Проектирование фундаментов мелкого заложения на естественном основании

СОДЕРЖАНИЕ

1. Исходные данные для проектирования …………………………………………..
2. Анализ инженерно-геологических условий строительной площадки ……….
3. Проектирование фундаментов мелкого заложения на естественном основании
1. Определение глубины заложения подошвы фундамента …………………….
2. Определение размеров подошвы фундамента ………………………………..
3. Определение расчетного сопротивления грунта основания …………………
4. Уточнение размеров фундамента и расчетного сопротивления грунта ……
5. Проверка давлений под подошвой фундамента …………………………….
6. Конструирование фундамента ………………… ……………………………

3.7. Расчет осадки фундамента  …………….………..……………………………

3.8. Расчет устойчивости  фундаментов на плоский сдвиг…..………………….

3.9.  Проверка прочности  подстилающего слоя грунта основания  …………….

3.10.  Расчет устойчивости  фундамента на воздействие сил морозного пучения грунта

4.  Проектирование свайных ленточных и кустовых фундаментов

    4.1.  Определение расчетных  нагрузок……………………………………………….

    4.2.  Назначение размеров  ростверка и глубины  его  заложения ……………………

    4.3. Выбор типа свай и их предварительных размеров……………………………….

    4.4. Определение несущей  способности свай по грунту………………………………

    4.5. Определение несущей  способности свай по материалу…………………………

    4.6. Определение количества  свай в ростверке……………………………………….

    4.7. Конструирование свайных  фундаментов………………………………………...

    4.8. Определение фактической  нагрузки на сваи…………………………………….

    4.9. Расчет свай на  горизонтальные нагрузки…………………………………………

    4.10.  Проверка давлений в основании свайного фундамента как условно массивного

   4.11. Расчет осадки основания  свайного фундамента как условно  массивного……

   4.12. Расчет осадки свайного  фундамента……………………………………………

5. Технико-экономическое сравнение  вариантов фундамента

    5.1. Фундамент мелкого  заложения……………………………………………………

    5.2. Свайный фундамент…………………………………………………………………

6. Производство работ  по устройству фундаментов, сооружаемых  в открытых котлованах

Список литературы………………………………………………………………………….

 

1. Исходные данные на проектирование

 

В соответствии с заданием на проектирование в данном курсовом проекте необходимо запроектировать фундаменты для  сварочного цеха в двух вариантах:

       1) фундамент мелкого заложения на естественном основании.

      2) свайный фундамент.

 

Схема здания представлена на рисунке 1.1

 

 

Рисунок 1 – Схема здания сварочного цеха

 

 

 

   

Длина здания L –48 м

          Ширина здания В – 29,5 м

           Высота здания H – 18 м

 

Нагрузки, действующие  в плоскости обреза фундамента  приведены в таблице 1.1.

 

Таблица 1.1 - Нормативные нагрузки

Наименование сооружения	Номера фундаментов	NII, кН	MII, кН∙м	FhII, кН
Сварочный цех	3	600	-	-
	4	140	30	-
	5	1260	-30	7

 

           Вариант геологического разреза  приведён в таблице 1.2.

 

Таблица 1.2 - Геологический  разрез

Номер геологического разреза	Номера грунтов Отметка подошвы слоя				Отметка У.П.В.
21	5 0,30	43 5,3	25 12,30	27	- 6,000

 

Нормативные значения характеристик  грунта приведены в таблице 1.3.

 

Таблица 1.3 - Нормативные  характеристики грунтов

Номер грунта	Наименование грунта	Удельный вес g, кН/м3	Удельный вес частиц грунта gs, кН/м3	Влажность W, доли единиц	Влажность на границе текучести, WL, %	Влажность на границе раскатывания Wp, %	Удельное сцепление С, кПа	Угол внутреннего трения j, град	Модуль общей деформации Е, кПа
5	Растительный грунт	14,1	-	-	-	-	-	-	-
43	Глинистый грунт	18,6	27,4	0,25	50	23	32	18	26000
25	Песок	17,3	26,0	0,10	-	-	4	30	10000
27	Глинистый грунт	20,0	27,2	0,12	15	10	12	25	23000

 

 

 

Гранулометрический состав песчаных грунтов приведён в таблице 1.4.

 

Таблица 1.4 -  Гранулометрический состав

№ грунта	Размер частиц, мм
	>10	10 - 5	5 - 2	2 - 1	1 – 0,5	0,5 – 0,25	0,25 – 0,1	<0,1
25	-	-	5	10	11	11	33	30

Из гранулометрического  состава следует, что песок пылеватый, так как масса частиц крупнее 0,1 мм составляет менее 75%.

 

 Проектирование фундаментов осуществляется в поселке городского типа Терней. Район проектирования характеризуется следующими данными:

-уровень подземных  вод (У.П.В) – 6,000м;

-нормативная глубина  промерзания  – 1,54 м;

 Геологический разрез приведен на рисунке 1.2  (по данным таблицы 1.2 и 1.3)

 

 

                           Рисунок 2 – Геологический разрез

 

 

 

2. Анализ инженерно-геологических условий  строительной площадки

 

На основе исходных данных о грунтах определяется недостающие (вычисляемые) характеристики грунтов каждого слоя основания и результаты вычисления записываются в таблицу 2.1, где даны все необходимые для расчёта формулы.

Наименование и состояние  глинистого грунта определяются по числу  пластичности I_p и показателю текучести I_L.

Наименование и состояние  песчаного грунта определяется по гранулометрическому составу, коэффициенту пористости е и степени влажности S_r.

По заданным и вычисленным  характеристикам и другим классификационным показателям грунтов определяют значения расчётного сопротивления R_o для каждого слоя грунта основания.

