Проектирование фундаментов здания

Проектирование фундаментов здания

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное агентство по образованию

ГОУ ВПО «Череповецкий Государственный Университет»

Инженерно-экономический институт

Кафедра строительных конструкций и архитектуры

Курсовая работа

 по дисциплине «Основания и фундаменты»:

«Проектирование фундаментов здания»

Вариант № 05 62

Выполнил студент

группы 5 ЭН-32

Малинин Максим Сергеевич

принял преподаватель

Медведева Наталья Вячеславовна

Оценка _____________________.

г. Череповец,

2007-2008 учебный год

Содержание:

Введение ______________________________________________________ 4

1. Анализ конструктивного решения сооружения ____________________ 5

1.1. Характеристика здания ______________________________________ 5

1.2. Степень ответственности здания _______________________________ 5

1.3. Оценка жёсткости и чувствительности к неравномерным деформациям         _5

2.Оценка инженерно-геологических условий и свойств грунтовстроительной площадки _____________________________________________________ 6

2.1. Дополнительные физические характеристики грунтов _______________ 6

2.2. Механические характеристики грунтов ___________________________ 8

2.3. Определение условного расчетного сопротивления грунта R0 ______________ 7

2.4. Непосредственная оценка каждого из грунтовых слоев ______________ 9

2.5 Общая оценка строительной площадки ___________________________ 11

2.6 Выбор возможных вариантов фундаментов _______________________ 11

3. Фундамент мелкого заложения на естественном основании __________12

3.1. Выбор глубины заложения фундамента __________________________ 12

3.1.1. Климатические факторы _____________________________________ 12

3.1.2. Инженерно-геологические факторы ____________________________ 13

3.1.3. Конструктивные особенности здания _________________________ 13

3.2. Предварительное определение размеров подошвы фундамента_____ 14

3.2.1. Требуемая площадь подошвы ______________________________ 14

3.2.2. Проверка выполнения условий ________________________________ 15

4. Расчет оснований фундамента по предельным состояниям ___________ 22

4.1. Расчет деформаций фундамента по деформациям __________________ 22

4.2. Расчет деформаций фундамента по несущей способности ___________ 26

5. Проектирование свайного фундамента _____________________________32

5.1. Определение глубины заложения ростверка _______________________33

5.2. Выбор вида и размеров свай ____________________________________34

5.3.Определение расчетной нагрузки, допускаемой на сваю _____________ 35

5.3.1. Определение расчетной нагрузки, допускаемой на сваю, по грунту__ 35

5.3.2. Определение расчетной нагрузки, допускаемой на сваю, по сопротивлению материала (сваи) ___________________________________ 38

5.4. Определение количества свай в фундаменте и их размещение _______ 39

5.5. Определение размеров ростверка _______________________________ 40

5.6. Проверка свай по несущей способности __________________________ 40

5.7. Расчет свайного фундамента по деформациям ____________________ 43

5.7.1. Определение границ условного фундамента _____________________ 43

5.7.2. Определение интенсивности давления по подошве условного фундамента _____________________________________________________ 44

5.7.3. Определение осадки условного свайного фундамента ____________ 46

6. Вывод ________________________________________________________ 48

Список литературы _______________________________________________ 50

Введение

Целью курсового проекта по дисциплине «Основания и фундаменты» является ознакомление с принципами проектирования оснований и фундаментов и закрепление теоретических знаний. Тематика проектирования отвечает учебным задачам подготовки инженеров и связана с решением практических вопросов – выполнением проектов фундаментов сооружений.

В ходе разработки курсового проекта необходимо рассчитать два типа фундаментов: мелкого заложения и свайный.

Для фундаментов мелкого заложения проводятся расчеты: определение физико-механических свойств грунтов, оценка грунтовых условий строительной площадки, расчет размеров и выбор вариантов фундаментов, расчет оснований по деформациям, расчет осадки.

Для разработки свайных фундаментов: расчет размеров ростверков, определение осадки свайных фундаментов, подбор оборудования для погружения свай и расчетный отказ.

1.     Анализ конструктивного решения сооружения

1.1 Изучение особенностей объёмно – планировочного решения и технологического процесса в здании

В соответствии с заданием необходимо запроектировать фундаменты под жилым 6-ти этажным домом коридорного типа с неполным поперечным каркасом в городе Горький.

Наружные стены здания выполнены из кирпичной кладки удельным весом = 18 кН/м3, толщина стен = 51 см. Внутренние перегородки – из гипсокартонных панелей толщиной 80 мм, в два слоя.

Внутренний поперечный каркас из сборных ж/б колонн сечением 40х40 см и ригелей сечением 54х30 см.

Междуэтажные перекрытия из крупноразмерного ж/б настила (вес 1 м2 настила 2,8 кН).

В здании между осями 1 – 3 расположен подвал, под остальной частью здания подвал отсутствует, отметка пола в подвале – 2,8 м.

Габаритные размеры здания – 15 000 х 36 000 х 19 600 (мм), пролеты – 6 000 и 3 000 мм.

1.2 Определение степени ответственности здания

По степени ответственности выделяют 3 класса объектов:

Класс I - здания и сооружения, имеющие народнохозяйственное назначение, а также социальные объекты, требующие повышенной надежности (ТЭС, АЭС, телебашни и.т.д.);

Класс III - складские здания (без процесса сортировки и упаковки), одноэтажные жилые здания, временные здания и сооружения;

Класс II - промышленные и гражданские здания, не входящие в классы I и III, с коэффициентом надежности по назначению = 0,95.

Данный жилой дом относится ко II классу ответственности.

1.3 Оценка жесткости здания

Все здания по жесткости и характеру деформаций делятся на абсолютно-жесткие, абсолютно гибкие и конечной жесткости.

Проектируемое здание относится к зданиям конечной жесткости, а потому высокочувствительно к неравномерным осадкам. Здание при неравномерном сжимании основания может получить дополнительные усилия в конструкциях, которые не смогут полностью их воспринять, может произойти смещение конструкции, искривление и др.

При определении RО (расчётного сопротивления грунта по ф.7 [1]), коэффициент условий работы принимается по таб.3 [1], как сооружения конечной жёсткости, не рассчитываемого специально на восприятие дополнительных усилий от деформации основания.

В соответствии с прил.4 [1] предельные деформации основания для фундаментов рассматриваемого здания: максимальная осадка Smax= 10 см

Меры по снижению чувствительности здания к неравномерным деформациям:

1)                Увеличения жесткости за счёт применения жёстких соединений несущих конструкций;

2)                проектирование сооружений компактных в плане без выступов их пристроек;

3)                для выравнивания давлений рекомендуется внутренние стены делать сквозными на всю ширину или длину здания, простенки и проёмы делать одинаковой ширины и высоты, распределяя их равномерно, продольные и поперечные стены располагать симметрично;

4)                устройство монолитных фундаментов;

5)                использование армированной кладки и железобетонных армированных поясов.

2.     Оценка инженерно – геологических условий и свойств грунта

Классификация и оценка состояния грунтов производится в результате сопоставления их физических и механических характеристик с классификационными, приведенными в нормативных документах. Такое сопоставление позволяет оценить свойства грунтов и выявить возможность их использования в основании сооружения.

В задании на курсовой проект имеется паспорт грунтов строительной площадки, в котором указаны нормативные значения основных показателей физических свойств грунтов, определённых в лабораторных условиях.

Данные геологических изысканий по исходным физическим характеристикам грунтов:

2.1 Дополнительные физические характеристики грунтов:

·                   Число пластичности: . Используется для классификации пылевато-глинистых грунтов по [1, табл. 1 прил. 1].

·                   Показатель текучести (консистенции): . Оценивает глинистые грунты в соответствии с [1, табл. 2 прил. 1].

·                   Коэффициент пористости: . Используется для оценки плотности сложения песков по [1, табл. 3 прил. 1]. Подразделяет илистые грунты по [1, табл. 4 прил. 1].

·                   Степень влажности:  где  – удельный вес воды (). По этому показателю классифицируются крупнооб-ломочные и песчаные грунты [1, табл. 7 прил. 1], а также некоторые пылевато-глинистые грунты.

Найденные физические характеристики грунтов записываются в таблицу 1 в столбцы 2, 3, 4, 5.

1.                  Почвенный слой – не пригоден => нет показателей.

2.                 Глина: ; ; ; .

3.                  Ил с содержанием растительных остатков:

;

;

4.                 Песок средней крупности: ; ;

; .

2.2 Механические характеристики грунтов

Согласно указаниям СНиП 2. 02. 01 – 83 по прил. 1 определяют:

φ – угол поворота грунта;

С – удельное сцепление грунта;

Е – модуль деформации грунта.

Для песчаных грунтов φ, С и Е определяют по [2, табл. 1 прил. 1] в зависимости от е.

Для пылевато-глинистых грунтов φ, С определяют по [2, табл. 2 прил. 1] в зависимости от IL и е; Е – по [2, табл. 3 прил. 1] в зависимости от IL и е, а также от происхождения и возраста грунтов.

В [1, табл. 6 прил. 1] приведено подразделение грунтов по Е.

Найденные механические характеристики грунтов записываются в таблицу 1 в столбцы 6, 7, 8.

2.3 Определение условного расчетного сопротивления грунта R0

Для предварительных расчетов R0 находится с учетом физических характеристик грунтов по таблицам приложения 3 [3]. Промежуточные значения R0 для пылевато-глинистых грунтов находятся путем двойной интерполяции по формуле:

где е, IL – характеристики грунта, для которого определяется значение R0;

е1, е2 – соседние значения коэффициента пористости в интервале, между которыми находится значение е для рассматриваемого грунта;

R0 (1. 0) и R0 (1. 1) – табличные значения R0 для е1 соответственно при IL = 0 и IL = 1; R0 (2. 0) и R0 (2. 2) – то же для е2;

Кроме того, можно R0 определить по формуле (7) СНиП 2. 02. 01. – 83, принимая ширину подошвы фундамента b = 1 м.

Значения R0 записываются в таблицу 1 в 9 столбец.

1.                  Почвенный слой – не пригоден => нет показателей.

2.                  Глина:  - по 2, приложение 3, таблице 2

3.                  Ил с содержанием растительных остатков - не пригоден => нет показателей.

4.                  Песок средней крупности:

2.4 Непосредственная оценка каждого из грунтовых слоев

В курсовой работе непригодными в качестве естественных оснований считаются грунты:

-                     почвенные, илы, торфы, заторфованные грунты, рыхлые пески;

-                     пылевато-глинистые грунты в текучей и текучепластичной консистенции и с коэффициентом пористости у супесей е > 0,7; суглинков е > 1; глин е > 1,1;

-                     сильносжимаемые грунты;

-                     грунты с R0 ≤ 100 кПа.

Возможность использования слабых грунтов в качестве оснований выясняется только по результатам дополнительных исследований и применения мероприятий по искусственному улучшению грунтов строительной площадки.

В курсовой работе непригодным в качестве естественного основания является почвенный слой и ил с содержанием растительных остатков (ненадежные грунты). По результатам расчетов для каждого слоя грунта делается вывод и записывается в 10 столбец таблицы 1.

Глина: полутвердая (0<IL=0,19<0,25), (е=0,77<1), слабосжимаемая (Е=30МПа), R0 = 400 кПа>100кПа. Данный грунт удовлетворяет всем условиям и может быть использован в качестве естественного основания (надёжный грунт).

Песок средней крупности: средней плотности (е=0,699), насыщенный водой (SR=0,84), слабосжимаемый (Е=30МПа), R0 = 400 кПа>100кПа. Данный грунт удовлетворяет всем условиям и может быть использован в качестве естественного основания (надёжный грунт).

2.5 Общая оценка строительной площадки

Строительная площадка характеризуется горизонтальным залеганием пластов грунта. Имеется один выдержанный уровень грунтовых вод на глубине 4,2 м.

Как показывает анализ (см. таб. 1 – приложение 1) в качестве несущего пласта нужно использовать песок средней крупности, проходя слабые, непригодные почвенный слой и ил с содержанием растительных остатков. Также мы проходим глину, которая может быть использована в качестве основания, но это не рационально, т.к. она располагается на небольшой глубине, а сверху и снизу неё располагаются слабые грунты.

2.6 Выбор возможных вариантов фундаментов

Выбор вариантов фундаментов и их оснований рассмотрим для сечения III-III, имеющего подвал и имеющее наиболее невыгодное сочетание нагрузок (см. задание).

Для данных инженерно-геологических условий и конструкций здания рассмотрим следующие варианты фундаментов и оснований:

1. Фундамент мелкого заложения на естественном основании (несущий слой песок средней крупности).

2. Фундамент из забивных висячих свай, опирающихся на песок средней крупности.

3. Фундамент мелкого заложения на естественном основании

3.1 Определение рациональной глубины заложения фундамента

На выбор глубины заложения фундамента влияют следующие факторы:

ü                инженерно – геологические и гидрогеологические условия стройплощадки;

ü                климатические условия района строительства;

ü                конструктивные особенности проектируемого здания.

Страницы: 1, 2, 3