оиф. ПЗ ОиФ. Основания и фундаменты гражданских и промышленных зданий

• Название: Основания и фундаменты гражданских и промышленных зданий
• Дата: 12.04.2022
• Размер: 311 Kb.
• Имя файла: ПЗ ОиФ.doc
• Тип: Пояснительная записка; #464098
• страница: 1 из 4

Министерство образования РФ.

Чувашский государственный университет

им. И.Н. Ульянова

кафедра «Инженерной геодезии и геологии»

Пояснительная записка

К курсовому проекту

По дисциплине: «Основания и фундаменты»

На тему : «Основания и фундаменты

гражданских и промышленных зданий»

Выполнил:

ст.гр. С-14-05

Михеев А.В.

Проверил:

Ушков С.М.

Чебоксары 2008 г.

Содержание

стр

Введение……………………………………………………………………..3

1. 
   Данные по сооружения ……………………………………………………4
   
2. 
   Оценка инженерно-геологических условий
   

площадки строительства…………………………………………………..

2.1 Физико-механические свойства грунтов…………………………..

2.2 Построение геологического разреза………………………………..

3. 
   Выбор типа фундамента и основания…………………………………...5
   

3.1 Расчет фундамента мелкого заложения……………………………

3.2 Расчет фундамента глубокого заложения…………………..

3.3 Технико-экономическое сравнение вариантов и выбор экономического типа фундамента ………………………………………..

4. 
   Определение размеров и конструирование фундаментов…………….
   
5. 
   Расчет оснований по предельным состояниям………………………….
   

5.1 Расчет осадки фундамента в сечении I-I………………………….

5.2 Расчет осадки фундамента в сечении II-II……………………….

5.2 Расчет осадки фундамента в сечении III-III……………………

6. 
   Расчет затухания осадки во времени……………………………………
   

6.1 Расчет затухания осадки во времени в сечении I-I…………

6.2 Расчет затухания осадки во времени в сечении II-II…………

6.3 Расчет затухания осадки во времени в сечении III-III……

7. 
   Выводы и предложения…………………………………………………
   
8. 
   Список используемой литературы…………………………………….
   

Введение.

Фундаменты являются ответственной частью зданий и сооружений. Они должны обеспечивать устойчивость, прочность, наиболее равномерную передачу давлений по подошве, возможность механизации и индустриализации работ по их устройству, должны быть экономичны и рационально сочетаться со стоимостью, условиям возведения и сроки службы сооружения. Поскольку фундаменты находятся в неблагоприятных условиях, они должны возводится из влаго- и морозоустойчивых материалов.

Сложность проектирования заключается в том, что основные размеры фундаментов определяются расчетом исходя из прочности и устойчивости грунтов основания, которые в свою очередь, во многом предопределяются конструкцией, основными размерами и формой подошвы фундамента.

В процессе проектирования необходимо выбрать наиболее экономичные и технически-целеесообразные типы конструкций, материал и количество фундаментов.

Установить для каждого фундамента расчетные давления на грунты основания, подобрать основные размеры, глубину залегания, форму и площадь подошв фундаментов, которые обеспечивали бы устойчивость основания и сооружения; разработать конструкцию; рассчитать каждый фундамент; предусмотреть такую организацию работ по устройству котлована и возведению фундаментов, при котором не нарушались бы природные свойства грунтов основания и не были повреждены обекты, расположенные рядом, обеспечивались экологические требования. Следовательно, фундаменты нужно проектировать индивидуально для каждого здания и сооружения.

Перед началом проектирования оснований фундаментов необходимо ознакомится с проектом инженерной подготовки территории и материалами инженерно-геологических изысканий. В проекте инженерной подготовки проводится вертикальная и горизонтальная планировка строительной площадки с абсолютными отметками; на план наносятся трассы будущих коммуникаций, существующие и проектируемые объекты.


1.Данные по сооружению.

Проектируется одноэтажное промышленное здание. Сооружение N 7. Здание имеет форму прямоугольника с размерами в осях ;60 м-в длину; 36 м – в ширину. Вариант нормативных нагрузок В. Строительная площадка N 7. Вариант 2.Район строительства- город Минск.
2.Оценка инженерно- геологических условий площадки строительства.

2.1 Физико-механические свойства.

Оценка инженерно- геологических условий площадки строительства проводится путем изучения геологических разрезов в пределах контура сооружения и определения значений условных расчетных сопротивлений. Физико-механические свойства грунтов определяем в лабораторных условиях.

