Автор работы: Пользователь скрыл имя, 04 Марта 2013 в 22:06, курсовая работа
В настоящее время возводятся все более высокие здания и тяжелые сооружения. Кроме того, в промышленных зданиях часто устанавливается уникальное оборудование, не допускающее сколько-нибудь ощутимых взаимных смещений. То и другое заставляет предъявлять особые требования к основаниям и фундаментам. Однако при правильном прогнозе совместной деформации грунтов и конструкции возводимого сооружения можно найти решение, обеспечивающее требуемую надежность. Поэтому перед специалистами стоят задачи разработки методов прогноза с требуемой точностью совместной деформации надземных конструкций и основания.
Введение ………………………………………………………………………………………… 4
1. Анализ инженерно-геологических условий строительной площадки
1.1. Краткая характеристика объекта ……………………………………………………. 5
1.2. Схема строительной площадки ……………………………………………………… 6
1.3. Построение инженерно-геологического разреза строительной площадки ……….. 7
1.4. Определение физико-механических характеристик грунтов ……………………….8
1.5. Проверка наличия слабого подстилающего слоя …………………………………. 11
1.6. Климатические особенности района строительства ………………………………. 12
1.7. Общее заключение по строительной площадке ……………………………………. 12
2. Вариант фундамента мелкого заложения
2.1. Расчетная схема ………………………………………………………………………. 13
2.2. Определение глубины заложения фундамента …………………………………….. 13
2.3. Определение площади подошвы фундамента ……………………………………… 14
2.4. Конструирование фундамента ………………………………………………………. 16
2.5. Учет внецентренного нагружения ……………………………………………………17
2.6. Определение осадки фундамента …………………………………………………….18
2.7. Проверка на морозное пучение ………………………………………………………19
3. Вариант свайного фундамента. Забивные сваи
3.1. Расчетная схема ………………………………………………………………………. 21
3.2. Выбор глубины заложения ростверка ………………………………………………. 21
3.3. Выбор типа и размера свай ………………………………………………………….. 21
3.4. Определение несущей способности одиночной сваи …………………………….. 21
3.5. Определение количества свай в кусте ……………………………………………… 22
3.6. Конструирование ростверка ………………………………………………………... 22
3.7. Учет внецентренного нагружения фундамента …………………………………… 23
3.8. Проверка на морозное пучение …………………………………………………….. 23
3.9. Выбор сваебойного оборудования и расчет проектного отказа сваи ……………. 24
4. Вариант свайного фундамента. Буронабивные сваи
4.1. Расчетная схема ……………………………………………………………………… 26
4.2. Выбор размера свай …………………………………………………………………. 27
4.3. Определение несущей способности одиночной сваи …………………………….. 27
4.4. Определение количества свай в кусте …………………………………………….. 27
4.5. Конструирование ростверка ……………………………………………………….. 27
4.6. Учет внецентренного нагружения фундамента …………………………………… 28
4.7. Проверка на морозное пучение свайного фундамента …………………………… 29
5. Технико-экономическое сравнение вариантов
5.1. ТЭП варианта фундамента мелкого заложения …………………………………… 31
5.2. ТЭП варианта свайного фундамента (забивные сваи) ……………………………. 31
6. Расчет остальных фундаментов
6.1. Фундамент №1
6.1.1. Определение глубины заложения фундамента ……………………………….. 32
6.1.2. Определение размеров подошвы фундамента ………………………………… 32
6.1.3. Конструирование фундамента ………………………………………………….. 34
6.1.4. Учет внецентренного нагружения ……………………………………………... 34
6.1.5. Определение осадки фундамента ……………………………………………… 35
6.2. Фундамент №2
6.2.1. Определение глубины заложения фундамента ……………………………….. 36
6.2.2. Определение размеров подошвы фундамента ………………………………… 36
6.2.3. Конструирование фундамента …………………………………………………. 37
6.2.4. Учет внецентренного нагружения ……………………………………………… 38
6.2.5. Определение осадки фундамента ………………………………………………. 38
6.3. Фундамент №4
6.3.1. Определение глубины заложения фундамента ……………………………….. 40
6.3.2. Определение размеров подошвы фундамента ………………………………… 40
6.3.3. Конструирование фундамента …………………………………………………. 41
6.3.4. Определение осадки фундамента ……………………………………………… 42
6.3.5. Расчет подпорной стенки подвала …..………………………………………… 43
Приложение А. Библиографический список ………………………………………………….. 44
Рис. 10. Диаграмма осадки фундамента.
4. Технико-экономическое сравнение вариантов.
