Пояснительная записка к курсовому проекту

Курсовая работа защищена

с оценкой: _____________

Руководитель: Казаков А. С.

“____” _____________ 2009г.

 

 

Основания и фундаменты

Пояснительная записка к курсовому проекту

ЯГТУ 270102.65- КР

 

Работу выполнил

студентка гр. ПГС-42

________Морева Л.А.

“___” ________ 2009г.

 

2009г.

СОДЕРЖАНИЕ

 

Оценка инженерно-геологических условий площадки строительства

1.1.Анализ геологического строения площадки…………………………………6

1.2.Построение инженерно-геологического разреза…………………………….7

1.3.Определение наименования и характеристик грунтов……………………7-9

Проектирование фундамента мелкого заложения

2.1.Определение глубины заложения фундамента…………………………… 10

2.2.Определение размеров подошвы фундамента……………………………11-13

2.3.Проверка подстилающего слоя……………………………………………13-14

2.4.Расчет осадки фундамента………………………………………….. ……..14-15

2.5.Расчет по несущей способности грунта………………………………….16-17

Проектирование свайного фундамента

3.1. Определение глубины заложения ростверка и выбор свай………………...18

3.2.Расчет свайного фундамента………………………………………………18-21

3.3. Расчет осадки свайного фундамента……………………………………..21-22

4.Технико-экономическое сравнение двух вариантов …………………………………………………………………...……23-24

5.Проектирование фундаментов под отдельные части здания …………………………………………………………………………25-31

Список использованных источников ……………………………………………………………..…………..32

 

 

Задание на проектирование

1. Проектируемое здание – Химический корпус.

2. Вариант нагрузки – 1.

3. Строительная площадка № 32.

4. Место строительства – г. Бежецк.

 

1.Оценка инженерно-геологических условий площадки строительства.

Оценка инженерно-геологических условий заключается в анализе геологического строения, изучении физико-механических свойств грунтов строительной площадки и условных расчетных давлений на грунт.

 

Анализ геологического строения площадки.

Строительная площадка находится в городе Бежецк, рельеф местности ровный, max абсолютная отметка 99.00 м, min абсолютная отметка 98.00 м, уклон местности i= 0.01, уровень грунтовых вод расположен на отметке 92.60 м, здание размещается между тремя скважинами.

 

Построение инженерно-геологического разреза.

Инженерно-геологический разрез представлен на рисунке 1.

На основании геологического разреза наблюдается согласное залегание грунтов. Естественное основание слоистое. Уровень грунтовых вод на глубине 5,8 м.

 

Проверка подстилающего слоя.

При наличии в пределах основания подстилающего слоя мень­шей прочности необходимо сделать его проверку, которая произво­дится в соответствии с [5, стр.10, п.2.48]. На кровле слабого слоя (рис. 2)должно выполняться условие:

,

где s_zgz и s_zpz - вертикальные нормальные напряжения в грунте на глубине z от подошвы фундамента, соот­ветственно дополнительное от нагрузки по подошве фундамента и от собственного ве­са, кПа; R_z - расчетное сопротивление слабого грунта на глубине z, кПа, вы­численное для условного фундамента шири­ной b_z,м по формуле [5, с. 8, (7)] при g_c1 = g_c2 =1.

Вертикальные нормальные напряжения опре­деляются согласно [6, с.60 - 67,84, прил.4]:

= 19,3×0,35+ 19,3×0,65+19,3×1,05+19,5×2,6= 90,27 кН

где - дополнительное давление сверх давления от собственного веса грунта по подошве фундамента, кПа

a_z - безразмерный коэффициент, принимаемый по [5, прилож.2, табл.1]

g _{II i} - удельный вес i- гослоя грунта, кН/м³

h_i - толщина i- гослоя грунта, м

, a_z= 0,594

 

кН

s_zp0 = 359,71 кН – 32,01 = 327,7 кН

s_zpz = 0,594×327,7= 194,65 кН

Размеры подошвы условного фундамента определяют по формуле: A _z = N _II/ s _zpz,

где N _II = 3205,8кН

A _z = N _II/ s _zpz = 3205,8/194,65= 16,47м²

s _zgz + s _zpz = 90,27 + 194,6 = 284,87 кН < 294,13 кН

Расчет осадки фундамента.

Метод послойного суммирования грунта.

Рисунок 3. Схема к определению осадки

 

Согласно этому методу [2,стр.18] величина осадки определяется по формуле:

,м

где b - коэффициент, b = 0,8;

n - число слоев; s_zpi - среднее вертикальное напряжение в i- том слое, кПа;

 

 

h_i - толщина i- го слоя, м, но не более 0,4b; Е_0i - модуль деформации грунта i- го слоя, кПа.

