Calcul de Fondation

Министерство образования РФ

КУБАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра строительных конструкций и гидротехнических сооружений

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к курсовому проекту

по дисциплине: Основания и фундаменты.

на тему: “Проектирование оснований и фундаментов под 7 – этажный жилой дом”

Выполнил студент группы 06 – С – ПГ3 Чундышко

Допущен к защите_____________Новикова Н.А.

Руководитель проекта, Новикова Н.А.

нормоконтролер

Защищен _________________ Оценка___________________

Члены комиссии __________________________________________

__________________________________________

__________________________________________

Краснодар 2009

2

Лист

Введение

Проектирование фундаментов является одним из сложных вопросов

проектирования конструкций зданий и сооружений. При проектировании

конструкций инженер сам решает вопрос о выборе материала, из которого

он далее предусматривает требуемую конструкцию. При проектировании

же фундаментов инженер в большинстве случаев должен считаться с

имеющимися грунтами на площадке строительства, с тем чтобы принять

наиболее рациональное решение.

Чаще всего проектирование фундаментов производят под уже

выбранный тип сооружения. Задача инженера, проектирующего

фундаменты, в таком случае ограничивается, а получаемое решение далеко

не всегда будет рациональным.

Таким образом, для получения наиболее экономичного решения при

проектировании фундаментов, задачу необходимо рассматривать

комплексно, одновременно оценивая следующие вопросы :

Выбор несущих конструкций сооружений, удовлетворительно

работающих при данных грунтовых условиях.

2. Возможные деформации грунтов основания сооружения.

3. Способ производства земляных работ и по возведению

фундаментов, обеспечивающий необходимое сохранение естественной

структуры грунтов.

Реферат

Представленная пояснительная записка к курсовому проекту на тему:

«Проектирование фундаментов и оснований» имеет в объеме листов. В

ней представлены расчеты оснований фундаментов 7-ти этажного 18-

квартирного здания, расчет стены подвала, приведены варианты сравнения

двух типов фундамента: ленточного и свайного. Пояснительная записка

иллюстрирована необходимыми пояснениями и рисунками, а также

схемами ко всем расчетам. В ней также приведены расчеты оснований с

учетом их просадочных свойств и расчет затухания осадки во времени.

Изм.

Лист № докум. Подпись

Дата

Лист 3

Пояснительная записка

Разраб. Чундышко

Провер. Новикова Н.А. Т. Контр.

Н. Контр.

Утверд.

Оснофания и фундаменты

Лит.

Листов 50

КубГТУ СКиГС Реценз.

Масса Масштаб

Фундаменты ленточные

4

Лист

Ключевые слова: Грунт, фундамент, фундаментный блок,

фундаментная подушка, свая, осадка, просадка.

Содержание:

Введение……………………………………………………….……..………….4

1. Анализ инженерно-геологических условий………………………….....…..5

2. Расчет нагрузок на фундаменты……………………………………….……12

3. Проектирование фундамента мелкого заложения для сечения I-I…….....15

3.1. Подбор размеров подошвы фундамента……….……………….17

3.2. Определение конечной осадки основания в сечении I-I методом

послойного суммирования………………………………..………………….…20

4 Проектирование свайного фундамента………………….…….….………….24

4.1. Выбор типа и размеров свай……………….……………………..24

5

Лист

4.2 Выбор типа и глубины заложения ростверка……………………24

4.3 Определение несущей способности сваи по грунту…………….25

4.4 Размещение свай и уточнение размеров ростверка…………...……29

4.5 Проверка свайного фундамента по первой группе предельных

состояний……………………………………………………………………………30

4.6 Расчет свайного фундамента по II ГПС……………………………..30

4.7 Осадка свайного фундамента………………………………………..32

5. Расчет второго сечения……………………………….………………………….34

5.1 Подбор размеров подошвы фундамента……………………………..34

5.2 Определение конечной осадки ленточного фундамента мелкого

заложения методом послойного суммирования………………………….……39

6. Расчет просадки грунта………………………………………………………43

Заключение………………………………….…………………………………..49

Литература……………………………………………………………………….50

1. Анализ инженерно-геологических условий

Для оценки прочности и сжимаемости грунтов необходимо установить

полное наименование грунтов, представленных в геологическом разрезе,

глубину заложения подземных вод. Для этого необходимо рассчитать ряд

вспомогательных характеристик грунта.

6

Лист

Рисунок 1 – Инженерно-геологический разрез по скважине № 6.

