Курсовая работа (т): Расчет и устройство фундаментов мелкого заложения

Расчет и устройство фундаментов мелкого заложения

1.      Оценка инженерно-геологических условий и свойств грунтов с определением расчетного сопротивления грунтов основания

а) По шифру принимается схема сооружения и геологические условия

Шифр задания: 46.

Выбор варианта (табл. 3.1):

·        вариант задания по табл. 1 Приложения 2 (10): номер схемы - 4 (Химический цех); вариант - четный (L=6 м, без подвала);

·        вариант по геологическому разрезу - 1.

б) Устанавливаются нагрузки и характеристики грунтов

Вариант 1.

Рис.1 Геолого-литологический разрез

По варианту №1 геолого-литологического разреза четыре вида грунтов: почвенно-растительный слой, глина серая пылеватая, слоистая (ленточная); супесь серая, легкая, слабо слоистая с линзами песка; суглинок темно-серый, тяжелый, с линзами песка, включениями гальки (морена); уровень поземных вод на глубине 5 м. Так как почвенно-растительный слой срезается при устройстве котлована под фундамент (в виду того, что имеет малую мощность, низкие расчетные характеристики и не может служить основанием), то его характеристиками можно пренебречь.

Таблица 1. Характеристики грунтов 1

Для расчетов по несущей способности (по первой группе предельных состояний) некоторые показатели свойств нужно вычислить по формулам:

γI = γII /1,1; φI = φII /1,1; С_I = С_II /1,5

Таблица 2. Характеристики грунтов 2

в) Анализ инженерно-геологических условий и оценка строительных свойств грунтов

Площадка строительства химического цеха находится в г. Москва. Порядок напластования указан на Рис.1 Геолого-литологический разрез. Исходные характеристики грунтов приведены в табл. 1.

Анализируя инженерно-геологические условия площадки строительства и расчетные характеристики, представленные изыскателями, можно сделать следующие выводы:

·        Почвенно-растительный слой имеет малую мощность, низкие расчетные характеристики и не может служить основанием.

·        Грунт 2-го слоя: глина серая пылеватая, слоистая (ленточная), мощность 4 м. По показателю текучести - коэффициент пористости е=1,08; показатель текучести JL=0,5; согласно ГОСТ 25100-2011 тугопластичная, сильносжимаемая Е0=3,5 Мпа, условное расчетное давление сопротивления R0=200 кПа (по интерполяции из табл. 5 «Методических рекомендаций к выполнению курсовой работы»).

·        Грунт 3-го слоя: супесь серая, легкая, слабо слоистая с линзами песка, мощностью 2,5 м. По показателю текучести - коэффициент пористости е=0,69; показатель текучести JL=0,55; пластичная; средней сжимаемости Е0=14 Мпа, условное расчетное давление сопротивления R0=225 кПа (по интерполяции из табл. 5).

·        Грунт 4-го слоя: суглинок темно-серый, тяжелый, с линзами песка, включениями гальки (морена), мощностью больше 5 м. По показателю текучести - коэффициент пористости е=0,42; показатель текучести JL=0,31; согласно ГОСТ 25100-2011 тугопластичный, Е0=18 Мпа, условное расчетное давление сопротивления R0=280 кПа (по интерполяции из табл. 5).

Таким образом, все грунты, залегающие ниже насыпного слоя, обладают небольшой сжимаемостью, за исключением 2-го слоя, и значительной прочностью, причем последняя нарастает с глубиной (эпюра R 0 , рис.16). В качестве несущего слоя для фундаментов на естественном основании могут служить мелкий песок или суглинок; для свайных фундаментов - полутвердая глина. Супесь является водоносным слоем (У.Г.В. на глубине 5 м).

Результаты расчёта представлены в таблице 2.

Таблица 3. Оценка инженерно-геологических условий площадки строительства).

В конечном итоге:

·        для глины серой пылеватой, слоистой (ленточной) - R0=200 кПа;

·        для супеси серой, легкой, слабо слоистой с линзами песка - R0=225 кПа;

·        для суглинка темно-серого, тяжелого, с линзами песка, включениями гальки (морена) - R0=280 кПа.

. Расчет фундамента мелкого заложения

.1 Определение глубины заложения подошвы фундамента

При выборе глубины заложения фундамента учитываются следующие факторы:

) инженерно-геологические условия площадки строительства: в соответствии с приложением 1, грунты пригодны в качестве основания для фундаментов мелкого заложения (расчетное сопротивление R=200 кПа, начиная с глубины dф = 1,7 м);

) особенности возводимого здания: глубина заложения подошвы фундамента принимается равной 0,5 м, т. е. здание не имеет подвала, dф = 0,5 м;

) климатические особенности: основным климатическим фактором, влияющим на глубину заложения фундаментов, является промерзание грунтов. Для определения возможности промерзания грунтов под фундаментами необходимо, прежде всего, знать нормативную глубину промерзания dfn:

=d0*Mt

где M_t - безразмерный коэффициент, равный сумме абсолютных среднемесячных отрицательных температур за зимний период в районе строительства, принимаемый по СНиП 2.01.01-82 для г. Москвы M_t=34,3; d0 - величина, принимаемая равной для суглинков и глин - 0,23 м.

dfn=0,23* 34,3=1,35 м.

Принимаем глубину заложения фундамента равную 1,35 м.

Для определения расчетной глубины промерзания воспользуемся формулой

 = dfn*kh*γc

где (dfn= 1,35 м - нормативная глубина промерзания; kh - коэффициент, учитывающий влияние теплового режима сооружения на глубину промерзания грунтов у фундаментов, принимаемый по СНиП 2.01.01-82 (таблица 1): kh = 0,5; γc = 1 - коэффициент условий промерзания грунта, учитывающий изменчивость климата.

df =1,35*0,5*1=0,68 м.

Окончательно принимаем глубину заложения подошвы фундамента 1,35 м (в зависимости от нормативной глубины промерзания).

.2 Определение расчетного сопротивления грунта основания при ширине подошвы фундамента равной 1 м

Расчетное сопротивление грунта определяется по СП 12.13330.2011 (формула (5.7).

где _с1 = 1,2 (коэффициент  зависит от вида грунтов, лежащих в основании здания. I_L = 0,5, т.е. 0,25≤ I_L ≤ 0,5, согласно СП - _с1=1,2) и _с2=1,1 (коэффициент _с2 зависит как от вида грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента, так и от отношения длины здания L к его высоте Н, а также жесткости здания. Длина здания L=36 м, высота Н=34 м. L/H=36/34=1,06) - коэффициенты, условий работы, принимаемые по табл. 5.4 <#"890886.files/image005.gif">

.3 Определение размеров подошвы фундамента

Согласно варианту задания необходимо запроектировать и рассчитать основание и фундаменты Химического корпуса (вариант 4). Выбираем первое сочетание нагрузок.

Рис.2 Химический корпус (вариант 4), l=6 м.

Таблица 4. Усилия на обрезе фундамента от расчетных нагрузок.

Размер подошвы фундамента А_ф определяется по формуле:

А_ф = N₀^II/(R- γ_ср^IId)

где N₀^II - расчетная нагрузка по II группе предельных состояний, приложенная к обрезу фундамента; R - расчетное сопротивление грунта основания; γ_ср^II - средний удельный вес грунта; d - глубина заложения фундамента.

А_ф = N₀^II/(224- 18,2*1,35)

₀^II - расчетная нагрузка по II группе предельных состояний для пяти типов фундаментов и двух сочетаний.

Таблица 5. Нагрузка по типам фундамента

Результаты вычислений А_ф сводим в таблицу:

Таблица 6. Размер подошвы фундамента

На фундамент действует изгибающий момент, поэтому найденную площадь увеличиваем на 20%.

.4 Конструирование фундамента (определение размеров подошвы фундамента)

В методических указаниях по выполнению курсовой работы по дисциплине «Основания и фундаменты» указано, что для определения размеров подошвы прямоугольного фундамента, необходимо учитывать следующее условие:

/l = 0,5÷0,85

где b - ширина подошвы фундамента; l - длина подошвы фундамента. 1-й тип. Для ленточного фундамента из сборных ЖБ элементов ФЛ-10-12-2 (1-й тип фундамента) усилия даны на 1 м их длины: b=1 м, а l=1 м. Отсюда: b/l =1>0,85 . Увеличив l на 0,2 м (под значения ФЛ-10-12-2), получим b/l=1/1,2=0,83. Площадь подошвы: S=1*1,2=1,2 м²>0,96 - удовлетворяет условиям (для 1-го типа). Проведем вычисления для остальных типов фундаментов:

-й тип. Размеры колонны 0,8x0,6 м, длину подошвы фундамента l можно расcчитать (см. рис. 2): l = 0,8 + 0,075*2 + 0,3*2 + 0,3*2 = 2,15 м.

Аналогично рассчитываем ширину подошвы b:

b = 0,6 + 0,075*2 + 0,3*2 + 0,3*2 = 1,95 м

Рис.3 Заделка колонны в монолитный ж/б фундамент

Отношение: b/l=1,95/2,15=0,9>0,85. Увеличим l на 0,6 и получим:b/l= =1,95/2,75=0,7<0,85.Удовлетворяет условиям по соотношению b/l.

Площадь подошвы фундамента: S=1,95*2,75=5,36 м²<16,91 м² (для 2-го типа). Не удовлетворяет условиям. Следовательно, необходимо увеличить размеры подошвы фундамента, путем подбора получаем (с учетом кратности размера фундамента = 300 мм):