При вычислении осадки методом послойного суммирования на разных глубинах определяют напряжения от собственного веса грунта и вертикальные дополнительные напряжения по формулам:

 

кН

¼¼¼¼¼¼¼

По полученным значениям строятся эпюры давлений до нижней границы сжимаемой толщи (рис.4) расположение которой определяется условием:

s_zp £ 0,2s_zg

Принимаем h_i = 0,5 м. Результаты сводим в таблицу.

s_Zpo=p_II-s_Zgo=359,71 -70,81=288,9кН

 

Таблица 1. Расчет осадки фундамента.

	точка	zi	xi=2zi/b	aI	sZpi= aI×sZPo	sZgi	0,2×sZgi	sZPi ×hi
					288,9	70,81	14,16	144,45
		0,50	0,37	0,932	269,25	80,51	16,1	136,63
		1,00	0,74	0,737	212,92	90,21	18,04	106,46
		1,50	1,11	0,533	153,98	99,91	19,98	53,89
		1,85	1,37	0,422	121,92	106,7	21,34	60,96
		2,35	1,74	0,305	88,11	116,4	23,28	44,06
		2,85	2,11	0,228	65,87	126,1	25,22	32,9
		3,35	2,48	0,175	50,56	135,8	27,16	25,28
		3,85	2,85	0,138	39,87	145,5	29,1	23,92
		4,45	3,3	0,107	30,91	157,14	31,43	15,46
		4,95	3,67	0,088	25,42	166,84	33,37	12,71
		5,45	4,04	0,074	21,38	176,54	35,3	10,69
		5,95	4,41	0,062	17,91	186,24	37,5	8,96
		6,45	4,78	0,054	15,6	195,94	39,19	7,8
		6,95	5,15	0,046	13,29	205,64	41,13	6,65
		7,45	6,56	0,040	11,56	215,34	43,07

Определю осадку фундамента:

Сравниваем полученное значение с допустимым S_u согласно [5, прилож.4],

S_u = 8 см (5,3см £ 8 см - условие выполняется).

 

Расчет свайного фундамента.

 

Одиночную сваю в составе фундамента и вне ее по несущей способности грунтов снования рассчитывают по формуле (1) [4, стр.3]:

где N - расчетная нагрузка передаваемая на сваю при наиболее невыгодным сочетании; F_d - несущая способность сваи по грунту или материалу; g_k - коэффициент надежности по грунту g_k =1,4; F_r - расчетное сопротивление сваи (допускаемое).

Расчетная нагрузка на сваю по материалу в идеаль­ном случае должна быть равна расчетной нагрузке на нее по грунту. Указанное условие трудно выполнимо, и при проектировании принимают меньшее из этих зна­чений. Сопротивление сваи по материалу определяется как для элемента, работающего на сжатие, без учета про­дольного изгиба:

, кН

где j и g_с - коэффициенты условий работы, j =1, g_с =1 согласно [4, стр.8];

R_b - сопротивление бетона при сжатии, кПа; R_sc - то же арматуры сжатию, кПа;

A - площадь поперечного сечения сваи, м²; A_sc - то же всех продольных стержней арматуры, м².

Несущая способность сваи по грунту определяется по формуле (7) [7]:

, кН

где R - расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи, кПа, принимаемое по [3, табл. 1, стр.6-7]; А - площадь опирания на грунт сваи, м², принимаемая по площади поперечного сечения сваи (брут­то), и - наружный периметр поперечного сечения сваи, м; f_i - рас­четное сопротивление i -го слоя грунта основания по боковой поверх­ности сваи, кПа, принимаемое по табл. 9.2 [1, стр.195]; g_сR и g_сf - коэффици­енты условий работы грунта соответственно под

нижним концом и на боковой поверхности сваи, учитывающие влияние способа погруже­ния сваи на расчетные сопротивления грунтов и принимаемые по табл. 9.3 [1, стр.196].

 

Чтобы определить расчетное сопротивление трению по боковой поверхности сваи f_i, каждый пласт грунта делим на слои высотой не более 2,0 м и определяем расстояние от планировочной отметки до середины каждого рассматриваемого слоя. Зная это расстояние и вид грунта, определяем расчетное сопротивление трению по боковой поверхности свай в пределах каждого такого слоя с l_i £2,0 м.

