Проектирование фундамента для крытого рынка

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ПЕРМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

СТРОИТЕЛЬНЫЙ ФАКУЛЬТЕТ

КАФЕДРА СТРОИТЕЛЬНОГО ПРОИЗВОДСТВА

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине

основания и фундаменты

на тему:

 

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ФУНДАМЕНТА

ДЛЯ КРЫТОГО РЫНКА

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил:

студент гр. ПГС-02-1

Новикова Е.В.

Проверил:

Пономарев А.Б.

 

 

 

 

 

 

 

Пермь 2006г

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

1  Исходные данные                                                                                             

2  Анализ инженерно-геологических условий площадки    

3  Вариантное проектирование фундамента                                                     

    3.1 Определение расчетной нагрузки на фундамент                                     

    3.2 ФМЗ                                                                                                               

    3.3 Свайные фундаменты                                                                                 

4 Детальный расчет выбранного фундамента                                                 

    4.1  Расчет фундаментов по деформациям

    4.1.1 Расчет конечных осадок фундамента                                                                                                           

    4.1.2  Расчет фундаментов по слабому подстилающему  слою                   

    4.2 Расчет фундаментов на прочность                                                            

    4.2.1  Расчет ростверка на местное смятие                                                       

    4.2.2  Расчет ростверка на продавливание колонной                                    

    4.2.3  Расчет арматуры плиты ростверка                                                           

    4.2.4 Подбор оборудования для погружения свай                                          

Список используемых источников                                                                         

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 АНАЛИЗ ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИХ  УСЛОВИЙ СТРОИТЕЛЬНОЙ ПЛОЩАДКИ

 

Оценку инженерно-геологических условий строительной площадки следует начинать с построения геолого-литологического разреза, см. лист 1. По данным колонок скважин строится геолого-литологический профиль, на котором отмечаем напластование, толщину и абсолютные отметки отдельных слоев грунта, уровень подземных вод. Расстояния между выработками берутся непосредственно с плана, а толщина пластов грунта – с литологических колонок.

Для каждого слоя грунта (инженерно-геологического элемента) по заданным основным показателям определяют ряд расчетных характеристик их физического состояния.

1. ИГЭ №1 – мелкий песок

Удельный вес

γ = ρ*g, где

ρ – плотность грунта (т/м3),

g – ускорение свободного  падения (Н/м3).

γ = 1,92*9,81 = 18,835 кН/м3

Удельный вес частиц грунта

γs = ρs*g, где

ρs – плотность частицы грунта (т/м3).

γs = 2,67*9,81 = 26,193 кН/м3

Удельный вес сухого грунта

γd = γ/(1 + ω), где

ω – влажность грунта.

γd = 18,835/(1+0,2) = 15,696 кН/м3

Коэффициент пористости

е = (γs - γd)/ γd

е = (26,193 -15,696)/15,696 = 0,669 → мелкий песок средней плотности

Пористость грунта

n = е/(1 + е)

n = 0,669/(1 + 0,669) = 0,401

Коэффициент водонасыщения (степень влажности)

Sp = ωρs/eρw, где

ρw – плотность воды (т/м3).

Sp = 0,2*2,67/0,669*1 = 0,798 → песок средней степени влажности

Условное расчетное сопротивление грунта

По табл.2 прил. 3 СНиП 2.02.01-83* «Основания зданий и сооружений» в зависимости от коэффициентов пористости и водонасыщения определяем расчетное сопротивление песчаного грунта. Ro = 200 кПа

         2. ИГЭ №2 – суглинок озерно-аллювиальный

Удельный вес

γ = 1,84*9,81 = 18,05 кН/м3

Удельный вес частиц грунта

γs = 2,65*9,81 = 25,997 кН/м3

Удельный вес сухого грунта

γd = γ/(1 + W)

γd = 18,05/(1 + 0,31) = 13,779 кН/м3

Коэффициент пористости

е = (γs - γd)/ γd

е = (25,997 – 13,779)/13,779 = 0,887

Пористость грунта

n = е/(1 + е)

n = 0,887/(1 + 0,887) = 0,47

Число пластичности

Jp = Wl – Wp, где

Wl – предел текучести,

Wр – предел раскатывания.

