Вариантное проектирование фундаментов здания

Автор: Ирина Капитонова, 23 Октября 2010 в 01:57, курсовая работа

Краткое описание

В данном курсовом проекте рассчитаны 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.

Оглавление

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

Файлы: 2 файла

основаниеи фундаменты.doc

— 1.95 Мб (Скачать)

l2 ср = 1,4/2 + 2,6 = 3,3 м   f2 = 32,81 кПа;

l3 ср = 1,4/2 + 4 = 4,7 м   f3 = 36,1 кПа;

l4 ср = 1,3/2 + 5,4 = 6,05  м  f4 = 38,75 кПа;

γcR, γcf - коэффициенты условий работы грунта соответственно под нижним концом и на боковой поверхности сваи, учитывающие влияние способа погружения свай на расчётные сопротивления грунта, определяемые по табл. 3 [3] в зависимости от вида и состояния грунта,  принимаем γcR =1, γcf= 1.

  Fd = 1ּ(1∙2908,5∙0,09 + 1,2 ∙(1∙45,15∙0,15 + 1∙32,81∙1,4 + 1∙36,1∙1,4+ 1∙38,75∙1,3) = 446,11 кН. 

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

  Несущая способность железобетонной сваи, работающей на сжатие по материалу:

  Fж/б = γ с ϕ(γсb Rb Ab + R As),

где γс-коэффициент условий работы, принимается γс = 1 при d > 20 см;

ϕ- коэффициент продольного изгиба, для низкого ростверка ϕ=1;

γсb- коэффициент условий работы бетона, для забивных свай γсb = 1;

Rb-расчетное сопротивление бетона сжатию, определяемое по [4], (Rb = 8,5 МПа для бетона класса В15);

Ab-площадь поперечного сечения сваи, (Ab = 0,3 ּ0,3 = 0,09 м2);

R -расчетное сопротивление арматуры сжатию, определяемое по [4], (Rs = 225 МПа для арматуры 4 Ø 10А-I;

As-площадь сечения продольной арматуры, определяется по [4], (As =0,000314 м2.

  Fж/б = 1∙ 1∙(1∙ 8,5∙0,09 + 225∙ 0,000314) = 835,65 кН.

  Несущая способность висячей сваи по грунту меньше, чем по материалу (446,11 кН <835,65 кН), таким образом, в дальнейших расчетах используется наименьшее из этих значений, т.е. Fd =446,11 кН.

   6.5. Определение количества свай в фундаменте и их размещение 

  Необходимое количество свай  в фундаменте рассчитывают приближенным способом, предполагая  равномерное размещение и передачу нагрузки на все сваи в ростверке, из выражения:

  n = kFV0I/(P - a2 dp γf γm),

где k - коэффициент, учитывающий действие момента М0I (при М0I 0  k = 1,2);

FV0I - расчетная нагрузка, действующая по обрезу фундамента                              (FV0I= 300ּ1,2 = 360 кН);

Р - расчетная  нагрузка, допускаемая на сваю (п. 6.4), (Р =446,11 /1,4 =318,65 кН);

а - шаг  сваи, принимаемый ориентировочно а = 3b (b - большая сторона или диаметр сваи) а = 3b = 3ּ0,3 = 0,9 м;

γf - коэффициент надежности, γf  = 1,1;

dp - глубина заложения подошвы ростверка (п. 6.2), м (dp = 2,45 м);

γm - усредненный удельный вес материала фундамента и грунта, принимаемый γm = 20 кН/м3.

  n = 1,2∙360/(318,65 0,92∙2,45∙1,1∙20) =1,57.

  В ленточных фундаментах (под стены) сваи располагают в один, два и  реже в три ряда. При этом количество свай необходимо разместить на 1 м длины фундамента.

  Располагают сваи в рядовом или шахматном  порядке, принимая расстояние между  ними в поперечном направлении минимально возможным для данного вида свай в соответствии с вышеприведенными требованиями.

  Расстояния  между сваями округляют до величин, кратных 5 см, в сторону уменьшения.

  Тогда располагаем сваи в два ряда в шахматном порядке. При этом на 1 м необходимо разместить как минимум 1,57 сваи, т.е. максимальное расстояние между сваями в продольном направлении 2/1,57 = 1,25 м.

  Примем  на 1 м 2,3 сваи, при этом расстояние между ними в продольном направлении будет 2/2,3 = 0,85 м (рис. 4).

   6.6. Конструирование  ростверка

   

  Конструирование ростверка производится в соответствии с требованиями п.4 [4].

  Железобетонные  следует проектировать из тяжёлого бетона классом не ниже: для сборных ростверков В15, для монолитных В12,5.

  Высота  ростверка определяется конструктивными  соображениями и согласно расчёту  на продавливание. В  КП высота ростверка  определяется конструктивно (п. 6.2.). hp = 0,5 м.