Рисунок 4.Расчетная схема свайного фундамента

 

Расчет свай С40.30-3:

Сопротивление трению в суглинке (I_L= 0,46) на глубине:

z₁ = 2,625 м f₁ = 20,3 кПа

Сопротивление трению в глине (I_L= 0,26) на глубине:

z₂ = 4,4м f₂ = 44,96 кПа

z₃ = 5,575м f₃ = 47,55 кПа

Расчетное сопротивление грунта на глубине 5,75 м:

R = 3400 кПа

u = 4×0,3 = 1,2 м

А = 0,3² = 0,09 м²

g_сR = 1

g_сf = 1

Несущая способность сваи по материалу:

N_м = 1×(11500×0,09 + 365000×0,00045) = 1199,25кН

Тогда несущая способность сваи по грунту:

F_d = 1×(3400×0,09 + 1,2×(2,625×20,3 + 4,4×44,96+ 5,575×47,55))= 925,4кН

Расчетная нагрузка, передаваемая на сваю:

F_r =925,4/1,4 = 661 кН

Определяем требуемое количество свай под колонну для фундамента,

воспринимающего вертикальную нагрузку, по формуле:

= 5,1 (принимаем свайный фундамент из 6 свай)

Высота ростверка назначается ориентировочно из условия проч­ности ростверка на продавливание и изгиб по формуле [4, стр.28]:

, м

где d = 0,3 м - ширина сваи; k = 1;

R_bt = 1035 кПа - прочность бетона на скалывание;

h_р = - 0,3/2 + 0,5Ö(0,3² + 661/1035) = 0,277 м

Принимаем высоту ростверка 0,5 м, т.к h_зад.с. =d _с =0,277м. Назначаем расстояние между осями свай 3d = 3×0,3 = 0,9 м, а расстояние от края ростверка по боковой грани сваи - по 0,125 м (свесы). Тогда размеры ростверка в плане 2,35´1,45 м (рис. 7).

Нагрузку, приходящуюся на каждую сваю во внецентренно нагру­женном фундаменте, можно найти по формуле:

где N _I - расчетная вертикальная нагрузка, действующая по подошве фундамента;

M _I - расчетный мо­мент в плоскости подошвы фундамента;

х - расстояние от оси крайнего ряда сваи до оси фундамента в плос­кости действия момента; х = 0,9м

S х² = 4×0,9² = 3,24 м²

Рисунок 5. Свайный фундамент самой нагруженной части здания

 

Определяем дополнительную вертикаль­ную нагрузку, действующую по подошве ростверка, за счет собственного веса ростверка N_р и грунта засыпки N_гр

= (0,5×2,35×1,45+0,15×0,875×1,45+1,2×1,8×1,2)×25 =112,15 кН

= (0,8×3,35×1,45 + 0,8×1,45×1,2+ 0,125×2,35×1,2)×19,4 = 112,87 кН

Определяем N _I :

N _I = N _0I +1,2 N _р + 1,1 N _гр = 3240 + 1,2×112,15 + 1,1×112,87 = 3487,52 кН

Определяем М _I :

М _I = М _0I + F _0I× h_f = 144 кН×м

Таким образом:

кН

Должны выполнятся следующие условия:

N_{св max}= 621,2£1,2 F_R = 1,2×661= 793,2кН

N_{св min} =541,2 кН > 0

N_{св max} / N_{св min} = 621,2/541,2= 1,15 < 3

Проверка выполняется - свайный фундамент запроектирован рационально.

Фундамент

 

м² - ориентировочные размеры фундамента 3,3 ´2,1 м

А ₁ = 1200/(367,4– 19,4×1,65) = 3,57 м² (примерные размеры фундамента 2,1´1,8 м)

А₂= 1200/(347,5 – 19,4×1,65) = 3,8 м² (окончательные размеры фундамента по конструктивным соображениям 2,4´1,8м)

Сравниваем R₁ и R₂:

D = (R₁ - R₂)/ R₁ = (367,4 – 347,5)/367,4 = 4,8 % £ 5 %

Краевые давления определяются по формулам:

1-е сочетание

 

 

 

Должны выполняться следующие условия:

р_IIср £ R р_IIср = 316,77 кН < 367,4 кН

р_IImax £ 1,2R р_IImax =346,82 кН < 440,88 кН

р_IImin ³ 0 р_IImin = 286,71 кН > 0

По второй группе состояний:

 

2-е сочетание

Должны выполняться следующие условия:

р_IIср £ R р_IIср = 265,84 кН < 367,4 кН

р_IImax £ 1,2R р_IImax =302,84 кН < 440,88 кН

р_IImin ³ 0 р_IImin = 228,84 кН > 0

 

Фундамент 2

 

 

м² - ориентировочные размеры фундамента 2,4´1,8 м

А₁= 720/364 – 19,4×1,65) = 2,17 м² (примерные размеры фундамента 1,8´1,2 м)

А₂ = 720/(357,4 – 19,4×1,65) = 2,21м² (окончательные размеры фундамента 1,8´1,5 м см.рис.2)

Сравниваем R₁ и R₂:

D = (R₁ - R₂)/ R₁ = (364 – 357,4)/364 = 1,8 % £ 5 %

Краевые давления определяются по формулам:

1-е сочетание

 

Должны выполняться следующие условия:

р_IIср £ R р_IIср = 297 кН < 364 кН

р_IImax £ 1,2R р_IImax = 297 кН < 436,8 кН

р_IImin ³ 0 р_IImin = 297 кН > 0

2-е сочетание

Должны выполняться следующие условия:

р_IIср £ R р_IIср = 252,6кН < 364 кН

р_IImax £ 1,2R р_IImax = 252,6кН < 436,8 кН

р_IImin ³ 0 р_IImin = 252,6кН > 0

 

 

 

Фундамент 4

м² - ориентировочные размеры фундамента 3,3´4,5 м

(примерные размеры фундамента 3,3´2,4 м)

(примерные размеры фундамента 3,3´2,7м)

Сравниваем R₁ и R₂:

Краевые давления определяются по формулам:

1-е сочетание

 

 

Должны выполняться следующие условия:

р _IIср£ R р _IIср= 334,74 кН < 373,7 кН

р _IImax£1,2 R р _IImax = 407,54кН < 448,44 кН

р _IImin³ 0 р _IImin =261,94кН > 0

 

2-е сочетание

Должны выполнятся следующие условия:

р _IIср£ R р _IIср= 296,58 кН < 373,7 кН

р _IImax£1,2 R р _IImax = 376,25кН < 448,44 кН

р _IImin³ 0 р _IImin =216,91кН > 0

5 Фундамент

–ориентировочные размеры фундамента 3´2,4м

(размеры фундамента 2,1´2,1 м)

(размеры фундамента 2,4´1,8 м)

Сравниваем R₁ и R₂:

Краевые давления определяются по формулам:

1-е сочетание

Должны выполнятся следующие условия:

р _IIср£ R р _IIср= 269,13кН < 374,02 кН

р _IImax£1,2 R р _IImax = 371,48кН < 448,82 кН

р _IImin³ 0 р _IImin =166,78 кН > 0

 

2-е сочетание

 

Должны выполнятся следующие условия:

р _IIср£ R р _IIср= 233,86кН < 374,02 кН

р _IImax£1,2 R р _IImax = 342,86кН < 448,82 кН

р _IImin³ 0 р _IImin =124,86 кН > 0

Н

р _IImin³ 0 р _IImin =19,00 кН > 0

 

Список использованных источников

 

1. Веселов В.А. Проектирование оснований и фундаментов: Учеб. пособие - М.: Стройиздат, 1990. - 304 с.

2. Проектирование фундаментов мелкого заложения: Метод. указания / Сост.: С.А.Тумаков, В.П.Фатиев; ЯПИ - Ярославль, 1989. - 28 с.

3. Определение несущей способности свай: Метод. указания / Сост.: С.А.Тумаков, В.П.Фатиев; ЯПИ - Ярославль, 1990. - 32 с.

4. Проектирование свайных фундаментов: Метод. указания / Сост.: С.А.Тумаков, В.П.Фатиев; ЯПИ - Ярославль, 1992. - 34 с.

5. СниП 2.02.01 - 83. Основания зданий и сооружений. - М.: Стройиздат, 1985.

6. Основания, фундаменты и подземные сооружения: Справочник проектировщика. - М.: Стройиздат, 1985. - 480 с.

7. СниП 2.02.03 - 85. Свайные фундаменты. Нормы проектирования. - М.: Стройиздат, 1986

8. СНиП 2.01.01-82. «Строительная климатология и геофизика».

 

Курсовая работа защищена

с оценкой: _____________

Руководитель: Казаков А. С.

“____” _____________ 2009г.

 

 

Основания и фундаменты

Пояснительная записка к курсовому проекту

ЯГТУ 270102.65- КР

 

Работу выполнил

студентка гр. ПГС-42

________Морева Л.А.

“___” ________ 2009г.

 

2009г.

СОДЕРЖАНИЕ