7

Лист

Параметры грунтов:

Коэффициент пористости

Удельный вес твердых частиц грунта

Удельный вес грунта

Степень влажности грунта

Показатель текучести

1.1. Песок

;

;

- природная влажность грунта;

;

, где γw – удельный вес воды, 10 кН/м3;

Показатель текучести для песков не определяется.

Определяю тип песка по гранулометрическому составу в зависимости от

процентного содержания частиц по крупности исходя первого

удовлетворяющего условия из [1] по таблице 2.4

8

Лист

Масса частиц диаметром более:

-2мм 1.2

-1мм 1.2+5=6.2%

-0,5мм 6.2+12=18.2%

-0,25мм 18.2+20=38.2%

-0,1мм 38.2+45=83.2%

песок мелкий плотный.

Из [1] по таблице 2.8 нахожу расчетное сопротивление R0, которое равно R0

= 0,3 МПа. Нахожу значение удельного сцепления Сn, МПа и угла внутреннего

трения φn, град. При е = 0,357 φn = 38°, Сn = 0,006МПа. Нахожу нормативное

значение модуля упругости Е, МПа. Е = 48 МПа.

Результаты заношу в таблицу 1.

1.2. Суглинок

;

;


;


;

где w – влажность на границе раскатывания,

w – влажность на границе текучести.

По показателям текучести из [1] по таблице 2.1 определяю вид глинистого

грунта : суглинок мягкопластичный.

По таблице 2.7 из [1] нахожу расчетное сопротивление R0, которое равно R0 =

0,198МПа. Нахожу по таблице 2.10 из [1] значение удельного сцепления Сn,

9

Лист

МПа и угла внутреннего трения φn, град. При е = 0,738 φn = 18.18°, Сn =

0,02059МПа.

Нахожу нормативное значение модуля упругости Е, МПа. Е =12.235 Мпа по

таблице 2.11 из [1].


1.3. Песок

;

;


;


Показатель текучести для песков не определяется.

Определяю тип песка по гранулометрическому составу в зависимости от

процентного содержания частиц по крупности исходя первого

удовлетворяющего условия из [1] по таблице 2.4

Масса частиц диаметром более:

-2мм 4

-1мм 4+1=5%

-0,5мм 5+23=28%

-0,25мм 28+29=57%

песок средней крупности средней плотности.

Из [1] по таблице 2.8 нахожу расчетное сопротивление R0, которое равно R0

= 0,4 МПа. Нахожу значение удельного сцепления Сn, МПа и угла внутреннего

трения φn, град. При е = 0,663 φn = 38°, Сn = 0,001МПа. Нахожу нормативное

значение модуля упругости Е, МПа. Е = 30 МПа.


10

Лист

1.4. Глина

;

;


;


;

где w – влажность на границе раскатывания,

w – влажность на границе текучести.

По показателям текучести из [1] по таблице 3.1 определяю вид глинистого

грунта : глина тугопластичная.

По таблице 2.7 из [1] нахожу расчетное сопротивление R0, которое равно R0 =

0,262 МПа. Нахожу по таблице 2.10 из [1] значение удельного сцепления Сn

МПа и угла внутреннего трения φn, град. При е = 0,856

φn = 15.88°, Сn = 0,04638 МПа.

Нахожу по таблице 2.11 из [1]нормативное значение модуля упругости Е, МПа.

Е =14.81 МПа.


11

Лист

Таблица 1 Характеристики грунтов.

полное

наименование

грунта

мощность

слояs,

кН/м3

кН/

м3JL e

Cn, кПа

n,

град

Е, кПа

RМп

а

Чернозем 0,4

Песок мелкий

плотный3.1 20.6 17 - 0.357 6 38 48000 0.3

Суглинок

мягкопластичный

WL 0,70

3.627.1 19.8 0.617 0.738 20.59 18.12 12235 0.198

Песок средней

крупности

средней

плотности

2.4 26.6 20 - 0.663 1 35 30000 0.4

Глина

тугопластичная5 27 19.2 0.265 0.856 46.38 15.88 14813 0.225

Вывод: Судя по геологическому профилю, площадка имеет спокойный

рельеф. Грунты имеют слоистое напластование с выдержанным залеганием

пластов. Все они могут служить естественным основанием. Подземные воды

не будут влиять на возведение фундаментов мелкого заложения и

эксплуатацию здания.

Грунты обладают хорошими прочностными характеристиками.

12

Лист

2. Расчёт нагрузок на фундамент здания

Для определения нагрузок составляют схемы грузовых площадей и

подсчитывают полезную нагрузку и собственную массу конструкций на . В

зданиях с продольными и поперечными несущими стенами подсчитывают

нагрузку, приходящуюся на метр длинны несущей стены на уровне отметки

верха фундамента.

