Проектирование оснований и конструирование фундаментов промышленного и гражданского здания и соо - реферат
Министерство образования Российской Федерации
Камский государственный политехнический
институт
Кафедра СК
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
К курсовому проекту №1 по дисциплине:
"Основания и фундаменты"
"ПРОЕКТИРОВАНИЕ ОСНОВАНИЙ И КОНСТРУИРОВАНИЕ ФУНДАМЕНТОВ ПРОМЫШЛЕННОГО И ГРАЖДАНСКОГО
ЗДАНИЯ И СООРУЖЕНИЯ
Вариант 1-28
Выполнил студент гр.3401 Агафонов Д. В.
Проверил доцент Нетфуллов Ш. Х.
Набережные Челны
2009
Министерство образования Российской Федерации
Камский государственный политехнический институт
Кафедра СК
Дисциплина: Основания и фундаменты
ЗАДАНИЕ
К КУРСОВОМУ ПРОЕКТУ
Студент _________Агафонов Д. В.______________группа 3401
Тема: "Проектирование оснований и конструирование фундаментов
промышленного или гражданского здания или сооружения"
ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ:
1. Район строительства____г. Тюмень______________________
2. Инженерно-геологические и гидрогеологические условия
строительного участка ______28_____________________
3. План и основные разрезы здания _______1_______________
СОДЕРЖАНИЕ ПРОЕКТА:
1. Краткая характеристика объекта строительства. Сбор нагрузок в
расчетных сечениях.
2. Основные сведения о строительной площадке и оценка инженерно-
геологических условий строительства.
3. Выбор вариантов фундаментов и определение его глубины
заложения.
4. Расчет двух вариантов фундаментов.
5. Технико-экономическое сравнение вариантов.
6. Расчет и проектирование фундаментов в различных сечениях.
7. Особенности производства по устройству оснований проектируемого
сооружения (здания).
8. Расчет по специальному заданию (подпорной стенки, шпунтовой
стенки, устойчивость откоса, подбор свайного оборудования, и т.п.).
9. Заключение по проекту в целом.
10. Список литературы.
Руководитель Нетфуллов Ш.Х.
ИНЭКА 306012
Лист
3
Краткая характеристика объекта
Проектируемое здание состоит из 3-х блоков, два которых имеют одинаковые конструктивные особенности. Два этих блока – одноэтажные, с полным каркасом, состоящие из ж/б колонн сечением 600х300мм и ферм из ж/б с пролетом 18м. Шаг колонн 6м, высота до низа стропильной фермы – 12м, полная высота блока составляет 17м(включая светоаэрационный фонарь, который содержит блок). Колонны этого блока имеют шаг 6м, сечение 800х400мм.
В целом здание имеет размеры в плане 60х72м.
Полный каркас включает жесткое покрытие из ж/б ребристых плит, по которым укладывается рулонная кровля с утеплителем из керамзита t=150мм. Конструктивной особенностью здания является совмещенная не вентилирумая крыша. В здании устраиваются бетонные полы по грунту толщиной 200мм. Каждый пролет здания оборудован мостовыми кранами с ГП в крайних пролетах 15т, в среднем – 25т.
Площадка строительства находиться в городе Тюмень. Глубина промерзания грунтов 2,1м.
Инженерно условия выявлены по средствам бурения 4-х скважин.
По СНиП 2.02.01-83 предельная осадка
, относительная разность осадок
.
Оценка инженерно-геологических условий
строительной площадки
Оценивая данные инженерно-геологических условий, следует заметить, что грунты имеют слоистое напластование с выдержанным залеганием пластов. Все они, кроме суглинка, могут служить естественным основанием. Второй слой грунта является суглинком в текучем состоянии и не может служить в качестве естественного основания. Так как слабый грунт залегает в толще прочных грунтов, то можно закрепить этот грунт, прорезать фундаментами и заложить в толще прочного грунта с обязательной проверкой прочности и деформации слабого подстилающего слоя.
Грунтовые воды не обнаружены и они не повлияют на устройство фундаментов мелкого заложения.
ИНЭКА 306012
Лист
4
Схема расположения геологических выработок
В результате лабораторных исследований была составлена таблица физико-механических свойств грунтов.
