Расчёт фундамента мелкого заложения на естественном основании

Этажный 84-квартирный жилой дом

Министерство образования Республики Беларусь

Брестский государственный технический университет

Кафедра оснований, фундаментов, инженерной геологии и геодезии

Курсовой проект

«14-этажный 84-квартирный жилой дом»

Выполнил:

студент 4 курса СФ

гр.ПП-2 Арабей Р.Г.

Принял:

Фёдоров В.Г.

Брест 2006г.

 

РЕФЕРАТ

Проектирование фундаментов для крупнопанельного 14-этажный 84-квартирный жилой дом. Пояснительная записка / Арабей Р.Г. гр.ПП-2 – Брест: 2006 г./ 56 страниц, 15 иллюстраций, 6 таблиц, 10 источников.

Ключевые слова: фундамент, основание, грунт, свайный, ленточный, заложение, обрез, сопротивление, отказ.

Содержит результаты расчёта и конструирования фундаментов здания в 3-х вариантах: мелкого заложения на естественном основании, на искусственном основании, свайного.

 

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

ОЦЕНКА ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ СТРОИТЕЛЬНОЙ ПЛОЩАДКИ

ВАРИАНТНОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЛЕНТОЧНОГО ФУНДАМЕНТА

Расчёт фундамента мелкого заложения на естественном основании

Выбор глубины заложения фундамента

Определение сечения арматуры подошвы фундамента

Определение осадки фундамента

Проектирование свайных фундаментов

Определение глубины заложения ростверка

Определение длины сваи

Определение несущей способности сваи

Проектирование ростверка

Определение осадки фундамента методом эквивалентного слоя

Расчет ростверка по прочности

Выбор сваебойного оборудования и определение отказа свай

Проектирование фундаментов на искусственном основании

Принимаем, в качестве искусственного основания песчаную подушку

Определяем ориентировочные размеры фундамента

Расчет размеров песчаной подушки

Определение сечения арматуры подошвы фундамента

Проверка прочности подстилающего слоя грунта

Расчет осадки фундамента

СРАВНЕНИЕ ВАРИАНТОВ

РАСЧЁТ ТЕЛА ФУНДАМЕНТА

ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА РАБОТ ПО УСТРОЙСТВУ ФУНДАМЕНТОВ

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ЛИТЕРАТУРА

ВВЕДЕНИЕ

Проектирование оснований и фундаментов является комплексной задачей, в которой должны быть учтены требования, обеспечивающие необходимую их прочность, устойчивость, долговечность. Тип проектируемого фундамента определяется инженерно-геологическими условиями строительной площадки, в зависимости от которых могут быть предложены различные конструктивные варианты. Правильный выбор основания может быть обеспечен лишь на основе всестороннего изучения геологических и гидрогеологических условий строительной площадки.

1.ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

Район строительства – г. Брест.

Данные по геологическим изысканиям представлены в табл.1.

Таблица 1

№ варианта	№ скважины	Глубина отбора образца от поверхности, м	Гранулометрический состав, %	Плотность частиц rs, г/см3	Плотность грунта r, г/см3	Влажность w, %	Пределы пластич-ности
>2	2-0,5	0,5-0,25	0,25-0,1	<0,1
wP	wL
	Скв.№1			0,5	1,5			2,66	1,73	27,1	18,6	28,6
Скв.№1							2,65	1,82		18,5
Скв.№2			0,5	0,5	4,0		2,75
Скв.№2			0,5	0,5			2,77	2,01
Скв.№3							2,66	1,99	15,2

 

ОЦЕНКА ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ СТРОИТЕЛЬНОЙ ПЛОЩАДКИ

Исходный материал для проектирования фундаментов - данные инженерно-геологических условий строительной площадки и физико-механические характеристики грунтов, используемых в качестве оснований, даны в табл.1. Характеристики грунтов необходимо вычислять для каждого слоя отдельно, согласно их порядку залегания.

Слой.

Определяем наименование пылевато-глинистого грунта и его физико-механические свойства, если w = 27,1 %; w_P = 18,6 %; w_L = 28,6 %; r_S = 2,66 т/м³; r = 1,73 т/м³.

Наименование пылевато-глинистых грунтов определяют по числу пластичности:

J_P = w_L - w_P = 28,6 – 18,6 = 10 %.

Согласно табл.4/2/ данный пылевато-глинистый грунт является суглинком,

т.к. 7 % < J_P = 10 % < 17 %.

По показателю текучести определяем состояние суглинка:

.

Согласно табл.7/2/ данный суглинок является текучепластичным, т.к. 0,75 < J_L = 0,86 < 1,0.

Определяем плотность грунта в сухом состоянии:

 

.

Определяем коэффициент пористости грунта по формуле:

.

По табл.11/2/ определяем показатели прочности грунта; по табл.9/2/ – модуль общей деформации; по табл.12/2/ – расчетное сопротивление (в данном случае это не представляется возможным).

