Проектирование фундамента 4-хэтажного администратиного здания маслоперерабатывающего завода в пос. Ахтырский Абинского района

(II и (’II – усредненные расчетные значения удельного веса

грунтов, залегающих соответственно ниже подошвы

фундамента и выше подошвы фундамента;

сII – расчетное значение удельного сцепления грунта,

залегающего непосредственно под подошвой фундамента,

кПа;

db – глубина подвала – расстояние от уровня планировки до

пола подвала;

Mr, Mq, Mc – безразмерные коэффициенты;

Mr = 0,32; Mq = 2,29; Mc = 4,85

d1 – глубина заложения фундаментов безподвальных сооружений

или приведенная глубина заложения наружных и

внутренних фундаментов от пола подвала.

(II=(/II=18,8 кН/м3 – ниже и выше подошвы один и тот же грунт;

b=0,6м;

d1=1,2м

[pic]

Фактические напряжения под подошвой фундамента (фундамент центрально

нагружен):

[pic],

где NII – нормативная вертикальная нагрузка на уровне обреза

фундамента, кН;

GfII и GgII – вес фундамента и грунта на его уступах;

A – площадь подошвы фундамента, м2.

GfII=24х0,6х1,2=17,3кН/м – 1м длины;

GgII=0 – вес грунта на обрезах;

[pic](R=283.2кПа

Условие [pic] выполняется, недогруз фундамента составляет 3,1%,

следовательно, размер b=0,6м принимаем окончательным.

3 Проверка прочности подстилающего слабого слоя

Рис. 3.3. К проверке прочности подстилающего слоя

Подстилающий слой – суглинок твердый, имеет Rо=200кПа(Rо=300кПа

предыдущего слоя, следовательно, требуется проверка его прочности. Проверка

проводится из условия , чтобы полное давление на кровлю слабого слоя не

превышало расчетной на этой глубине:

(g(z+d)+(zp ( Rz+d , где

(g(z+d) – природное давление на кровлю слабого слоя;

(zp - дополнительное давление на кровлю слабого слоя от нагрузки

на фундамент;

(g(z+d)=18,8х2=37,6 кПа

(zpо=18,8х1,2=22,6 кПа – природное давление под подошвой ф-та;

(zp=(ро

ро=р-(zpо=274,5-22,6=251,9 кПа – дополнительное вертикальное давление

на основание;

( - коэф-т рассеивания определяется в зависимости от относительной

глубины.

(=[pic]=[pic]

(=[pic];

(zp=0,439х251,9=110,6 кПа

Находим ширину условного ф-та bусл из условия:

Аусл= bусл=[pic], где

NII+GII – нормативная нагрузка на подшву фундамента;

(zp – дополнительное напряжение на кровлю слабого слоя;

NII+GII=147,4+17,3=164,7 кН/м

bусл=[pic]м;

Расчетное сопротивление на глубине z+d=2м.

[pic], где

(с1=1,25

(с2=1

k=1,1

kz=1

(II=19.3 кН/м – ниже подошвы (для суглинка) условного ф-та;

(II/=18,8 кН/м – выше подошвы;

сII=30 кПа – для суглинков;

by=1.49 м;

d+z=2м;

при (=20о;

[pic] кПа,

т.к условие:

(g(z+d)+(zp =37,6+110,6=148,2 кПа( Rz+d=340,4 кПа,

то прочность этого слоя обеспечена.

3.1.4. Определение конечных осадок основания

Расчет основания по деформациям производим исходя из условия:

[pic],

где S – совместная деформация основания и сооружения,

определяемая расчетом;

Su – предельное значение совместной деформации основания и

сооружения,

Для определения осадок используем метод послойного суммирования осадок.

Для этого, построим эпюры вертикальных напряжений от собственного веса

грунта (эпюру (zg) и дополнительных вертикальных напряжений (эпюра (zp).

Вертикальные напряжения от собственного веса грунта:

[pic],

где ( ‘– удельный вес грунта, расположенного выше подошвы

фундамента;

dn – глубина заложения фундамента;

( i, hi – соответственно удельный вес и толщина i–го слоя;

Удельный вес грунтов, залегающих ниже уровня подземных вод, но выше

водоупора:

[pic]

Дополнительные вертикальные напряжения на глубине z от подошвы

фундамента:

[pic],

где ( – коэффициент, принимаемый по таблицам СНиП в

зависимости от формы подошвы фундамента, соотношения его

сторон и относительной глубины, равной ( = 2z/b;

p0 = p – (zg0 – дополнительное вертикальное давление на

основание;

p – среднее давление под подошвой фундамента;

(zg0 – вертикальное напряжение от собственного веса грунта

на уровне подошвы фундамента.

Разбиваем грунт на слои толщиной hi=0.46=0.4х0,6=0,24м,

Ро=251,9 кПа – найдено в предыдущем пункте расчета,

(zg0=22,6 кПа,

Расчет осадок проводим по формуле:

[pic],

где ( – безразмерный коэффициент, ( = 0,8;

(zp,i – среднее значение дополнительного вертикального

напряжения в i – том слое;

hi,Ei – соответственно толщина и модуль деформации i–того

слоя грунта.

Расчет ведем до тех пор пока (zp(0.2(zg

Расчет осадки ленточного фундамента

Табл. 3.1.

|Z.м |(= 2Z/b |( |(zp, кПа|(zg, кПа|0,26zg, |Е, МПа |Si (см) |

| | | | | |кПа | | |

|0 |0 |1 |251,9 |22,6 |4,5 |15 |- |

|0,24 |0,8 |0,881 |222 |27,0 |5,4 |15 |0,38 |

|0,48 |1,6 |0,642 |161,7 |31,6 |6,3 |15 |0,31 |

|0,72 |2,4 |0,477 |120,2 |36,1 |7,2 |15 |0,225 |

|0,96 |3,2 |0,374 |94,2 |10,6 |8,1 |18 |0,143 |

|1,2 |4,0 |0,306 |77,1 |45,3 |9,0 |18 |0,114 |

|1,44 |4,8 |0,258 |65 |50,10 |10,0 |18 |0,095 |

|1,68 |5,6 |0,233 |58,7 |54,6 |10,9 |18 |0,082 |

|1,92 |6,4 |0,196 |49,4 |59,2 |11,8 |18 |0,072 |

|2,16 |7,2 |0,175 |44,1 |63,9 |12,8 |18 |0,062 |

|2,4 |8,0 |0,158 |39,8 |68,5 |13,7 |18 |0,056 |

|2,64 |8,8 |0,143 |36 |73,1 |14,6 |18 |0,05 |

|2,88 |9,6 |0,132 |33,2 |77,7 |15,5 |18 |0,046 |

|3,12 |10,4 |0,122 |30,7 |82,4 |16,5 |18 |0,043 |

|3,36 |11,2 |0,113 |28,4 |87,0 |17,4 |18 |0,04 |

|3,6 |12,0 |0,106 |26,7 |91,6 |18,3 |18 |0,036 |

| |(Si= |1.75см |

Из табл. Следует, что граница нижней сжимающей толщи не достигается, но

даже в этом случае S=((Si=0,8х1,75=1,4см(Sп=10см – для зданий с кирпичными

несущими стенами.

Рис 3.4. Схема распределения вертикальных напряжений в

линейно–деформируемом полупространстве

3.1.5. Проектирование котлована

Размеры котлована в плане определяются расстояниями между наружными

осями сооружения, расстояниями от этих осей до крайних уступов фундаментов,

размерами дополнительных конструкций, устраиваемых около фундаментов с

наружных сторон, и минимальной шириной зазора, позволяющего возводить

подземные части здания, между дополнительной конструкцией и стенкой

котлована (принимаем 1 м). Величину откоса стенок котлована принимаем

1:0,67.

3.2. Расчет и конструирование свайных фундаментов

3.2.1 Выбор типа и размеров свай

В курсовом проекте необходимо запроектировать свайный фундамент из

забивных висячих, квадратного сечения железобетонных свай. Размеры свай и

глубину их забивки назначаем исходя из следующих факторов:

1. геологических условий;

2. действующих нагрузок;

3. типа ростверка.

Глубину заложения ростверка назначаем, исходя из конструктивной схемы

здания. А также принимая во внимание те же условия, которые мы учитывали,

назначая глубину заложения фундамента на естественном основании:

4. для безподвальной части здания – df = 0,2 м;

Сопряжение сваи с ростверком назначаем свободным. Длину сваи назначаем

исходя из геологических условий (Рис. 6) – l = 3,0 м.

Рис. 3.5. Расчетная схема к определению несущей способности одиночной

сваи

3.2.2. Расчет несущей способности одиночной сваи

Несущую способность Fd (кН) висячей забивной сваи, работающей на

сжимающую нагрузку, определяем по формуле:

[pic],

где (с = 1 – коэффициент условий работы сваи в грунте;

R – расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи,

определяемое из табл. 6.21 [1];

А – площадь опирания на грунт сваи, принимаемая по площади

поперечного сечения сваи брутто;

u – периметр поперечного сечения сваи, м;

fi – расчетное сопротивление i–того слоя грунта основания

на боковой поверхности сваи, определяемое по табл. 6.20

[1];

hi – толщина i–того слоя грунта, соприкасающегося с боковой

поверхностью, м;

(сК и (сf – коэффициент условий работы грунта

соответственно под нижним концом и на боковой

поверхности сваи, учитывающие влияние способы погружения

на расчетные сопротивления грунта, принимаемые

независимо друг от друга (табл. 6.22 [1]).

R=8300 кПа;

А=d2-0.22=0,04 м2;

u=4d=4х0,2=0,8м;

Разбиваем толщу на слои hi=2м и находим:

|h1=2м |h2=2м | |

|z1=1.5м |z2=3м | |

|J 1(0 |J 2(0 | |

|f1=38.5 кПа |f2=48 кПа | |

[pic];

Допустимая нагрузка на сваю N=[pic] кН

3 Определение количества свай, размещение их в плане

и конструирование ростверка

Рис. 3.6. Расположение свай в плане под стенами

Число свай в кусте определяем по формуле:

[pic],

где (k – коэффициент надежности, назначаемый в зависимости от

способа определения несущей способности сваи;

NI – расчетная нагрузка, действующая по обрезу фундамента,

кН;

GfI – ориентировочный вес ростверка и грунта на его

обрезах, кН;

Fd – несущая способность одиночной сваи, кН;

[pic]

Шаг свай :

а=[pic]

Шаг свай должен находится в пределах:

d=3х0,2=0,6м(а(6d=1,2м,

Т.к. шаг свай большой, т.е. а(6d, то необходимо либо уменьшить длину сваи,

либо выбрать сваи меньшего сечения, т.к. сваи очень мощные, но этого

сделать нельзя, т.к. нет свай меньшей длины и меньшего сечения, поэтому

примем шаг свай а=6d=1,2м.

3.2.4. Размещение свай в кусте и конструирование ростверка

Шаг свай по расчету - а=1,2м (принят) . Сваи располагаются в один ряд,

расстояние от оси сваи до края ростверка ( 0,2м, а т.к. ширина стены равна

51см, то ширину ростверка примем bp=3d=0.6м. Ростверк проектируем жесткий,

монолитный высота ростверка hp=ho+0.25м, где величина заделки головы сваи в

ростверк, принимается при жесткой заделке ho=0,3м. Тогда

hp=0,3+0.25=0,55м, примем hp=0,6м.

5 Определение конечных деформаций основания свайного фундамента.

Окончательный выбор параметров свайного фундамента.

Расчет осадок выполняется по II группе предельных состояний. Расчет по

деформациям выполняем как для условного массивного ф-та на естественном

основании. Границы условного ф-та:

- сверху – уровнем планировки «а-б»;

- снизу – поверхностью «г-в» в уровне нижних концов свай условного ф-

та;

- сбоку – вертакальными полосками «а-б» и «б-в».

Средневзвешенное значение угла внутреннего трения грунтов:

[pic],

где hi – глубина i-того слоя;

(i – угол внутреннего трения i-того слоя;

[pic]

(=[pic];

Ширина подошвы условного ф-та:

By=d+2ltg(=0,2+2х3хtg4.6o=0.68м.

Среднее давление по подошве условного фундамента:

[pic],

где NII – нормативная нагрузка по обрезу фундамента, кН;

Gуф – вес ростверка, свай и грунта в пределах объема

условного фундамента, за вычетом объема свай, кН;

lуф, bуф – ширина и длина подошвы условного фундамента, м.

Аусл=bусл=0,68 – для ленточного ф-та – площадь подошвы;

Gуф=Gp+Gсв+Gгр=24х0,36=8,64 кН/м – 1м длины

Объем ростверка:

Vр=1х0,62=0,36 м3

Вес 1 м сваи 0,22т=2,2кН/м, сваи длиной l=3м,

Gсв=2,2х3=6,6 кН,

Учитывая, что на 1 м длины находится 1/а=1/1,2 сваи, находим вес сваи,

приходящейся на 1м длины

Gсв =[pic]кН/м.

Вес грунта в объеме условного ф-та за вычетом объема ростверка:

Gгр=0,68(18,8х2+19,3х2)-18,8х0,36=45,1 кН/м

Gуф=8,64+5,5+45,1=59,24 кН/м

Рис 3.7. Схема условного фундамента для расчета по второй группе

предельных состояний

[pic]- ниже подошвы;

[pic] - выше подошвы, при

(=20о;

М(=0,51;

Мg=3.06;

Мc=5.66;

[pic]кПа

[pic](R=465,5 кПа – условие выполняется.

Выполняем расчет осадок свайного ф-та. Разбиваем на слои

hi=0,4bусл=0,4х68=0,27м;

Природное давление под подошвой:

(zgo=18.8х2+18,3х2=76,2 кПа;

ро=рII-(zgo=303.5-76.2=227.3 rGf$

(zp=( ро;

Расчет ведем в таблице 3.2.:

Расчет осадки свайного фундамента

Табл. 3.2.

|Z.м |(= 2Z/b |( |(zp, кПа|(zg, кПа|0,26zg, |Е, МПа |Si (см) |

| | | | | |кПа | | |

|0 |0 |1 |227,3 |76,20 |15,2 |18 |- |

|0,27 |0,8 |0,881 |200,0 |81,40 |16,3 |18 |0,320 |

|0,54 |1,6 |0,642 |146,0 |86,60 |17,3 |18 |0,260 |

|0,81 |2,4 |0,477 |108,4 |91,80 |18,4 |18 |0,190 |

|1,08 |3,2 |0,374 |85,00 |97,00 |19,4 |18 |0,145 |

|1,35 |4,0 |0,306 |69,50 |102,2 |20,4 |18 |0,115 |

|1,62 |4,8 |0,258 |58,60 |106,5 |21,5 |18 |0,096 |

|1,89 |5,6 |0,233 |53,00 |109,2 |21,8 |20 |0,075 |

|2,16 |6,4 |0,196 |44,50 |112,0 |22,4 |20 |0,065 |

|2,43 |7,2 |0,175 |39,80 |114,9 |23,0 |20 |0,056 |

|2,70 |8,0 |0,158 |35,90 |117,7 |23,5 |20 |0,051 |

|2,97 |8,8 |0,143 |32,50 |120,5 |24,1 |20 |0,046 |

|3,24 |9,6 |0,132 |30,00 |123,4 |24,7 |20 |0,042 |

|3,51 |10,4 |0,122 |27,70 |126,2 |25,2 |20 |0,038 |

|3,78 |11,2 |0,113 |25,70 |129,0 |25,8 |20 |0,036 |

| |(Si= |1,50 см |

Из табл.8 видно, что при z=3.78м от подошвы ф-та

(zp=25,8 кПа(0,2(zg=25.8 кПа;

Осадка свайного ф-та:

S=((Si=0.81х1,5=1,2 см (Su=10см.

При расчете природного давления для третьего слоя – суглинка полутвердого,

лежащего ниже уровня УГВ и ниже водоупорного слоя – суглинка твердого,

определяется удельный вес грунта этого слоя с учетом действия воды:

(sbз=[pic] кН/м3;

Окончательно принимаем сваи С3-20

Рис 3.8. Схема распределения вертикальных напряжений в

линейно–деформируемом полупространстве

3.2.6. Проектирование котлована

Размеры котлована в плане определяются расстояниями между наружными

осями сооружения, расстояниями от этих осей до крайних уступов фундаментов,

размерами дополнительных конструкций, устраиваемых около фундаментов с

наружных сторон, и минимальной шириной зазора, позволяющего возводить

подземные части здания, между дополнительной конструкцией и стенкой

котлована (принимаем 1 м). Величину откоса стенок котлована принимаем

1:0,67.

3.3. Технико-экономическое сравнение вариантов

При проектировании оснований и фундаментов зданий и сооружений

приходится учитывать много факторов, влияющих на выбор проектного решения и

разрабатывать несколько вариантов. Выполнение оценок целесообразности того

или иного типа фундамента следует производить для здания (сооружения) в

целом. Однако, только в рамках курсового проекта, для предварительной

оценки технико-экономических показателей запроектированных фундаментов (рис

10, 11) выполняем расчеты, приведенные в табл.

Рис. 3.9. Схема фундамента на естественном основании.

Рис. 3.10. Схема свайного фундамента.

Определение технико-экономических показателей фундамента на естественном

основании

Табл. 3.3.

|№№ |Наименование работ |Коли|Стоимость, руб. |Трудоемкость, |

|п/п | |чест| |чел-дн |

| | |во | | |

| | | |на единицу|всего |на единицу|Всего |

|1. |Разработка влажных песчаных |10,7|2,3 |24,73 |0,32 |3,44 |

| |грунтов, м3 |5 | | | | |

|2. |Устройство бетонной подготовки|0,14|23,7 |3,41 |0,58 |0,08 |

| |под фундаменты, м3 | | | | | |

|3. |Устройство монолитного ф-та |1 |59,2 |59,2 |0,55 |0,55 |

|Итого | |87,34 | |4,07 |

Определение технико-экономических показателей свайного фундамента

Табл. 3.4.

|№№ |Наименование работ |Коли|Стоимость, руб. |Трудоемкость, |

|п/п | |чест| |чел-дн |

| | |во | | |

| | | |на единицу|всего |на единицу|всего |

|1. |Разработка влажных песчаных |10,7|2,3 |24,73 |0,32 |3,44 |

| |грунтов, м3 |5 | | | | |

|2. |Устройство монолитных |1,58|29,6 |46,8 |0,72 |1,14 |

| |железобетонных фундаментов и | | | | | |

| |ростверков из бетона марки | | | | | |

| |В15, столбчатых, м3 | | | | | |

|3. |Погружение железобетонных свай|3 |85,2 |255,6 |1,05 |3,15 |

| |из бетона марки В25, длиной до| | | | | |

| |12 м в грунты I группы, шт | | | | | |

|Итого | |327,13| |7,73 |

Вывод: Устройство фундамента на естественном основании для данного здания и

при данных инженерно-геологических условиях представляется более

рациональным, чем устройство свайного фундамента. В связи с этим

предлагаем в данном здании использовать фундамент на естественном

основании из сборных железобетонных фундаментов.

4. Расчет стены подвала

1 Расчет ленточного ф-та под стену подвала

Рис.3.11. Схема ленточного фундамента с подвалом

Приведенная глубина заложения ф-та для зданий с подвалом:

d1=hs+hcf[pic]

[pic];

Определяем площадь подошвы ф-та:

А/=[pic], где

NII – нормативная нагрузка на сечении 3-3;

Rо – расчетное сопротивление грунта основания;

[pic],

b=А/=0,45м,

Т.к. стена толщиной 0,51м, то примем b=0,6м с опиранием блоков на бетонную

подготовку толщиной 10см.

Вес фундамента:

Gф=24х0,6х2,4=34,56 кН/м;

Вес грунта на обрезах:

Gгр=0;

Расчетное сопротивление грунта основания R:

[pic],

Mr = 0,51; Mq =3,06; Mc = 5,66;

[pic]- ниже подошвы;

[pic]- выше подошвы;

[pic]

Фактические напряжения под подошвой фундамента (фундамент центрально

нагружен):

[pic],

[pic]=290,7кПа

Условие [pic] выполняется, недогруз фундамента составляет 0,3%.

Следовательнопринимаем b=0.6м.

4.2. Проверка выбранного фундамента

4.2.1 Проверка условий по подошве фундамента по оси А-А

а) давление от собственного веса грунта:

[pic],

где ( - расчетное значение удельного веса грунта;

(a – коэффициент активного давления грунта;

[pic],

где ( - угол внутреннего трения 2го слоя.

[pic]

[pic]

[pic]

б) давление от полезной нагрузки на прилегающей к подвалу территории:

[pic],

где q - полезная нагрузка на прилегающей к подвалу территории, q =

10 кПа;

[pic]

[pic]

[pic]

[pic],

где [pic]

[pic]

[pic]

1. Проверка условия по контакту “подошва-грунт”:

[pic]

[pic]

[pic]

4.2.2 Проверка условий по подошве фундамента по оси 3-3

[pic]

[pic],

где [pic]

[pic]

[pic]

2. Проверка условия по контакту “подошва-грунт”:

[pic]

[pic]

[pic]

4.2.3 Проверка условий по подошве фундамента

от совместного действия моментов

[pic]

4.3. Определение конечных деформаций основания

Вертикальные напряжения от собственного веса грунта см. Табл. 8.

Дополнительные вертикальные напряжения на глубине z от подошвы

фундамента:

[pic],

p0 = p – (zg0 = 116,54 – 70,80 = 45,74 [pic]

Расчет дополнительных вертикальных напряжений

Табл. 4.1.

|Z |( = 2z/b |( |(zp |

|0 |0 |1 |45,74 |

|0,72 |0,8 |0,800 |36,59 |

|1,44 |1,6 |0,449 |20,54 |

|2,16 |2,4 |0,257 |11,76 |

|2,88 |3,2 |0,160 |7,32 |

|3,60 |4,0 |0,108 |4,94 |

|4,32 |4,8 |0,077 |3,52 |

|5,04 |5,6 |0,058 |2,65 |

|5,76 |6,4 |0,045 |2,06 |

|6,48 |7,2 |0,036 |1,65 |

|7,20 |8,0 |0,029 |1,33 |

[pic]

Рис 13. Схема распределения вертикальных напряжений в

линейно–деформируемом полупространстве

[pic],

[pic]

Следовательно, фундамент запроектирован верно.

5. Расчет подпорной стены

5.1. Исходные данные

H = 2,3 м;

h = 0,5 м;

( = 22(;

(1 = 0(;

(2 = 3(;

q = 15 кПа;

( = 5(;

(ст = 21[pic]

( = 19,3[pic]

с = 0,5 кПа.

5.2. Расчет вспомогательных данных

Эквивалентная высота грунтового слоя:

[pic]

Вес призмы грунта BAa1 (BAa2… BAa10):

[pic]

Величины сил, действующих на стенку:

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

5.3. Расчет устойчивости стенки

Коэффициент устойчивости k1:

[pic]

[pic]

Коэффициент устойчивости k2:

[pic]

[pic]

Следовательно, подпорная стена неустойчива и будет сдвигаться.

6. Список использованной литературы

1. “Основания и фундаменты. Методические указания”, Шадунц К. Ш.,

Краснодар, 1998

2. “Механика грунтов, основания и фундаменты”, Б. И. Долматов, С.-П.,

Стройиздат, 1988

3. “Механика грунтов, основания и фундаменты”, C. Б. Ухов, М., АСВ, 1994

4. “Справочник. Основания и фундаменты”, под. ред. Г. И. Швецова, М, ВШ,

1991

5. “Технология строительного производства”, Б. Ф. Драченко, М,

“Агропромиздат”, 1990

Страницы: 1, 2