Вариантное проектирование фундаментов здания

Содержание:

      Введение

     1. Анализ конструктивного решения сооружения и определение расчетных нагрузок на фундаменты                                                                          

       1.1. Изучение особенностей объемно-планировочного решения и технологического процесса в здании                                                    

       1.2. Определение степени ответственности здания

       1.3. Оценка жесткости здания, чувствительности его к неравномерным осадкам

       1.4. Определение характера нагрузок на фундамент

     2. Оценка инженерно-геологических условий и свойств грунтов строительной площадки

       2.1. Дополнительные физические характеристики грунтов

       2.2. Механические характеристики грунтов

       2.3. Определение условного расчетного сопротивления грунта R₀

       2.4. Непосредственная оценка каждого из грунтовых слоев

   2.5. Общая характеристика строительной  площадки

      3. Вариантное проектирование. Выбор  возможных вариантов устройства  фундаментов

      4. Вариант 1. Фундамент мелкого заложения на естественном основании

       4.1 Определение рациональной глубины заложения фундамента

       4.1.1. Влияние инженерно-геологических и гидрогеологических    условий 
 
 
 
 

       4.1.2. Учет климатических условий района строительства

       

        4.2. Предварительное определение размеров подошвы фундамента

       4.2.1. Определение требуемой площади подошвы фундамента

     4.2.2. Конструирование фундамента

       4.3. Проверка давлений по подошве фундамента

     5. Расчет оснований фундаментов по предельным состояниям              (I и II группа)

       5.1.Расчет оснований фундаментов по деформациям  (II группа)

       5.1.1. Расчет абсолютной осадки фундамента S

       5.2. Расчёт оснований фундаментов  по несущей способности  (I  группа)

       5.2.1. Схемы потери устойчивости основания

       5.2.2. Порядок выбора метода расчёта  основания по несущей способности

      6. Вариант 2. Проектирование свайного фундамента

       6.1. Рациональность применения свайных фундаментов

       6.2. Определение глубины заложения подошвы ростверка

       6.3. Выбор вида и размеров свай

       6.4. Определение расчетной нагрузки, допускаемой на сваю

       6.4.1. Определение расчетной нагрузки, допускаемой на сваю, по грунту

       6.4.2. Определение расчетной нагрузки, допускаемой на сваю, по сопротивлению материала (сваи)

       6.5. Определение количества свай в фундаменте и их размещение

       6.6. Конструирование ростверка

       6.7. Определение фактической нагрузки на сваю

       6.8. Расчет свайного фундамента по деформациям

       6.8.1. Определение границ условного фундамента

       6.8.2. Определение интенсивности давления по подошве условного фундамента

       6.8.3. Определение осадки условного свайного фундамента

      7. Вариант 3. Фундамент на грунтовой подушке

      

      7.1. Выбор материала подушки

     7.2. Выбор глубины заложения фундамента

      7.3. Определение размеров подошвы  фундамента

      7.4. Определение высоты песчаной подушки

      7.5. Определение размеров песчаной подушки в плане

      8.Технико-экономическое сравнение и выбор оптимального варианта фундамента

      9. Проектирование фундамента на песчаной подушке по другим сечениям

     9.1. Сечение 2-2

     9.2. Сечение 3-3

     10. Защита свайного фундамента и подземных частей здания от грунтовых вод

     Вывод

     Список литературы 
 
 
 
 

Введение

     Целью курсового проекта по дисциплине «Основания и фундаменты»  является ознакомление с принципами проектирования оснований и фундаментов и  закрепление теоретических знаний. Тематика проектирования отвечает учебным  задачам подготовки инженеров и увязана с решением практических вопросов – выполнением проектов фундаментов сооружений.

     В ходе разработки курсового проекта  необходимо рассчитать три типа фундаментов: мелкого заложения, свайный, фундамент  на искусственно улучшенном основании.

     Для фундаментов мелкого заложения  проводятся следующие расчеты: определение  физико-механических свойств грунтов, оценка грунтовых условий строительной площадки, расчет размеров фундаментов  и выбор фундаментов, отвечающих экономическим требованиям, расчет оснований по первой и второй группам предельных состояний.

     Для разработки свайных фундаментов - расчет глубины заложения и размеров ростверков, выбор и расчёт свай, определение осадки свайных фундаментов, подбор оборудования для погружения свай.

