Основания и фундаменты

1. 2 Краткая характеристика проектируемого здания расчетных фундамента по осям «А» и «В» ( крайний и средний ряд ). 2 Сбор нагрузок на фундаменты. 2. 1 Фундамент крайнего ряда. Вид нагрузки Нормативная gf кН/м2 кН кН Постоянная 1 Гравийная защита 2 Три слоя рубероида 3 Утеплитель ( керамзит ) 5 Ж/б ребристая плита 6 Ж/б стропильная балка 8 Ж/б подкрановые балки 9 Стеновые панели 0,3 0,15 2 0,06 2,8 16,2 8,1 108 3,24 151,2 60 100 20 240 15 1,3 1,3 1,3 1,3 1,1 1,1 1,1 1,1 1,1 1,1 21,06 10,53 140,4 4,21 66 110 22 264 16,5 Итого постоянной - 821,02 2 Крановая нагрузка 1 54 1200 1,4 1,2 75,6 1440 Итого временная 1254 - ВСЕГО 1975,74 - Горизонтальная нагрузка от крана 0,005 1440 =72 кН Вид нагрузки gf Расчетная кН/м2 кН кН Постоянная 1 Гравийная защита 3 Утеплитель ( керамзит ) 4 Пароизоляция 8 Ж/б подкрановые балки 9 Стеновые панели 0,3 0,15 2 0,06 2,8 32,4 16,2 216 6,48 302,4 120 100 20 - - 1,3 1,3 1,3 1,3 1,1 1,1 1,1 1,1 - - 42,12 21,06 280,8 8,42 332,64 132 110 22 - - - 949,04 Временная 1 108 2400 1,4 1,2 151,2 2880 2508 - ВСЕГО - Момент на фундаменте М= 10 1,44 = 1,44 Мпа 3 Инженерно-геологические условия площадки строительства. 3. 1 Определение физико-механических характеристик грунтов площадки строительства. а) Коэффициент пористости sdd = (2660 - 1606 ) / 1606 = 0. 66 zd = z / ( 1 + w ) = 1950 / ( 1 + 0. 214 ) = 1606 Sr = w zs / ( e zw ) = 0. 214 2660 / ( 0. 66 1000 ) = 0. 86 gsws w ) / (1 + e ) = (2660 - 1000 ) / ( 1 + 0. 66 ) =1000 Песок крупнозернистый средней плотности,влажный j = 38 С - нет E0 = 30 а) Коэффициент пористости е = (zs - zd ) / zd zd Песок крупнозернистый в рыхлом состоянии б) Степень влажности Sr = w zsw ) = 0. 183 2680 / ( 0. 76 1000 ) = 0. 65 в) Удельный вес с учетом взвешивающего действия воды gsw = ( gs - gw ) / (1 + e ) = (2680 - 1000 ) / ( 1 + 0. 76 ) = 954,5 0 3 СЛОЙ - Песок среднезернистый а) Коэффициент пористости е = (zsd ) / zd = (2670 - 1590 ) / 1590 = 0. 68 zd = z / ( 1 + w ) = 1860 / ( 1 + 0. 17 ) = 1590 Sr = w zs / ( e zw ) = 0. 17 2670 / ( 0. 68 1000 ) = 0. 67 в) Удельный вес с учетом взвешивающего действия воды gsw = ( gs w ) / (1 + e ) = (2670 - 1000 ) / ( 1 + 0. 68 ) = 994 Песок среднезернистый средней плотности ,влажный j = 38 С - нет E0 а) Число пластичности Jplp = 0. 219 - 0. 100 = 0. 119 б) Показатель консистенции Jl = ( W - Wp ) / ( Wl - Wp в) Коэффициент пористости е = (zs - zd ) / zd zd = z / ( 1 + w ) = 2010 / ( 1 + 0. 193 ) = 1685 Суглинок текуче-пластичный 0 5 СЛОЙ - Суглинок Jp = Wl - Wp = 0. 299 - 0. 172 = 0. 