Курсовая работа: Расчет и конструирование фундаментов мелкого заложения и свайных фундаментов на естественном основании

2.2. Заключение по строительной площадке:

По геологическому профилю на площадке наблюдается неровный рельеф. Грунты имеют слоистое напластование с выдержанным залеганием пластов. Подземные воды залегают на глубине 1,0 м.

Рис.3. Состав грунтов на строительной площадке.

Для окончательного определения вида фундамента необходимо рассчитать два варианта устройства фундамента и сравнить их по технико-экономическим показателям.

К расчету нами приняты: 1. фундамент мелкого заложения;

2. свайный фундамент на забивных железобетонных сваях;

2.3. Оценка конструктивной характеристики здания или сооружения.

Проектируемое сооружение - сварочный цех. Здание с конструктивной каркасной системой, прямоугольное в плане размером 48 ґ 26,5 м, шаг колонн - 6м, пролет 6 м. Здание одноэтажное без подвала, высота над уровнем земли 17,0 м. Данное сооружение имеет относительную жест-кость, т.к. здания с такой конструктивной системой деформируясь вместе с основанием оказывают влияние на величину осадок и частично их выравнивают.

3. Проектирование фундамента мелкого заложения

Проектирование фундамента мелкого заложения будет вестись в соответствии с требованиями СНиП 2.02.01-83 «Основания зданий и сооружений»

3.1. Сбор нагрузок на фундамент

Таблица №4. Нагрузки на фундамент.

Грузовая площадь: А_гр=1м * 6м=6 м²;

Нагрузка от кровли: N_кр=583,5*6=3501 кг;

Нагрузка от конструкций: N_констр=7707*6=46242 кг;

Нагрузка от людей: N_люд=260*6=1560 кг;

Нагрузка от снега: N_сн=180*6=1080 кг.

Общая нагрузка на фундамент: N= N_кр+ N_констр+N_люд+ N_сн=52383 кг.

3.2. Определение глубины заложения фундамента

Глубина заложения фундаментов должна приниматься с учетом:

• сезонного промерзания грунтов;

• конструктивной особенности здания или сооружения;

• инженерно - геологических условий строительной площадки;

• наличие соседних коммуникаций или фундаментов.

1. Определение нормативной глубины сезонного промерзания грунта:

Нормативную глубину сезонного промерзания грунта d_fn, м, допускается определять по формуле:

d_fn = d₀ ,

где M_t - безразмерный коэффициент, численно равный сумме абсолютных значений среднемесячных отрицательных температур за зиму.

На основании СНИП 2.01.01-82 «Строительная климатология и геофизика» среднемесячные температуры для города Тобольска:

M_t=|-19,8-17,4-11,4-0,7+6,6+14,3+17,5+15+8,4-0,7-10,7-18,1|=17

d₀ - величина, принимаемая равной для суглинков и глин 0,23 м; супесей, песков мелких и пылеватых - 0,28 м; песков гравелистых, крупных и средней крупности - 0,30 м; крупнообломочных грунтов - 0,34 м.

d _fn = 0,3 = 1,237м » 1,24м ;

2. Определение расчетной глубины сезонного промерзания грунта:

Расчетная глубина сезонного промерзания d_f определяется по следующей формуле [1]:

d_f=k_hґd_fn ,

где:

d_fn - нормативная глубина сезонного промерзания грунта;

k_h - коэффициент, учитывающий влияние теплового режима сооружения

k_h= 0,50-для зданий без подвала, при t=20 ^oC;

d_f=0,5ґ1,24=0,62м » 0,6м

3. Глубина заложения фундаментов отапливаемых сооружений по условиям недопущения морозного пучения грунтов основания:

При d_W = 1,0м < d _fn + 2 = 0,6 + 2 = 2,6м - по табл. 2 [1], так как фундамент монтируется на песчаном грунте, то глубина заложения фундамента не зависит от расчетной глубины промерзания df..

4. Определение глубины заложения фундамента с учетом конструктивных особенностей здания или сооружения:

d=d_ф.п.+d_п=0,3+0,2=0,5 м,

где,

d_ф.п. - высота фундаментной подушки;

d_п - высота пола.

Принимаем глубину заложения фундамента d=2,6 м с учетом конструктивных особенностей здания.

3.3. Определение основных размеров фундамента в плане

Фундамент проектируется ленточным. Нагрузка, действующая на него приложена центрально, сборный фундамент состоит из фундаментных блоков и ж/б плиты (подушки).

Размеры подошвы фундамента определяются методом последовательных приближений. Определим в первом приближении ширину подошвы центрально нагруженного ленточного

фундамента приняв ориентировочно R₀=4,000 кг/см² (табл.2 прил.3 [1]) - для песков.

? Определение требуемой площади

А_ф = N·1,1/(R_o-г_cpґd);

где: А_ф - требуемая площадь фундамента;

N =52383 кг - нагрузка, действующая на фундамент;

г_cp = 15,76 кН/м³ - среднее значение удельного веса фундамента и грунта на его срезах;

R_o = 4,000 кг/см² - ориентировочное расчетное сопротивление глины второго слоя (табл.2 прил.