Геологические колонки.
№ инженерно-геологическ. элементов
Условное обозначение
Литологическое описание
Мощность слоев грунта для скважин
Грунтовые воды в Скв 1 глубина в м от поверхн.
Скв 1
Скв 2
Скв 3
Скв 4
появлен
устан
ИЭГ- 1
Песок
1,6
1,8
2
1,8
ИЭГ- 2
Супесь
3
3,2
3
3,2
ИЭГ- 3
Песок
2,8
2,6
2,5
2,6
Не обнаружена
Не обнаружена
ИЭГ- 4
Суглинок
6,6
6,2
6,4
6,2
ИЭГ- 5
Глина
6
6,2
5,8
6,2
ИНЭКА 306012
Лист
5
Определение физических свойств грунтов
Определение наименования песчаного грунта.
ИГЭ-1
.
Дано: Гранулометрический состав фракций в пробе грунта.
Поэтому данный грунт по гранулометрическому составу относится к пескам средней крупности
Определение коэффициента пористости и плотности песчаного грунта
.
ИГЭ-1
.
Дано: Песок средней крупности, плотность частиц грунта rs
= 2,56 т/м3
; влажность грунта W = 8 % = 0,08; плотность грунта r = 1,76 т/м3
.
Решение: Коэффициент пористости грунта определяется по формуле
е =
( 1 + W ) – 1 =
Данный грунт – песок средней плотности
, т.к. 0.55<е = 0,571<0,70
ИНЭКА 306012
Лист
6
ИГЭ-3
.
Дано: Песок средней крупности, плотность частиц грунта rs
= 2,65 т/м3
; влажность грунта W = 6 % = 0,06; плотность грунта r = 1,86 т/м3
.
Решение: Коэффициент пористости грунта определяется по формуле
е =
( 1 + W ) – 1 =
Данный грунт – песок плотный
, т.к. е = 0,51 <0,55
Определение степени влажности песчаного грунта.
ИГЭ-1
.
Дано: Плотность частиц грунта rs
= 2,56 т/м3
; влажность грунта W = 8 % = 0,08; коэффициент пористости е = 0,571; плотность воды rw
= 1,0 т/м3
.
Решение: Степень влажности Sr
определяется по формуле
Sr
=
=
Данный грунт – песок маловлажный
, т.к. 0 < Sr
=0,359 < 0,5.
ИГЭ-3
.
Дано: Плотность частиц грунта rs
= 2,65 т/м3
; влажность грунта W = 6 % = 0,06; коэффициент пористости е = 0,51; плотность воды rw
= 1,0 т/м3
.
Решение: Степень влажности Sr
определяется по формуле
Sr
=
=
Данный грунт – песок маловлажный
, т.к. 0 < Sr
=0,312 < 0,5.
Определение вида и консистенции глинистого грунта.
ИГЭ-2
.
Дано: Естественная влажность W = 0,06; влажность на границе текучести WL
= 0,19; влажность на границе пластичности WP
= 0,14
Решение: Вид глинистого грунта определяется по числу пластичности по формуле IP
= WL
- WP
= 0,19 – 0,14 = 0,05
Данный глинистый грунт – супесь
, т.к. 0,01 < IP
= 0,05 <0,07
Консистенцию глинистого грунта определяем по показателям текучести IL
по формуле
IL
=
=
Данный грунт – супесь твердая
, т.к. IL
= -1,6 < 0
ИНЭКА 306012
Лист
7
ИГЭ-4
.
Дано: Естественная влажность W = 0,24; влажность на границе текучести WL
= 0,34; влажность на границе пластичности WP
= 0,22
Решение: Вид глинистого грунта определяется по числу пластичности по формуле IP
= WL
- WP
= 0,34 – 0,22 = 0,12
Данный глинистый грунт – суглинок
, т.к. 0,07 < IP
= 0,12 <0,17
Консистенцию глинистого грунта определяем по показателям текучести IL
по формуле
IL
=
=
Данный грунт – суглинок полутвердый
, т.к. 0< IL
= 0,167 <0,25
ИГЭ-5
.
Дано: Естественная влажность W = 0,3; влажность на границе текучести WL
= 0,52; влажность на границе пластичности WP
= 0,28
Решение: Вид глинистого грунта определяется по числу пластичности по формуле IP
= WL
- WP
= 0,52 – 0,28 = 0,24
Данный глинистый грунт – глина
, т.к. IP
= 0,24 > 0,17
Консистенцию глинистого грунта определяем по показателям текучести IL
по формуле
IL
=
=
Данный грунт – глина полутвердая
, т.к. 0< IL
= 0,083 <0,25
Определение коэффициента пористости и степень влажности глинистого грунта.
ИГЭ-2
.
Дано: Супесь твердая, плотность частиц грунта rs
= 2,68 т/м3
; плотность грунта r = 1,64 т/м3
; влажность грунта W = 6 % = 0,06; плотность воды rw
=1 т/м3
.
Решение: Коэффициент пористости грунта определяется по формуле
е =
Sr
=
=
Данный грунт просадочный
, т.к. Sr
= 0,22 < 0,8
ИНЭКА 306012
Лист
8
ИГЭ-4
.
Дано: Суглинок полутвердый, плотность частиц грунта rs
= 2,7 т/м3
; плотность грунта r = 1,92 т/м3
; влажность грунта W = 24 % = 0,24; плотность воды rw
=1 т/м3
.
Решение: Коэффициент пористости грунта определяется по формуле
е =
Sr
=
=
Данный грунт не просадочный
, т.к. Sr
= 0,876 > 0,8
ИГЭ-5
.
Дано: глина полутвёрдая, плотность частиц грунта rs
= 2,7 т/м3
; плотность грунта r = 1,88 т/м3
; влажность грунта W = 30 % = 0,30; плотность воды rw
=1 т/м3
.
Решение: Коэффициент пористости грунта определяется по формуле
е =
Sr
=
=
Данный грунт не просадочный
, т.к. Sr
= 0,934 > 0,8
Определение показателя просадочности Iss грунта
ИГЭ-2
.
Дано: Супесь твердая, плотность частиц грунта rs
= 2,68 т/м3
; плотность грунта r = 1,64 т/м3
; число пластичности IP
=5; влажность грунта W = 6 % = 0,06; влажность на границе текучести WL
= 0,19; плотность воды rw
=1 т/м3
. Коэффициент пористости грунта е =0,732
Решение: Коэффициент пористости, соответствующий влажности на границе текучести WL
, определяется по формуле
еL
=
Показатель просадочности определяем по формуле
ISS
=
=
Данный грунт просадочный
, т.к. -0,128 < 0,1
ИНЭКА 306012
Лист
9
Определение удельного веса грунта во взвешенном состоянии
ИГЭ-1
.
Дано: коэффициент пористости грунта e = 0,571; удельный вес воды γW
= 10 кН/м3
; удельный вес грунта γS
= 25,6 кН/м3
Решение:
кН/м3
ИГЭ-2
.
Дано: коэффициент пористости грунта e = 0,732; удельный вес воды γW
= 10 кН/м3
; удельный вес грунта γS
= 26.8 кН/м3
Решение:
кН/м3
ИГЭ-3
.
Дано: коэффициент пористости грунта e = 0,51; удельный вес воды γW
= 10 кН/м3
; удельный вес грунта γS
= 26,5 кН/м3
Решение:
кН/м3
ИГЭ-4
.
Дано: коэффициент пористости грунта e = 0,74; удельный вес воды γW
= 10 кН/м3
; удельный вес грунта γS
= 27 кН/м3
Решение:
кН/м3
ИГЭ-5
.
Дано: коэффициент пористости грунта e = 0,867; удельный вес воды γW
= 10 кН/м3
; удельный вес грунта γS
= 27 кН/м3
Решение:
кН/м3
Определение плотности грунта в сухом состоянии
.
ИГЭ-1
.
Дано: плотность грунта r0
= 1,76 т/м3
; природная влажность W = 0,08
Решение: плотность грунта в сухом состоянии rd
определяется по формуле rd
=
=
т/м3
ИНЭКА 306012
Лист
10
ИГЭ-2
.
Дано: плотность грунта r0
= 1,64 т/м3
; природная влажность W = 0,06
Решение: плотность грунта в сухом состоянии rd
определяется по формуле rd
=
=
т/м3
ИГЭ-3
.