127 Jl = ( W - Wp ) / ( Wlp Суглинок твердый в) Коэффициент пористости е = (zs - zdd zd = z / ( 1 + w ) = 1860 / ( 1 + 0. 155 ) = 1610 j = 23 С = 25 E0 Сводная таблица физико-механических свойств грунта Характеристика грунта 1 2 3 4 5 1 Наименование грунта Песок крупнозернистый Сугли нок Сугли нок 2 Удельный вес ( g ) 1950 1800 1860 2010 1860 s ) 2660 2680 2670 2700 2730 0,214 0,183 0,170 0,193 0,155 p ) - - - 0,100 0,172 6 Влажность на границе тякучести (Wl ) - - - 0,219 0,299 p ) - - - 0,119 0,127 l ) - - - 0,78 -0,13 0,66 0,76 0,68 0,6 0,7 10 Степень влажности ( Sr ) 0,86 0,65 0,67 - - 11 Условное расчетное сопротивление ( R ) 500 450 500 230 250 38 - 38 19 23 13 Удельное сцепление ( с ) - - - 25 25 14 Модуль деформации ( Е0 ) 30 - 25 17 14 Данные о напластовании грунтов по осям «А» и «Б» Мощности слоев Абсолютная отметка Уровень грунтовых вод Раст. слой 1 2 3 4 5 земли «А» 0,2 1,8 2,4 2,5 3,7 14,6 134,2 132,4 «Б» 0,2 1,7 2,6 3,8 3,5 13,4 134,6 132,9 Отметку планировки земли DL назначаем исходя из минимума земляных работ на площадке. скв 1скв 2 ) / 2 = ( 134,2 + 134,6 ) / 2 = 134,4 м. 3. 3 Выводы В целом площадка пригодна для возведения здания. Рельеф площадки ровный с небольшим уклоном в сторону скважины 1. Грунты имеют слоистое напластование с выдержанным залеганием пластов ( уклон кровли грунта не превышает 2 % ). Подземные воды расположены на достаточной глубине. > 0,7 ). Нормы проектирования не допускают использования в качестве естественного основания песчанных грунтов в рыхлом состоянии без их предварительного уплотнения. 3 слой - не рационально использовать, так как он рыхлее 1 слоя. 4 слой - Суглинок - находится в текуче-пластичном состоянии ( 0. 75 < Jl =0. 78 < 1 ). 5 слой -Суглинок ( Jl< 0 ) находится в твердом состоянии и может выступать в качестве несущего слоя. 4 Проектирование фундамента на естественном основании Согласно СНиП 2. 02. 01-83 (п. 2. 29а) глубина заложения фундамента на крупных песках не зависит от глубины промерзания. Глубину заложения фундамента принимаем из конструктивных соображений. 4. 2 Определение размеров подошвы фундамента. c1 gc2 / k) ( Mg Kz b g11g d1 g11 `g - 1 ) db g11 ` + Mc c11 ) gc1c2 = 1 К = 1,1 при j = 38 Мg = 2,11 Мg = 9. 44 Mc Kz = 1 b = 2. 5 g11 = 1000 g11 `11 = 0 d1b Aф2 Увеличиваем на 20 % получаем Аф2 Принимаем размеры фундамента 2,5 на 4,0 м (Аф = 10 м2 ) при R и при марке М 100 h = ( b - b0 ) / 2 tg a = Необходимо принять в качестве несущего слоя 2 слой - песок крупнозернистый, но так как он находится в рыхлом состоянии ( е = 0,76 ) необходимо выполнить мероприятия по его уплотнению. ( еmax = 0. 