Курсовая работа (т): Расчет и конструирование фундаментов общественного здания

Расчет и конструирование фундаментов общественного здания

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ

РОССИЙСКАЯ ОТКРЫТАЯ АКАДЕМИЯ ТРАНСПОРТА

Курсовой проект

по дисциплине: «Основания и фундаменты»

тема: «Расчет и конструирование фундаментов общественного здания»

Смоленск 2014

Содержание

1.      Исходные данные

.        Анализ инженерно-геологических условий и определение расчетных характеристик грунтов

.        Проектирование фундаментов на естественном основании

.1 Определение глубины заложения подошвы фундамента

.2 Определение размеров подошвы фундамента

.3 Определение расчетного сопротивления грунта основания

.4 Проверка давления под подошвой фундамента

.5 Расчет осадки фундамента

.6 Проверка прочности слабого подстилающего слоя основания стр.

.        Проектирование свайных фундаментов

.1 Выбор типа, длины и сечения свай

.2 Предварительное определение глубины заложения и толщины плиты ростверка

.3 Определение расчетного сопротивления сваи

.4 Проверка давления в основании свайного фундамента как условно массивного

.5 Расчет свайного фундамента по деформациям

.        Технико-экономическое сравнение вариантов фундаментов и выбор основного варианта

.        Указания по производству работ и технике безопасности для основного варианта

Литература

1. Исходные данные

Запроектировать фундаменты общественного здания: на естественном основании и свайные. Произвести выбор основного варианта на основе технико-экономического сравнения.

Таблица 1. Физико-механические свойства грунтов оснований

Таблица 2. Расчетные данные

2. Анализ инженерно-геологических условий и определение расчетных характеристик грунтов

фундамент свая инженерный геологический

Таблица 3. Сводная таблица физико-механических свойств грунтов

Площадка строительства здания в геологическом отношении представлена следующими напластованиями:

·        растительный грунт - мощность слоя 0,3 м, с объемным весом 14,1 кН/м³; такой грунт не используется в качестве естественного основания и перед строительством срезается и консервируется для последующего использования;

·        песок мелкий средней плотности, средней степени насыщенная водой (влажный) с мощностью слоя 3,5 м с объемным весом 19,2 кН/м³, расчетное сопротивление R₀=200 кПа; может использоваться в качестве естественного основания;

·        глина мягкопластичная с мощностью слоя 2,9 м и расчетным сопротивлением R₀=259,85 кПа - может служить естественным основанием при возведении фундаментов;

·        суглинок пылеватый с линзами песка полутвердый, мощность слоя не установлена, расчетное сопротивление R₀=262,75 кПа - может служить естественным основанием при возведении фундаментов;

В соответствии с СП 22.13330.2011 «Основания зданий и сооружений» основания фундаментов, сложенные нескальными грунтами, рассчитываются по второй группе предельных состояний - по деформациям.

В расчете приняты следующие допуски:

.        при проектировании фундаментов на естественном основании и свайных фундаментов по II группе предельных состояний - N_II=N_n, M_II=M_n’;

.        при расчете свайных фундаментов по I группе предельных состояний - n=1,2; N_I=1,2N_n; M_I=1,2M_n

Для проведения дальнейших расчетов необходимо определить расчетные характеристики грунтов. Они отличаются от нормативных на величину коэффициента надежности по грунту.

Доверительная вероятность, согласно нормам при расчетах оснований фундаментов принимается α=0,95 для расчетов по первой группе предельных состояний (прочности и несущей способности) и α=0,85 для расчетов по второй группе предельных состояний (по деформациям).

Для условий, принятых в данном расчете:

·        число частных определений характеристик n=12

·        коэффициент вариации на основе статистической обработки результатов опытов V=0,08

коэффициенты надежности по грунту принимаем:

а) для расчета по I предельному состоянию (α=0,95)

при определении γ: t_α=1,80

при определении с и φ: t_α=1,81; ρ=1,81·0,08=0,145

б) для расчета по II предельному состоянию (α=0,85)

при определении γ: t_α=1,095

при определении с и φ: t_α=1,10; ρ=1,10·0,08=0,088

Расчетные характеристики грунтов по двум группам предельных состояний определены по формулам:

; ; ; ; ;

и сведены в таблицу 4.