Jp = 0,25 – 0,17 = 0,08

Показатель текучести

Jl = (W – Wp) /(Wl – Wp)

Jl = (0,31 – 0,17)/(0,25 – 0,17) = 1,75 → текучая консистенция грунта

Условное расчетное сопротивление грунта

По табл.3 прил. 3 СНиП 2.02.01-83* «Основания зданий и сооружений» в зависимости от коэффициента пористости и показателя текучести определяем расчетное сопротивление глинистого грунта. Ro = 130 кПа

 

Вывод: ИГЭ №1 – мелкий песок средней плотности и средней степени водонасыщенности с расчетным сопротивлением Ro = 200 кПа. ИГЭ №2 – суглинок озерно-аллювиальный, текучей консистенции с расчетным сопротивлением Ro = 130 кПа.

              В качестве несущего слоя для ФМЗ и свайных фундаментов предлагается рассмотреть ИГЭ №1 – мелкий песок.

              Уровень грунтовых вод зафиксирован на отметке 0,4 – 0,5м от поверхности земли.

 

3 ВАРИАНТНОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ ФУНДАМЕНТОВ

3.1 Определение расчетной нагрузки на фундамент

,

,

, где

(для второй группы предельных состояний),

,

,

,

 

3.2 Фундаменты мелкого заложения

Запроектируем фундамент мелкого заложения стаканного типа под угол наружной стены крытого рынка торговой площадью 1500м2 на пересечении ряда Ж с осью 1. Подвал в здании отсутствует.

1. Выбор глубины заложения

При выборе глубины заложения фундамента необходимо учитывать  нормативную глубину сезонного промерзания грунта.

Расчетная глубина заложения фундамента определяется по формуле:

df = kn dfn, где

dfn – нормативная глубина сезонного промерзания грунта.

dfn = do , где

Мт – безразмерный коэффициент, численно равный сумме абсолютных  значений среднемесячных отрицательных температур за зиму в данном районе, принимаемых по СНиП;

do – величина, принимаемая равной для мелких песков – 0,28 [1].

dfn = 0,28 = 1,0134м,

kn – коэффициент, учитывающий влияние теплового режима сооружения, kn= 0,5 (табл.1 /1/)

df = 0,5*1,0134 = 0,5067м

Исходя из конструктивных соображений принимаем df = 0,9м.

 

2. Определение размеров фундамента

Ориентировочную ширину подошвы фундамента определим из условия

P £ R, где

-действующее давление;

-расчетное сопротивление;

 Определение ориентировочной  ширины подошвы фундамента:

, где

NII = 418 кН – нагрузка на обрез фундамента;

d = 0.9м – глубина  заложения фундамента;

Ro = 200 кПа – условное  расчетное сопротивление грунта (песок мелкий);

γmt = 20кН/м3 – средний удельный вес фундамента и грунта на его обрезах;

;

Определяем ширину фундамента по формуле:

;

.

По каталогу индустриальных конструкций и изделий для строительства в Пермской области (часть I) подбираем фундамент 1Ф18.8-2 (Серия 1.020.1-7 выпуск 1-1, ).

рис.1

 

3. Вычисление уточненного расчетного сопротивления грунта основания

Расчет производится по п. 2.41 СНиП 2.02.01-83* «Основания зданий и сооружений»:

R = gc1gc2/k(MgkzbgII + Mgd1g`II + MccII), где

gc1 = 1,3; gc2 = 1,3 (табл. 3 /1/);

k = 1 - для случая, когда прочностные характеристики определяются  непосредственными испытаниями;

- определяются по таблице 4 СНиП 2.02.01-83;

Мg = 1,105, при угле внутреннего трения ;

Мg = 5,42, при угле внутреннего трения ;

Mc = 7,81, при угле внутреннего трения ;

kz = 1 при b  < 10м, коэффициент, зависящий от ширины фундамента;

gII = 18.835 кH/м3 – удельный вес грунта, расположенного ниже подошвы фундамента;

g`II = 18,835 кН/м3 – то же в пределах глубины заложения d;

cII = 4кПa – расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента,

d1 = d = 0,9м – глубина заложения фундамента. ;

Составим уточненную расчетную схему фундамента (нагрузки с обреза необходимо перенести на подошву фундамента):

N = NII + Gф + Nгр, где

Gф = 3,5 т = 34,3 кН – собственный вес фундамента,

Nгр = Ауст γII’hуст - вес грунт;  

Ауст = 2,2796 м2;

Nгр = 2,2796*18,835*0,6 = 25,76 кН;

N = 418 + 34,3 + 25,76 = 478,06 кН;

