Курсовая работа: Проект фундамента под здание каркасного типа

Московский Государственный Строительный Университет

Кафедра механики грунтов, оснований и фундаментов

Курсовой проект

Проект фундамента под здание каркасного типа

по курсу: «Основания и фундаменты»

Выполнил студент 4 курса:

Принял преподаватель:

Москва

Оглавление

1. Задание на проектирование

2. Анализ грунтов основания

2.1 Определение классификационных признаков грунтов

2.2 Построение эпюры природного давления

2.3 Компрессионные испытания

2.4 Штамповые испытания

3. Расчет фундаментов мелкого заложения

3.1 Расчет глубины заложения фундамента

3.2 Расчет отдельно стоящего фундамента для колонн 1,2,8,9

3.2.1 Определение площади фундамента

3.2.2 Проектирование песчаной подушки

3.3 Расчет отдельно стоящего фундамента для колонн 3,4,5,6,7

4. Расчет свайных фундаментов

4.1 Расчет свайного фундамента под 1,2,8,9 колонны

4.1.1 Выбор конструкции свайного фундамента

4.1.2 Определение несущей способности одиночной сваи по грунту F_d и расчетной нагрузки P_cb на одну сваю

4.1.3 Определение высоты ростверка

4.1.4 Проверка выполнения условия расчета основания по I предельному состоянию

4.1.5 Определение среднего вертикального давления под подошвой условного фундамента и проверка выполнения условия p<P

4.1.6 Определение среднего давления под подошвой условного фундамента

4.1.7 Определение расчетного сопротивления грунта под подошвой условного фундамента

4.2 Расчет свайного фундамента под 3,4,5,6,7 колонны

4.2.1 Определение необходимого числа свай в свайном фундаменте, размещение их в плане, определение плановых размеров ростверка

4.2.2 Определение высоты ростверка

4.2.3 Проверка выполнения условия расчета основания по I предельному состоянию

4.2.4 Определение среднего вертикального давления под подошвой условного фундамента и проверка выполнения условия p<P

4.2.5 Определение среднего давления под подошвой условного фундамента

4.2.6 Определение расчетного сопротивления грунта под подошвой условного свайного фундамента

5. Расчет фундаментов по деформациям

5.1 Расчет осадок фундаментов мелкого заложения

5.1.1 Осадки фундамента под колонны 1,2,8,9

5.2.2 Расчет прогнозируемых осадок для колонн 3,4,5,6,7

5.2 Расчет осадок свайных фундаментов

5.2.1 Осадки фундаментов под колоннами 1,2,8,9

5.2.2 Осадки фундаментов под колоннами 3,4,5,6,7

5.3 Расчет осадок методом эквивалентного слоя (для свайных ф-тов)

5.3.1 Осадки фундаментов под колоннами 1,2,8,9

5.3.2 Осадки фундаментов под колоннами 3,4,5,6,7

5.3.3 Стабилизация осадки во времени

6. Подбор сваебойного оборудования

6.1 Подбор сваебойного оборудования

6.2 Определение расчетного отказа

Выводы

Список используемой литературы

1. Задание на проектирование

Необходимо запроектировать фундамент под здание каркасного типа из сборных железобетонных элементов с колоннами сечением 0,4х0,4 м и шагом между ними 6 м, с гибкой конструктивной схемой. Пол подвала заглублен на 3,1 м от поверхности пола 1-го этажа. Отметка пола 1-го этажа 0,00 на 1,05м выше отметки спланированной поверхности земли.

Высота этажа - 3,6 м, количество этажей - 7.

Город строительства - Пермь. Инженерно-геологические условия района застройки представлены на инженерно-геологическом разрезе.

Нагрузки на колонны (с учетом нагрузок от перекрытия над подвалом) равны:

Для 1,2,8,9 колонн - ,

Для 3,4,5,6,7 колонн - ,

Нагрузки на фундамент определяются по формулам:

- для расчета по 1 группе предельных состояний

- для расчета по 2 группе предельных состояний

Тогда:

- для 1,2,8,9 колонн:

- для 3,4,5,6,7 колонн:

2. Анализ характеристик грунтов

2.1 Определение классификационных признаков грунтов

Слой №1

Насыпь неслежавшаяся, Rо - не нормируется

Слой №2

Песок пылеватый, средней плотности, влажный

Тип : 0,3 + 11,5+ 41,2 + 19,3 = 53,4 < 75 %

грунт свая колонна фундамент

R₀ = 150 кПа

Слой №3

Суглинок текучий

Тип: I_p = 26,4-14,9 = 11,5

Вид: I_l =

Разновидность:

R₀ не нормируется, так как I_l > 1

Слой №4

Песок мелкий, средней плотности, насыщенный водой

Тип : 0,4 + 13,7 + 61,8 = 75,9 > 75 %

R₀ = 200 кПа

Слой №5

Песок средней крупности, средней плотности, маловлажный

Тип : 2,5 + 37,5 + 29,7 = 69,7 > 50 %

R₀ = 400 кПа

2.2 Построение эпюры природного давления

Слой №1

15,7

h = 3,2

P = 15,7 x 3,2 = 50,2

Слой №2

18,6

e = 0,637

h = 0,8

P = 18,6 x 0,8 = 14,6

Слой №3а

18,82

e = 0,83

h = 0,8

P = 18,82 x 0,8 = 14,6

Слой №3б

18,82

18,82

e = 0,83

h = 5,35

I_l = 1,104

=13,93

P = 13,93 x 4,55 = 63,38

Слой №4

20,28

26,00

e = 0,83

h = 3,7

=15,57

P = 15,57 x 3,7 = 57,6

Слой №5

20,21

26,02

e = 0,619

h = 1,95

=15,45

P = 15,45 x 1,95 = 30,12

2.3 Компрессионные испытания

Слой 2 - песок пылеватый средней плотности влажный

Определение удельного веса сухого грунта:

г_d = г / (1+W) = 18,6 / (1 + 0,13) = 16,46 = 0,165

Значение влажности грунта:

W = 0,13

Определение пористости грунта:

n = e / (1+e) = 0,637 / (1+0,637) = 0,389

Значение угла внутреннего трения грунта:

ц = 27⁰

Определение коэффициента сжимаемости грунта:

m₀ = 0,00006 кПа^-1

Определение относительного коэффициента сжимаемости:

m_х = кПа^-1

Определение модуля деформации грунта:

E = в / m_х = 0,8 / 0,000037 = 21622 кПа

Определение коэффициента Пуассона:

х = 0,3

Слой 3 - суглинок текучий

Определение удельного веса сухого грунта:

г_d = г / (1+W) = 18,82 / (1 + 0,276) =14,75 = 0,148

Значение влажности грунта:

W = 0,276

Определение пористости грунта:

n = e / (1+e) = 0,83 / (1+0,83) = 0,45

Значение угла внутреннего трения грунта:

ц = 11⁰

Значение сцепления грунта:

c = 10 кПа

Определение коэффициента сжимаемости грунта:

m₀ = 0,000153 кПа^-1

Определение относительного коэффициента сжимаемости:

m_х = кПа^-1

Определение модуля деформации грунта:

E = в / m_х = 0,62 / 0,000085 = 7294 кПа

Определение коэффициента Пуассона:

х = 0,3

2.4 Штамповые испытания

Слой 4 - песок мелкий средней плотности насыщенный водой

Определение удельного веса сухого грунта:

г_d = г / (1+W) = 20,28 / (1 + 0,229) = 16,5 = 0,165

Значение влажности грунта:

W = 0,229

Определение пористости грунта:

n = e / (1+e) = 0,83 / (1+0,83) = 0,45

Значение угла внутреннего трения грунта:

ц = 27⁰

Значение сцепления грунта:

Определение модуля деформации грунта:

E = кПа

Определение коэффициента Пуассона :

х = 0,3

Слой 5 - песок средней крупности средней плотности маловлажный

Определение удельного веса сухого грунта:

г_d = г / (1+W) = 20,21 / (1 + 0,234) = 16,38 = 0,164

Значение влажности грунта:

W = 0,234

Определение пористости грунта:

n = e / (1+e) = 0,619 / (1+0,619) = 0,38

Значение угла внутреннего трения грунта:

ц = 31⁰

Определение модуля деформации грунта:

E = кПа

Определение коэффициента Пуассона :

х = 0,3

3. Расчет фундаментов мелкого заложения

3.1 Расчет глубины заложения фундамента

За отметку планировки принимаем отметку устья скважины номер 2 - 126,5

Допустимая глубина заложения фундамента из климатических условий для Перми:

Анализ инженерно-геологических условий района застройки показывает, что глубина заложения существенно не повлияет на конструкцию фундамента, поэтому глубины заложения определяем исходя из конструктивных соображений.

Отметка подошвы фундамента:

d = - 3,10 - 0,9 - 0,2 + 1,05 = 3,05м

Отметка подошвы фундамента (для фундамента с монолитной плитой 0,4м): d = - 3,10 - 0,9 -0,4 - 0,2 + 1,05 = 3,55м

Отметка подошвы фундамента (для фундамента с монолитной плитой 0,5м): d = - 3,10 - 0,9 -0,4 - 0,2 + 1,05 = 3,65м

3.2 Расчет отдельно стоящего фундамента для колонн 1,2,8,9

Нагрузки от колонн на отметке пола подвала равны:

3.2.1 Определение площади фундамента

Определяем размеры площади подошвы фундамента. Предварительные размеры находим графическим методом.