Дано: плотность грунта r0
= 1,86 т/м3
; природная влажность W = 0,06
Решение: плотность грунта в сухом состоянии rd
определяется по формуле rd
=
=
т/м3
ИГЭ-4
.
Дано: плотность грунта r0
= 1,92 т/м3
; природная влажность W = 0,24
Решение: плотность грунта в сухом состоянии rd
определяется по формуле rd
=
=
т/м3
ИГЭ-5
.
Дано: плотность грунта r0
= 1,88 т/м3
; природная влажность W = 0,3
Решение: плотность грунта в сухом состоянии rd
определяется по формуле rd
=
=
т/м3
Определение механических свойств грунтов.
Определение коэффициента относительной сжимаемости mv.
ИГЭ-1
.
Дано: песок, модуль деформации Е0
= 30 МПа; b = 0,8; e = 0,571
Защитный слой гравия, втопленный в битумную мастику толщиной 20мм
0,3
37,8
1,3
49,14
2
Гидроизоляционный ковер =3
слоя рубероида на битумной
мастике
0,15
18,9
1,3
24,97
3
Цементная стяжка толщиной 25мм, ρ=18 кН/м3
1 x 1 x 0,025 х 18
0,45
56,7
1,3
73,71
4
Утеплитель - ROCKWOL
ρ=0,4 кН/м 3
толщиной 150мм
1 х 1 х 0,15 х 0,4
0,06
7,56
1,3
9,83
5
Пароизоляция -1 слой рубероида на битумной мастике
0,05
6,3
1,3
8,19
6
Собственный вес плит покрытий
1,35
170
1,1
187,1
7
Световой аэрационный фонарь
-
40
1,1
44
8
Ферма покрытия(18м-5т)
-
25
1,1
27,5
9
Ферма покрытия(24м-9,2т)
-
46
1,1
50,5
10
Подкранокая балка(рельс-6м)
-
84
1,1
92,4
11
Вес колонны
0,8 х 0,3 х 25 х 12
-
96
1,1
105,6
12
Стеновые панели 300мм с остекл.
-
18
1,1
19,8
Итого:
692,74
13
Временные
Снеговая для 3-го района
1,31
153,7
1,4
215,2
14
Вес мостового крана с грузом Q=15т
-
207,6
1,1
228,0
15
Вес мостового крана с грузом Q=25т
-
302,5
1,1
333,0
Итого:
776,2
Всего:
1468,94
ИНЭКА 306012
Лист
14
Изгибающий момент от действия вертикальной нагрузки возникающий на обрезах фундамента:
ИНЭКА 306012
Лист
15
Определение нагрузок
Сечение 1 - 1
Fгр= 63м2
№
Нагрузки
Нормативные нагрузки
Коэффициент
надежности
по нагрузке
Расчетная
нагрузка
кН
На един. площадь
кН/м2
От груза
площади
кН
1
Постоянные:
Защитный слой гравия, втопленный в битумную мастику толщиной 20мм
0,3
18,9
1,3
24,6
2
Гидроизоляционный ковер =3
слоя рубероида на битумной
мастике
0,15
9,45
1,3
12,3
3
Цементная стяжка толщиной 25мм, ρ=18 кН/м3
1 x 1 x 0,025 х 18
0,45
28,35
1,3
36,86
4
Утеплитель - ROCKWOL
ρ=0,4 кН/м 3
толщиной 150мм
1 х 1 х 0,15 х 0,4
0,06
3,78
1,3
4,92
5
Пароизоляция -1 слой рубероида на битумной мастике
0,05
3,15
1,3
4,1
6
Собственный вес плит покрытий
1,35
85,1
1,1
93,5
7
Световой аэрационный фонарь
-
20
1,1
22
8
Ферма покрытия(18м-5т)
-
25
1,1
27,5
9
Ферма покрытия(24м-9,2т)
-
46
1,1
50,5
10
Подкранокая балка(рельс-6м)
-
42
1,1
46,2
11
Вес колонны
0,8 х 0,3 х 25 х 12
-
96
1,1
105,6
12
Стеновые панели 300мм с остекл.