65 ) j = 38 E = 30 C - нет пересчитываем расчетное сопротивление R = ( 1. 4 1 / 1. 1 ) ( 2. 11 1 2. 5 1000 + 9. 44 2,4 1000 + 0 + 0 ) = 1. 27 ( 5275 + 22656) = 354,72 кПа Aф = N / ( R - g d ) = 2. 34 / ( 0. 354 - 0. 02 2 ) = 7,5 м2 Увеличиваем на 20 % получаем Аф2 ф2 ) Vф = 0,7 1,2 0,4 + 0,5 ( 1,6 1,1 + 2,4 1,5 + 3,2 1,9 + 4 2,5) = 11,06 м3 Vгр3 Gф = 11,06 2400 = 0,265 МН Gгр = 12,94 1900 = 0,246 МН Р max ( min )фгр ) / А ± М / W = ( 2. 34 + 0. 265 + 0. 246 ) / 10 ± 0. 72 / 6. 67 = 0. 40 ( 0. 18 ) Мпа 2 / 6 =2. 5 42 / 6 = 6. 67 м3 Р max £ 1,2 R 0. 4 Мпа £ 0,42 Мпа Рср = 0,29 £ R = 0. 354 б) Средний ряд Aф2 Увеличиваем на 20 % получаем Аф = 17,9 м2 Принимаем размеры фундамента 3,5 на 5,0 м (Аф2 ) Конструирование фундамента пересчитываем расчетное сопротивление R = ( 1. 4 1 / 1. 1 ) ( 2. 11 1 3. 5 1000 + 9. 44 2,4 1000 + 0 + 0 ) = 1. 27 ( 7385 + 22656) = 380 кПа Aф2 ф2 Оставляем размеры фундамента 3,5 на 5,0 м (Аф2 ) Vф3 Vгр = 3,5 5 2,4 - 18,236 = 23,764 м3 Gф Gгр Р фгр ) / А ± М / W = ( 3,98 + 0. 437 + 0. 452 ) / 17,5 ± 1,92 / 14,6 = 0. 41 ( 0. 15 ) МПа 2 / 6 = 3. 5 52 / 6 = 14,6 м3 Р max£ 1,2 R £ 0,46 МПа Рср£ R = 0. 38 4. 3 Расчет осадки фундамента по методу послойного суммирования осадок. Вся толща грунтов ниже подошвы фундамента разбивается на отдельные слои толщиной 0,2 bf szp i = ai0 Р0 = Р - szg 0 szg i = si gi Если szp i < 0,2 szg i а) Крайний ряд ( ось «А» , скв. 1 ) 0,2 bf = 0,2 2,5 = 0,5 м szp i = ai0 Р0 = Р - szg 0 = 290 - 45,6 = 244,4 szg 0 szg izg i -1 +Hi gi Z (м) Напряжения в слоях Е0 Природное 20% Дополнительное 0,0 1,000 45,6 9,12 244,4 30 - 0,5 0,972 55,1 11,02 30 3,96 131,00 1 0,848 64,6 12,92 30 3,45 1,5 0,682 74,1 14,82 30 2,78 2 0,532 83,6 16,72 30 2,17 2,5 0,414 93,1 18,62 25 2,02 3 0,325 102,6 20,52 79,43 25 1,59 3,5 0,260 112,1 22,42 63,54 25 1,27 128,00 4 0,210 121,6 24,32 51,32 25 1,03 127,50 4,5 0,173 131,1 26,22 42,28 25 0,85 127,00 5 0,145 140,6 28,1 35,44 17 1,04 5,5 0,123 150,1 30 30,10 17 0,89 6 0,105 159,6 31,9 25,66 17 0,75 Всего 21,8 < 80 мм. Граница сжимаемой толщи грунта на отм. 126,00 м. szp + szg£ Rz zp + szg R = ( 1. 4 1 / 1. 1 ) ( 0,47 1 8,25 2010 + 2,89 2,4 1860 + 0 + 5,48 25 ) = 1. 27 ( 7794 + 12900 + 137 ) = 264 кПа bzz + a2 - a = 80. 4 + 0. 752 - 075 = 8. 25 Az = N / szp = 2. 85 / 35. 44 = 80. 4 a = ( L - b ) / 2 = ( 4 - 2. 5) / 2 = 0. 75 szp + szg£ Rz = 264 кПа Условие выполнилось б) Средний ряд ( ось «Б» , скв. 2 ) 0,2 bf = 0,2 3,5 = 0,7 м szp ii + P0 Р0zg 0 szg 0 szg i +Hi gi Отметка слоя Z (м) Е0 Природное 20% 0,0 1,000 45,6 9,12 30 - 131. 