Розрахунок основ і фундаментів складу

Федеральне агентство з освіти

Державна освітня установа

Вищої професійної освіти

«Уфімський державний нафтовий технічний університет»

Факультет: Архітектурно-будівельний

Спеціальність: 270102

Кафедра: Автомобільні дороги та технологія будівельного виробництва

Пояснювальна записка

До курсового проекту

«Розрахунок основ і фундаментів складу»

Виконав: ст. гр. Б ПГ-06 Кудаяров Р. Р.

Перевірив: Урманшіна Н. Е.

Уфа-2009

РЕФЕРАТ

Курсовий проект 23 с., 5 рис., 3 табл., 4 джерело а, 2 приложени я.

ПІДСТАВИ І ФУНДАМЕНТИ; ФІЗИКО МЕХАНІЧНІ ХАРАКТЕРИСТИКИ ГРУНТІВ; РОЗРАХУНКОВЕ ОПІР ПІДСТАВИ; Фундаменти мілкого закладення; пальових фундаментів; ДЕФОРМАЦІЯ ПІДСТАВИ; Техніко-економічне обгрунтування.

Об'єктом курсового проекту є розрахунок основ і фундаментів будівлі ремонтного цеху.

У результаті роботи над проектом встановлюються фізико-механічні характеристики грунтів та дано їх найменування, визначено розрахунковий опір підстави, виконані розрахунки фундаментів мілкого закладення і пальових.

На основі техніко-економічного порівняння варіантів фундаментів як найбільш раціонального прийнятий фундамент палі.

Завдання на курсове проектування

«Розрахунку основ і фундаментів будівель і споруд»

ПІБ студента: Кудаяров Ренат Рімовіч

ВАРІАНТ: 2.1.10

БУДІВЛЯ: склад

МІСЦЕ БУДІВНИЦТВА: г.Вологда

НОМЕР інженерно-геологічні розрізи: 10

Фізико-механічні характеристики ШАРІВ ГРУНТУ

шар 3: м = 18,1 кН/м3, м S = 26,9 кН/м3, щ = 0,39, k ф = 2, 2 · 10 - 8 см / с, ц = 14 град, Е = 7 МПа;

шар 10: г = 20,5 кН/м3, м S = 26,6 кН/м3, щ = 0,18, щ P = 0,15, щ L = 0,21, k ф = 2, 7 · 10 - 5 см / с, c = 10 кПа,

ц = 20 град, Е = 18 МПа;

шар 5: г = 19,0 кН/м3, м S = 26,6 кН/м3, щ = 0,30, щ P = 0,27, щ L = 0,41, k ф = 4,3 · 10 - 7 см / с, c = 28 кПа,

ц = 18 град, Е = 12 МПа.

Відмітка поверхні природного рельєфу 12 м

УПВ = -2 м

ВАРІАНТ НАВАНТАЖЕННЯ

ЗАВДАННЯ ОТРИМАНО 28 вересня 2009

Преподаватель_______________ Урманшіна Н.Е.

1 Оцінка інженерно-геологічних умов майданчика будівництва

Для правильної оцінки придатності грунтів як основу споруди необхідно визначити їх фізико-механічні властивості і дати повне найменування.

Таблиця 1. Зведена відомість фізико-механічних властивостей грунтів

2 Висновок за даними геологічного розрізу майданчика будівництва

Шар 3 (верхній) - глина (0,17 <Ip = 0,19, за табл. Б.11, [1]) Потужність шару складає 3м. За показником текучості глина знаходиться в м'якопластичного стані (0,50 <IL = 0,63 <0,75, за табл. Б.14, [1]). Модуль деформації складає Е = 7МПа. Умовне розрахунковий опір R 0 = 255,8 кПа.

Шар 10 (середній) - супісок (0,01 <Ip = 0,06 <0,7, за табл. Б.11, [1]). Потужність шару складає 2м. За показником текучості супісок знаходиться в пластичному стані (0 <IL = 0,5 <1, по табл. Б.14, [1]). Модуль деформації складає Е = 18 МПа. Умовне розрахунковий опір R 0 = 292,25 кПа.

Шар 5 (нижній) - суглинок (0,07 <Ip = 0,14 <0,27, за табл. Б.11, [1]). Шар не розкритий. За показником текучості суглинок знаходиться в напівтвердої стані (IL = 0,21 за табл. Б.14, [1]). Модуль деформації складає Е = 12 МПа. Умовне розрахунковий опір R 0 = 230 кПа

Висновок за даними геологічного розрізу:

природний рельєф майданчика будівництва спокійний з горизонтальним заляганням грунтів. Шари 3, 5 можуть служити підставою для фундаментів. Рівень підземних вод становить - 2м.

Рис. 1 план ділянки

3 Аналіз конструктивних особливостей будівлі і характеристика навантажень

Будівля складу розміром 24 x 36 з залізобетонним каркасом, підвальне. Висота в осях А-В дорівнює 18,0 м (3 поверхи). На будівлю діють знакозмінні моментні навантаження і поперечні сили.

Як можливі варіанти фундаментів приймаємо фундамент мілкого закладення і фундамент палі на забивних призматичних палях.

4 Визначення глибини закладення фундаменту

Глибина закладення підошви фундаменту під зовнішні стіни і колони з обліку кліматичного чинника визначається з умови:

d ≥ df, де df - глибина промерзання;

df = kn ∙ dfn, де dfn - нормативна величина промерзання грунтів

kn - коефіцієнт, що враховує вплив теплового режиму споруди

Для даного місця будівництва (г.Вологда) та виду теплового режиму внутрішніх приміщень знаходимо:

dfn = 2,2 м, kn = 0,5;

df = 0,5 ∙ 2,2 = 1,1 м.

При виборі глибини закладення фундаментів рекомендується:

- Заглиблювати підошви фундаментів в несучий шар на 10 - 15 см;

- Уникати наявності під підошвою фундаментів шару грунту малої товщини, якщо його будівельні властивості значно гірше властивостей підстилаючих шару;

- Закладати фундаменти вище рівня підземних вод для виключення необхідності застосування водозниження при виконанні робіт.

Враховуючи, що глибина промерзання 1, 5 м і рівень підземних вод dw = 2 м, відмітка уровен я статі 0, 0 м.; а також все вище сказане, приймаємо попередню глибину закладення підошви фундаменту d = 3, 3 м.

5 Розрахунок фундаментів мілкого закладення

Розрахунок фундаментів мілкого закладення ведемо по II-й групі граничних станів (за деформаціями). Цей розрахунок для фундаментів є основним і достатнім.

S ≤ [S], де S - спільна деформація основи і споруди, що визначається розрахунком;

[S] - граничне значення спільної деформації (нормативне) основи і споруди.

Фундамент стовпчастий № 1

Визначаємо попередні розміри підошви фундаменту мілкого закладення:

де N = 2,06 Мн - вертикальна сила, що діє на фундамент;

ГСР - усереднене значення питомої ваги фундаменту і грунту на його уступах;

d = 3,3 м - глибина закладення фундаменту від планувальної позначки;

R 0 = 292,5 кН - розрахунковий опір грунту.

Розрахунковий опір грунту основи R визначається за формулою:

де гс1 і гс2 - коефіцієнти умов роботи;

k - коефіцієнт, що дорівнює 1 так, як міцнісні характеристики грунту (ц і c) визначені безпосередніми випробуваннями;

M г, Mq, Mc - коефіцієнти;

kz - коефіцієнт, що приймається при b ≤ 10 м рівним 1;

b - ширина підошви фундаменту, м;

г II - осередненої розрахункове значення питомої ваги грунтів, що залягають нижче підошви фундаменту (за наявності підземних вод визначається з урахуванням вісового дії води), кН/м3;

г 'II - те ж, що залягають вище підошви, кН/м3;

з II - розрахункове значення питомої зчеплення грунту, залегабщего безпосередньо під підошвою фундаменту, кПа;

d 1 - глибина закладення фундаментів безпідвальних споруд від рівня планування, м.

Уточнюємо розміри підошви фундаменту:

Перевіряємо прийняті розміри підошви фундаменту:

Отже, приймаємо d = 3 м; b = 2,5 м; l = 3,0 м.

Фундамент стовпчастий № 2

Визначаємо попередні розміри підошви фундаменту мілкого закладення:

Розрахункове опору грунту основи:

Уточнюємо розміри підошви фундаменту:

Перевіряємо прийняті розміри підошви фундаменту:

Отже, приймаємо d = 3 м; b = 3,3 м; l = 4 м.

Фундамент стовпчастий № 3

Визначаємо попередні розміри підошви фундаменту мілкого закладення:

Розрахункове опору грунту основи:

Уточнюємо розміри підошви фундаменту:

Перевіряємо прийняті розміри підошви фундаменту:

Отже, приймаємо d = 3 м; b = 3 м; l = 3,6 м.

Фундамент стовпчастий № 4

Призначаємо глибину закладення підошви фундаменту на позначці -3,3.

Визначаємо попередні розміри підошви фундаменту мілкого закладення:

Розрахункове опору грунту основи:

Уточнюємо розміри підошви фундаменту:

Перевіряємо прийняті розміри підошви фундаменту:

Отже, приймаємо d = 3 м; b = 2,5 м.

6 Розрахунок осад ФМЗ № 3

Осадка підстави S з використанням розрахункової схеми у вигляді лінійно-деформівного півпростору (п.2.40) визначається методом пошарового підсумовування за формулою:

де у - безрозмірний коефіцієнт, що дорівнює 0,8;

у zpi - значення додаткового вертикального нормального напруження на глибині zi від підошви фундаменту, кПа;

hi - товщина i-го шару, м;

Ei - модуль деформації i-го шару, кПа;

n - кількість шарів, на які розбита стислива товща основи.

Додаткові вертикальні напруги в грунті обчислюються за формулою:

у zpi = б i ∙ у zp 0,

де б - коефіцієнт, який приймається за табл.1 додатка 2 в залежності від співвідношення сторін прямокутного фундаменту і відносної глибини, що дорівнює про = 2 z / b;

у zp 0 - вертикальне напруження в грунті на рівні підошви фундаменту.

Додатково вертикальне напруження в грунті в рівні підошви фундаменту визначають за формулою:

у zp 0 = p - у zg 0,

де p - середній тиск на грунт від нормативних постійних навантажень, кПа;

у zg 0 - вертикальне напруження від власної ваги грунту на рівні підошви фундаменту.

у zg 0 = Σг ihi,

у zg 0 = 18,1 ∙ 3 +20,5 ∙ 0,3 = 60,45 кПа;

у zp 0 = 324,8 - 60,45 = 261,11 кПа.

Розрахунок ведеться до тих пір, поки не виконається умова у zp ≤ 0,2 у zg.

hi ≤ 0,4 b; hi = 0,4 ∙ 3 = 1,2; звідси hi ≤ 1,2 м.

Таблиця 2. Визначення деформації підстави фундаменту

7 Розрахунок пальових фундаментів

Для влаштування пальових фундаментів застосовуються забивні призматичні палі квадратного перетину розміром 300 x 300 мм. Розрахунок полягає в підборі довжини палі, а також визначенні числа паль в кущі:

де N - навантаження від вищерозміщеної конструкції, кН;

Fdg - розрахункова несуча спроможність палі, кН.

де Fd - розрахункова несуча спроможність палі по грунту, кН;

г k = 1,4 - коефіцієнт надійності за несучої здатності палі.

Несуча здатність палі розраховується по грунту:

де р c - коефіцієнт умов роботи палі в грунті, що дорівнює 1;

R - розрахунковий опір грунту під нижнім кінцем палі, приймається за табл.1 СНиП 2.02.03-85, кПа;

A - площа обпирання палі на грунт, м2;

u - зовнішній периметр поперечного перерізу палі, м;

fi - розрахунково опір i-го шару грунту основи на бічній поверхні палі, приймається за табл.2, кПа;

hi - товщина i-го шару грунту, що стикається з бічною поверхнею палі, м;

г cR, м cf - коефіцієнти умов роботи грунту, відповідно, під нижнім кінцем і на бічній поверхні палі, що враховують вплив способу занурення палі на розрахункові опору грунту і прийняті по табл.3 СНиП 2.02.03-85.

Фундамент пальовий № 1

Вибираємо палю l = 9 м. Несуча спроможність даної палі по грунту:

Fd = 1 ∙ (1 ∙ 5277 ∙ 0,0 9 +1,2 ∙ 1 ∙ 545, 7 8) = 1129, 875 кПа;

Число паль в кущі:

Тоді приймаємо число паль в кущі рівним 4.

Фундамент пальовий № 2

Вибираємо палю l = 9 м. Несуча спроможність даної палі по грунту:

Fd = 1 ∙ (1 ∙ 5277 ∙ 0,09 +1,2 ∙ 1 ∙ 545,78) = 1129,875 кПа;

Число паль в кущі:

Тоді приймаємо число паль в кущі рівним 5.

Фундамент пальовий № 3

Вибираємо палю l = 9 м. Несуча спроможність даної палі по грунту:

Fd = 1 ∙ (1 ∙ 5277 ∙ 0,09 +1,2 ∙ 1 ∙ 545,78) = 1129,875 кПа;

Число паль в кущі:

Тоді приймаємо число паль в кущі рівним 4.

Фундамент пальовий № 4

Вибираємо палю l = 9 м. Несуча здатність палі по грунту:

Fd = 1 ∙ (1 ∙ 5277 ∙ 0,09 +1,2 ∙ 1 ∙ 545,78) = 1129,875 кПа;

Число паль в кущі:

Приймаємо 1 ряд паль.

8 Визначення розмірів ростверків

Для фундаментів № 1 ширина ростверку становить:

bp = 1,3 м.

При цьому висота ростверку дорівнює 3 м.

Для фундаментів № 2 ширина ростверку становить:

bp = 2,2 м.

При цьому висота ростверку дорівнює 3 м.

Для фундаментів № 3 ширина ростверку становить:

bp = 1,3 м.

Висота ростверку становить 3 м.

Для фундаменту № 4 ширина ростверку становить:

bp = 0,4 м.

Висота ростверку становить 0,6 м.

9 Розрахунок осад пальового фундаменту № 2

Осадка пальового фундаменту визначається як осаду умовного фундаменту на природній основі:

- Обчислюється ширина умовного фундаменту B УСГМ;

- Визначення ваги пальово-грунтового масиву

,

де ГСР = 20 кН / м2.

- Знаходиться середній фактичний тиск під підошвою умовного фундаменту

;

- Визначається розрахунковий опір грунту під підошвою фундаменту за формулою:

де гс1, гс2 - коефіцієнти умов роботи, які прийняті табл.3;

k = 1 - коефіцієнт, що враховує метод визначення характеристик міцності грунту;

M г, Mq, Mc - коефіцієнти;

kz = 1,0 - коефіцієнт для підошви b ≤ 10,0 м;

B УСГМ - ширина підошви фундаменту, м;

г II - питома вага грунтів, що залягають нижче підошви фундаменту, кН/м3;

з II - питоме зчеплення грунту, що залягає безпосередньо під підошвою, кПа;

d УСГМ - глибина закладання підошви фундаменту безпідвальних будівель від рівня планування.

- Перевіряється умова P ≤ R;

- Розраховується осаду умовного фундаменту, перевіряється умова S ≤ [Su], будуються епюри.

Розрахунок проводимо для найбільш завантаженого фундаменту - ФГЗ № 2.

Ширина підошви умовного фундаменту:

B УСГМ = 6 d + d + 2 ∙ (h ∙ tg (ЦСР / 4)) = 6 ∙ 0,3 + 0,3 +0,05 ∙ 2 + 2 ∙ (9,95 ∙ (tg (18,34 / 4)) = 2,52 м.

Вага пальово-грунтового масиву:

.

Середнє фактичний тиск під підошвою умовного фундаменту:

Розрахунковий опір грунту під підошвою умовного фундаменту:

Умова P ср = кПа ≤ R = кПа.

Осадку визначаємо методом пошарового підсумовування за формулою:

Розрахунок введемо в табличній формі.

у zg 0 = 1,7 ∙ 20,5 +11,250 ∙ 19 = 248,62 кПа;

у zp 0 = - 248,62 = 578,02 кПа.

Розрахунок ведеться до тих пір, поки не виконається умова у zp ≤ 0,2 у zg.

Таблиця 3. Визначення деформації підстави фундаменту