-
36,54
1,1
40,2
13
Вес фундаментных балок
-
12,5
1,1
13,75
Итого:
482,03
14
Временные
Снеговая для 3-го района
1,31
76,89
1,4
107,64
15
Вес мостового крана с грузом Q=15т
-
207,6
1,1
228,0
16
Вес мостового крана с грузом Q=25т
-
302,5
1,1
333,0
Итого:
668,64
Всего:
1150,67
ИНЭКА 306012
Лист
16
Изгибающий момент от действия вертикальной нагрузки возникающий на обрезах фундамента:
ИНЭКА 306012
Лист
17
Определение нагрузок
Сечение 3 - 3
Fгр= 27м2
№
Нагрузки
Нормативные нагрузки
Коэффициент
надежности
по нагрузке
Расчетная
нагрузка
кН
На един. площадь
кН/м2
От груза
площади
кН
1
Постоянные:
Защитный слой гравия, втопленный в битумную мастику толщиной 20мм
0,3
8,1
1,3
10,53
2
Гидроизоляционный ковер =3
слоя рубероида на битумной
мастике
0,15
4,05
1,3
5,27
3
Цементная стяжка толщиной 25мм, ρ=18 кН/м3
1 x 1 x 0,025 х 18
0,45
12,15
1,3
15,8
4
Утеплитель - ROCKWOL
ρ=0,4 кН/м 3
толщиной 150мм
1 х 1 х 0,15 х 0,4
0,06
1,62
1,3
2,11
5
Пароизоляция -1 слой рубероида на битумной мастике
0,05
1,35
1,3
1,76
6
Собственный вес плит покрытий
1,35
36,45
1,1
40,1
8
Ферма покрытия(18м-5т)
-
25
1,1
27,5
9
Подкранокая балка(рельс-6м)
-
42
1,1
46,2
10
Вес колонны
0,6 х 0,3 х 25 х 8
-
36
1,1
39,6
11
Стеновые панели 300мм с остекл.
-
55,44
1,1
60,98
12
Вес фундаментных балок
-
12,5
1,1
13,75
Итого:
263,6
13
Временные
Снеговая для 3-го района
1,31
34,71
1,4
48,6
14
Вес мостового крана с грузом Q=15т
-
207,6
1,1
228,0
Итого:
276,6
Всего:
540,2
ИНЭКА 306012
Лист
18
Определение глубины заложения фундаментов.
Определяем нормативную глубину промерзания по карте 5 1(2)
dfn=2,10м
Коэффициент kh,учитывающий влияние теплового режима равен 0,5 (здание без подвала с полами по грунту).
Расчетная глубина промерзания определяется по формуле
df= kh
* dfn
=0.5*2.10=1.05м
Расстояние от расчетной глубины промерзания до уровня подземных вод должно быть не менее 2м.: выполняется(груньовые воды не обнаружены)
В соответствии с таблицей 2(1) при песчаном грунте основания средней крупности dw> df +2м глубина заложения фундамента определяется из конструктивных соображений, но не менее 0,5м.
Величину заделки колонны в фундаменте принимаем 0,8м. Полная высота фундамента равна 0,8+0,1+0,3=1,2м. Тогда df=0,2+0,3+0,1+0,8=1,4м(отметка FL)
Определение размеров подошвы внеиентренно нагруженного фундамента.
Дано: вертикальная нагрузка
=1468.94 кН и момент
=101.7 кН*м,
=0 кН*м. Глубина заложения фундамента 1,2м. Угол внутреннего трения грунта 36 град; удельное сцепление С11
= 1 кПа. Принимаем для предварительного определения размеров подошвы фундамента R0
=0,400 МПа (СНиП 2.02.01-83* Прил.З., табл. З)
- Определим, ориентировачно размеры подошвы фундамента, как центрально нагруженного:
Поскольку рассчитывается внецентренно нагруженный фундамент, увеличим Аф на 20% Аф - 4,7 м2. Зададимся отношением длины фундамента к его ширине ŋ= 1,5; тогда L=1.5 b. Примем L= 2.7 м и b = 1.8 м Аф = 4.86 м.
Определим расчетное сопротивление грунта по формуле (7) СНиП 2.02.01-83*.
По таблице 3 СНиП 2.02.01-83 для заданного соотношения L/H = 72/17=4,24
;
По таблице 4 СНиП 2.02.01-83 для данного грунта
;
;
Коэффициент k принимаем равным 1,1, так как характеристики грунта принимались по табличным данным.
ИНЭКА 306012
Лист
19
Осредненное расчетное значение удельного веса грунтов залегающих ниже подошвы фундамента
= 16,6 кН/мЗ, удельный вес грунта выше подошвы фундамента
принимаем 17,6 кН/мЗ
МПа
- Определим во втором приблежении размеры подошвы фундамента, как центрально нагруженного:
Поскольку рассчитывается внецентренно нагруженный фундамент, увеличим Аф на 20% Аф - 5,19 м2. Зададимся отношением длины фундамента к его ширине ŋ= 1,5; тогда L=1.5 b. Примем L= 3 м и b = 2 м Аф = 6 м2.
При b=2м, определяем R:
Произведем проверку напряжений в грунте под подошвой фундамента исходя из условия, чтобы она не превышала расчетного давления на грунт
< R ; < 1,2 R ; > 0 ,
где - среднее давление под подошвой фундамента от нагрузок для расчета оснований по деформациям, МПа
и - максимальное и минимальное краевое давление под подошвой фундамента МПа
Нагрузка в плоскости подошвы фундамента
Эксцентриситет
Следовательно, фундамент необходимо рассчитывать как внецентренно нагруженный. Вычислим максимальное и минимальное краевые давления по граням фундамента.
Проверяем выполнение условий
,
Все условия выполняются, следовательно, размеры фундамента подобраны удовлетворительно.
ИНЭКА 306012
Лист
20
Проверка прочности подстилающего слоя
В соответствии с инженерно - геологическими условиями строительной площадки грунт второго слоя супесь просадочная - является слабым грунтом, поэтому ширину подошвы фундамента следует назначать с учетом пониженной прочности данного слоя. Для этого находим вертикальные напряжения на уровне подошвы фундамента от собственного веса грунта
Напряжение от собственного веса грунта на глубине 7м, действующее на кровлю слабого грунта
Дополнительное давление под подошвой фундамента
Дополнительное вертикальное напряжение, действующее на кровлю слабого грунта от нагрузки на фундамент
Полные вертикальные напряжения на кровлю подстилающего слоя будут равны
Найдем ширину условного ленточного фундамента, предварительно определив величину
по формуле
Тогда ширина подошвы условного фундамента
Определим расчетное сопротивление суглинка текучего. По таблице 3 СНиП2.02.01-83 для заданного соотношения L/H=72/17 = 4,24 и показателя текучести JL=-1,6 < 0,25
=1,25 ;
=1,0
По таблице 4 СНиП 2.02.01-83 для данного грунта
=0,14;
=1,55;
=3,93.
Коэффициент k принимаем равным 1,1 , так как характеристики грунта принимались по табличным данным.
Удельный вес грунтов, залегающих выше подстилающего слоя принимаем
+
= 0,0193 + 0,0317 = 0,051 МПа < R = 0,069МПа
Условие выполняется
ИНЭКА 306012
Лист
21
Определение осадок фундамента.
Дано: вертикальная нагрузка
=1469 кН и момент
=0 кН*м;
=101.7 кН*м. Глубина заложения фундамента 1,2м. Размер подошвы фундамента 2*3 м. Среднее давление под подошвой фундамента
=271 кПа.
Находим значение эпюры вертикальных напряжений от действия собственного веса грунта по формуле
и вспомогательной
.
- на поверхности земли
- на уровне подошвы фундамента
- на уровне контакта 1-го и 2-го слоев
- на уровне контакта 2-го и 3-го слоев
- на уровне контакта 3-го и 4-го слоев
- на уровне контакта 4-го и 5-го слоев
- на уровне кровли 5-го слоя
По полученным данным построим эпюры вертикальных напряжений и вспомогательную эпюру.
По формуле
найдем дополнительное вертикальное давление по подошве фундамента.