3 СНиП,);

d = 2,6 м - глубина заложения фундамента;

А_ф = 52383·1,1/(40000-1570·2,6) = 1,604(м²) ? 1,6(м²);

? Определение требуемой ширины фундамента

Принимаем b = 2,2 м; l = 1,2 м;

? Определение расчетного сопротивления грунта

Среднее давление под подошвой фундамента Р не должно превышать расчетного сопротивления грунта основания R, кПа (тс/м²), определяемого по формуле

R = ^{g c1g c2} [M _g k _z bg _II + M _q d₁g ў_II + (M _q -1)d_bg ў_II + M _c c_II ],

k

где g_с1 = 1,4 - коэффициент, условий работы, принимаемый по табл. 3; g_с2 = 1,4 - коэффициент, условий работы, принимаемый по табл. 3;

k - коэффициент, принимаемый равным: k = 1, т.к. прочностные характеристики грунта

определены непосредственными испытаниями;

Мg = 0,16 - коэффициент, принимаемый по табл. 4; М_q = 1,64 - коэффициент, принимаемый по табл. 4; M_c = 4,05 - коэффициент, принимаемый по табл. 4;

k_z - коэффициент, принимаемый равным k_z = 1при b < 10 м;

b = 2,2 (м) - ширина подошвы фундамента, м;

gII = (18,6ґ6,4+18,9ґ2+19,3ґ5)/(6,4+2+5) = 18,91 (кН/м3) - усредненное расчетное

значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента;

g/II = (12,3ґ2,35+18,6ґ0,25)/ (2,35+0,25) = 12,91 (кН/м3) - то же, залегающих выше подошвы;

сII =26 кПа - расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента;

d₁ = 2,1 (м) - глубина заложения фундаментов от пола подвала; d_b =0 (м) -глубина подвала;

R = 1,4ґ1,4 ґ(0,16ґ1ґ1,6ґ1891 + 1,64ґ2,56ґ1291+(1,64-1)ґ1,2ґ1291 +4,05ґ2600) = 32566,63 (кг/м2);

? Определение давления по подошве фундамента

P===25549,53кг/м²;

где: Ne =N+ G_ф+G_гр= N+A_фґdґg_ср =52383+(2,2*1,2*0,3+1,4*1,2*2,1)+(1,2*0,4*1,1)*2*1291= 67451 (кг/м2);

Р = 25549,53 < R=32566,63 кг/м2;

Условие выполняется, принимаем подушку фундамента шириной: b=2,2 м.

3.4. Расчет прочности подстилающего слоя

· Определение расчетного сопротивления грунта подстилающего слоя

R_z =----^{g c1g c2} [M _g k _z bg _II + M _q d₁g ў_II + (M _q -1)d_bg ў_II + M _c c_II ],

k

_{? ZPz} = a Ч p₀ = 0,374 Ч 287,44 = 107,5кПа

? -коэффициент, принимаемый по табл.1 прил.2 [1];

p₀ = p - s _{zg 0} -дополнительное вертикальное давление на основание;

p - среднее давление под подошвой фундамента; р=321кПа; р₀=236,33-32,30=204,03 кПа;

g_с1 = 1,4 - коэффициент, условий работы, принимаемый по табл. 3; g_с2 = 1,4 - коэффициент, условий работы, принимаемый по табл. 3;

k - коэффициент, принимаемый равным: k = 1, т.к. прочностные характеристики грунта

определены непосредственными испытаниями;

kz - коэффициент, принимаемый равным kz = 1при b < 10 м;

Мg = 0,23 - коэффициент, принимаемый по табл. 4;

Мq = 1,94 - коэффициент, принимаемый по табл. 4;

Mc = 4,42 - коэффициент, принимаемый по табл. 4;

gII = (5,0*19,3)/(5,0) = 19,3 (кН/м3) - осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента;

g/II = (2,35*12,3+6,65*18,6)/ (2,25+6,65) = 16,96 (кН/м3) - то же, залегающих выше подошвы;

сII - расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под

подошвой фундамента (для сыпучих грунтов с = 0);

R_z = 1,4ґ1,4 ґ(443,9+15135,1+4,42*2800) =54792 (кг/м2).

1

По ф. 9[1] должно соблюдаться следующее условие: у_zg+ у_zp?R_z;

_{? zg z} = g Ч d + g ₄ * z₄ = 1696 * 2,6 +68_1890 * 6,6 = 16884 (кг/м2);

где d_z=d+z=2+4,6=6,6м

у_zg+ у_zp=168,84+107,5=276,43 кПа < R_z=547,92 кПа

Условие выполняется, размеры подошвы фундамента оставляем прежними: b=2,2м.

3.5. Расчет осадки фундамента мелкого заложения

Расчет осадки фундамента мелкого заложения ведем в соответствии с требованиями приложения №2 СНиП 2.02.01-83 «Основания зданий и сооружений».

Расчет оснований по деформациям производится исходя из условия:

s Ј s_u,

где s - совместная деформация основания и сооружения, определяемая расчетом в соответствии с указаниями приложения №2;

s_u = 10(см)- предельное значение совместной деформации основания и сооружения для многоэтажного бескаркасного здания с несущими стенами из кирпичной кладки без армирования.

Осадка основания определяется методом послойного суммирования по формуле:

где b---безразмерный коэффициент,--равный--0,8;

h_i , E_i -соответственно толщина и модуль деформации i-го слоя грунта;

_{? zpi} -среднее значение дополнительного вертикального напряжения в i-м слое грунта;

s _zpi = a* p₀ (2) прил.2 [1].

где

^s zg0

? -коэффициент, принимаемый по табл.1 прил.2 [1];

p₀ = p - s _{zg 0} -дополнительное вертикальное давление на основание;

p-среднее давление под подошвой фундамента;

р=321,4 кПа;

р₀=321,4 - 36,751=284,649 кПа;

_{? zg 0} -вертикальное напряжение от собственного веса грунта на уровне подошвы фундамента

= g * d [1], d = 1,7м;

Нижняя граница сжимающей толщи основания принимается на глубине z=H_c, где выполняется условие s _zp = 0,2s _zg , т.к. граница сжимаемой толщи грунта проходит в грунте с Е > 5 МПа.