Материал: Расчёт и проектирование фундаментов различного заложения

Расчёт и проектирование фундаментов различного заложения

Содержание

Введение

. Анализ инженерно-геологических данных. Определение значения условного расчетного сопротивления грунта R₀

. Расчет фундамента мелкого заложения

.1 Определение глубины заложения фундамента

.2 Определение размеров подошвы фундамента в плане

.3 Расчет осадки фундамента методом послойного суммирования

.4 Расчет осадки фундамента методом эквивалентного слоя (метод Цытовича)

.5 Расчет затухания осадки во времени

. Расчет свайного фундамента

.1 Выбор глубины заложения ростверка, несущего слоя грунта и конструкции сваи

.2 Определяем несущую способность и силы расчётного сопротивления сваи по материалу и грунту

.3 Определение приближённого веса ростверка и числа свай

.4 Конструирование ростверка

.5 Расчет осадки свайного фундамента

Список литературы

Введение

1.      Местоположение площадки

Изучаемая площадка расположена на пересечении ул.Урожайной и ул.Полевой в г.Уфе.

.        Климат

В климатическом отношении площадка относится ко II климатическому району. Средняя t⁰ января -14,9⁰ С, средняя t⁰ июля +18,8⁰ С, средняя годовая t⁰ +4,3⁰ С. Число дней со снежным покровом составляет 140 дней. Холодный период длится с середины сентября до середины мая.

. Геоморфология рельефа

В геоморфологическом отношении площадка расположена в пределах среднерусской возвышенности (на абсолютной отметке поверхности земли 137,4).

. Геологическое строение

В геологическом строении площадки до изучаемой глубины 15-20 м принимают участие покровные и мореные отложения четвертичной системы. Представленные грунты: супесь твёрдая, суглинок тугопластичный, песок мелкий, глина полутвёрдая.

. Гидрогеологические условия

В процессе производства буровых работ подземные воды вскрыты скважинами на глубине 5,30 м от поверхности земли на абсолютной отметке 135,30 м. Максимально высокое положение уровня воды следует ожидать в весеннее время. Подземные воды являются слабоагрессивными.

. Инженерно-геологические условия

Определение физико-механических характеристик грунтов выполнялось в соответствии с требованиями нормативных документов. С учетом геологического строения, выделено 5 инженерно-геологических элементов:

.        Инженерно-геологических элемент 1:

Насыпной слой из почвы, шлака, бытовых и строительных отходов, мощностью 3,2 м.

Растительный слой состоит из почвы мощностью 0,3м.

.        Инженерно-геологических элемент 2:

Супеси желтовато-бурого цвета. Залегают на глубине 135,80 м, мощностью 1,60 м.

.        Инженерно-геологических элемент 3:

Суглинки темно-бурого цвета. Залегают на глубине 134,10 м, мощностью 1,70 м.

.        Инженерно-геологических элемент 4:

Пески желтовато-бурого цвета. Залегают на глубине 130,20 м, мощностью 3,90 м.

.        Инженерно-геологических элемент 5:

Глины темно-бурого цвета. Залегают на глубине 125,50 м, мощностью 4,70 м.

Рисунок 1. Геологический разрез.

Рисунок 2. Данные о физических свойствах грунтов.

1. Анализ инженерно-геологических данных. Определение значения условного расчётного сопротивления грунта R₀

Для заданного варианта грунтовых условий производим оценку характеристик слоев грунта, с целью использования его в качестве естественного основания.

слой:

.        Число пластичности:

;

=0,189-0,152=0,037

Так как число пластичности I_p находится в интервале 0,01 < I_p ≤0,07, то делаем вывод, что 1 слой - супесь.

2.      Показатель текучести:

;

==-2,46

Так как показатель текучести I_L находится в интервале I_L<0, то делаем вывод, что 1 слой - супесь твердая.

3.      Коэффициент пористости:

е=(1+W)-1;

е=

4.      Расчетное сопротивление:

Таблица 1.

Вывод: 1 слой - супесь твердая с расчетным сопротивлением R₀=300 кПа.

слой:

. Число пластичности:

=0,21-0,11=0,10

Так как число пластичности  находится в интервале 0,07 < <0,17 , то делаем вывод, что 2 слой - суглинок.

2.      Показатель текучести:

Так как показатель текучести  находится в интервале 0,25< I_L<0,5 , то делаем вывод, что 2 слой - суглинок тугопластичный.

3.      Коэффициент пористости:

е=∙(1+W)-1;

е=

4.      Расчетное сопротивление:

Таблица 2.

y=300+ кПа=250+ кПа=270+ кПа

Вывод: 2 слой - суглинок тугопластичный с расчетным сопротивлением R₀=240,24 кПа.

слой:

1.      Тип песчаных грунтов:

Частиц крупнее: 2,0 мм - 9,5% по весу

,5 мм - 23,4% по весу

,25 мм - 48,7% по весу

,10 мм - 88,3% по весу

,05 мм - 93% по весу

,01 мм - 96,2% по весу

,005 мм - 97,4% по весу

Менее 0,005 мм - 2,6% по весу

Делаем вывод, что 3 слой - песок мелкий.

.        Коэффициент пористости:

е=∙(1+W)-1;

е=

Так как коэффициент пористости е находится в интервале 0,60< е <0,75 , то делаем вывод, что песок средней плотности.

3.      Степень влажности:

Sr=

=

Так как степень влажности Sr находится в интервале 0,8< Sr <1 , то делаем вывод, что песок насыщенный водой.

