Основания и фундаменты

Содержание

Введение Исходные данные		3 4
1	Оценка  гидрогеологических условий Определение характеристик грунта Оценка состояния грунта Заключение по площадке Геологический разрез	5 5 6 6 7
2	Фундамент мелкого заложения (I тип)	8
3	Свайный  фундамент (II тип)	14
4	Свайный фундамент (III тип)	20
5	Определение стоимости  вариантов фундамента №1	25
6	Свайный фундамент под  крайнюю колонну №2	26
7	Свайный фундамент под  колонну фахверка №3	32
8	Список использованных источников	37
	Приложение	38

 

 

Введение

 

Выполнение курсового  проекта «Основания и фундаменты промышленного здания» по дисциплине «Основания  и фундаменты» направлено на усвоение знаний, полученных при изучении теоретической части этой дисциплины и на выработку практических навыков расчета и проектирования оснований и фундаментов.

В курсовом проекте рассматриваются три варианта фундамента под  среднюю  колонну (наиболее нагруженную),  после чего производится сравнение стоимости  вариантов фундамента. Наиболее  экономичный  вариант принимается  для дальнейшего  расчета фундаментов  под крайние колонны и под колонны фахверка.

Расчет фундаментов производится по методу предельных состояний в соответствии с положениями СНиП 2.02.01-83 «Основания зданий и сооружений» и СНиП 2.02.03-85 «Свайные  фундаменты».

 

Исходные данные.

 

Район строительства  – г. Нижний Новгород;

М_t=42;

NL=141,400  м – отметка земли;

WL=136,000 м – отметка уровня грунтовых вод;

Слои грунта сверху вниз:

• мощность почвенного  слоя  - 0,4 м;
• первый: мощность  -  3,8  м

№ грунта - 28;

-    второй: мощность  -  2,7 м

№ грунта - 37;

• третий: № грунта – 5.

Табл.1

Характеристики	№28 суглинки	№37 супеси	№5 глины
ρ, т/м3	1,93	1,83	1,94
ρs, т/м3	2,73	2,72	2,75
ω	0,29	0,24	0,27
m0, 1/МПа	0,088	0,217	0,044
kφ, м/сек	2,3·10-7	7,2·10-4	1·10-8
φ	19	17	20
с, кПа	24	5	30
ωL	0,37	0,26	0,44
ωp	0,21	0,20	0,23

 

 

1. Оценка гидрогеологических  условий.

 

1.1. Определение  характеристик грунта ведем по формулам:

 

1. удельный вес  грунта:

,

где ρ – плотность грунта; g=9,8 м/с² – ускорение свободного  падения;

2. удельный  вес частиц  грунта:

,

где ρ_s – плотность частиц грунта;

3. число  пластичности:

,

где ω_L – влажность грунта на границе текучести ,ω_p – то  же, на границе раскатывания (пластичности);

4. показатель текучести:

,

где ω – природная  влажность  грунта;

5. коэффициент пористости грунта:

;

6. степень  влажности грунта:

,

где γ_w=10 кН/см³ – удельный вес воды;

7. коэффициент относительной  сжимаемости:

,

где m₀ – коэффициент сжимаемости;

8. модуль деформации грунта:

,

где , ν – коэффициент Пуассона:

ν=0,3 – для песков, супесей,

ν=0,35 – для  суглинков,

ν=0,42 – для  глин;

9. удельный вес грунта  с учетом взвешивающего действия воды:

.

Все вычисленные характеристики грунтов  сведены в таблице 2.

Табл.2

Характеристики	№28 (суглинки)	№37 (супеси)	№5 (глины)
1. γ, кН/м3	18,91	17,93	19,01
2. γsb, кН/м3	-	9,05	9,42
3. Ip	0,16	0,06	0,21
4. IL	0,5	0,67	0,19
5. е	0,82	0,84	0,8
6. Sr	0,95	0,76	0,91
7. mv, 1/МПа	0,048	0,124	0,024
8. Е, МПа	12,92	6,17	16,3
9. γs, кН/м3	26,75	26,66	26,95

 

1.2. Оценка  состояния грунтов.