Таблица 1

Физико-механические свойства

N	Наименование св-в, ед. изм.	45(супесь)	71(песок мел.)	30(суглинок)
1	Удельный вес грунта,кН/м3 	19,7	20,2	19,2
2	Удельный вес твердых частиц, кН/м3 s	27	26,7	26,6
3	Естественная влажность W	0,225	0,19	0,25
4	Коэффициент сжимаемости, m0 кПа-1	9*10-5	8*10-5	14*10-5
5	Коэффициент фильтрации, см/с Кф	1,1*10-5	2,5*10-3	4,3*10-7
6	Угол внутреннего трения, н	27	31	13
7	Удельное сцепление ,кПа Сн	11	-	11
8	Влажность на пред. текучести, WL	0,255	-	0,3
9	Влажность на пред. раскатывания, Wp	0,19	-	0,21

По приведенным харектеристикам для каждого слоя определим вид грунта и его состояние.

Для этого определим следующие свойства.

1) Число пластичности: J_P=W_L-W_P, где W_L- влажность на пределе на текучести

W_P-влажность на пределе раскатывания.

J_P1=0,065-супесь

J_P2-песок

J_P3=0,09-суглинок

2) Показатель текучести: J_L=(W-W_P)/( W_L- W_P)

J_L1=0,538-супесь пластичная

J_L3=0,444-суглинок тугопластичный

3) Коэффициент пористости е=_s *(1+W)/-1

е₁=0,679

е₂=0,573-песок мелкий плотный

е₃=0,732

4) Степень влажности S_r=W*_s/е*_w ,где _w=10 кН/м³

S_r1=0,895-насыщенные водой

S_r2=0,885-насыщенные водой

S_r3=0,908-насыщенные водой

5) Коэффициент относительной сжимаемости m_v=m₀/1+e ,

где m₀- коэффициент сжимаемости.

m_v1=5,36*10^-5 кПа^-1

m_v2=5,08*10^-5 кПа^-1

m_v3=8,08*10^-5 кПа^-1

6) Модуль деформации грунта Е=β/m_{v ,}где β-коэффициент, характеризующий боковое расширение грунта, β=1-2*v²/(1-v)

β₁=0,743 Е₁=13861,94 кПа

β₂=0,743 Е₂=14625,98 кПа

β₃=0,623 Е₁=7710,4 кПа
7) Условное расчетное сопротивление R_0.

R₀₁=231,17 кПа

R₀₂=300 кПа

R₀₃=222,64 кПа

Вывод:

1 слой-супесь пластичная, насыщенная водой, не просадочная, с модулем деформаций Е₁=13861,94 кПа и условным расчетным сопротивлением R₀₁= 231,17 кПа

2 слой-песок мелкий, плотный, насыщенный водой, не просадочный, с модулем деформаций Е₂=14625,98 кПа и условным расчетным сопротивлением R₀₂= 300 кПа

3 слой-суглинок тугопластичный, насыщенная водой, не просадочный, с модулем деформаций Е₁=7710,4 кПа и условным расчетным сопротивлением R₀₃=222,64 кПа
3. Выбор типа фундамента и основания.

Выбор типа основания (естественного или искусственного заложения) и фундаментов (мелкого или глубокого заложения) производится на основе анализа инженерно-геологических условий площадки строительства, конструктивных решений здания и технико-экономического сравнения различных вариантов. Рассматриваем два варианта: фундамент мелкого заложения на естественном основании и свайный вариант. Расчет

ведем для наиболее загруженного сечения 2-2 N=1690 кН/м, М=612 кНм, Q=72 кН.

3.1 Расчет фундамента мелкого заложения.

Расчет фундамента мелкого заложения начинаем с выбора глубины заложения, которую определяем исходя из следующего условий:

• 
  назначения и консруктивных особенностей здания;
  
• 
  существующего и проектируемого рельефа застраевомой территории;
  
• 
  инженерно-геологических условий площадки строительства;
  
• 
  глубины сезонного промерзания грунта.
  

Расчетная глубина сезонного промерзания : d_f=k_h*d_fn , где d_fn-нормативная глубина промерзания, для г. Минска d_fn=1,1 м. k_h-коэффициент, учитывающий влияние теплового режима сооружения, k_h=0,6

d_f=k_h*d_fn=0,9*0,6=0,54 м.

В связи с конструктивными особенностями здания назначаем d_n=2,55 м.

Определяем площадь подошвы фундамента А=N/(R-_ср*d_n),где

N-расчетная нормальная сила к подошве фундамента;

_ср-средний удельный вес грунта и фундамента, равный 20 кН/м³

d_n-глубина заложения фундамента от природного рельефа;

А=1690/(359-20*2,55)=5,49 м².

b=А/=5,49/1,2=2,14м.

Определяем расчетное сопротивление грунта основания при b=3 м, l=3,6 м, А=10,8 м².

R= _с1_с2/k(Mv*k_z*b_II+M_q(d₁+d_B) _II^’-d_в_II^’+M_cc_II)

_с1,_с2-коэффиценты условий работы _с1=1,1;_с2=1.

к,к_z-коэффициент, принимаемый равный 1.

b-ширина подошвы фундамента,

Mv ,Mq, M_c-безразмерные коэффициенты; М_у=0,91; М_q=4,65; М_с=7,15.

_II-усредненное расчетное значение удельного веса грунта, залегающего ниже подошвы фундамента, _II'-то же залегающих выше подошвы.

d_B-глубина подвала; d₁-глубина заложения фундаментов,

c_II-расчетное значение удельного сцепления грунта.

_II'=₁*h_w+_вз(d-h_w)/d ,где _вз-удельный вес грунта во взвешенном состоянии,

h_w-уровень грунтовых вод от поверхности планировки грунта.

_вз=_s-_w/1+e ,где _w-удельный вес воды, равный 10 кН/м³

_вз1=10,125 кН/м³ _вз2=10,62 кН/м³ _вз=9,58 кН/м³

_II'=18,59 кН/м³ _II=10,17 кН/м³

R=1,1*1/1(0,91*3,0*10,17+4,65*2,55*18,59+7,15*11)=

=1,1*(27,8+220+78,6)=359 кПа.

Определим среднее давление под подошвой фундамента Р=(N_о+N_гр+N_ф)/A ,где

N_ф-нагрузка от веса самого фундамента

N_гр-нагрузка отвеса грунта на обрезах фундамента

N_ф=V*_жб=(3*3,6*0,3+2,1*2,7*,3+2,1*0,9*0,9)*25=166 кН

N_гр= V_гр*_II' =(3,6*3*2,55-6,64)*18,59=388,5 кН

Р=(1690+166+388,5)/3*3,6=207,8 кПа

Производим проверку давления на грунт по подошве Р<=R,

т.е. Р=207,8 < R=359

Р_мах=<1,2R , где Р_мах-максимальное давление на грунт

Р_мах=Р+М/W ,где М-сумма моментов, W- момент сопротивления площади подошвы

W=в*l²/6=3*3,6²/6=6,48 м³

М=M+Q*a=612+72*2,55= 795,6кНм

Р_мах=207,8+795,6/6,48=330,6 кПа

т.о. Р_мах=330,6<1,2*R=1,2*359=430,8 кПа

Р_мin=Р-М/W=207,8-795,6/6,48=85 кПа

Р_мin /Р_мах>0,25 85/330,6=0,257>0,25

т.к. все условия выполняются, размеры фундамента подобраны правильно.
Так как угол внутреннего трения третьего слоя меньше угла внутреннего трения второго слоя (31⁰<13⁰ ), необходимо проверка слабого подстилающего слоя. На границе второго и третьего слоев должно быть удовлетворено условие:_zp+_zg<=R_{z ,}

где:_zp-дополнительное вертикальное напряжения на уровне слабого слоя,

_zg- вертикальное напряжения от собственного веса грунта на уровне слабого слоя,

R_z–расчетное сопротивление слабого грунта.

Посмотрим эпюру _zg– напряжения от собственного веса грунта;

На уровне грунтовых вод _zgW= h_w₁=19,7*2,25=44,3 кПа

На уровне подошвы фундамента _zg0=_zgW+(d- h_w) _вз1=44.3+(2,55-2,25)10,12=47,34 кПа

На границе 1 и 2 слоя: _zg1=_zg0+(h₁-d)_вз1=47.34+(6,6-2,55)10,12=88,33 кПа

На границе 2 и 3 слоя: _zg2=_zg1+h₂_вз2=88,33+1,1*10,62=100,01 кПа

Дополнительное давление на глубине z=5,65 м

Р₀=Р-_zg0=207,8-47,34=160,5 кПа

Дополнительное напряжение на глубине z _zp= Р₀* , коэффициент, принимаемый в зависимости от формы подошвы фундамента относительной глубины

=2*z/b=2*5,65/3=3,77; =l/b=3,6/3=1,2 т.е. =0,14

_zp= Р₀*=160,5*0,14=22,47 кПа

Определим площадь подошвы условного фундамента на слабый подстилающий слой

A_z= (N_о+N_гр+N_ф)/ _zp==(1690+166+388,5)/22,47=99,89 м²

Ширина условного фундамента b_z=(A_z+a²)-a; где а=(3,6-3)/2=0,3 м

b_z=(99,89+0,09)-0,3=9,7 м

Для условного фундамента на глубине d+z, т.е. на кровле слабого подстилающего слоя,

определяем расчетное сопротивление.

R= _с1_с2/k(Mv*k_z*b_II+M_qd₁ *_II^’+M_cc_II)

_с1=1,2;_с2=1, к,к_z=1, b=9,7; d₁=d+z=2,55+5,65=8,2 м

М_у=0,26; М_q=2,06; М_с=4,56

_II'=12,47 кН/м³ _II=9,58 кН/м³

R_z=1,2*1/1(0,26*9,7*9,58+2,06*8,2*12,47+4,56*11)=

=1,2(24,2+208,1+50,16)=338,9 кПа

Сравним фактически действующие давление c R_z

_zp+_zg=22,47+100,01=122,48 кПа< R_z=338,9 кПа