Вывод: 3 слой - песок мелкий средней плотности насыщенный водой с расчётным сопротивлением R₀=200 кПа.

слой:

. Число пластичности:

=0,461-0,205=0,256

Так как число пластичности  находится в интервале 0,17 < , то делаем вывод, что 4 слой - глина.

2.      Показатель текучести:

Так как показатель текучести  находится в интервале 0< I_L<0,25 , то делаем вывод, что 4 слой - глина полутвёрдая.

3.      Коэффициент пористости:

е=

4.      Расчетное сопротивление:

Таблица 3.

y=500+ кПа=300+ кПа=370+ кПа

Вывод: 4 слой - глина полутвёрдая с расчетным сопротивлением R₀=340,975 кПа.

Итог: В качестве основания для фундаментов наиболее благоприятным является 1 слой - супесь твёрдая, I_L<0 и R₀=300 кПа.

2. Расчёт фундамента мелкого заложения

фундамент заложение свая грунт

2.1 Определение глубины заложения фундамента

Расчет ведем в соответствии со СНиП 2.01.01 - 82 «Строительная климатология».

Дано:

г.Уфа_w=2,1=15⁰C

грунт - супесь твёрдая, I_L<0.

Определяем нормативную глубину промерзания по формуле:

,

где - глубина промерзания: для супесей =0,28м;

- коэффициент, равный сумме абсолютных значений среднемесячных отрицательных температур воздуха в данном районе.

М = 14,9+13,7+6,7+5,1+11,2=51,6

Определяем расчетную глубину промерзания по формуле:

,

где к_h - коэффициент, учитывающий влияние теплового режима сооружения на глубину промерзания грунтов у фундаментов, к_h =0,5;

. Т.к. (2+d_f) >d_wи грунт, залегающий под подошвой фундамента, - супесь c показателем текучести I_L<0 , то глубина заложения подошвы фундамента не менее d_f.

Принимаем d не менее d_f.

Глубина заложения фундамента d=1,1 м.

Рисунок 2.

2.2 Определение размеров подошвы фундамента в плане

1.      Определяем необходимые размеры подошвы ленточного фундамента, при условии, что к нему приложена вертикальная сила N^″=150 кН.

В 1^ом приближении находим площадь подошвы фундамента

^″ - расчетная нагрузка по 2^ой группе предельных состояний, приложенная к обрезу фундамента.₀ - условное расчетное сопротивление грунта основания

γ_m^″ - осредненное расчетное значение удельного веса грунта и материала фундамента.₀=300 кПа

γ_m^″=20 кН/м³ - для зданий без подвала=1,1 м

0,54 м²

2.      Ширина подошвы.

 м

3.      Найдем расчетное сопротивление грунтов основания:

γ_c1, γ_c2 - коэффициенты условия работы

γ_c1=1,25 - зависит от вида грунта

γ_c2= - зависит от вида грунта и от отношения длины и высоты здания

к - коэффициент принимаемый равным 1, если характеристики определены опытным путём.

к=1

М_γ, М_q, М_с - коэффициенты, принимаемые в зависимости от угла внутреннего трения φ =23⁰

М_γ =0,69, М_q =3,65, М_с =6,24.

к_z - коэффициент, принимаемый равным 1, т. к.  < 10 м.

γ - îñðåäíåííîå çíà÷åíèå óäåëüíîãî âåñà ãðóíòîâ çàëåãàþùèõ íèæå ïодошвы фундамента.

γ^' - тоже, но выше подошвы фундамента

γ=

γ_sb2= кН/м³

γ_sb3= кН/м³

γ= Кн/м³

γ^' = γ=20,1 Êí/ì³

c_II - расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента.₁ - глубина заложения фундамента_в - глубина пола подвала, принимаемая в зависимости от ширины подвала._II=12 кПа₁=1,1 м_в=0 м

 кПа

4.      Определяем площадь подошвы фундаменты при новом расчетном сопротивлением грунта.

 м²

 м

Подбираем фундамент.

Размеры фундаменты принимаем: b =800 мм, l=1180 мм, V_f=0.274 м³, h=300 мм

Выполняем расчет сопротивления для подобранного фундамента:

 кПа

5.      Проверка фундамента.

p_II ==N^II+N_f^II+N_s^II

_f^II -вес фундамента

_f^II =V_f ∙ γ_b , γ_b=25 кН/м³

_f^II =0,274∙25=6,85 кН_s^II -вес грунта над уступами фундамента

_s^II =V_s∙ γII'

_s^II =0,636*20,1=12,79 кН=150+6,85+12,79=169,64 кН

_II = кПа

179,70 кПа < 224,07 кПа

Разница превышает 5 %-фундамент подобран неэкономично

Принимаем размеры фундамента =1м, l=0,78 м, V_f=0,17 м³ h=0.3 м

Выполняем расчет сопротивления для подобранного фундамента:

кПа

Произведем проверку подобранных размеров

_II ==N^II+N_f^II+N_s^II

_f^II -вес фундамента

_f^II =V_f ∙ γ_b , γ_b=25 кН/м³

_f^II =0,17∙25=4,25 кН_s^II -вес грунта над уступами фундамента

_s^II =V_s∙ γII'

_s^II =0,56*20,1=11,256 кН=150+4,25+11,256=165,506 кН_II = кПа

,19 кПа < 227,73 кПа

Разница составляет 7 %, следовательно размеры фундамента подобраны верно. Окончательно принимаем фундамент ФЛ 10-8-2 с параметрами =1м, l=0,78 м, V_f=0,17 м³ h=0,3 м.