       Для фундамента на искусственно улучшенном основании - выбор материала подушки, расчет размеров подушки, проверка слабого подстилающего слоя.

     На  основании результатов расчёта  подбирается наиболее экономичный  вариант фундамента и рассчитывается для остальных сечений здания.  
 
 
 
 
 

1. Анализ конструктивного решения сооружения и определение расчетных нагрузок на фундаменты

 

1.1. Изучение особенностей  объемно-планировочного  решения и технологического  процесса в здании 

  - функциональное  назначение здания: детская библиотека;

  - габариты  здания: длина здания 9 м, ширина здания 18 м, высота здания 4,2 м;

  -материалы  конструкций: стены кирпичные:  наружные - толщиной 640 мм, перекрытия – сборные железобетонные панели толщиной 220 мм; перегородки – гипсокартонные толщиной 100 мм;

  -здание с подвалом между осями А-Б, отметка пола в подвале - 2,1 м;

  - тепловой  режим здания: температура воздуха  внутри здания в пределах 20-23^оС;

  - район  строительства – Вологодская область. 

  

1.2. Определение степени ответственности здания 

  По  степени ответственности выделяют 3 класса объектов:

  Класс I - здания и сооружения, имеющие народнохозяйственное назначение, а также социальные объекты, требующие повышенной надежности (ТЭС, АЭС, телебашни и.т.д.);

  Класс III - складские здания (без процесса сортировки и упаковки), одноэтажные жилые здания, временные здания и сооружения;

  Класс II - промышленные и гражданские здания, не входящие в классы I и III, с коэффициентом  надежности по назначению  =  0,95.

  Данное  здание относится ко II классу ответственности.  

  

1.3.Оценка жесткости здания 

  Все здания по жесткости и характеру  деформаций делятся на абсолютно жесткие, абсолютно гибкие и конечной жесткости.

  Проектируемое здание относится к зданиям конечной жесткости, а потому высокочувствительно  к неравномерным осадкам. Здание при неравномерном  сжимании основания может получить дополнительные усилия в конструкциях, которые не смогут полностью их воспринять, может произойти смещение конструкции, искривление и др.

  

  Предельные  относительные деформации:

  -относительная разность осадок =0,002

  -максимальная  осадка =8 см.  

  Меры  по снижению чувствительности здания к неравномерным деформациям:

1. Увеличения жесткости за счёт применения жёстких соединений несущих конструкций;
2. проектирование сооружений компактных в плане без выступов их пристроек;
3. для выравнивания давлений рекомендуется внутренние стены делать сквозными на всю ширину или длину здания, простенки и проёмы делать одинаковой ширины и высоты, распределяя их равномерно, продольные и поперечные стены располагать симметрично;
4. устройство монолитных фундаментов;
5. использование армированной кладки и железобетонных армированных поясов.

  Для данного здания применяются меры 1 и 5.

  

1.4. Определение характера нагрузок на фундаменты

Нормативные нагрузки на обрез фундамента:

  - для  сечения 1-1  Fvо = 300 кН; Fhо = 0 кН; Мо = 100  кН·м.

  - для  сечения 2-2  Fvо = 200 кН; Fhо = 0 кН; Мо = 0  кН·м.

  - для  сечения 3-3  Fvо = 100 кН; Fhо = 0 кН; Мо = 0  кН·м.

  Fvо  - продольная сила; Fhо – поперечная сила; Мо  - изгибающий момент.

  

  2. Оценка инженерно-геологических условий и свойств грунтов строительной площадки

  Классификация и оценка состояния грунтов производится в результате сопоставления их физических и механических характеристик с  классификационными, приведенными в  нормах. Такое сопоставление позволяет оценить свойства грунтов и выявить возможность их использования в основании сооружения.

  Паспорт грунтов строительной площадки представлен  в задании, в нем указаны нормативные  значения основных показателей физических свойств грунтов, определенных в лабораторных условиях:

• γ - естественный удельный вес грунта;
• γ_S - удельный вес частиц грунта;
• ω - природная влажность грунта;
• ω_L - влажность грунта на границе текучести;
• ω_Р   - влажность грунта на границе раскатывания.  

  2.1. Дополнительные физические характеристики грунтов

• Число пластичности

  I_р = ω_L – ω_Р

используется для классификации пылевато-глинистых грунтов по [1, табл. 1 прил. 1].

• Показатель текучести (консистенции)

I_L=(ω – ω_Р)/(ω_L – ω_P)