   Определение ширины ростверка

  Ширина ростверка  зависит от схемы размещения свай и возможного отклонения свай при  забивке. Расстояние от края ростверка  до внешней стороны сваи принимается  при двухрядном их размещении: с = 0,3b + 5см,

где b - ширина сваи, равная 30 см.

  с = 0,3b + 5 = 0,3ּ30 + 5 = 14 см.

  Принимаем с = 15 см.

  Т.к. 0,7 м  а 3b = 0,9 м, то в данном случае принимаем а = 1 м.

  Тогда расстояние между центрами свай в поперечном направлении равно 0,9 м.

  Ширина ростверка  bр равна: bр = 0,9 + 0,3 + 2·0,15 = 1,5 м.

  Принимаем bр = 1,5 м. (рис. 4)

  

  Рис. 4. Схема расположения свай

    

   6.7. Определение фактической  нагрузки на сваю

  Одиночную сваю в составе фундамента по несущей  способности грунтов следует  рассчитывать из условия (п.3.10 [3]):

Nср < Fd/γk ,

где Fd - расчетная несущая способность грунта основания, Fd =446,11 кН;   

γk-коэффициент надежности, принимаемый в зависимости от способа определения несущей способности сваи.(при аналитических методах расчета γk=1,4);

Nср- расчетная нагрузка, передаваемая на сваю.

   Nср = (FV0I +GpI + GgпрI + GgлI)/n,

где FV0I - расчетная вертикальная нагрузка на обрез фундамента, кН; 

GpI и GgI - соответственно, вес ростверка и грунта на его обрезах, кН;

n - число свай на 1 м фундамента.

FV0I = 300ּ1,2 = 360 кН;

GpI = Vpּ γр · γf = (0,5∙1,5∙1 + 3∙0,6∙0,6∙1)∙24∙1,1 = 48,31 кН;

GgпрI = Vgпрּ γgγf ,

где γg  = γII' = (19,0∙0,6 + 18,4∙1,85)/2,45 = 18,55 кН/м³.

GgпрI = 0 ∙ 18,55 ∙ 1,1 = 0 кН;

GgлI = Vּ γgγf  = (0,75∙2,45∙1 - 3∙0,3∙0,6∙1 0,75∙0,5∙1)∙18,55∙1,1 = 18,82 кН.

  Тогда Nср = (360 + 48,31 + 0 +18,82)/2,3 = 185,71 кН.

Условие Nср < Fd/γk выполняется ,т.к. 185,71 кН < 446,11 /1,4 =318,65 кН.

  Для фундаментов промышленных и гражданских  сооружений с вертикальными сваями расчетную нагрузку на сваю в плоскости подошвы ростверка допускается определять по формуле:

   N maxmin = Nср + Мx y /yi 2 + Мy x/xi 2

где Nср - расчетная нагрузка, передаваемая на сваю;

Мx и Мy - моменты относительно главных центральных осей x и y плана свай в плоскости подошвы ростверка, кНּ м;

xi и yi - расстояние от главных осей до оси каждой сваи, м;

 x и y - расстояния от главных осей до оси рассматриваемой сваи, м.                    

  Так как Мy = 0 кНּм, поэтому формула  имеет вид:

   N maxmin = Nср + Мx yi /yi 2 .

Mx = M + - GgлI ∙с + GgпрI ∙с + Eaּa0,

где с = 0,525 м;

M = M0ІІ ∙ 1,2 = 100∙1,2 = 120 кН∙м;

GgлI = 18,82 кН;

GgпрI = 0 кН;

Ea = (σ1II + σ2II)∙ h∙L/2,

где σ1II = γ'II ∙hg∙tg2 (450 φ’II/2);

φ’II = (0,6∙31,6 + 1,85∙35) /2,45 = 34,17о;

hg высота фиктивного слоя грунта:

hg = g/ γ'II = 10/18,55 = 0,54 м,

σ1II = 18,55 ∙0,54∙tg2 (450 34,17/2) = 2,81 кПа;

σ2II = γ'II ∙(h+hg)∙tg2 (450 φ’II/2);

h - расстояние от уровня земли до низа пола подвала (h = 2,15 м);

σ2II = 18,55 ∙(2,15+0,54)∙tg2 (450 34,17/2) = 14,0 кПа;

L = 1м для свайных лент;

Ea = (2,81 + 14,0)∙ 2,15∙1/2 = 18,07 кПа;

aо расстояние от активного давления грунта до низа ростверка:

aо = (h/3)∙(h+3∙hg)/(h +2∙ hg) + (d-h) = (2,15/3)∙(2,15+3∙0,54)/(2,15 + 2∙0,54) + (2,45 2,15) = 1,14 м.

Mx = 120 - 18,82 ∙0,525 + 0 ∙0,525 + 18,07ּ1,14∙1,1 =132,78 кН∙м.

Чертеж1.dwg

— 247.63 Кб (Скачать)

Информация о работе Вариантное проектирование фундаментов здания