F = FII = 40 кН;

M = MII + FIIhf, где

hf  – высота фундамента = 0,75м,

М = 126 + 40*0,75 = 156 кН м,

е = М/N – эксцентриситет действующих нагрузок,

е = 156/478,06 = 0,326м,

Определим среднее давление по ширине подошвы фундамента:

P = N/А;

P = 478,06 /3,24 = 147,549 кПа < R = 271,38 кПа→ условие выполнено

 

4. Проверка максимального и минимального краевых давлений по подошве фундамента

Рmax ≤ 1.2R

Pmin ≥ 0;

,

, оба условия не выполнены, следовательно, необходимо увеличить ширину подошвы фундамента. Принимаем по каталогу 1Ф21.8-1 (см рис.2)

 

                                              рис. 2

;

Gф = 4,5 т = 45 кН;

Ауст = 3,4496м2;

Nгр = 3,4496*18,835*0,6 = 38,984 кН;

N = 418 + 45 + 38,984 = 501,984 кН;

F = FII = 40 кН;

М = 126 + 40*0,75 = 156 кН м;

е = 156/501,984 = 0,3108 м;

P = 501,984/4,41 = 113,83 кПа < R = 281,93 кПа → условие выполнено.

;

, оба условия выполнены.

 

3.3. Свайные фундаменты

Для заданных грунтовых условий запроектируем свайный фундамент из сборных железобетонных свай марки С50.35-1, длиной L = 5м, размером поперечного сечения 0,35 х 0,35 м и длиной острия l = 0,3 м. Высоту ростверка принимаем конструктивно равной 0.5м, считаем опирание сваи в ростверке свободным (шарнирным). По условию взаимодействия с грунтом сваи являются висячими. Сваи погружают с помощью забивки дизель-молотом.

Найдем несущую способность одиночной висячей сваи, ориентируясь на расчетную схему и имея в виду, что глубина заложения сваи в ростверк не должна быть менее 5 см.

1.Определение несущей способности сваи

Fd = γc(γcrRA+U∑γcffihi), где

γc = 1 – коэффициент условия работы сваи в грунте,

γcr; γcf = 1 – коэффициенты условий работы грунта соответственно под нижним концом и на   боковой поверхности сваи, учитывающие влияние способа погружения сваи на расчетные сопротивления грунта (табл. 3 /2/),

R = 2295 кIIa – расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи при глубине погружения 5.95м для мелкого песка средней плотности (табл.14 прил.1 /4/)

А = 0,35*0,35 = 0,1225 м2 – площадь поперечного сечения свай,

U = 0,35*4 = 1,4 м – наружный периметр поперечного сечения свай,

hi – мощность i-го слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью сваи, м (см. расчетную схему к определению несущей способности сваи),

h1 = 2 м; h2 = 2 м; h3 = 1.15 м;

fi – расчетное сопротивление i-го слоя грунта основания по боковой поверхности сваи, кПа (табл. 2, /2/),

f1 =28.6 кПа; f2 = 37.4 кПа; f3 = 40.75 кПа;

Fd = 1*(1*2295*0,1225 + 1,4*(28.6*2 + 37.4*2 + 40.75*1.15) = 531.545 кН.

 

 

 

 

 

 

 

                                                                                                             рис.3

 

 

 

2. Определение расчетной нагрузки на сваю

, где

- коэффициент надежности (п. 3.10. СНиП 2.02.03-85* «Свайные фундаменты»),

;

  3.Определение требуемого количества свай в фундаменте

,  

 

- коэффициент надежности,

 

Исходя из конструктивных особенностей, принимаем сваи из серии 1.011.1-10 выпуск 1 С50.35-1 в количестве n = 4шт.

Окончательно примем число свай в фундаменте равным 4 и разместим их по углам ростверка

4.Конструирование ростверка с учетом требуемого количества свай

м, м (см. рис. 4)

 

 

                                           рис. 4

 

5.Проверка фактического давления, действующего на максимально нагруженные сваи в составе фундамента

, где

;

- вес ростверка,

1,1 – коэффициент надежности по нагрузке (т.1 СНиП 2.01.07-85* «Нагрузки и воздействия»),

Nгр = 3.0625*18,835*0,25*1,15 = 16,583 кН - вес грунта,

1.15 - коэффициент надежности по  нагрузке (т.1 СНиП 2.01.07-85* «Нагрузки  и воздействия»),