Все расчёты сведены  в таблицу 2.1.

 

Таблица 2.1 - Сводная таблица  физико-механических свойств грунтов

 

Показатель	Обозначение и единица измерения	Номер геологического слоя				Формула для расчёта
		1 - й	2 - й	3 - й	4 - й
1	2	3	4	5	6	7
Удельный вес твёрдых частиц	gs, кН/м3	-	27,4	26,0	27,2	Из задания
Удельный вес грунта	g,  кН/м3	14,1	18,6	17,3	20,0	Из задания
Влажность	W, д .е.	-	0,25	0,10	0,12	Из задания
Удельный вес скелета грунта	gd, кН/м3	-	14,88	15,73	17,86
Коэффициент пористости	e	-	0,84	0,65	0,52
Удельный вес грунта во взвешенном состоянии	gsb, кН/м3	-	9,46	9,70	11,32
Степень влажности	Sr	-	0,82	0,4	0,63
Граница текучести	WL, %	-	50	-	15	Из задания
Граница раскатывания	Wp, %	-	23	-	10	Из задания
Число пластичности	Ip, %	-	27	-	5
Показатель текучести	IL	-	0,074	-	0,4
Модуль общей деформации	E, кПа	-	26000	10000	23000	Из задания
Угол внутреннего трения грунта	j, град	-	18	30	25	Из задания
Удельное сцепление	С, кПа	-	32	4	12	Из задания
Наименование песчаных грунтов  по е и Sr		Растительный грунт	-	Песок пылеватый средней плотности маловлажный	-	Прил.4 Табл. 2,3
Наименование глинистых грунтов  по Ip и IL			Глина полутвердая		Супесь пластичная	Прил.4 Табл. 4,5
Расчётное сопротивление грунтов	Ro, кПа	-	285	250	293	По табл.2.2,2.3

 

По данным таблицы 2.1 строится геологическая колонка.

 

 Рисунок 2.1 - Геологическая колонка и эпюра Ro

№     слоев	Глубина заложения подошвы слоя	Мощность слоя	Литологический разрез	Литологическая характеристика грунта	У.П.В.	Эпюра расчетного давления
1	-0,3	0,3		Растительный слой	-6,000
2	-5,3	5,0		Глина полутвердая
3	-12,3	7,0		Песок пылеватый средней  плостности маловлажный
4	l			Супесь пластичная

 

Вывод: Анализируя данные геологической колонки несущим  является : 2-й слой – глина полутвердая.

Во всех последующих расчетах используются расчетные характеристики грунтов, которые определяются по следующей формуле:

 

                                                                           

где : - нормативное значение данной характеристики грунта;

        - коэффициент надежности по грунту.

                      

 Все расчеты сведены в таблицу 2.3

 

Таблица 2.3 - Расчетные характеристики грунтов

 

Номер слоя грунта	Наименование	Норм.	1,3	1,1	Норм.	1,1	1,05	Норм.	1,1	1,05	1,0
		Сн	СI	CII	φн	φI	φII	γн	γI	γII	EII
1	Растительный слой	-	-	-	-	-	-	14,1	12,82	13,43	-
2	Глина полутвердая	32	24,62	29,09	18	16,36	17,14	18,6	16,91	17,71	26000
3	Песок пылеватый средней плостности маловлажный	4	3,08	3,64	30	27,27	28,57	17,3	15,73	16,48	10000
4	Супесь пластичная	12	9,23	10,91	25	22,73	23,81	20,0	18,18	19,05	23000

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Проектирование фундаментов мелкого заложения на

естественном основании

 

3.1. Определение глубины заложения подошвы фундамента

Глубина заложения подошвы фундамента должна приниматься с учетом следующих  факторов:

1) назначения  и конструктивных  особенностей проектируемого сооружения, нагрузок и воздействий на его фундаменты;

2) инженерно-геологических условий  площадки строительств ( физико-механических  свойств грунтов, характера напластований, наличия слоев, склонных к скольжению, карманов выветривания, карстовых полостей и др.);

3) глубины сезонного промерзания  грунта;

 

Сечение №4

Фундамент ленточный  наружной стены с подвалом:

1. По конструктивным  особенностям 

  d₁ = 2+0,5 = 2,5 м

 

2. По инженерно-геологическим  условиям

    Определяется по формуле

     d₂ = h₁ + h _н.с.

     d₂ = 0,3+0,5=0,8 м

3. В зависимости от  глубины промерзания ( d_fn = 1,54 м )   

     d_f = d_fn Í k_h                                              ( k_h = 0,6 по табл. 3.2)

     d_f = 1,54Í 0,6 = 0,924 м

Вывод: в результате полученных данных для сечения №4 выберем наибольшую подходящую глубину заложения подошвы фундамента равную 2,7 м.

 

 

Сечение №3

Фундамент  под колонну  внутренней стены с подвалом:

1. По конструктивным особенностям 

  d₁ = 0,85+0,15+0,3+2 = 3,3 м

 

2. По инженерно-геологическим условиям

    Определяется по формуле 

     d₂ = h₁ + h _н.с.

     d₂  = 0,5+0,3 = 0,8 м

Вывод: в результате полученных данных для сечения №3 выберем наибольшую подходящую глубину заложения подошвы фундамента равную 3,3м.

 

Сечение №5

Фундамент  под колонну  наружной стены без подвала:

1. По конструктивным особенностям 

  d₁ = 0,85+0,15+0,3=1,35 м

 

2. По инженерно-геологическим условиям

    Определяется по формуле 

     d₂ = h₁ + h _н.с.

     d₂ = 0,5+0,3=0,8 м

 

3. В зависимости от  глубины промерзания ( d_fn = 1,54 м )