3 0. 7 0,972 58. 9 11. 78 30 5. 32 130. 6 1. 4 0,848 72. 2 14. 44 30 4. 64 2. 1 0,682 85. 5 17. 1 30 3. 73 2. 8 0,532 98. 8 25 3. 49 128. 5 3. 5 0,414 112. 1 97. 04 25 2. 72 4. 2 0,325 25. 08 25 2. 13 4. 9 0,260 138. 7 27. 74 25 1. 71 126. 4 5. 6 0,210 152 30. 4 49. 22 25 1. 38 6. 3 0,173 165. 3 17 1. 67 125 7 0,145 178. 6 17 1. 40 Всего 28. 19 < 80 мм. (мощность сжимаемой толщи грунтов 7 м. ). D S = 2. 55 - 1. 75 = 0. 8 cм = 0,008 м D S / L = 0. 008 / 18 = 0. 00044 < 0. 002 В качестве несущего слоя выбираем 5 слой - Суглинок твердый. В этом случае минимальная длина свай равна 12 м. ( так как сваи должны быть заглублены в несущем слое не менее чем на 1 метр ). Принимаем сваи размером сечения 400 * 400 мм. Глубину заделки свай в ростверке принимаем 0,1 м. ( шарнирное сопряжение свай с ростверком ). 5. 1 Расчет на прочность Fdccrcf fi hi ) gccr = 1 gcf = 1 2 U = 1. 6 м слои 1 2 3 4 5 6 7 8 fi 38,5 46,8 53 56,3 59,5 9 9 66,4 hi 1,4 1,2 1,2 2 0,5 2 1,7 1,9 Fd = 1 ( 1 10740 0,16 + 1,6 ( 1 38,5 1,4 + 46,8 1,2 + 53 1,2 + 56,3 2 + 59,5 0,5 + + 9 2 + 9 1,7 +66,4 1,9 ) = 2,48 МН Определяем число свай n = grd Определяем нагрузку на 1 сваю Vр3 Vгр = 0,8 0,7 2,3 - 0,98 = 0,31 м 3 Gр Gгр Nd N = Nd /n ± Mx y / S yi 2 ± Myi 2 2 + 0. 82 y = 0 N = 1. 64 МН £ Fdr = 2. 48 / 1. 4 = 1. 77 МН б) Средний ряд (скв. 2 ) Несущая способность сваи Fd = gccrcf fi hi ) gccrcf R = 10740 кПа А = 0,16 м2 слои 1 2 3 4 5 6 7 8 fi 36,75 46,2 51,5 56,6 58,6 9 9,1 68,01 hi 0,9 2 0,6 2 1,8 2 1,5 1,1 Fd Определяем число свай n = gr N / Fd = 1. 4 3,98 / 2. 49 = 2,49 Определяем нагрузку на 1 сваю Vр = 0,4 ( 0,7 1,2 + 2,3 2,3 ) = 2,45 м3 Vгр3 Gр Gгр Nd = 3,98 + 0. 059 + 0,034 = 4,1 МН N = Ndxi 2 ± Myi 2 = 4,1 / 3 ± 1,99 0. 8 / 0. 82 + 0. 82 ± 0,72 0. 8 / 0. 82 + 0. 822 > Fd / gr = 2. 49 / 1. 4 = 1. 78 МН Необходимо увеличить количество свай до 4 N = Ndxi 2 ± Myi 2 = = 4,1 / 4 ± 1,99 0. 8 / 4 0. 82 ± 0,72 0. 8 / 4 0. 82 = 1,88 ( -0,19 ) > Fdr = 2. 49 / 1. 4 = 1. 78 МН N = Nd /n ± Mxi 2 ± My x / S xi 2 = = 4,1 / 4 ± 1,99 1 / 4 12 ± 0,72 1 / 4 12 £ Fd / gr 5. 2 j 11, mt11, i hi / S hi j 11, mt11, i hi / S hi L = h tg ( j 11, mt / 4 ) = 11. 9 tg 5. 5 = 11. 9 0. 096 = 1. 14 j 11, mt11, i hii 11, mt V3 Gусл. ф = 161,98 20 кН/м3 = 3240 кН N = 1640 2 = 3280 кН Рср = ( G + N ) / A = ( 3240 + 3280 ) / 4. 28 2. 98 = 511. 4 кПа Расчетное сопротивление грунта в основании R = (gc1 gc2g Kz b g11 + Mg d1 g11 ` + ( Mgb g11 ` + Mc c11 ) gc1c2 ggc Kz = 1 b = 2. 98 g11 = 1860 g11 `11 d1b = 0 R = ( 1. 4 1 / 1. 1 ) ( 0,69 1 2,98 1860 + 3,65 12,7 2010 + 0 + 6,24 25 ) = 1. 27 ( 3825 + 93174 + 156 ) = 1233,9 кПа Рср = 511,4 кПа < R = 1233. 9 кПа 0,2 bf Р0 = Р - szg 0 = 511,4 - 241,3 = 270,1 szg 0 szg i = szg i -1 +Hi gi szp ii + P0 Z (м) Коэф. a Е0 20% Дополнительное 121,7 0,0 1,000 241,3 48,26 270,1 14 - 120,9 0,8 0,977 256,5 51,3 263,89 14 15,08 120,1 1,6 0,879 271,7 54,34 237,42 14 13,54 119,3 2,4 0,749 286,9 57,38 202,30 14 11,56 118,5 3,2 0,629 302,1 60,42 14 9,71 117,7 4 0,530 317,3 63,46 143,15 14 8,18 116,9 4,8 0,449 332,5 66,5 121,27 14 6,93 116,1 5,6 0,383 347,7 69,54 14 5,91 115,3 6,4 0,329 362,9 72,58 88,86 14 5,08 114,5 7,2 0,285 378,1 75,62 76,98 14 4,40 113,7 8 0,248 393,3 78,66 66,98 14 3,83 Всего 84,22 < 80 мм. (мощность сжимаемой толщи грунтов 8 м. ). б) Средний ряд ( ось «Б», скв. 2 ) V3 Gусл. ф3 N = 1710 4 = 6840 кН Рср = ( G + N ) / A = ( 5804 + 6840 ) / 4. 78 4,78 = 553,39 кПа R = (gc1 gc2g Kz11 + Mg d1 g11 ` + ( Mg - 1 ) db g11 `c c11 ) gc1c2 при j = 23 Мggc Kz g1111 ` = 2010 c11 d1 = 12,7 м db R = ( 1. 4 1 / 1. 1 ) ( 0,69 1 4,78 1860 + 3,65 12,7 2010 + 0 + 6,24 25 ) = = 1. 27 ( 6134,65 + 93174 + 156 ) = 1263,2 кПа Рср = 553,39 кПа < R = 1263,2 кПа 0,2 bf = 0,2 4,78 = 0,9 м Р0zg 0 szg 0 szg i +Hi gi szp ii P0 Отметка слоя Z (м) Е0 Природное 20% Дополнительное 121,7 0,0 1,000 241,3 48,26 14 - 120,8 0,9 0,960 258,4 51,68 299,6 14 19,26 119,9 1,8 0,800 275,5 55,1 249,67 14 16,05 119 2,7 0,606 292,6 58,52 14 12,16 118,1 3,6 0,449 309,7 61,94 140,13 14 9,01 117,2 4,5 0,336 326,8 65,36 104,86 14 6,74 116,3 5,4 0,257 343,9 68,78 80,21 14 5,16 115,4 6,3 0,201 361 72,2 62,73 14 4,03 Всего 72,41 < 80 мм. L = 18 м < 0. 002 Экономическое сравнение вариантов ед. виды работ изм. Обоснов. обьем расценка на весь обьем 1000м3 «» 3 Обратная засыпка пазух «» 4 Уплотнение грунта 100м2 5 Устройство монолитного фундамента м3 6 Стоимость арматуры ( 2%) т Итого 1 Разработка грунта в отвал 1000м3 2 То же с погрузкой «» «» 4 Уплотнение грунта 100м2 5 Погружение свай дизель-молотом шт 6 Стоимость 12м свай м3 7 Устройство монолитного фундамента (ростверка) м3 8 Стоимость арматуры (2%) т Итого ВЫВОД : Экономически целесообразнее применить в данных условиях свайный фундамент. Список литературы 1 СНиП 2. 02. 01-83 « Основания зданий и сооружений » 2 СНиП 2. 02. 03-85 « Свайный фундамент » 3 СНиП 2. 02. 02-83 « Нагрузки и воздействия » МИНИСТЕРСТВО ВЫСШЕГО И СРЕДНЕГО СПЕЦИАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ к курсовому проекту по дисциплине « Основания и Фундаменты »