4.1. ТЭП варианта фундамента мелкого заложения.
Для суглинка α =45˚.
Объем грунта в котловане:
Vгр =1,7·(6,8·4,2+9,8·7,2)/2=84,25 м³
каждые 0,5 м глубины заложения
фундаментов стоимость земляных работ увеличится на 10 % При ширине фундамента больше 1м стоимость увеличивается на 7%.
Рис. 11. Схема устройства котлована.
Скотл.= 84,25·3,6·1,07 = 324,54 руб.
Сфунд.= 31·8,59 = 266,20 руб., где Vф = 8,59 м³ - объем бетонных работ.
Собщ.= Скотл.+Сфунд.= 324,54+ 266,20 = 590,74 руб.
4.2. ТЭП варианта свайного фундамента (забивные сваи).
Объем грунта в котловане:
Vгр =1,8·(4,0·3,76+7,6·7,36)/2=63,
Скотл.= 63,88·3,6·1,07 = 246,07 руб.
Срост.= 31·4,1 = 127,1 руб.
Рис. 12. Схема устройства котлована.
Ссв.= 88,4·2,7 = 238,68 руб.
Собщ.= Скотл.+Ссв.+Срост.= 246,07 + 238,68 + 127,1 = 611,85 руб.
Исходя из экономических соображений, для проектирования выбираем фундамент мелкого заложения.
5. Расчет остальных фундаментов.
5.1. Фундамент №1.
Для расчета выбираем фундамент № 1 в осях ”А”-”1” - ленточный фундамент под несущую кирпичную стену толщиной 510мм.
Физико-механические характеристики грунтов соответствуют табл. 1. Стена нагружена вертикальной нагрузкой с расчетным значением на уровне обреза фундамента N02=17,5тс.
Рис.13. Схема нагрузок.
5.1.1. Выбор глубины заложения ростверка.
При определении глубины заложения ростверка исходим из ИГУ и нормативной глубины сезонного промерзания равной dfn=3,3 м.
5.1.2. Определение площади подошвы фундамента.
Ширину фундамента определяем согласно графическому методу Лалетина.
1) Среднее давление под подошвой фундамента:
NII – нагрузка, действующая на обрез фундамента.
– среднее значение удельного веса грунта и материала фундамента.
- ширина фундамента.
- отношение сторон монтируемой в фундамент колонны.
- глубина заложения фундамента.
2) Расчетное сопротивление грунта основания:
- коэффициенты условий работы, определяются по табл. 3 [2].
, т.к. прочностные
при b < 10 м.
Mg, Mq , Mc - коэффициенты, принимаемые по таблице 4 [2], при
Мg1=0,23 Мq1=1,94 Мс1=4,42
b - ширина подошвы фундамента, м
gII – усредненное, расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента с учетом взвешивающего действия воды, тс/м2
gII' = 1,54 т/м3 - усредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих выше подошвы, тс/м3
сII = 1,2 т/м2 – расчетное значение удельного сцепления грунта, непосредственно залегающего под подошвой фундамента.
dI = 1,7 м - глубина заложения фундаментов сооружений от уровня планировки.
Размеры подошвы фундамента определяем из условия P £ R, используя графоаналитический способ Лалетина. Для построения гиперболы pII = f1(b) и прямой R = f2(b) произвольным образом задавали значение b (табл. 3), далее строили графики (рис. 3). Точка пересечения графиков являлась искомой величиной b = 1,2 м.
Значения pII и R при произвольном значении b
Таблица 3
b, м |
pII, т/м2 |
R, т/м2 |
|
1 |
15,35 |
10,87 |
2 |
8,78 |
11,33 |
3 |
7,57 |
11,79 |
4 |
7,15 |
12,25 |
Рис.3. График определения ширины подошвы фундамента.
Далее принимаем окончательные размеры фундамента с учетом модульности и унификации конструкций, определяем давления по краям подошвы фундамента (краевые давления) и среднее давление по подошве фундамента. Найденные величины должны удовлетворять условиям:
Принимаем ширину фундамента b = 1,2 м
При
Принимаем плиту железобетонную для ленточного фундамента Ф12, для которой b=1,2м, l=2,4м. Блоки бетонные ФС6.
6.1.3. Конструирование фундамента.
Рис.4. Фундаментный стакан.
Нагрузка от веса фундамента:
Нагрузка от веса грунта:
Фактическое среднее давление под подошвой фундамента:
Фактическое расчетное сопротивление грунта:
6.1.4. Учет внецентренного нагружения.
Для определения распределения давления под подошвой фундамента предварительно определяется эксцентриситет приложения нагрузки: Фундамент нагружен центрально.