Грузовая площадь в первом сечении .

Грузовая площадь во втором сечении .

Результаты сбора нагрузок вносим в таблицу.

13

Лист

Таблица 2. Сбор нагрузок на фундамент по сечению 1-1 с грузовой площадью

Nстii=0,38*1*21.69*18=110.06кН

14

Лист

Таблица 3. Сбор нагрузок на фундамент по сечению 2-2 с грузовой площадью

15

Лист

Nстii=0,51*3.6*21.69*18-7*1.5*1.5*18=107.54кН

Выбор типа оснований и конструкции фундамента

Заключительным этапом изучения строительной площадки является

оценка инженерно-геологических условий, принятия рационального

конструктивного решения фундаментов, проектируемого здания, глубины

заложения их, а так же выбора способа производства работ. В

рассматриваемых грунтовых условиях можно запроектировать несколько

вариантов устройства фундаментов. На основе вариантного способа

проектирования принимается то инженерное решение, которое позволяет с

меньшими затратами труда, в более короткий срок, без ухудшения

эксплуатационных качеств здания, меньшей сметной стоимости выполнить

устройство фундаментов для проектируемого здания. При выборе

рациональных конструкций фундаментов должны учитываться следующие

факторы :

1.Инженерно-геологические условия площадки строительства

(физико-механические свойства грунтов, характеристика их напластования,

наличие слоёв, склонных к скольжению, карстовых полостей и пр.)

2.Конструктивные особенности проектируемого здания, нагрузки и

их воздействие на фундамент.

3.Уровень подземных вод и их химический состав.

4.Глубина заложения фундаментов примыкающих зданий, а так же

глубина прокладки инженерных коммуникаций.

5.Существующий и проектируемый рельеф строительной площадки.

16

Лист

6.Гидрологические условия строительной площадки, а так же

возможность их изменения в процессе выполнения работ по устройству

фундаментов и эксплуатации здания.

Вариантность инженерных решений – важнейший принцип

проектирования фундаментов сооружений. В курсовом проекте расчёту и

сравнению по стоимости подлежат два варианта : на естественном основании

и свайный. Сравнение вариантов фундаментов следует проводить на самом

загруженном фундаменте.

Проектирование фундамента на естественном основании

Подошва фундамента должна располагаться ниже расчётной

глубины промерзания для грунтов, обладающих пучинистыми свойствами.

Расчётная глубина сезонного промерзания грунта определяется по формуле :

, где

нормативная глубина промерзания.

Для первого сечения получаем , где 1,2 –

коеффициент, учитывающий тот фактор, что верхний слой – песок,

коэффициент, учитывающий влияние теплового режима сооружения,

принимаемый по таблице 5.1[1 ] .

Для второго сечения получаем , где 1,2 –

коеффициент, учитывающий тот фактор, что верхний слой – песок,

коэффициент, учитывающий влияние теплового режима сооружения,

принимаемый по таблице 5.1[1 ] .

17

Лист

Рисунок 2 – сечение фундамента 1-1.

3.1 Подбор размеров подошвы фундамента

Предварительная площадь фундамента:

Принимаем блоки бетонные стен подвалов ФБС 24.4.6 – Т (ГОСТ

123579-78), и плиту – подушку железобетонную ФЛ 12.24 – (I – 4) (ГОСТ

13580 – 85).

Конструкция фундамента представлена на рис. 2.

Основным критерием при подборе размеров подошвы фундамента

является выполнение условия:

18

Лист

PII ≤ R.

где PII – среднее давление по подошве фундамента, кПа;

,

здесь ∑NiII – внешняя суммарная расчетная нагрузка на фундамент

для расчетов по второй группе предельных состояний, кН;

NФБС =13*3/2,4=16.25кН вес фундаментных блоков, кН;

NФЛ =16.3/2,4=6.79кН вес фундаментной плиты;

NГРУЗ =0кН вес пригрузки;

Nгрлев =0кН вес грунта с левой стороны от фундамента, кН;

Nгрправ =0кН вес грунта с правой стороны от фундамента,

NПОЛА =0,8*0,10*25=2– вес пола, кН.

А– принятая площадь фундамента, м2;

,

где b = 1,2м – ширина подошвы фундамента;

γС1 = 1,3 и γС2 = 1,3– коэффициенты условия работы;

γ0II =17 кН/м3 – осредненное расчетное значение удельного веса

грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента;

γ0II' = 16.15 кН/м3 – осредненное расчетное значение удельного веса

грунтов, залегающих выше подошвы фундамента;

KZ = 1 – коэффициент при b ≤ 10 м;

К = 1,1 – коэффициент надежности;

Мγ = 2.11, Мq =9.44 и МС = 10.80 – коэффициенты, принимаемые по

таблице 5.3, для φ =38°.