Для фундамента стаканного типа в данном случае соотношение ŋ=1,5; чтобы избежать интерполяции зададимся соотношением
, тогда высота элементарного слоя грунта
Условие
удовлетворяется с большим запасом, поэтому в целях сокращения вычислений увеличим высоту элементарного слоя вдвое, чтобы с одной стороны соотношение
было кратным 0,4, а с другой стороны, чтобы выполнялось прежнее условие
.
Построим эпюру дополнительных вертикальных напряжений от внешней нагрузки в толще основания рассчитываемого фундамента, используя формулу и данные таблицы 1 (приложение 2 СНиП 2.02.01-83*).
ИНЭКА 306012
Лист
22
Определим нижнюю границу сжимаемой толщи по точке пересечения вспомогательной эпюры и эпюры дополнительного давления. Все вычисления приведем в табличной форме.
№
Наименование слоя грунта
Z, м
МПа
, МПа
1
Песок средней крупности, средней плотности
0
0,4
0,6
0
0,4
0,6
1,000
0,973
0,914
0,25
0,243
0,229
30
30
30
2
Супесь твердая, просадочная
0,8
1,2
1,6
2,0
2,4
2,8
3,2
3,6
3,7
0,8
1,2
1,6
2,0
2,4
2,8
3,2
3,6
3,7
0,854
0,691
0,544
0,426
0,337
0,271
0,220
0,182
0,160
0,214
0,173
0,136
0,107
0,084
0,068
0,055
0,046
0,040
9
9
9
9
9
9
9
9
9
3
Песок средней крупности, плотный
4,0
4,4
4,8
5,2
5,6
6,0
6,3
4,0
4,4
4,8
5,2
5,6
6,0
6,3
0,153
0,130
0,111
0,097
0,084
0,075
0,073
0,038
0,033
0,028
0,024
0,021
0,019
0,018
12
12
12
12
12
12
12
4
Суглинок полутвердый, непросадочный
6,4
6,8
7,2
7,6
8,0
8,4
8,8
9,2
6,4
6,8
7,2
7,6
8,0
8,4
8,8
9,2
0,066
0,057
0,052
0,047
0,043
0,039
0,035
0,033
0,017
0,014
0,013
0,012
0,011
0,010
0,009
0,008
30
30
30
30
30
30
30
30
Определим осадку фундамента, пренебрегая различием модуля деформации на границе слоев грунта, принимая во внимание, что данное предложение незначительно скажется на результатах расчета
где
- коэффициент, зависящий от коэффициента относительных поперечных деформаций
ИНЭКА 306012
Лист
23
- среднее напряжение в i-ом элементарном слое
- высота i-го слоя грунта
- модуль деформации i-го слоя грунта
Осадка 1, 3 и 4 слоев:
При наличии просадочного 2 слоя основания твердой супеси необходимо определить величену просадка -
. По формуле:
Просадок определяем при всей мощности просадочного слоя, где
Величина относительной просадочности
.
Где P- среднее давление подошвой = 271;
- начальное просадочное давление
=150кПа;
=100кПа;
Полное значение возможного осадка
Условие не выполняется, что указывает на необходимость проведения мероприятий по исключению возможности возникновения просадка или применить свайный фундамент.
ИНЭКА 306012
Лист
24
ИНЭКА 306012
Лист
25
Расчет свайного фундамента, (сечение 2-2)
Запроектировать фундамент под колонну каркасного здания, имеющего жесткую конструктивную схему соотношения L/Н=60/13=4,62. Подошва ростверка находится на отметке -1,6м, высота ростверка 0,8м. В уровне спланированной отметки земли приложена вертикальная нагрузка
=944,43 кН и момент
=171,66 кН*м,
=58,54 кН*м. Подвала нет. Для заданных грунтовых условий строительной площадки проектируем фундамент из сборных железобетонных свай марки С7-30 длинной 7м, с размером сторон квадратного поперечного сечения b
=0,3ми длиной острия L = 0,25м. Сваю погружают в грунт с помощью забивки дизель - молотом. Найдем несущую способность одиночной сваи-трения. Площадь поперечного сечения сваи А = 0,3x0,3 = 0,09м2, глубина погружения нижнего конца сваи: 0,8 + 0,6
+ 0,25
+ 7 - 0,15 = 8,5м. Определим расчетное сопротивление грунта по таблице 1 СНиП 2.02.03-85 для песка плотного, средней крупности R = 3,4 МПа. Так как песок плотный, то значение R следует увеличить на 60% R = 5,44. По таблице 3 СНиП 2.02.03-85 находим значения коэффициента условий работы грунта под нижним концом сваи
= 1,0.