 

1. Суглинки

- По показателю текучести грунт находится в  тугопластичном состоянии; по модулю деформации – к среднесжимаемым.

- грунт насыщен водой;

2. Супеси

  - По показателю текучести грунт находится в пластичном состоянии; по модулю деформации грунт близок к сильно сжимаемым.

 

- грунт влажный;

- слабый  грунт

3. Глины

- По показателю текучести глина   находится в полутвердом состоянии; по модулю деформации относится к средне сжимаемым.

 

- грунт насыщен водой.

 

1.3. Заключение  по площадке.

 

Природный рельеф площадки строительства спокойный. Грунты  основания имеют слоистое напластование с выдержанным залеганием  пластов. Все  они могут служить  естественным основанием  (Е>5МПа). Наличие на глубине 4,2  м пластичных супесей,  близких к сильно сжимаемым грунтам, ухудшает грунтовые условия площадки.

Фундаменты мелкого  заложения  с небольшими нагрузками можно заложить в пределах суглинков  с обязательно  проверкой прочности  подстилающего слоя супесей.  Грунтовые  воды  залегают на отметке 136,0 м  и  не  повлияют в этом случае на выбор типа  фундамента.

При  использовании  в качестве  основания глин,  залегающих на глубине 6,9  м и ниже УПВ, значительно повысится стоимость  и трудоемкость фундаментных работ. В этом случае целесообразно рассмотреть  вариант свайного фундамента.

При  больших  нагрузках  на фундаменты в качестве несущего слоя можно  использовать суглинки слоя №1 с предварительным улучшением  строительных свойств подстилающих супесей.

 

1.4. Геологический   разрез.

 

Рис.1

 

2. Фундамент мелкого заложения (I тип).

Определение глубины заложения  подошвы фундамента мелкого заложения.

 

 Принимаем в качестве несущего слоя слой №1 – суглинки. Колонны  - металлические. Обрез фундамента  на  отметке –1,000 м.

Нормальная глубина сезонного  промерзания:

,

где d₀=0.23 м (для суглинков), М_t=42 – безразмерный коэффициент.

Расчетная глубина сезонного промерзания:

,

где k_h=0.6 – коэффициент, учитывающий влияние теплового режима сооружения.

Высоту фундамента назначаем из условия заделки анкерного болта:

. Принимаем высоту фундамента Н_ф=1200 мм.

Тогда глубина  заложения фундамента:

 

Определение размеров подошвы фундамента.

 

Предварительно  ширину  фундамента b определяем по  условному расчетному сопротивлению R₀:

,

где N_II=2800 кН – нагрузка на фундамент,

R₀(е=0,82; I_L=0.5)=187  кПа,

- осредненный  удельный  вес  фундамента и грунта.

Расчетное сопротивление  грунта:

,

 

где   γ_с1=1,2;

γ_с2=1;

k=1;

М_γ=0,47;

М_q=2,89;

М_с=5,48;

k_z=1;

γ_II=18.91 кН/м³;

;

с_II=24 кПа;

d₁=2.2 м.

 

 

Уточняем  b:

Два последних значения в близки между собой и поэтому принимаем ближайший размер в, кратный 300 мм.

Принимаем b=3,3 м. Тогда

; ;

Таким образом, размеры подошвы 3,3х3,3 м (R=337,3 кПа).

Среднее давление  под  подошвой фундамента  от  расчетных  вертикальных  усилий:

Краевые давления  под  подошвой фундамента:

Условие  выполняется, оставляем принятый  фундамент.

 

Проверка слабого  подстилающего  слоя супесей.

Для супеси: φ=17˚,  с_II=5 кПа.

 

Рис.2

Должно выполняться  условие:

Вертикальное напряжение от собственного веса грунта на  глубине  3,8  м  от  отметки планировки срезкой: 

Дополнительное давление на глубине z от подошвы фундамента:

, где α – коэффициент,  определяемый  по табл.1 приложения 2 [1] в зависимости от и ,

Площадь условного фундамента:

Ширина условного фундамента:

где  .

Расчетное сопротивление  грунта  под  подошвой  условного  фундамента:

 

где γ_с1=1,1;