40,1 mc/м2
Р0 = Р1 — уzg0
Р0 = 40,1 -(1,83 · 0,3 + 1,68 · 1,05) = 37,787 mc/м2
Вычисляем ординаты эпюры природного давления уzg, и вспомогательной эпюры 0,2 уzg
= 0 0,2 = 0 = 0,3 · 1,83 = 0,549 mc/м2 0,2 = 0,110 mc/м2
= 0,549 +1,68 · 4,5 = 8,109 mc/м2 0,2 = 1,622 mc/м2
= 8,109+1,86 · 1,7 = 11,271 mc/м2 0,2 = 2,254 mc/м2
Вычисляем ординаты эпюры дополнительного давления.
б |
уzg= б Р0mc/м2 |
слой |
Е,(mc/м2) |
|||
0.0 |
0.00 |
1.000 |
37,787 |
2 |
100 |
|
0.4 |
0.48 |
0.960 |
36.275 |
|||
0.8 |
0.96 |
0.800 |
29.020 |
|||
1.2 |
1.44 |
0.606 |
17.586 |
|||
1.6 |
1.92 |
0.449 |
7.896 |
|||
2.0 |
2.4 |
0.336 |
2.653 |
|||
2.4 |
2.88 |
0.257 |
0.681 |
|||
2.7 |
3.36 |
0.201 |
0.137 |
|||
2.8 |
3.84 |
0.160 |
0.021 |
3 |
152 |
|
3.2 |
4.32 |
0.131 |
0.002 |
|||
3.6 |
4.8 |
0.108 |
0.0003 |
|||
4.2 |
5.28 |
0.091 |
0.00003 |
|||
4.8 |
5.76 |
0.077 |
0.000002 |
Расчёт осадки фундамента по оси В
Методом элементарного суммирования определяем стабилизированную осадку сборного ж/б фундамента под колонной среднего ряда.
Дано: L = 1,5м; b = 1,5м; h = 2.25м;
Р1 = 43,5 mc/м2
Р0 = Р1 — уzg0
Р0 = 43,5 — (1,83 · 0,3 + 1,68 · 1,05) =27,1 mc/м
Вычисляем ординаты эпюры дополнительного давления.
б |
уzg= б Р0mc/м2 |
слой |
Е,(mc/м2) |
|||
0.0 |
0.00 |
1.000 |
41,187 |
2 |
100 |
|
0.4 |
0.48 |
0.960 |
39.539 |
|||
0.8 |
0.96 |
0.800 |
31.631 |
|||
1.2 |
1.44 |
0.606 |
19.168 |
|||
1.6 |
1.92 |
0.449 |
8.606 |
|||
2.0 |
2.4 |
0.336 |
2.891 |
|||
2.4 |
2.88 |
0.257 |
0.743 |
|||
2.7 |
3.36 |
0.201 |
0.149 |
|||
2.8 |
3.84 |
0.160 |
0.023 |
3 |
152 |
|
3.2 |
4.32 |
0.131 |
0.003 |
|||
3.6 |
4.8 |
0.108 |
0.0003 |
|||
4.2 |
5.28 |
0.091 |
0.00003 |
|||
4.8 |
5.76 |
0.077 |
0.000002 |
Определяем полную осадку фундамента
S1= 0,8 [ ( +39,539+31,631+19,168+8,606+2,891+0,743+)+ ·( +0,023+)] = 3,94 см
Литература
фундамент проектирование промышленное здание
1) СНиП 2.02.01-83*
2) ПОСОБИЕ по проектированию железобетонных ростверков свайных фундаментов под колонны зданий и сооружений (к СНиП 2.03.01-84)
3) http://www.remstroyinfo.ru/tom05/tom0513.php
4) Методы определения гранулометрического состава грунтов (ГОСТ 12536-79)
5) ГОСТ 25100-95: Грунты. Классификация.
6) ПОСОБИЕ ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ ФУНДАМЕНТОВ НА ЕСТЕСТВЕННОМ ОСНОВАНИИ ПОД КОЛОННЫ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ (к СНиП 2.03.01-84 и СНиП 2.02.01-83)
Размещено на