Толщу грунта, прорезываемого сваей, разбиваем на слои толщиной не более 2 метров.
; ;
; ;
; ;
; ;
; ;
Несущую способность одиночной сваи определяем по формуле:
Расчетная нагрузка, допускаемая на сваю, составит по формуле 2 СНиП2.02.03-85
Назначая шаг свай равным 1,0 м найдем требуемое количество свай по формуле:
окончательно примем 4 шт. свай под стакан, размещая их в ростверке с шагом 1м.
ИНЭКА 306012
Лист
26
Вычислим вес ростверка:
.
Вычислим вес грунта, располагающегося на ростверке:
Найдем расчетные значения указанных выше внешних нагрузок для 1-ой группы предельных состояний:
Найдем значение усилия, приходящегося на каждую сваю:
Проверяем выполнение условий
,
Все условия выполняются, следовательно, размеры фундамента подобраны удовлетворительно.
Вычислим осредненный угол внутреннего трения основания, прорезаемого сваей, по формуле:
Ширина условного фундамента:
Определим вес свай, имея ввиду, что вес сваи С7-30 равен 0,019 МН
Вес грунта в объеме АБВГ с учетом взвешивающего действия воды на во 2-м слое грунта:
Вычислим краевые напряжения под подошвой внецентренно нагруженного условного фундамента:
Средние напряжения под подошвой условного фундамента будут равны
По таблице №4 СНиП 2.02.01-83 для песка плотного, средней крупности, на который опирается подошва условного фундамента, имеющей угол внутреннего трения
, находим значения коэффициентов
;
;
ИНЭКА 306012
Лист
27
По таблице 3 СНиП 2.02.01-83 для заданного соотношения L/H = 60/13=4,62
;
Коэффициент k принимаем равным 1,1 , так как характеристики грунта принимались по табличным данным.
Определим расчетное сопротивление грунта по формуле (7) СНиП 2.02.01-83*:
Вычислим осредненный удельный вес грунтов, залегающих выше подошвы условного фундамента с учетом взвешивающего действия воды.
Проверяем выполнение условий
,
Все условия выполняются, следовательно, размеры фундамента подобраны удовлетворительно.
Расположение свай в ростверке
ИНЭКА 306012
Лист
28
Определение осадок свайного фундамента (для сечения 2-2)
Вычислим осадку свайного фундамента по схеме линейно-деформируемого полупространства, предварительно построив эпюру напряжений в толще основания от действия собственного веса грунта.
Находим значение эпюры вертикальных напряжений от действия собственного веса грунта по формуле
и вспомогательной
- на уровне подошвы условного фундамента
- на уровне контакта 4-го и 5-го слоев с учетом взвешивающего действия воды
ниже 4-го слоя залегает глина твердая, являющаяся водоупорным слоем, поэтому к вертикальному напряжению на кровлю глины добавится гидростатическое давление столба воды, находящегося над глиной.
Полное вертикальное напряжение, действующее на кровлю глины
- на уровне кровли 5-го слоя
По полученным данным построим эпюры вертикальных напряжений и вспомогательную эпюру.
По формуле
найдем дополнительное вертикальное давление по подошве фундамента.
Построим эпюру дополнительных вертикальных напряжений от внешней нагрузки в толще основания рассчитываемого фундамента, используя формулу
и данные таблицы 1 (приложение 2 СНиП 2.02.01-83*), определяя нижнюю границу сжимаемой толщи по точке пересечения вспомогательной эпюры и эпюры дополнительного давления. Все вычисления приведем в табличной форме.
Чтобы избежать интерполяции зададимся соотношением
,тогда высота элементарного слоя грунта
Условие
удовлетворяется с большим запасом, поэтому в целях сокращения вычислений увеличим высоту элементарного слоя вдвое, чтобы с одной стороны соотношение
было кратным 0,4, а с другой стороны, чтобы выполнялось прежнее условие
.