primer_oformlenia_kursovoy_raboty_po_MG

2.ПРОЕКТИРОВАНИЕ ФУНДАМЕНТОВ МЕЛКОГО ЗАЛОЖЕНИЯ

2.1.Назначение глубины заложения фундамента

2.1.1. Общие положения.

Глубина заложения фундаментов (расстояние от уровня планировки до уровня подошвы фундамента) назначается в зависимости:

1.назначения и конструктивных особенностей проектируемого сооружения и применяемых конструкций;

2.глубины заложения фундаментов примыкающих сооружений, а также глубины прокладки инженерных коммуникаций;

3.инженерно-геологических условий площадки;

4.гидрогеологических условий площадки и возможных их изменений в процессе строительства и эксплуатации сооружения;

5.глубины промерзания грунтов.

Вкурсовой работе достаточно рассмотреть 1, 3, 5 пункты. Глубину заложения фундамента назначают по наибольшему значению, полученному при рассмотрении вышеперечисленных факторов.

2.1.2. Глубина заложения фундаментов в зависимости от конструктивных особенностей проектируемого сооружения.

Минимальная глубина заделки колонны в фундамент определяется типом и размерами колонны. При этом учитывается, что:

–по конструктивным требованиям расстояние от уровня пола до обреза фундамента в безподвальных зданиях принимается равным 0,15 м;

–между нижней гранью колонны и фундаментом предусматривается зазор 50 мм;

–толщина плитной части фундамента должна быть не менее 200 мм;

–глубина стакана подколонника назначается исходя из глубины заделки колонны (1...1,5lк) и конструктивных зазоров – 50 мм;

–плитная часть фундамента может быть одно-, двух-, трёхступенчатой. Высота ступеней принимается равной 300 мм. Вылет ступеней может быть равен 150, 300, 450, 600 мм;

–все размеры фундамента должны соответствовать минимальному строительному модулю 50 мм, а размеры плитной части в плане – укрупнённому модулю 300 мм.

–размеры подколонника в плане назначаются исходя из размеров колонны с учётом

конструктивных зазоров – 75 мм; минимальной толщины стенок стакана 0,2lк, но не менее 175 мм, где lк – наибольший размер сечения колонны.

Схема определения глубины заложения фундамента представлена на рис. 2

30

Рисунок 2 - Схема к определению величины глубины заложения фундамента.

2.1.3. Выбор глубины заложения фундаментов в зависимости от инженерно-геологических условий площадки

Данный фактор не оказывает влияние на выбор глубины заложения фундаментов, поскольку верхний слой грунта песок среднепрочный, которая может служить надёжным основанием фундаментов.

2.1.4. Выбор глубины заложения фундаментов в зависимости от глубины сезонного промерзания грунта.

Глубина заложения наружных стен и колонн с учётом глубины промерзания назначается в соответствии с указаниями СНБ 5.01.01-99.

Нормативное значение глубины заложения фундаментов dfn допускается определять по схематическим картам промерзания грунтов. Для Пскова принимаем d fn = 1м .

Расчётная глубина сезонного промерзания грунта df у фундамента определяется по формуле:

d f = kn × d fn = 0,8×1,15×1 = 0,92м,

где kn – коэффициент, учитывающий влияние теплового режима здания на глубину промерзания грунта у фундамента, принимается по табл. 5.3 СНБ 5.01.01-99.

Окончательно принимаем глубину заложения фундамента d f = 1,6м .

30

2.2Определение размеров подошвы фундамента.

2.2.1Общие положения

Вданном разделе необходимо:

-определить предварительные размеры подошвы фундамента;

-определить величину расчётного сопротивления грунтов R;

-определить значение среднего, максимального и минимального давления под подошвой фундамента и добиться соблюдения условий СНБ 5.01.01-99.

2.2.2.Назначение предварительных размеров подошвы фундамента

Впорядке первого приближения площадь подошвы фундамента определяется по формуле:

A =		N0II			3000
	R0	-γ m ×d	;	A =		= 9,288м		2
					355 - 20 ×1.6
где N0II – расчётная нагрузка в плоскости обреза фундамента для расчёта основания по
предельному состоянию второй группы, кН;
R0		– расчётное			сопротивление		грунта, залегающего под подошвой фундамента

(определяется по табл. 5.10 ТКП 45-5.01-17-2006);

γ m – осреднённое значение удельного веса материала фундамента и грунта на его уступах,

принимается равным 20 кН/м3;

d – глубина заложения фундамента от уровня планировки, м.

Размеры подошвы фундамента под колонну: для прямоугольного сечения фундамента из условия, что l=(1,2…..1,4)b. Размеры подошвы фундамента назначаются кратными 300мм.

Получаем фундамент с размерами подошвы 4,5х1,8м площадью 8,1м2.

2.2.3. Определение расчетного сопротивления грунта.

Расчетное сопротивление грунта основания R(кПа) под подошвой фундамента (для зданий без подвала) определяется по формуле:

R = γ c1 k×γ c2 [M r × kz ×b ×γ II + M d × d1 ×γ II' + M c × cII ]

Принятые в формуле обозначения:

где gс1 и gс2 – коэффициенты условий работы, принимаемые по табл. В.1 СНБ 5.01.01-99; γ c1 =

1,25 и γ c2 = 1,0.

k – коэффициент, принимаемый 1,1 т.к. прочностные характеристики определены по таблицам СНБ;

По табл. В.2 СНБ 5.01.01-99 определяем коэффициенты Мγ = 1,86 , Мq = 8.62, Мq = 10.22 .

b – ширина подошвы фундамента;

kz – коэффициент, принимаемый равным 1 при b < 10 м; d1 – глубина заложения фундамента, м;

γ II ,γ II′ – средневзвешенное значение удельного веса грунта ниже и выше подошвы фундамента

соответственно, кН/м3.

Средневзвешенное значение удельного веса грунта выше и ниже подошвы фундамента определяется по формуле:

γ II (γ II' )=	åγ II ,i ×hi
	åhi

где hi - расчетная толщина слоев ниже и выше подошвы фундаментов соответственно, м.

30

¢		19 × 0,87 + 0,73×17		3
	=			= 18.2 кН/м
γ II		1.6

R= 1.251.1×1 (1.86 ×1×1.8 ×19 + 8.62 ×1.6 ×18.2 +10.22 × 0.1) = 395.6кПа

γII ,γ II′ – средневзвешенное значение удельного веса грунта ниже и выше подошвы фундамента

соответственно.

Расчётная схема к определению величины R приведена на рис. 3.

	№	Тип грунта,	Расчетная	DL
	ИГЭ	основные характеристики	толщина слоя, м	0.000
				(120,85)			=3000кН
	1	Насыпной слой	h1=0,73	FL
					f=1600	Gg	N0,II
				-1.600
				(119,25)
			h1=0,87		d
		Песок крупный
	2		1,63		r=1,63
				WL
				(118,9)	Z		MII
							NII
	3	Глина мягкопластичная	8,0		Рmin=368,54кПа		кПа=444,26MAXP
		Рисунок 3 – Расчётная схема к определению величины R.

2.2.4. Проверка давления под подошвой фундамента.

По предварительным размерам фундаментов определяется полная нагрузка, действующая на основание. Упрощаем схему приложения нагрузок и в общем случае полную нагрузку на уровне подошвы принимаем равной:

30

NII = N0,II + GF ,II , M II = M 0,II ,

где GF,II – осреднённый вес фундамента и грунта на его уступах, равный:

GF,II = γ m × d × AF ,

где AF – площадь подошвы фундамента.

GF ,II = 20 ×1,6 ×8.1 = 291.6кН

NII = 3000+ 291.6 = 3291.6кН		M II = 230кНм.
Согласно СНБ 5.01.01-99 давление под подошвой фундамента ограничивается
следующими условиями:
Р ≤ R ;	Рmax £1,2R ; Рmin > 0 ,

где p – среднее давление под подошвой фундамента, кПа;

Рmax, Рmin – максимальное и минимальное давление под подошвой фундамента соответственно, кПа.

Р =

N

II

=

3291.6

= 406.4кПа ;

W =

bl 2

=

1.8 × 4.5

2

= 6.075м3

;

А

8.1

6

6

F

Рmax

=

NII

+

М II

=

3291.6

+

230

= 444.26кПа

АF

W

8.1

6.075

Рmax

=

NII

-

М II

=

3291.6

-

230

= 368.54кПа ,

АF

W

8.1

6.075

где W – момент сопротивления площади подошвы фундамента, м3.

Условие p<R удовлетворяется. Расхождение составляет:

395.6 − 406.4

×100% = 2% £ 10% .

395.6

Условие pmax £ 1,2R удовлетворяется: 444.26 £ 1.2 ×395.6 = 474.72

Условие pmin

> 0 удовлетворяется: 368,54>0.

2.3.Определение осадки фундамента методом послойного суммирования.

2.3.1.Общие положения

Осадку основания определяем методом послойного суммирования – как сумму осадок элементарных слоев грунта в пределах сжимаемой толщи в следующей последовательности:

-основание под фундаментом разбивается на 8-10 элементарных слоев;

-под центром подошвы фундамента строится эпюра природного (бытового) давления (σzg);

-под центром подошвы фундамента строится эпюра дополнительного давления (σzp);

-находится граница сжимаемой толщи ВС;

-определяются средние значения дополнительного давления в пределах каждого элементарного слоя (σzp,i);

-определяется величина средней осадки фундамента (S).

2.3.2. Разбивка основания на элементарные слои грунта.

Разбивку основания на элементарные слои выполняем с учетом следующих требований:

-толщина элементарного слоя принимается в пределах 0,2 – 0,4 ширины фундамента, но не более 1м;

-физико-механические свойства грунта в пределах элементарного слоя не должны изменяться, т.е. границы элементарных слоев должны совпадать с границами инженерно-геологических элементов и уровнем подземных вод.

30

2.3.3. Построение эпюр природного и дополнительного давления под центром подошвы фундамента и определение осадки основания.

Величина природного давления определяется по формуле:

σzg,i = Σ γII,i hi

Значения эпюры дополнительного давления под центром подошвы фундамента FL, на границах инженерно-геологических элементов и на уровне грунтовых вод WL.

При этом необходимо учитывать, что:

-эпюра природного давления σzg находится от уровня естественного рельефа NL (при планировке территории насыпкой или срезкой до 3 м);

-для водопроницаемых грунтов, находящихся ниже уровня грунтовых вод, удельный вес

грунта принимается с учетом взвешивающего действия воды, т.е. γIIw;

-на границе водопроницаемых грунтов с водоупором (глины и суглинки (кроме лессовых)) значение σzg изменяется скачкообразно.

-найденные значения эпюры природного давления наносятся на расчетную схему.

Эпюра дополнительного давления под центром подошвы фундамента

Значение эпюры дополнительного давления под центром подошвы фундамента определяется по формуле:

σzp = αP0 ,

где α – коэффициент рассеивания, принимаемый в зависимости от формы подошвы фундамента, соотношения сторон прямоугольного фундамента и относительной глубины ζ , принимаемый по табл.II.3, [2];

p0 = p - σzg,F ,

где σzg,F - природное давление грунта на уровне подошвы фундамента.

Вычисление значений дополнительного давления σzp рекомендуется производить в табличной форме. Эпюра дополнительного давления показывается на расчетной схеме.

Величина природного давления определяется по формуле:

σzg,i = Σ γII,i hi,

Значения эпюры дополнительного давления под центром подошвы фундамента определяется по формуле:

σzp = αP0 ,

где α - коэффициент рассеивания, принимаемый по табл. из [7];

P0 = P - σzg,F,

где σzg,F - природное давление грунта на уровне подошвы фундамента. Вычислим ординаты эпюры природного давления:

на поверхности земли:
σzg = 0; 0,2·σzg = 0;
на уровне подошвы фундамента:
σzg,F = 19,0·0,87 =20,33кПа;		0,2·20,33 = 4,066 кПа;
на контакте 2 и 3 слоев (с учетом взвеш-его действия воды):
σzg,(1-2) = 20,33 + 9,3·1,63 = 33,629 кПа.		0,2·33,629 = 6,73 кПа;
на контакте 2 и 3 слоев (без учета взвеш-его действия воды):
σzg,( 1-2) = 20,33 + 19,0·1,63 = 47,5 кПа.		0,2·47,5 = 9,5 кПа;
на контакте 3 и 4-го слоёв:
σzg,(3-4) = 47,5+19,2·5,5 = 153,1 кПа;		0,2·153,1 = 30,62 кПа;
на нижней границе разреза:
σzg,(4) = 153,1 + 19,9·2 = 192,9 кПа.	0,2·192,9 = 38,58 кПа;

Определяем дополнительное давление под подошвой фундамента:

30

P0 = P – σzg,F = 406,4 – 20,33 = 386,07 кПа.

Разбиваем основание под подошвой фундамента на элементарные слои. Толщину элементарного слоя принимаем так, чтобы ζ = 2Z/b была кратной 0,4:

Z = 0,4·1,8/2 = 0,36 м.

	Вычисление осадки фундамента.
№	Тип грунта,	Расчетная					DL
ИГЭ	основные характеристики	толщина слоя, м					0.000
							(120,85)
1	Насыпной слой	0,73					NL
							(120,12)
	Песок крупный,среднепрочный,						FL
	водонасыщенный
							-1.600
2	Eo=17.4МПа	2,5
			FL				(119,25)	386
	? II=19,0кН/м?		(118,9)	? zg,F=20,33		360
								377
	? II w =9.3кН/м?
								338
				47,5	9,5	350		285
							236
				33,63		350
							195 ? zp
				? zg
	Глина мягкопластичная						162
3		8,0				135
	? II=19,2кН/м?
						114
								c=6,8
						97	0,2? zp
						83
								H
						71
						62
						54
						43
						37	BC
			153,1		27	30,62	(112,25)
	Суглинок прочный				24
4	Eo=21.4МПа	10,0			22
	? II=19,9кН/м?				19
			192,9		17
	Рисунок 4 – Осадка фундамента

Вычисление значений дополнительного давления (σzp) будем производить в табличной

форме:

	№ ИГЭ	z, м	ζ = 2z / b	α	σ zp ,кПа	σ zp,i ,кПа
	1	2	3	4	5	6
		0	0	1	386	381,44
	2	0,36	0,4	0,976	377	357,5
		0,72	0,8	0,876	338	311,76
		1,08	1,2	0,739	285	260,8
		1,43	1,6	0,612	236	215,63
	3	1,78	2	0,505	195	178,4
		2,14	2,4	0,419	162	148,25
		2,5	2,8	0,349	135	124,13
		2,86	3,2	0,294	114	105

30

		3,22	3,6	0,250	97	89,57
		3,58	4	0,214	83	77,02
		3,94	4,4	0,185	71	66,79
		4,3	4,8	0,161	62	58,3
		4,66	5,2	0,141	54	48,455
		5,38	6	0,110	43	38,22
		6,1	6,8	0,088	37	30,5
		6,93	7,7	0,070	27	25,68
		7,04	7,8	0,063	24	23,36
	4	7,76	8,6	0,058	22	20,66
		8,48	9,4	0,049	19	18,15
		8,93	9,9	0.045	17

2.3.4. Определение границы сжимаемой толщи.

Границу сжимаемой толщи ВС при расчете осадки методом послойного суммирования ограничивают глубиной, на которой дополнительное напряжение (σzp) составляет не более 20% от природного (σzp ≤ 0,2 σzg).

Расположение границы ВС определяется графически на пересечении эпюры 0,2σzg и эпюры σzp.

2.3.5.Вычисление осадки основания.

Определяем осадку каждого слоя грунта основания, что удобнее делать для каждого ИГЭ в отдельности.

Осадка основания в пределах сжимаемой толщи определяется по формуле:

S = β × å hi ×σ zp,i
Ei	(2.14)

β - безразмерный коэффициент, равный 0,8 /2/.

σzp,i – среднее значение дополнительного вертикального нормального напряжения в i-м слое грунта, равное полусумме указанных напряжений на верхней zi-1 и нижней zi границах слоя по вертикали, проходящей через центр подошвы фундамента;

Значение полученной абсолютной конечной осадки сравнивают с величиной предельной допустимой средней осадки (SU).

Осадка ИГЭ №1:

S1 = 174000.8 ×(381.44× 0.36 + 357.5× 0.36 + 311.76×0.36 + 260.8× 0.35) = 0.017м

Осадка ИГЭ №2:

S2 = 180000.8 ×(215,63×0,36 +178,4×0,36 +148,25×0,36 +124,13×0,36 +105×0,36 + 89,57´

´0,36 + 77,02×0,36 + 66,79×0,36 + 58,3×0,36 + 48,455×0,72 + 38,22×0,72 + 30,5×0,72 +

+25,68×0,47) = 0.021м

Осадка ИГЭ №3:

S3 = 214000.8 ×(23,36× 0,47 + 20,66× 0.72 +18,15×0.72) = 0.0014м

Полная осадка фундамента.

S = 0,0014+ 0,017+ 0,021= 0,0394м ≤ 0,08м

30

Условия выполнены.

3.ПРОЕКТИРОВАНИЕ СВАЙНЫХ ФУНДАМЕНТОВ.

3.1.Общие положения.

Расчёт свайных фундаментов производится согласно требованиям [3]. Проектирование свайных фундаментов включает в себя: определение типа свай и свайного ростверка, геометрических размеров свай, ростверка и глубины его заложения, количества свай в ростверке, отвечающих требованиям по несущей способности, жёсткости, долговечности и экономичности.

Расчёт свай и свайного фундамента производится по двум группам предельных состояний п. 3.1 [3].

В курсовой работе при проектировании свайного фундамента необходимо выполнить расчёты по несущей способности грунта основания свай и по осадкам основания свайного фундамента.

При этом под колонны каркасных зданий рекомендуется использовать свайные кусты с монолитным ростверком и монолитном или сборном стаканом.

3.2 Выбор типа сваи и глубины заложения ростверка

Принимаю железобетонную сваю квадратного сечения с поперечным сечением 0,4х0,4 м.

3.3 Определение несущей способности сваи. 3.3.1Несущая способность сваи по материалу.

Принимаю несущую способность железобетонных свай (Fd), изготавливаемых по ГОСТ 19804.1- 79 сечением 0,4х0,4 м - 2000 кН.

3.3.2.Несущая способность сваи по грунту.

Вкурсовой работе определяю несущую способность сваи по грунту, используя табличные данные согласно П4-2000 к СНБ 5.01.01-99. В этом случае несущая способность определяется по формуле:

Fd = gc (gCR × R × A + U × ågcf × fi × hi ) ,

где gС - коэффициент работы сваи в грунте, принимаемый равным 1;

gCR, gcf - коэффициенты условия работы грунта соответственно под нижним концом сваи и по боковой поверхности, принимаемые по П4-2000 к СНБ 5.01.01-99; А - площадь поперечного сечения сваи;

R - расчетное сопротивление сваи под нижним концом сваи, принимаемое по П4-2000 к СНБ 5.01.01-99 в зависимости от типа грунта, характеристик его физического состояния, а также от глубины расположения нижнего конца сваи (Zk);

30

U - периметр поперечного сечения сваи;

fi - расчетное сопротивление i-того слоя грунта основания на боковой поверхности сваи, принимаемое по П4-2000 к СНБ 5.01.01-99 в зависимости от типа грунта, характеристик его физического состояния, а также от глубины расположения i-того слоя грунта;

hi - толщина i-того слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью.

№	Тип грунта,	Расчетная				DL
ИГЭ	основные характеристики	толщина слоя, м				0.000
						(120,85)
1	Насыпной слой	0,73				NL
						(112,12)
	Песок крупный,среднепрочный,				2615	FL
	водонасыщенный
						-1,800
2	Eo=17.4МПа					(119,05)
	?II=19,0кН/м?	2,5			4230
	?II w=9.3кН/м?					1230
				6230
3	Глина мягкопластичная	5,5	9365	7980		2000
	?II=19,2кН/м?
		10000
						2000
						1500
	Суглинок прочный					1270
4	Eo=21.4МПа	2,0
	?II=19,9кН/м?
	Рис. 5 Расчетная схема определения несущей способности сваи по грунту

Глубина заделки сваи в ростверк lз=0,5м. Глубина погружения сваи не менее lh=1,0м. Расстояние от подошвы ростверка до кровли несущего слоя h=6,73м.

L=0,5+1+6,73=8,23 м. Принимаем длину сваи 8,5 м.

Несущая способность сваи по грунту определяем по таблице 6.2 П4-2000 к СНБ 5.01.01-99

при ZR = 10,0 м		R = 1060 кПа;
при Z1 = 2,615 м			f1	= 63,1	кПа;
при Z2	= 4,230 м	IL= 0,58	f2	= 16,7	кПа;
при Z3	= 6,230 м	IL= 0,58	f3	= 24,71 кПа;
при Z4	= 7,980 м	IL= 0,58	f4	= 27,38 кПа;
при Z5	= 9,365 м	IL= 0,75	f5	= 16,183 кПа;

30