19

Лист

СII =6 кПа – расчетное значение удельного сцепления грунта,

залегающего непосредственно под подошвой фундамента;

dI – глубина заложения фундаментов бесподвальных сооружений от

уровня планировки или приведенная глубина заложения наружных и

внутренних фундаментов от пола подвала, определяемая по формуле:

γcf = 25кН/м3 – расчетное значение удельного веса конструкции пола

подвала;

dB =1,7– глубина подвала расстояние от уровня планировки до пола

подвала, м.

Условие PII ≤ R выполняется, 308.79 ≤481.63 кПа.

Размеры фундамента достаточны для восприятия нагрузок от

вышележащих конструкций здания.

При внецентренном загружении фундамента последовательным

приближением добиваются удовлетворения следующих условий:

для среднего давления по подошве РII

.

для максимального краевого давления

.

для минимального давления

.

Так как фундамент загружен центрально, то проверка краевых

давлений не требуется.

20

Лист21

Лист

3.2 Определение конечной осадки ленточного фундамента мелкого заложения методом послойного суммирования

Ширина подошвы ленточного фундамента b = 1,2 м., грунтовые условия

см. рисунок 1. Среднее давление фундамента Р =308.79 кПа

Разбиваю толщину грунта ниже подошвы фундамента на элементарные

слои. Максимальная допустимая при расчете высота слоя hi = 0,4b = 0,4

1,2=0.4м.

Для вертикали, проходящей через середину подошвы фундамента, нахожу

напряжения от собственного веса грунта σzq и дополнительные давления σzp.

Вертикальные напряжения от собственного веса грунта на границе слоя,

расположенного на глубине Z от подошвы фундамента, определяются по

формуле:

,

где - удельный вес грунта, расположенного выше подошвы фундамента;

- глубина заложения фундамента;

- соответствующий удельный вес и толщина i – го слоя.

Ниже УПВ в песках и глинистых грунтах с следует учитывать

взвешивающее действие воды

,

где - удельный вес грунта;

- удельный вес воды;

- коэффициент пористости грунта.

Дополнительные вертикальные напряжения на глубине z от подошвы

фундамента, действующие по оси, проходящей через центр подошвы

фундамента, определяется по формуле

,

где - коэффициент затухания дополнительных давлений по глубине;

- дополнительное вертикальное давление на основание в уровне

подошвы фундамента.

Нижняя граница сжимаемой толщи фундамента принимается на глубине,

где выполняется условие

.

Результаты расчетов приведены в таблице 4.

22

Лист

Рисунок 3 – Схема к расчету осадки ленточного фундамента (1 сечение)

23

Лист

Таблица 4. Распределение напряжений по глубине.

Осадка фундамента:

S = 0.0165м < Su = 0,1 м.

Осадка основания фундамента находится в пределах допуска.

24

Лист

4 Проектирование свайного фундамента

4.1. Выбор типа и размеров свай

Предварительное назначение размеров свай производится исходя из

геологического строения площади. Острие сваи следует располагать в прочных

мало сжимаемых грунтах. Заглубление сваи в опорный (несущий) слой должно

быть не менее 0,5 т 1,0 м, причем меньшие значения - при прочных грунтах

(глинистые с JL,< 0,1, пески гравелистые, крупные, средней крупности). Ре-

комендуется заводить сваю в несущий слой на 2 - 3 м. Острие сваи не должно

совпадать с границей слоев, а быть выше ее на 1 м или ниже на 0,5 м.

Назначив ориентировочно положение нижнего конца сваи, устанавливают

требуемую длину сваи, округляют ее (в большую сторону) до

ближайшей стандартной сваи и уточняют положение нижнею конца сваи.

Принимают поперечное сечение сваи. Следует помнить, что длина забивных

свай измеряется от головы сваи до начала острия.

Минимальная длина свай при центральной нагрузке - не менее 2,5 м, при

внецентренной - 4м.

4.2 Выбор типа и глубины заложения ростверка

Ростверки выполняют из монолитного или сборного железобетона.

Высота ростверка назначается согласно расчету на продавливание. Обычно по

конструктивным соображениям hp>ho + 0,25, но не менее 30 см (h0 - величин

заделки сваи в ростверк). Чаще всего осуществляется свободное сопряжение

сваи с ростверком заделкой ее на глубину 5-10 см. Жесткое сопряжение

обеспечивается заделкой сваи в ростверк на глубину не менее d (d -сторона

квадратной сваи или диаметр круглой) и применяется в случае действия

больших моментов и горизонтальных нагрузок и когда сваи располагаются в

слабых грунтах.

25

Лист

Ростверк, как правило, располагается ниже подвала. В пучинистых

грунта , ростверк закладывается ниже расчетной глубины промерзания.

Ростверки бесподвальных зданий могут закладываться у поверхности

земли на 0,1 – 0,15 м ниже планировочных отметок.

4.3 Определение несущей способности сваи по грунту

Расчет свайных фундаментов должен проводиться по двум группам

предельных состояний:

- по первой группе расчетом несущей способности грунта

оснований свайных фундаментов;

- по второй группе расчетом осадок оснований свайных фундаментов.

Одиночную сваю по несущей способности грунтов основания следует

рассчитывать, исходя из условия:

,

где Fd – расчетная несущая способность сваи по грунту;

γк – коэффициент надежности, в курсовой работе принять равным 1,4;

N – расчетная нагрузка, передаваемая на сваю, определяемая с учетом

коэффициентов надежности по нагрузке γf.

Несущая способность висячей сваи по грунту, работающей на

сжимающую нагрузку, определяется по формуле:

26

Лист

Рисунок 5 – схема расположения сваи

27

Лист

γс – коэффициент условий работы сваи в грунте, принимаемый =1;

R – расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи, кПа;

А – площадь опирания на грунт сваи, м ;

U – наружный периметр поперечного сечения сваи, м;

fi – расчетное сопротивление i-го слоя грунта основания на боковой

поверхности сваи, кПа;

hi – толщина i-го слоя грунта, соприкасающегося с боковой

поверхностью сваи, м .

Пласты грунтов следует расчленить на слои толщиной не более 2 м.

Принята свая марки С-90.3

А = 0,32 = 0,09 м2, U = 0,3 4 = 1,2 м,

γCR = 1, γcf = 1 – коэффициенты условия работы соответственно под

нижним концом и на боковой поверхности сваи.

Свая проходит через слои со следующими характеристиками

1. Песок мелкий плотный

Плотность грунта γ1=17 кН/м3

Высота слоя h1=2м.

Средний уровень слоя hср1=2.5м.

Угол внутреннего трения f1=38град.

2. Суглинок мягкопластичный

Плотность грунта γ2=19.8кН/м3

Высота слоя h2=0.7.


Угол внутреннего трения f1=18.12 град.







28

Лист


Высота слоя h4=0.9м.



5. Песок средней крупности

Плотность грунта γ5=10кН/м3



Угол внутреннего трения f1=35 град.

6. Песок средней крупности

Плотность грунта γ5=10кН/м3



Угол внутреннего трения f1=35 град

7. Глина тугопластичная




Угол внутреннего трения f1=15.68 град

кПаРасчетная несущая способность сваи с учетом коэффициента

надежности:

Определяю количество свай в свайном фундаменте;

29

Лист

,

где ;N10 = 420.91 кН – расчетная нагрузка по сечению 1-1 по I ГПС;1,1NР =5.5 кН – вес ростверка;1,1NФБС i = 17.88 кН;1,1Nсв = 9.15*0.09*25*1.1=22.65 кН;Ni1 = (420.91+5.5+17.88+22.65)

.

Расстояние между сваями:

.

Принимаем шаг свай 1.2м.Проверяю условие:

0,9 <1.2< 1,8 – условие выполняется.

4.4 Размещение свай и уточнение размеров ростверка

В прямоугольных ростверках сваи размещаются в рядовом или

шахматном порядке симметрично относительно оси нагрузки. Для

ростверков под стены здания сваи размещаются в 1 - 2 ряда с обязательной

постановкой свай в углах и местах примыкания стен. Минимальное

расстояние между осями висячих свай принимают не менее 3d (d - диаметр

или сторона, поперечного сечения сваи) и не менее 0,7 м. Максимальное

расстояние - 6d. Расстояние в свету от края сваи до края ростверка должно

быть не менее 5 см. Ширину ростверков под стены назначают не менее 400

мм, высоту - не менее 300 мм. Для малых ростверков высота назначается в

пределах 400 - 600 мм.

4.5 Проверка свайного фундамента по первой группе предельных состояний

30

Лист

Законструировав ростверк, выполняется окончательная проверка

свайного фундамента по несущей способности по условию (6.1). Проверке

подлежит наиболее нагруженная крайняя свая. Расчетная нагрузка на сваю

определяется по формуле:

,

где ∑Ni', ∑Mi' – соответственно расчетные вертикальные нагрузки и

момент всех сил относительно центра тяжести

подошвы ростверка, кН. кНм;

Qp – уточненный расчетный вес ростверка, кН;

n – количество свай в ростверке;

yma x– расстояние в направлении действия момента до оси наиболее

удаленной сваи от центра тяжести свайного поля, м;

yi – то же, до оси каждой сваи, м.

Уточнены размеры не изменились.

Так как свая в ряду одна, то второе слагаемое = 0.

Ni1 = 420.91+5.5+17.88+22.65=468.77

P1=468.77*1.2=562.52

Проверяю условие -

выполняется.

4.6 Расчет свайного фундамента по II ГПС

Средневзвешенное значение угла внутреннего трения грунтов, залегающих

в пределах длины сваи при слоистом их напластовании, определяется:

31

Лист

гра

д;

bусл = tan(13.31)*9,15 + 0,3=2.46м.

Площадь подошвы условного фундамента:

Aусл = bусл 1 п.м. =2.46м2.

∑N0iII = 335.4– внешняя расчетная нагрузка на фундамент для расчета по II

ГПС, кН;

NР = 5кН – вес ростверка;

NФБС =16.25 кН;

NСВ = 9.15*0,09*25=20.59 кН;

NГР =

кН/м

.

Расчетное сопротивление грунта основания условного фундамента:

Проверяю условие Pусл ≤ Rусл : 328.16≤814.38– выполняется.

Выбранный вариант свайного фундамента подходит.

32

Лист

4.7 Осадка свайного фундамента

Размеры подошвы условного грунтосвайного массива:

bусл =2.46 м

Среднее давление под подошвой условного грунтосвайного массива:

Pусл =328.16 кПа;

Δh = 0,4 bусл = 0.4 2.46=0.9м;

σzq0 = кПа;

σzp0 = (Р - σzq0) = 1(328.16–213.69) =114.46кПа;


Осадка свайного фундамента

S = 0,0126м < Su = 0,1 м.

Осадка основания фундамента находится в пределах допуска.

Технико-экономическое сравнение вариантов

Очевидно, что вариант фундамента мелкого заложения выгоднее

свайного варианта

33

Лист

Рисунок 6 – схема осадки свайного фундамента

34

Лист

5. Расчет второго сечения5.1 Подбор размеров подошвы фундамента

Рисунок 7 – фундамент 2 сечения

6.1 Подбор размеров подошвы фундамента

Предварительная площадь фундамента:

Принимаем блоки бетонные стен подвалов ФБС 24.4.6 – Т (ГОСТ

123579-78), и плиту – подушку железобетонную ФЛ 6.24 – (I – 4) (ГОСТ

13580 – 85).

Конструкция фундамента представлена на рис. 2.

Основным критерием при подборе размеров подошвы фундамента

является выполнение условия:

35

Лист

PII ≤ R.

где PII – среднее давление по подошве фундамента, кПа;

,

здесь ∑NiII – внешняя суммарная расчетная нагрузка на фундамент

для расчетов по второй группе предельных состояний, кН;

NФБС =16.3*3/2,4=20.38кН вес фундаментного блока, кН;

NФЛ =9/2,4=3.75кН вес фундаментной плиты;

NГРУЗ =0.05*10=0.5кН вес пригрузки;

Nгрлев =0,05*16,15*1,1=0.89кН вес грунта с левой стороны от

фундамента, кН;

Nгрлев =0,05*16,15*1,1=0.89кН вес грунта с правой стороны от

фундамента,

NПОЛА =0– вес пола подвала, кН.

А– принятая площадь фундамента, м2;

,

где b = 0.8м – ширина подошвы фундамента;

γС1 = 1.3 и γС2 = 1.3– коэффициенты условия работы;

γ0II =17 кН/м3 – осредненное расчетное значение удельного веса

грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента;

γ0II' =16.15 кН/м3 – осредненное расчетное значение удельного веса

грунтов, залегающих выше подошвы фундамента;

KZ = 1 – коэффициент при b ≤ 10 м;

К = 1,1 – коэффициент надежности;

36

Лист

Мγ = 2.11, Мq =9.44 и МС = 10.80 – коэффициенты, принимаемые по

таблице 5.3, для φ =38°.

СII =6 кПа – расчетное значение удельного сцепления грунта,

залегающего непосредственно под подошвой фундамента;

dI – глубина заложения фундаментов бесподвальных сооружений от

уровня планировки или приведенная глубина заложения наружных и

внутренних фундаментов от пола подвала, определяемая по формуле:

γcf = 25кН/м3 – расчетное значение удельного веса конструкции пола

подвала;

dB =0– глубина подвала расстояние от уровня планировки до пола

подвала, м.

Условие PII ≤ R выполняется, 400.55 ≤460.54 кПа.

Размеры фундамента достаточны для восприятия нагрузок от

вышележащих конструкций здания.

При внецентренном загружении фундамента последовательным

приближением добиваются удовлетворения следующих условий:

для среднего давления по подошве РII

.

для максимального краевого давления

.

для минимального давления

.

Краевые давления по подошве фундамента вычисляют по формуле:

37

Лист

,

где ∑NII – суммарная вертикальная расчетная нагрузка в уровне

подошвы фундамента, вычисляется аналогично как при расчете среднего

давления по подошве, кН;

М – момент от расчетных нагрузок в уровне подошвы фундамента, кНм;

W – момент сопротивления площади подошвы фундамента, м3.

Для ленточного фундамента =0.06.

Расчетные характеристики грунта засыпки глины:

γII' = 0,95 γII = 16.15 кН/м3;

φII' = 0,9 φII =34.2°;

С II' = 0,5 СII = 0,5 6 = 3 кПа.

Определяю интенсивность давления грунта:

θ0 = = 45° – 34.2 /2 =27.9°;

λ = tg2θ0 = tg2*27.9° =0,28;

KI = 1.06.

Интенсивность горизонтального давления грунта от нагрузки q на

поверхности земли:

Pq = q λ γf = 10*0.28=2.80 кПа.

Интенсивность горизонтального активного давления грунта от собственной

массы:

на поверхности земли Pγ1 = 0,

в уровне верха фундаментной плиты

Pγ2= .

в уровне подошвы фундамента

Pγ3 = .

38

Лист

Момент инерции 1 м стены подвала:

Ib = .

Коэффициенты:

m1 = ;

n = ;

n1 = ;

К = .

Нагрузка от массы грунта и временная нагрузка над левой частью

фундамента:

G1 + G2 =0.5+0.89=1.39кН.

Опорная реакция в уровне низа плиты перекрытия надподвального

этажа:

Ra=

= 0.456кН.

= =0.389

Момент в уровне подошвы:

М0 = 2.74кНм.

Момент от перекрытия первого этажа

39

Лист

Мс= кНм

Момент от пола подвала

Мпол=0кНм

Момент от пригруза

Мприг= кНм

Момент от веса грунта на левом выступе подушки

Мгрлев= кНм

То же на правом выступе

Мгрпр= кНм

Момент от бокового давления, создаваемого пригрузом

Mр= кНм

Момент от бокового давления, создаваемого собственным весом грунта

Му= кНм

Момент от реакции грунта

Ma=6.29Нм

.

.

Размеры фундамента достаточны для восприятия нагрузок от вышележащих

конструкций.

5.2 Определение конечной осадки ленточного фундамента мелкого заложения методом послойного суммирования

Ширина подошвы ленточного фундамента b = 0.6 м., грунтовые условия

см. рисунок 1. Среднее давление фундамента Р =400.55 кПа

Разбиваю толщину грунта ниже подошвы фундамента на элементарные

слои. Максимальная допустимая при расчете высота слоя hi = 0,4b = 0.4

0.6=0.2м.

40

Лист

Для вертикали, проходящей через середину подошвы фундамента, нахожу

напряжения от собственного веса грунта σzq и дополнительные давления σzp.

Вертикальные напряжения от собственного веса грунта на границе слоя,

расположенного на глубине Z от подошвы фундамента, определяются по

формуле:

,

где - удельный вес грунта, расположенного выше подошвы фундамента;

- глубина заложения фундамента;

- соответствующий удельный вес и толщина i – го слоя.

Ниже УПВ в песках и глинистых грунтах с следует учитывать

взвешивающее действие воды

,

где - удельный вес грунта;

- удельный вес воды;

- коэффициент пористости грунта.

Дополнительные вертикальные напряжения на глубине z от подошвы

фундамента, действующие по оси, проходящей через центр подошвы

фундамента, определяется по формуле

,

где - коэффициент затухания дополнительных давлений по глубине;

- дополнительное вертикальное давление на основание в уровне

подошвы фундамента.

Нижняя граница сжимаемой толщи фундамента принимается на глубине,

где выполняется условие

.

Результаты расчетов приведены в таблице 4.

41

Лист

Рисунок 8 – схема к расчету осадки 2 сечения

42

Лист


Осадка фундамента:

43

Лист

S = 0.0145м < Su = 0.1 м.Осадка основания фундамента находится в пределах допуска.

6. Расчет просадки грунтаСначала найдем просадку от собственного веса грунта.

рассчитывается аналогично расчету осадки основания.

=Z*γ

Далее берутся средние значения для

По таблице методом линейной интерполяции находим значения ε.

Значения непосредственно просадки вычисляют по формуле

Значение k при расчете просадки от собственного веса равно 1

Таблица 6 – Просадка от собственного веса

S=0.084>0.05 – грунт относится ко второй категории просадочности

44

Лист

Рисунок 7- просадка грунта от собственного веса

45

Лист

Рисунок 8 – Схема к расчету просадки

46

Лист

Просадка от нагруженияЗначение

=a*(P- )

Таблица 7 – просадка при нагружени

Суммарное значение просадки составляет 1,38м>0,1м.

Просадка превышает предельно допустимую величину, поэтому

необходимо применить свайный вариант фундамента

При расчете просадки сваи принимаем просадочным третий слой

грунта. Просадку свайного варианта фундамента рассчитываем также как и

ленточного. Расчет просадки от собственного веса грунта приведен в таблице 8.

Таблица 8. Просадка грунта от собственного веса.

47

Лист

Просадка от собственного веса S составляет 0,347м>0,05 м. Значит

грунт относится ко второй категории просадочности.

Расчет просадки свайного варианта фундамента представлен в таблице

10. На рисунке 9 показана просадка свайного варианта фундамента.

Таблица 10. Просадка свайного варианта фундамента.

Суммарное значение просадки составляет 1.28м>0,1м.

48

Лист

Рисунок 9 – Просадка свайного варианта фундамента.

49

Лист

Заключение

Ленточный фундамент мелкого заложения экономичнее свайного,

поскольку стоимость свай, сваебойного оборудования, время на

обустройство ростверка превышает стоимость ленточного.

Учитывая сложности оборудования свайного фундамента

рекомендуется, как наиболее целесообразное решение – применения

ленточного фундамента мелкого заложения, как наиболее экономичного.

50

Лист

Литература

1. Расчет осадки фундамента. Методические указания по курсовому и дипломному проектированию по курсу «Основания и фундаменты» для студентов всех форм обучения специальностей: 290300-«Промышленное и гражданское строительство», 290400-«Гидротехническое строительство», 290500- «Городское строительство и хозяйство». Сост: С.И. Дизенко, КубГТУ, Кафедра «Строительные конструкции и гидротехнические сооружения».- Краснодар: Изд-во КубГТУ, 2003г

2. Проектирование оснований и фундаментов промышленных и гражданских зданий. Методические указания по курсовому и дипломному проектированию по курсу «Основания и фундаменты» для студентов всех форм обучения специальностей: 290300-«Промышленное и гражданское строительство», 290400-«Гидротехническое строительство», 290500- «Городское строительство и хозяйство». Сост: С.И. Дизенко, КубГТУ, Кафедра «Строительные конструкции и гидротехнические сооружения».- Краснодар: Изд-во КубГТУ, 2003г

3. Расчет нагрузок на фундаменты зданий. Методические указания по курсовому и дипломному проектированию по курсу «Основания и фундаменты» для студентов всех форм обучения специальностей: 290300-«Промышленное и гражданское строительство», 290400-«Гидротехническое строительство», 290500- «Городское строительство и хозяйство». Сост: С.И. Дизенко, КубГТУ, Кафедра «Строительные конструкции и гидротехнические сооружения».- Краснодар: Изд-во КубГТУ, 2003г

4. Механика грунтов, основания и фундаменты. Методические указания к проектированию просадочного основания фундамента для студентов специальности 290300 – Промышленное и гражданское строительство/ КубГТУ, сост. П. А. Ляшенко, Б. Ф. Турукалов. – Краснодар: Изд. КубГТУ, 2004г

5. Проектирование оснований и фундаментов и стен подвальных помещений. Методические указания по курсовому и дипломному проектированию по курсу «Основания и фундаменты» для студентов всех форм обучения специальностей: 290300-«Промышленное и гражданское строительство», 290400-«Гидротехническое строительство», 290500- «Городское строительство и хозяйство». Сост: С.И. Дизенко, КубГТУ, Кафедра «Строительные конструкции и гидротехнические сооружения».- Краснодар: Изд-во КубГТУ, 2003г

6. СНиП 2.02.01-83. «Основания зданий и сооружений» Стройиздат.1985г.7. СНиП 2.01.07-87. «Нагрузки и воздействия.» Стройиздат.1987г.8. СНиП 2.02.03-85. «Свайные фундаменты.» Стройиздат.1985г.9. Берлинов М.В. Ягупов Б.А. Примеры расчёта оснований и фундаментов.

Стройиздат.1986г.

Documents

Calcul de Fondation