6.1.5. Определение осадки фундамента.
Осадка основания S c использованием расчетной схемы в виде линейно-деформируемого полупространства определяется методом послойного суммирования по формуле:
где: β – безразмерный коэффициент, равный 0,8;
σzp,i – среднее значение дополнительного вертикального напряжения в i-м слое грунта, равное полу сумме указанных напряжений на верхней zi-1 и нижней zi границах слоя по вертикали, проходящей через центр подошвы фундамента;
hi и Ei – соответственно толщина и модуль деформации i-го слоя грунта;
n – число слоев, на которые разбита сжимаемая толща основания.
Суммирование производим до глубины, на которой выполняется условие:
szp<0,2·szg
Напряжения в грунте от его веса определяются по формуле:
szg = szgo + å(gi·hi);
где: szgo = ·h = 2,01 ·3,3 = 6,63 т/м2
szp = α·Pо;
где: Po = Pср.факт. - szgo = 12,76 –6,63 = 6,13 тс/м2
Грунтовую толщу разбиваем на слои высотой h = (0,2 0,4)×b, где b = 1,2 м – ширина фундамента.
Таблица 4
Zi, м |
2z/b |
l/b |
α |
szp, тс/м² |
szg, тс/м² |
0,2szg, тс/м² |
hi, м |
Ei, тс/м² |
Si, м |
0 |
0 |
2 |
1,000 |
6,13 |
6,63 |
1,33 |
0,96
|
0,003 | |
0,96 |
1,6 |
0,59 |
3,62 |
8,56 |
1,71 |
2800 | |||
1,92 |
3,2 |
0,265 |
1,62 |
10,48 |
2,1 |
Получаем осадку:
.
Рис. 6 Диаграмма осадки фундамента
6.2.1. Фундамент №2.
Для расчета выбираем фундамент № 2 в осях ”Б”-”2” - отдельно стоящий, под наружную железобетонную колонну с размерами поперечного сечения 400х400 мм. Физико-механические характеристики грунтов соответствуют табл. 1. Колонна нагружена вертикальной нагрузкой с расчетным значением на уровне обреза фундамента N0II = 78 т. Схема нагрузок представлена на рис.1.
По конструктивным соображениям фундамент железобетонный стаканного типа.
Рис.1. Схема нагрузок.
6.2.2. Определение глубины заложения фундамента.
При определении глубины заложения ростверка исходим из ИГУ и нормативной глубины сезонного промерзания равной dfn=3,3 м.
6.2.3. Определение площади подошвы фундамента.
Ширину фундамента определяем согласно графическому методу Лалетина.
1) Среднее давление под подошвой фундамента:
NII – нагрузка, действующая на обрез фундамента.
– среднее значение удельного веса грунта и материала фундамента.
- ширина фундамента.
- отношение сторон монтируемой в фундамент колонны.
- глубина заложения фундамента.
2) Расчетное сопротивление грунта основания:
- коэффициенты условий работы, определяются по табл. 3 [2].
, т.к. прочностные характеристики определены непосредственными испытаниями.
при b < 10 м.
Mg, Mq , Mc - коэффициенты, принимаемые по таблице 4 [2], при
Мg1=0,23 Мq1=1,94 Мс1=4,42
b - ширина подошвы фундамента, м
gII – усредненное, расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента с учетом взвешивающего действия воды, тс/м2
gII' = 1,54 т/м3 - усредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих выше подошвы, тс/м3
сII = 1,2 т/м2 – расчетное значение удельного сцепления грунта, непосредственно залегающего под подошвой фундамента.
dI = 1,7 м - глубина заложения фундаментов сооружений от уровня планировки.
Размеры подошвы фундамента определяем из условия P £ R, используя графоаналитический способ Лалетина. Для построения гиперболы pII = f1(b) и прямой R = f2(b) произвольным образом задавали значение b (табл. 3), далее строили графики (рис. 3). Точка пересечения графиков являлась искомой величиной b = 3,1 м.
Значения pII и R при произвольном значении b
Таблица 3
b, м |
pII, т/м2 |
R, т/м2 |
|
1 |
84,6 |
10,87 |
2 |
26,1 |
11,33 |
3 |
15,3 |
11,79 |
4 |
11,47 |
12,25 |
Рис.3. График определения ширины подошвы фундамента.
Далее принимаем окончательные размеры фундамента с учетом модульности и унификации конструкций, определяем давления по краям подошвы фундамента (краевые давления) и среднее давление по подошве фундамента. Найденные величины должны удовлетворять условиям: