|
Курсовая: Грунты и основанияКурсовая: Грунты и основанияМинистерство Образования Республики Беларусь Белорусская Государственная Политехническая Академия Кафедра: «Геотехника и экология в строительстве» КУРСОВОЙ ПРОЕКТ Расчет и конструирование фундаментов. Выполнил: _____________. Гр.112429 СФ Проверил: Никитенко М.И. Минск 2001 Содержание Введение. 3 2. Фундаменты мелкого заложения на естественном основании. 4 2.1 Анализ физико-механических свойств грунтов пятна застройки. 4 2.2. Выбор глубины заложения подошвы фундамента. 8 2.3. Выбор типа фундамента и определение его размеров. 10 2.4. Вычисление вероятной осадки фундамента. 12 3. Свайные фундаменты.. 14 3.1. Основные положения по расчету и проектированию свайных фундаментов. 14 3.2. Расчет и конструирование свайных фундаментов. 15 3.3. Расчет основания свайного фундамента по деформациям.. 18 3.4. Вычисление вероятной осадки свайного фундамента. 20 3.5. Устройство ограждающей стенки. 22 3.6. Последовательность выполнения работ на строительной площадке. 23
ВведениеВ данном курсовом проекте по дисциплине Механика грунтов, основания и фундаменты рассчитаны и запроектированы фундаменты мелкого заложения и свайные фундаменты. Приведены необходимые данные по инженерно- геологическим изысканиям, схемы сооружений и действующие нагрузки по расчетным сечениям. Расчет оснований и фундаментов произведен в соответствии с нормативными документами СниП 2.02.01-83 Основания и фундаменты СниП 2.02.03-85 Свайные фундаменты СниП 2.03.01-84 Бетонные и железобетонные конструкции2. Фундаменты мелкого заложения на естественном основании2.1 Анализ физико-механических свойств грунтов пятна застройкиИсходные данные для каждого из пластов, вскрытых тремя скважинами: Таблица 1
а) число пластичности: Jp=Wl-Wp ,1. Для пласта 1 нет, т.к. песок 2. Для II пласта: Jp=Wl-Wp=25-15=10 3. Для III пласта: нет, т.к. песокб) плотность сухого грунта:
Для I пласта: | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
т/м3
Для II пласта: 
т/м3
Для III пласта: 
т/м3
, 
Для I пласта: 
, 
Для II пласта: 
, 
Для III пласта: 
, 
пески влажные (0,5<Sr£0.8)
Для II пласта: 
Для III пласта: 
Пески насыщенные водой (Sr>0.8)
Полученные данные о свойствах грунтов вносим в Таблицу 2
ПОКАЗАТЕЛИ | Значения показателей для слоев | ||
| 1 | 2 | 3 | |
Плотность частиц грунта rs , т/м3 | 2.67 | 2,68 | 2,65 |
Плотность грунта r, т/м3 | 2,1 | 2,03 | 2,08 |
Природная влажность W , % | 8 | 22 | 17 |
Степень влажности Sr | 0,55 | 0,97 | 0,92 |
Число пластичности Jp | - | 10 | - |
Показатель текучести Jl | - | 0,7 | - |
Коэффициент пористости е | 0,39 | 0,61 | 0,49 |
Наименование грунта и его физическое состояние | Песок гравелистый плотный | Суглинок мягкопластичный | Песок пылеватый плотный |
Угол внутреннего трения j° | 40 | 27 | 29 |
Удельное сцепление С , кПа | - | 13 | - |
Определим модуль деформации:
кПа ,
кПа ,
кПа
b - коэффициент зависящий от коэффициента Пуассона m:
Где e1 – начальный коэффициент пористости;
cc – коэффициент сжимаемости;
e1 – коэффициент пористости при P1=100 кПа
e2 – коэффициент пористости при P2=200 кПа
e3 – коэффициент пористости при P3=300 кПа
0,56-0,525
Cс1= =0.000175 кПа
200
0,48-0,457
Cс2= =0.000115 кПа
200
Cс3= 0,349-0,327 =0.00011 кПа
200
2.2. Выбор глубины заложения подошвы фундамента
Минимальную глубины заложения подошвы фундамента предварительно назначают по конструктивным соображениям. Глубина заложения подошвы фундамента из условий возможного пучения грунтов при промерзании назначается в соответствии с табл.2 СНиП 2.02.01-83. Если пучение грунтов основания возможно, то глубина заложения фундаментов для наружных стен отапливаемых сооружений принимается не менее расчетной глубины промерзания df , определяемой по формуле: df=kh×dfn , где dfn – нормативная глубина промерзания kh - коэффициент влияния теплового режима здания Принимаем глубину заложения фундамента d=1,5м. Планировку выполняем подсыпкой грунта до отметки 209.000м и уплотнение его виброплащадкой до плотности r=1,0т/м3.
2.3. Выбор типа фундамента и определение его размеров
При расчете оснований по деформациям необходимо, чтобы среднее давление Р под подошвой центрально нагруженного фундамента не превышало расчетного сопротивления грунта R. Для внецентренно нагруженного фундамента предварительно проверяются три условия: PMAX£1.2R ; P<R ; PMIN>0 Расчетное сопротивление грунта основания R в кПа определяется по формуле:
Где gc1 и gc2 - коэффициенты условий работы, принимаемые по табл.3
СНиП 2.02.01-83 или методическое пособие (прил14);
K=1- коэффициент зависящий от прочностных характеристик грунта;
Mg, Mq, Mc – коэффициенты принимаемые по
табл.4 СНиП 2.02.01-83 или методическое пособие (прил.15);
b - ширина подошвы фундамента, м;
db – глубина подвала - расстояние от уровня планировки до пола подвала;
d| - глубина заложения фундамента бесподвальных помещений
KZ – коэффициент зависящий от прочностных характеристик грунта
( принимаем KZ=1 );
g||’- осредненное расчетное значение удельного веса грунтов,
залегающих выше подошвы фундамента;
g|| - то же для грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента, кН/м3 ;
c|| - расчетное значение удельного сцепления грунта,
залегающего под подошвой фундамента, кПа.
gс1=1,4 gс2=1,2; К=1;
Мg=2,46; Мq=10,85; Mc=11,73;
Kz=1 т.к. b<10м
С||=0 кПа , т.к. песок.
db=0 , т.к. нет подвала. d1=1.5
Удельный вес грунта - g=r´g=10´r
g =gобр.зас=rобр.зас.*10=18кН/м3;
g1=2,1*10=21 кН/м3;
g2=2,03*10=20,3 кН/м3;
g3=20,8 кН/м3;
кПа
;
Давление под подошвой фундамента:
; 
Где: Р, Рmax, Pmin – соответственно среднее, максимальное
и минимальное давление на грунт под подошвой фундамента
No,|| - расчетная нагрузка на уровне отреза
фундамента, кН;
Mo,|| - расчетный изгибающий момент, кН×м;
d - глубина заложения фундамента, м;
gm – осредненный удельный вес - 20¸22 кН/м3.
A – площадь подошвы фундамента, м2
W – момент сопротивления площади подошвы фундамента в направлении действия
момента, м3
Принимаем, что большая сторона фундамента равна a=1.1b, тогда А=1.1b*b=1.1b
2 и 
; gm
=21 кН/м3; d=1,5м.
Находим значения Pmax, 1.2R при b=1;1,5; 2; 3; 4; и строим график
зависимости между b и Pmax,1.2R. Точка пересечения, дает нам искомую
величину b.
Pb=1.5max= 
кН;
1.2Rb=1м=141,094*1+590,59кПа
принимая b=1,6м, считаем А, W, Pmax, Pmin, и проверяем условия.
Условия соблюдаются при b=1,9; a=2,1; W=1,4; A=3,97
Pmax=378.423кН; < 1.2R=550кПа P=192.762кН; < R=458кПа
Pmin=7,1кН; >0
2.4. Вычисление вероятной осадки фундамента
Расчет осадки фундамента производится по формуле: S<Su , Где S – конечная осадка отдельного фундамента, определяемая расчетом; Su – предельная величина деформации основания фундамента зданий и сооружений, принимаемая по СниП 2.02.01-83; Определим осадку методом послойного суммирования. Расчет начинается с построения эпюр природного и дополнительного давлений. Ординаты эпюры природного давления грунта: n szg=ågi×hi , i=1 где gi – удельный вес грунта i-го слоя, Кн/м3; hi – толщина слоя грунта, м; g=10×r т/м3. Tак как в выделенной толще залегает горизонт подземных вод, то удельный вес грунта определяется с учетом гидростатического взвешивания:
gs=10×rs ,
rs – плотность частиц грунта, т/м3;
e – коэффициент пористости грунта;
gs – удельный вес частиц грунта, Кн/м3.
кПа
кПа
gsb|||=(26,7-10)(1-0,37)=10,521 Кн/м3
кПа
кПа
Ординаты эпюры природного давления откладываем влево от оси симметрии.
Дополнительное вертикальное напряжение szр для любого сечения,
расположенного на глубине z от подошвы фундамента, определяется по
формуле:
szр=a×P0
где a - коэффициент, принимаемый по табл.1 СниП 2.02.01-83;
P0 – Дополнительное вертикальное давление под подошвой фундамента
определяется как разность между средним давлением по оси фундамента и
вертикальным напряжением от собственного веса грунта на уровне подошвы
фундамента:
Давление непосредственно под подошвой фундамента:
Расчет осадки отдельного фундамента на основании в виде упругого
линейно деформируемого полупространства с условным ограничением
величины сжимаемой зоны производится по формуле:
где S – конечная осадка отдельного фундамента, см;
hi – толщина i-го слоя грунта основания, см;
Ei – модуль деформации i-го слоя грунта, кПа;
b - безразмерный коэффициент, равный 0.8;
szpi – среднее значение дополнительного вертикального нормального
напряжения в i-м слое грунта, равное полусумме напряжений на верхней
Zi-1 и нижней Zi границах слоя, кПа.
Условие соблюдается, т.к. S=4,8см<Su=8см.
3. Свайные фундаменты
3.1. Основные положения по расчету и проектированию свайных фундаментов
Фундаменты из забивных свай рассчитываются в соответствии с требованиями СНиП 2.02.03-85 по двум предельным состояниям: - по предельному состоянию первой группы ( по несущей способности): по прочности – сваи и ростверки, по устойчивости – основания свайных фундаментов; - по предельному состоянию второй группы ( по деформациям ) – основания свайных фундаментов. Глубина заложения подошвы свайного ростверка назначается в зависимости от: - наличия подвалов и подземных коммуникаций; - геологических и гидрогеологических условий площадки строительства ( виды грунтов, их состояние, положение подземных вод и т. д. ); - глубины заложения фундаментов прилегающих зданий и сооружений; - возможности пучения грунтов при промерзании.| Описание грунтов | Мощность слоя, м |
Рыхлый насыпной грунт из мелкого песка с органическими примесями r=1,3(0.9) т/м3, j=12° | 3.0 |
Торф коричневый водонасыщенный, Jl=0.6,r=(1,2)0.6 т/м3, j=8° | 2,0 |
Слой суглинка Jl=0,3 r=1,8(1,15) т/м3, Е=14000 кПа, j=22°, С=50 кПа | 5,0 |
глина Jl=0,2 r=2,1 т/м3, Е=20000 кПа, j=20°, С=100 кПа | 14,0 |
Горизонт подземных вод от поверхности земли , м | 1,5 |
3.2. Расчет и конструирование свайных фундаментов
Прежде всего необходимо выбрать тип сваи, назначить ее длину и размеры поперечного сечения. Длину сваи определяют как сумму L=L1+L 2+L3. L1 – глубина заделки сваи в ростверк, которая принимается для свайных фундаментов с вертикальными нагрузками не менее 5 см. L2 – расстояние от подошвы плиты до кровли несущего слоя. L3 – заглубление в несущий слой. Принимаем железобетонные сваи, квадратного сечения размером 300х300 мм.
L=0.15+7.3+1=8,45=9м.
Несущая способность Fd ( в кН ) висячей сваи по грунту
определяется как сумма сопротивления грунтов основания под нижним
концом сваи и по боковой поверхности ее:
Fd=gc×( gcr×R×A+U×ågcf×fi×li ),
Где gc –коэффициент условий работы сваи в грунте, принимаемый gc=1.0.
gcr и gcf - коэффициенты условий работы грунта
соответственно под нижним концом и по боковой поверхности сваи ( табл.
3 СНиП 2.02.03-86 ); для свай, погруженных забивкой молотами, gcr
=1.0 и gcf =1.0;
А – площадь опирания на грунт сваи, в м2, принимаемый по
площади поперечного сечения сваи;
R – расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи, кПа;
U – периметр поперечного сечения сваи, м;
fi – расчетное сопротивление i-го слоя грунта основания по
боковой поверхности сваи, кПа;
li – толщина i-го слоя грунта, м.
При определении fi пласты грунтов расчленяются на слои толщиной не более 2м.
A=0.3*0.3=0.09 м.
gс=1; gCR=1; gсf=1;
R=4825кПа U=0.3*4=1.2 м.
| № | h | z | f |
| 1 | 1,5 | 0,75 | 26,5 |
| 2 | 1,5 | 2,25 | 30 |
| 3 | 2,00 | 4 | 0 |
| 4 | 2,00 | 6 | 42 |
| 5 | 1,50 | 7,75 | 44 |
| 6 | 1,50 | 9,25 | 45 |
| 7 | 0,5 | 10,5 | 65 |