Вывод: данный грунт не может быть использован в качестве естественного основания.

Слой.

Определяем наименование пылевато-глинистого грунта и его физико-механические свойства, если w = 26 %; w_P = 18,5 %; w_L = 29 %; r_S = 2,65 т/м³; r = 1,82 т/м³.

Наименование пылевато-глинистых грунтов определяют по числу пластичности:

J_P = w_L - w_P = 29 – 18,5 = 10,5 %.

Согласно табл.4/2/ данный пылевато-глинистый грунт является суглинок, т.к. 7 % < J_P = 10,5 % < 17 %.

По показателю текучести определяем состояние суглинка:

.

Согласно табл.7/2/ данный суглинок является мягкопластичным,

т.к. 0,5< J_L = 0,71 < 0,75

Определяем плотность грунта в сухом состоянии:

.

Определяем коэффициент пористости грунта по формуле:

.

По табл.11/2/ определяем показатели прочности грунта: j_n = 16,2°; C_n = 16,4 кПа; по табл.9/2/ – модуль общей деформации: Е=8,4 МПа; по табл.12/2/–расчетное сопротивление: R₀ = 191,2 кПа.

Вывод: исследуемый грунт – суглинок мягкопластичный, для которого: j_n = 16,2°;

C_n = 16,4 кПа; Е = 8,4 МПа; R₀ = 191,2 кПа.

Слой.

Определяем наименование пылевато-глинистого грунта и его физико-механические свойства, если w = 27 %; w_P = 20 %; w_L = 40 %; r_S = 2,75 т/м³; r = 2,0т/м³.

Наименование пылевато-глинистых грунтов определяют по числу пластичности:

J_P = w_L - w_P = 40 – 20 = 20 %. Согласно табл.4/2/ данный пылевато-глинистый грунт является глиной, т.к. J_P = 20 % > 17 %.

По показателю текучести определяем состояние глины:

 

.

Согласно табл.7/2/ данная глина является тугопластичной, т.к. 0,25 < J_L = 0,35 < 0,5.

Определяем плотность грунта в сухом состоянии:

.

Определяем коэффициент пористости грунта по формуле:

.

По табл.11/2/ определяем показатели прочности грунта: j_n = 17°; C_n = 50 кПа; по табл.9/2/ – модуль общей деформации: Е=18МПа; по табл.12/2/–расчетное сопротивление:

R₀ = 306,3 кПа.

Вывод: исследуемый грунт – глина тугопластичная, для которой: j_n = 17°; C_n = 50 кПа; Е = 18 МПа; R₀ = 306,3 кПа.

Слой.

Определяем наименование пылевато-глинистого грунта и его физико-механические свойства, если w = 27 %; w_P = 22,0 %; w_L = 43 %; r_S = 2,77 т/м³; r = 2,01 т/м³.

Наименование пылевато-глинистых грунтов определяют по числу пластичности:

J_P = w_L - w_P = 43 – 22 = 21 %.

Согласно табл.4/2/ данный пылевато-глинистый грунт является глиной, т.к. J_P = 21 % > 17 %.

По показателю текучести определяем состояние глины:

.

Согласно табл.7/2/ данная глина является полутвердой, т.к. 0 < J_L = 0,24 < 0,25.

Определяем плотность грунта в сухом состоянии:

.

Определяем коэффициент пористости грунта по формуле:

.

По табл.11/2/ определяем показатели прочности грунта: j_n = 19°; C_n = 54 кПа; по табл.9/2/ – модуль общей деформации: Е = 21МПа; по табл.12/2/–расчетное сопротивление:R₀ = 320 кПа.

Вывод: исследуемый грунт – глина полутвердая, для которой: j_n = 19°; C_n = 54 кПа; Е = 21 МПа; R₀ = 320 кПа.

5 слой.

Определяем вид песчаного грунта по крупности, его состояние и механические характеристики, если r=1,99 т/м³; r_s=2,66 т/м³; w=15,2 %; гранулометрический состав приведён в табл.1.

Наименование песчаного грунта определяем по табл.3/2/: масса частиц крупнее 0,5 мм составляет менее 21+33=54% > 50% значит, грунт - песок крупный.

Определяем плотность грунта в сухом состоянии:

.

Определяем коэффициент пористости грунта по формуле:

.

По табл.5/2/ устанавливаем, что песок пылеватый, плотный, т.к. е = 0,54 < 0,55.

Степень влажности:

где r_W = 1,0 т/м³ - плотность воды.

Согласно табл.6/2/ - песок влажный, т.к. 0,5 < < 0,8.

По табл.8/2/ определяем показатели прочности грунта: j_n = 40,3°; C_n = 1,1 кПа; по табл.9/2/ – модуль общей деформации: Е=41 МПа; по табл.12/2/–расчетное сопротивление:

R₀ = 600 кПа.

Вывод: исследуемый грунт – песок пылеватый, средней плотности,насыщенный водой, для которого: j_n = 40,3°; C_n = 1,1 кПа; Е = 41 МПа; R₀ = 600 кПа.

 

Сводная таблица характеристик слоёв грунта

Таблица 2

№ слоя	Наименование грунта	Мощность слоя, м	r g	rs gs	rd gd	w,%	wL,%	wP,%	IP,%	IL	e	Sr	Cn, кПа	jn,o	R0, кПа	Е, МПа
	Суглинок текучепластичный	3,3	1,73	2,66	1,361	27,1	28,6	18,6		0,85	0,95	0,76	-	-	-	-
17,3	26,6	13,61
	Суглинок мягкопластичный	1,5	1,82	2,65	1,44			18,5	10,5	0,71	0,84	0,82	16,4	16,2	191,2	8,4
18,2	26,5	14,4
	Глина тугопластичная	3,0	2,0	2,75	1,575					0,35	0,75	0,99			306,3
20,0	27,5	15,75
	Глина полутвёрдая	3,4	2,01	2,77	1,58					0,24	0,75	1,00
20,1	27,7	15,8
	Песок крупный, плотный, влажный	-	1,99	2,66	1,73	15,2	-	-	-	-	0,54	0,75	1,1	40,3
19,9	26,6	17,3

 

 

ВАРИАНТНОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЛЕНТОЧНОГО ФУНДАМЕНТА.

Расчёт фундамента мелкого заложения на естественном основании

3.1.1 Выбор глубины заложения фундамента

Составляем геологическую колонку грунтов слагающих строительную площадку:

Рис.1. Схема к выбору глубины заложения фундамента.

Из инженерно-геологических условий строительной площадки видно, что в качестве основания можно использовать 2-ой слой (суглинок мягкопластичный), который не является просадочным грунтом.

Необходимо учитывать и тот факт, что заглубление подошвы фундамента ниже WL также нежелательно, т.к. возрастает трудоемкость и стоимость работ по устройству фундамента. Следовательно, основание фундамента – 2-ый слой суглинок мягкопластичный.

Определим нормативную глубину сезонного промерзания по формуле: ; либо по схематической карте /2/. По карте находим, что для г. Бреста:

Определяем расчетную глубину сезонного промерзания:

м;

где: k_h = 0,4 - коэффициент, учитывающий влияние теплового режима сооружения, табл.13/2/.

Учитывая, что глина полутвердая может служить надёжным основанием, заглубляем фундамент в несущий слой на 0,60м.

Принимая во внимание то, что в рассматриваемой части здания есть подвал и, учитывая инженерно геологические условия строительной площадки, принимаем глубину заложения фундаментов 3,90 м, что больше .

Окончательно принимаем d₁ = 3,90м.

3.1.1. Определение размеров фундамента

- Определяем площадь фундамента:

где: кН/м³ – среднее значение удельного веса материала фундамента и грунта на его уступах.

- Определяем ширину фундамента:

.

- Расчетное сопротивление грунта под фундаментом:

где: - коэффициент условий работы грунтового основания, табл. 15/2/;

- коэффициент условий работы здания во взаимодействии с основанием, табл. 15/2/, зависящий от вида грунта и отношения: .

k=1,1 – коэффициент надежности, п. 2.174/8/.

- коэффициенты, зависящие от , табл.16/2/;

, при b<10м (b=4,33м - ширина подошвы фундамента).

- расчетное значение удельного веса грунта, залегающего ниже подошвы фундамента.

- расчетное значение удельного веса грунта, залегающего выше подошвы фундамента:

d₁ – приведенная глубина заложения наружных и внутренних фундаментов от пола подвала, определяемая по формуле:

;

где: h_s – толщина слоя грунта выше подошвы фундамента со стороны подвала, м;

– расчетное значение удельного веса материала пола подвала, ;

– толщина конструкции пола подвала, м.

.

d_b=2м – глубина подвала(т.к. глубина подвала 2,2м, что больше 2м);

- Ширина фундамента при R₁= 237,6кПа

Значение R₂ отличается от предыдущего значения R₁ на 3,5%, что меньше 5%,

Выбираем плиту ФЛ.32.12, шириной 3,20 м, высотой 0,50 м. Поскольку высота плиты 0,50 м, то отметка подошвы фундамента изменится Следовательно окончательная глубина заложения фундамента равна 4,1 м.

- Фактическое давление под подошвой фундамента:

кПа;

.

Условие, необходимое для расчета по деформациям, выполняется. Производить расчет на прерывистость не требуется.

3.1.2 Определение сечения арматуры подошвы фундамента

Рис.2. К определению сечения арматуры.

Принимаем арматуру Æ16 S400(A_s=20,1см²) с шагом 100мм. Распределительную арматуру принимаем Æ6 S400 с шагом 250мм.