а) Задаемся тремя размерами площади подошвы фундамента:

,,

б) Определяем среднее значение давления под подошвой фундамента:

в) Определяем расчетное сопротивление рабочего слоя основания (слой №2)

R = ,

где

1,25, 1

1

0,91, 4,65, 7,15 - для пылеватого песка с ц = 27⁰

1

18,6 кН/м³, 15,7 кН/м³

c_II = 0 кПа

- приведенная глубина заложения

d_b = 2,05 - расстояние от планировочной отметки до пола подвала

R₁ =

R₂ =

г) Откладываем значения на чертеже и в точке пересечения графиков находим требуемую площадь фундамента:

А_ф = 6,71м², b = 2,59м

Изготавливаемые промышленно фундаменты имеют максимальную площадь 4,2 м2, следовательно необходимо сконструировать составной фундамент из опорной плиты 2,6х2,6м, высотой 30см и фундамента 2Ф12.9-3, используемого в качестве подколонника.

Определяем новое значение R

R₁ =

д) Определяем фактическое давление под подошвой фундамента

Объем подколонника 2Ф12.9-3 и фундаментной плиты:

Объем грунтовой пригрузки

Вес грунтовой пригрузки

Вес пригрузки от пола подвала:

Общий вес фундамента с пригрузкой грунтом обратной засыпки и полом подвала:

Давление под подошвой фундамента:

кПа

Условия p<R выполнено (279,3 < 305,9), следовательно фундамент для рабочего слоя подобран верно.

На расстоянии z = 0,95м ниже подошвы фундамента залегает слой текучего суглинка, в связи с этим необходимо проверить, будет ли при том допустимо давление передающееся на этот слой.

Проверяем допустимость давления на подстилающий слой по условию:

Дополнительное (осадочное) давление на отметке подошвы фундамента:

На отметке подошвы рабочего слоя грунта

Сумма давлений от собственного веса песка и от сооружения на суглинок под подошвой рабочего слоя:

Вычисляем расчетное сопротивление R_z суглинка для условного фундамента шириной b_z и глубиной заложения d+z.

Подготавливаем необходимые данные для расчета R:

= 16,28 кН/м³

1,1, 1

1

0,2, 0,83, 4,29 - для текучего суглинка с ц = 11⁰

1

1,2 м.

18,82 кН/м³

c_II = 10 кПа

Отсюда для запроектированной схемы:

R =

кПа

Условие не выполняется

Увеличение площади фундамента в данном случае представляется нецелесообразным, поэтому необходимо проектировать песчаную подушку.

3.2.2 Проектирование песчаной подушки

Предыдущий расчет показал, что опирание фундамента на пылеватый песок и залегающий ниже текучий суглинок невозможно, поэтому необходимо запроектировать песчаную подушку. Так как при опирании на более прочный слой песка высота подушки получится слишком большой ее необходимо проектировать «висячей». Высота такой подушки z подбирается методом итераций до удовлетворения условия , а также последующего расчета по II-му предельному состоянию (по деформациям) по условию

s < s_u.

Песчаная подушка из крупного песка укладывается слоями и уплотняется до состояния средней плотности (e = 0,65) и достижения плотностью скелета величины

Для подушки из крупного песка принимаем расчетное сопротивление R = 400 кПа и E₀ = 30 МПа, с=0, ц = 30⁰

Определяем размеры площади подошвы фундамента. Предварительные размеры находим графическим методом.

а) Задаемся тремя размерами площади подошвы фундамента:

,,

б) Определяем среднее значение давления под подошвой фундамента:

в) Определяем расчетное сопротивление рабочего слоя основания (песок подушки)

1,4, 1, 1

1,15, 5,59, 7,95 - для крупного песка с ц = 30⁰

1, 1,65 х 9,81 = 16,19 кН/м³

= 16,06 кН/м³

c_II = 0 кПа

- приведенная глубина заложения

d_b = 2,05 - расстояние от планировочной отметки до пола подвала

R₁ =

R₁ =

г) Откладываем значения на чертеже и в точке пересечения графиков находим требуемую площадь фундамента:

А_ф = 4,51м², b = 2,13м

Изготавливаемые промышленно фундаменты имеют максимальную площадь 4,2 м2, следовательно необходимо сконструировать составной фундамент из опорной плиты 2,2х2,2м, высотой 40см и фундамента 2Ф12.9-3, используемого в качестве подколонника.

Определяем новое значение R

R₁ =

R₁ =

д) Определяем фактическое давление под подошвой фундамента

Объем подколонника 2Ф12.9-3 и фундаментной плиты: