Расчет и конструирование фундаментов

Для каждого из пластов, вскрытого скважинами должны быть определены расчетные характеристики. а число пластичности JpWl-Wp , 1. Для пласта 1 нет, т.к. песок 2. Для II пласта JpWl-Wp25-1510 3. Для III пласта нет, т.к. песок б плотность сухого грунта Для I пласта тм3 Для II пласта тм3 Для III пласта тм3 в пористость и коэффициент пористости грунта , Для I пласта , Для II пласта , Для III пласта , г показатель текучести для глинистых грунтов

Для II пласта д степень влажности грунта Где - пластичность грунта тм3 s - пластичность частиц грунта тм3 w - плотность воды, принимаем 1.0 W - природная весовая влажность грунта, Wl - влажность на границе текучести Wp - влажность на границе пластичности Для I пласта пески влажные 0,5 Sr0.8 Для II пласта Для III пласта Пески насыщенные водой Sr 0.8 Полученные данные о свойствах грунтов вносим в

Таблицу 2 Таблица ПОКАЗАТЕЛИ Значения показателей для слоев 3 Плотность частиц грунта s , тм3 2.672,682,65 Плотность грунта , тм3 2,12,032,08 Природная влажность W , 82217 Степень влажности Sr 0,550,970,92 Число пластичности Jp -10- Показатель текучести Jl -0,7- Коэффициент пористости е 0,390,610,49 Наименование грунта и его физическое состояние

Песок гравелистый плотныйСуглинок мягкопластичный Песок пылеватый плотный Угол внутреннего трения 402729 Удельное сцепление С , кПа -13-Определим модуль деформации кПа , кПа , кПа - коэффициент зависящий от коэффициента Пуассона Где e1 начальный коэффициент пористости cc коэффициент сжимаемости e1 коэффициент пористости при P1100 кПа e2 коэффициент пористости при P2200 кПа e3 коэффициент пористости при

P3300 кПа 0,56-0,525 Cс1 0.000175 кПа 200 0,48-0,457 Cс2 0.000115 кПа 200 Cс3 0,349-0,327 0.00011 кПа 2. Выбор глубины заложения подошвы фундамента Минимальную глубины заложения подошвы фундамента предварительно назначают по конструктивным соображениям. Глубина заложения подошвы фундамента из условий возможного пучения грунтов при промерзании назначается в соответствии с табл.2

СНиП 2.02.01-83. Если пучение грунтов основания возможно, то глубина заложения фундаментов для наружных стен отапливаемых сооружений принимается не менее расчетной глубины промерзания df , определяемой по формуле dfkhdfn , где dfn нормативная глубина промерзания kh - коэффициент влияния теплового режима здания Принимаем глубину заложения фундамента d1,5м. Планировку выполняем подсыпкой грунта до отметки 209.000м и уплотнение его виброплащадкой до плотности 1,0тм3. 2.3.

Выбор типа фундамента и определение его размеров При расчете оснований по деформациям необходимо, чтобы среднее давление Р под подошвой центрально нагруженного фундамента не превышало расчетного сопротивления грунта R. Для внецентренно нагруженного фундамента предварительно проверяются три условия PMAX1.2R P R PMIN 0 Расчетное сопротивление грунта основания R в кПа определяется по формуле Где c1 и c2 - коэффициенты условий работы, принимаемые по табл.3

СНиП 2.02.01-83 или методическое пособие прил14 K1- коэффициент зависящий от прочностных характеристик грунта M, Mq, Mc коэффициенты принимаемые по табл.4 СНиП 2.02.01-83 или методическое пособие прил.15 b - ширина подошвы фундамента, м db глубина подвала - расстояние от уровня планировки до пола подвала d - глубина заложения фундамента бесподвальных помещений KZ коэффициент зависящий от прочностных характеристик грунта принимаем

KZ1 - осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих выше подошвы фундамента - то же для грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента, кНм3 c - расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего под подошвой фундамента, кПа. с11,4 с21,2 К1 М2,46 Мq10,85 Mc11,73 Kz1 т.к. b 10м С0 кПа , т.к. песок. db0 , т.к. нет подвала. d11.5 Удельный вес грунта - g10 обр.засобр.зас.1018кНм3 12,11021 кНм3 22,031020,3 кНм3 320,8 кНм3 кПа

Давление под подошвой фундамента Где Р, Рmax, Pmin соответственно среднее, максимальное и минимальное давление на грунт под подошвой фундамента No расчетная нагрузка на уровне отреза фундамента, кН Mo расчетный изгибающий момент, кНм d - глубина заложения фундамента, м m осредненный удельный вес - 2022 кНм3. A площадь подошвы фундамента, м2 W момент сопротивления площади подошвы фундамента в направлении действия момента, м3 Принимаем, что большая сторона фундамента равна a1.1b, тогда

А1.1bb1.1b2 и m21 кНм3 d1,5м. Находим значения Pmax, 1.2R при b11,5 2 3 4 и строим график зависимости между b и Pmax,1.2R. Точка пересечения, дает нам искомую величину b. Pb1.5max кН 1.2Rb1м141,0941590,59кПа принимая b1,6м, считаем А, W, Pmax, Pmin, и проверяем условия. Условия соблюдаются при b1,9 a2,1

W1,4 A3,97 Pmax378.423кН 1.2R550кПа P192.762кН R458кПа Pmin7,1кН 0 2.4. Вычисление вероятной осадки фундамента Расчет осадки фундамента производится по формуле S Su , Где S конечная осадка отдельного фундамента, определяемая расчетом Su предельная величина деформации основания фундамента зданий и сооружений, принимаемая по

СниП 2.02.01-83 Определим осадку методом послойного суммирования. Расчет начинается с построения эпюр природного и дополнительного давлений. Ординаты эпюры природного давления грунта n zgihi , i1 где i удельный вес грунта i-го слоя, Кнм3 hi толщина слоя грунта, м 10 тм3. Tак как в выделенной толще залегает горизонт подземных вод, то удельный вес грунта определяется с учетом гидростатического взвешивания s10s , s плотность частиц

грунта, тм3 e коэффициент пористости грунта s удельный вес частиц грунта, Кнм3. кПа кПа sb26,7-101-0,3710,521 Кнм3 кПа кПа Ординаты эпюры природного давления откладываем влево от оси симметрии. Дополнительное вертикальное напряжение zр для любого сечения, расположенного на глубине z от подошвы фундамента, определяется по формуле zрP0 где - коэффициент, принимаемый по табл.1 СниП 2.02.01-83 P0 Дополнительное вертикальное давление под подошвой фундамента определяется как разность

между средним давлением по оси фундамента и вертикальным напряжением от собственного веса грунта на уровне подошвы фундамента Давление непосредственно под подошвой фундамента Расчет осадки отдельного фундамента на основании в виде упругого линейно деформируемого полупространства с условным ограничением величины сжимаемой зоны производится по формуле где S конечная осадка отдельного фундамента, см hi толщина i-го слоя грунта основания, см

Ei модуль деформации i-го слоя грунта, кПа - безразмерный коэффициент, равный 0.8 zpi среднее значение дополнительного вертикального нормального напряжения в i-м слое грунта, равное полусумме напряжений на верхней Zi-1 и нижней Zi границах слоя, кПа. Условие соблюдается, т.к. S4,8см Su8см. 2.4. 3. Свайные фундаменты 3.1. Основные положения по расчету и проектированию свайных фундаментов Фундаменты из забивных свай рассчитываются в соответствии с требованиями

СНиП 2.02.03-85 по двум предельным состояниям - по предельному состоянию первой группы по несущей способности по прочности сваи и ростверки, по устойчивости основания свайных фундаментов - по предельному состоянию второй группы по деформациям основания свайных фундаментов. Глубина заложения подошвы свайного ростверка назначается в зависимости от - наличия подвалов и подземных коммуникаций - геологических и гидрогеологических условий площадки строительства виды грунтов, их состояние,

положение подземных вод и т. д глубины заложения фундаментов прилегающих зданий и сооружений - возможности пучения грунтов при промерзании. Описание грунтовМощность слоя, мРыхлый насыпной грунт из мелкого песка с органическими примесями 1,30.9 тм3, 123.0Торф коричневый водонасыщенный, Jl0.6,1,20.6 тм3, 82,0Слой суглинка Jl0,3 1,81,15 тм3, Е14000 кПа, 22, С50 кПа5,0 глина Jl0,2 2,1 тм3, Е20000 кПа,

20, С100 кПа14,0Горизонт подземных вод от поверхности земли , м1,5В скобках указана плотность грунта во взвешанном состоянии. Мощность пласта в колонне изм-ся от кровли до его подошвы. 3.2. Расчет и конструирование свайных фундаментов Прежде всего необходимо выбрать тип сваи, назначить ее длину и размеры поперечного сечения. Длину сваи определяют как сумму LL1L2L3. L1 глубина заделки сваи в ростверк, которая принимается для

свайных фундаментов с вертикальными нагрузками не менее 5 см. L2 расстояние от подошвы плиты до кровли несущего слоя. L3 заглубление в несущий слой. Принимаем железобетонные сваи, квадратного сечения размером 300х300 мм. L0.157.318,459м. Несущая способность Fd в кН висячей сваи по грунту определяется как сумма сопротивления грунтов основания под нижним концом сваи и по боковой поверхности ее

Fdc crRAUcffili , Где c коэффициент условий работы сваи в грунте, принимаемый c1.0. cr и cf - коэффициенты условий работы грунта соответственно под нижним концом и по боковой поверхности сваи табл. 3 СНиП 2.02.03-86 для свай, погруженных забивкой молотами, cr 1.0 и cf 1.0 А площадь опирания на грунт сваи, в м2, принимаемый по площади поперечного сечения сваи R расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи, кПа

U периметр поперечного сечения сваи, м fi расчетное сопротивление i-го слоя грунта основания по боковой поверхности сваи, кПа li толщина i-го слоя грунта, м. При определении fi пласты грунтов расчленяются на слои толщиной не более 2м. A0.30.30.09 м. с1 CR1 сf1 R4825кПа U0.341.2 м. hzf11,50,7526,521,52,253032,004042,00642 51,507,754461,509,254570,510,565 Fd1 148250,091,21,526,51,53002421,5441,5450, 565835,95 кН

Расчетная нагрузка Р, допускаемая на сваю, определяются из зависимости где к коэффициент надежности, принимаемый равным 1,4. кН Определим кол-во свай по формуле , где Проверка несущей способности сваи N P, Для внецентренно нагруженого свайного фундамента необходима проверка нагрузки yi расстояние от главной оси свайного поля до оси каждой сваи, м Np расчетный вес ростверка, кН кН P597 кН n количество свай в кусте.

Определим отказ сваи, необходимый для контроля несущей способности сваи коэффициент, принимаемый равным 1500 кНм2 А площадь поперечного сечения сваи, м2 A0.09 м2 Ed расчетная энергия удара молота, кДж Ed32 кДж m1 полный вес молота, кН m135,0 кН m2 вес сваи с наголовником, кН m218.3 кН m3 вес подбабка, кН m318 кН - коэффициент восстановления энергии удара, 20,2 Ed0,9GH, G вес ударной части молота, кН H - расчетная высота падения ударной части молота, м 3.3.

Расчет основания свайного фундамента по деформациям При расчете осадки свайный фундамент рассматривается как условный массивный фундамент, в состав которого входят ростверк, сваи и грунт. h длина сваи, м Давление Р в кПа по подошве условного фундамента определяется с учетом веса условного массива , Где A1 площадь подошвы условного фундамента, м2 Nd1 суммарный вес условного массива и нагрузок, приложенных

на уровне обреза ростверка, кН. Nd1N0G1 G2 G3 . Здесь N0 нагрузка, приложенная на уровне обреза ростверка G1 вес ростверка G2 вес свай48,30,092575 G3 вес грунта в объеме выделенного условного массива G31336211,55211129,5. Nd12402975129,5473,5 кН. Давление Р от расчетных нагрузок не должно превышать расчетного сопротивления грунта

R, то есть необходимо соблюдение условий P R . Расчетное сопротивление грунтов R для свайных фундаментов будет представлено в следующей форме кПа. с11,25 с21 К1 М0,51 Мq3,06 Mc5,66 Kz1 т.к. b 10м С100 , т.к. грунт глина db2 , глубина подвала расстояние от уравня планировки до пола подвала для сооружений с подвалом шириной В20м и глубиной более двух метров принимается db2 .

Удельный вес грунта - g10 11,31013,0 кНм3 20,6106кНм3 318 кНм3 421 кНм3 кНм3 кПа кПа P169кПа R1139 кПа Условия выполняются. 3.4. Вычисление вероятной осадки свайного фундамента. Расчет осадки фундамента производится по формуле S Su , Где S конечная осадка отдельного фундамента, определяемая расчетом Su предельная величина деформации основания фундамента зданий и сооружений, принимаемая по

СниП 2.02.01-83 Определим осадку методом послойного суммирования. Расчет начинается с построения эпюр природного и дополнительного давлений. Ординаты эпюры природного давления грунта n zgihi , i1 где i удельный вес грунта i-го слоя, Кнм3 hi толщина слоя грунта, м 10 тм3. по заданию для свайных фундаментов. кПа кПа кПа кПа Ординаты эпюры природного давления откладываем влево от оси симметрии.

Дополнительное вертикальное напряжение zр для любого сечения, расположенного на глубине z от подошвы фундамента, определяется по формуле zрP0 где - коэффициент, принимаемый по табл.1 СниП 2.02.01-83 P0 Дополнительное вертикальное давление под подошвой фундамента определяется Давление непосредственно под подошвой фундамента Расчет осадки отдельного фундамента на основании в виде упругого линейно деформируемого полупространства с условным ограничением величины сжимаемой зоны

производится по формуле где S конечная осадка отдельного фундамента, см hi толщина i-го слоя грунта основания, см Ei модуль деформации i-го слоя грунта, кПа - безразмерный коэффициент, равный 0.8 zpi среднее значение дополнительного вертикального нормального напряжения в i-м слое грунта, равное полусумме напряжений на верхней Zi-1 и нижней Zi границах слоя, кПа. S0,70см Su8см.Условие выполняется. 3.5. Устройство ограждающей стенки.

Расчет козловой системы в качестве ограждения котлована сводиться к определению давления грунта в состоянии покоя на глубине Н1м, т.е. примерно на 1м ниже уровня пола подвала дно котлована Это давление полностью воспринимается козловой системой из свай. При этом вертикальные сваи работают на сжатие, а наклонные анкерные, на выдергивание. Расчет устойчивости производиться на восприятие опрокидывающего момента на 1 погонный метр ограждения

от бокового давления грунта в состоянии покоя и пригрузки на поверхности в 20кПа от веса механизмовбоковое давление от пригрузки q20кПа1-sin. Опрокидывающий момент по глубинеН1 составит Усилие в ряду вертикальных свай на 1 погонный метр ограждающей стены равно Усилие на погонный метр ряда наклонных свай Что бы грунт между сваями не высыпался за счет арочного эффекта, расстояние между вертикальными сваями нужно принять по 0,6м.

Анкерные сваи рассчитываем на трение по боковой поверхности коэффициент надежности1,6. кН, т.к. стойки сваи расположены через 0,6м, то усилие на одну сваю кН. Несущая способность сваи будет т.к. свая анкерная работает на растяжение, то дополнительно сваи армируют стержнем 10A III. Определим длину корня анкерной сваи исходя из того, что свая работает на трение по боковой поверхности Fsсucf fi li Ns 1.60.628136.5ts 53.64

Принимаем длину корня ts2,0м. Тогда несущая способность анкерной сваи Fs1.60.628136.53874кН 53.6кН. т.к. свая работает на расстояние то е необходимо армировать стержнем, диаметр которого определили из условия Принимаем арматуру 14 А III с площадью сечения As1.539 cм2. .6. Последовательность выполнения работ на строительной площадке. В данном курсовом проекте рассматривается два фундамента столбчатый на естественном основании и ленточный

свайный. При проектировании столбчатого фундамента на естественном основании проанализировав физико-механические свойства грунтов и построив геолого-литологического разрез по линии 1-3 скважин определили, что после подготовительных работ таких как расчистка строительной площадки от мусора, деревьев и кустов, срезки и удаления растительного слоя производят планировку строительной площадки бульдозером с поворотным отвалом, до отметки 210.000м от уровня моря. По контуру котлована выполняем приямки для сбора и удаления

атмосферных осадков с помощью насосов. Последующий монтаж строительных конструкций таких как фундаменты, колонны, ограждающие конструкции, стропильные фермы и плиты покрытия выполняются бригадами монтажников с использованием монтажных кранов с телескопической стрелой на пневмоколесном ходу. Обратную подсыпку выполняют бульдозерами и последующую уплотнение грунта вибро-площадкой в частности в рассматриваемом варианте песок плотности 1,0 тм3.

По данным физико-механических свойств грунтов вариант свайного фундамента. Мы сделали вывод, что верхние слои грунта не могут не смогут воспринимать нагрузку от тяжелой техники. Для монтажа конструкций рекомендуется выполнять строительство в зимний период времени, или если это невозможно то рекомендуется выполнить песчаную подсыпку, по ней жб плиты. Забивку свай выполняют с помощью трубчатого дизель-молота марки

С-859. После проверки действительного отказа сваи выполняется жб ростверк по всем требованиям расчетов и последующее возведение кирпичных стен. Обратную подсыпку выполняют бульдозерами и последующую уплотнение грунта катками.