Расчетные характеристики грунтов по двум группам предельных состояний

Таблица 4

3. Проектирование фундаментов на естественном основании

3.1 Определение глубины заложения фундаментов

Глубина заложения фундаментов d₁ определяется с учетом:

·        назначения и конструктивных особенностей проектируемого сооружения - в здании присутствует подвал;

·        величины и характера нагрузок, воздействующих на основание;

·        глубины заложения фундаментов примыкающих зданий и сооружений - отсутствуют;

·        инженерно-геологических условий площадки строительства (физико-механических свойств грунтов, характера напластования);

·        гидрогеологических условий площадки и возможных их изменений в процессе строительства и эксплуатации сооружения) - уровень грунтовых вод на отметке 99,7;

·        глубины сезонного промерзания грунтов.

Нормативная глубина сезонного промерзания грунтов:

,

М_t=30 - коэффициент, численно равный сумме абсолютных значений среднемесячных отрицательных температур за зиму в данном районе;

d₀=28 см - глубина промерзания песков мелких.

Расчетная глубина сезонного промерзания грунта:

,

K_h=0,4 - коэффициент, учитывающий влияние теплового режима здания на глубину промерзания грунта у фундаментов стен и колонн

3.2 Определение размеров подошвы фундамента

Площадь подошвы нагруженного фундамента:

,

N_0II - расчетная нагрузка, приложенная к обрезу фундамента

N_0II= 950 кН - для колонны 2-А

N_0II= 1250 кН - для колонны 2-Б;

R₀=200 кПа - расчетное сопротивление грунта основания;

γ_ср=20 кН/м³ - средний удельный вес грунта и материала кладки фундамента;

d₁=1,6 м - глубина заложения фундамента от планировочной отметки.

Для фундамента под колонну 2-А (колонна крайнего ряда - внецентренное загружение)

Размеры квадратного в плане фундамента

м

Принимаем столбчатый фундамент под колонну крайнего ряда с размерами подошвы 2,5х2,5 м.

Для фундамента под колонну 2-Б (колонна среднего ряда - центральное загружение)

Размеры квадратного в плане фундамента

м

Принимаем столбчатый фундамент под колонну среднего ряда с размерами подошвы 2,8х2,8 м.

3.3 Определение расчетного сопротивления грунта основания

Расчетное сопротивление грунта основания по прочностным характеристикам грунта основания:

,

γ_с1 = 1,0; γ_с2 = 1,05 -коэффициенты условий работы;

К = 1 - коэффициент надежности по грунту;

М_Y = 1,34; М_q = 6,34; М_с = 8,55 - коэффициенты, зависящие от угла внутреннего трения;

b - ширина подошвы фундамента, м; b₁ = 2,5 м; b₂ = 2,8 м;

γ_II = 19,49 кН/м³ - осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента на глубину 0,5b

γ^’_II = 18,71 кН/м³ - то же, залегающих выше подошвы в пределах глубины d₁;

d₁ = 0,5 м

d_b = 2 м

Для фундамента под колонну 2-А

Для фундамента под колонну 2-Б

Уточняем размеры подошвы фундаментов с учетом расчетного сопротивления грунта.

Для фундамента под колонну 2-А

Размеры квадратного в плане фундамента

м

Принимаем столбчатый фундамент под колонну крайнего ряда с размерами подошвы 1,8х1,8 м.

Для фундамента под колонну 2-Б

Размеры квадратного в плане фундамента

м

Принимаем столбчатый фундамент под колонну среднего ряда с размерами подошвы 1,9х1,9 м.

3.4 Проверка давления под подошвой фундамента

Давление под подошвой центрально нагруженного фундамента:

,

N_0II = 1250 кН - внешняя расчетная нагрузка, действующая на обрез фундамента;