МГОиФ. Трохимик (Маради). Пояснительная записка к курсовому проекту расчет и конструирование фундаментов

• Название: Пояснительная записка к курсовому проекту расчет и конструирование фундаментов
• Анкор: МГОиФ
• Дата: 08.04.2021
• Размер: 0.84 Mb.
• Имя файла: Трохимик (Маради).docx
• Тип: Пояснительная записка; #192563
• страница: 2 из 5

2. Фундаменты мелкого заложения на естественном основании
2.1. Анализ физико-механических свойств грунта пятна застройки
Прочное, устойчивое и экономичное основание можно выбрать на основе изучения инженерно-геологических и гидрогеологических условий строительной площадки. Согласно выданному заданию на курсовое проектирование грунтовые условия на строительной площадке представлены из 4-х слоев. Для каждого из пластов, которые были вскрыты тремя скважинами, должны быть определены их расчетные характеристики. По данным лабораторных испытаний грунтов, которые заданы согласно заданию на курсовое проектирование, необходимо подсчитать следующие грунтовые характеристики, необходимые для расчета оснований:

Плотность сухого грунта


Пористость и коэффициент пористости грунта


Степень влажности



Показатель текучести для глинистых грунтов



где γ – удельный вес грунта, кН/м³;

γ_S – удельный вес частиц грунта, кН/м³;

γ_w – удельный вес воды, принимается равным 10 кН/м³;

_w – плотность воды, принимаемая равной 1,0 кН/м³;

W – природная весовая влажность грунта, %;

W_L – влажность грунта на границе текучести, %;

W_P – влажность грунта на границе пластичности (раскатывания), %;

По числу пластичности определяется вид глинистого грунта:
J_P=W_L-W_P

Плотность сухого грунта:

кН/м³;

кН/м³;

кН/м³;

Пористость n:

;

;

;

Коэффициент пористости е:

;

;

;

Таблица 2.1 – Наименование песков по плотности в зависимости от коэффициента пористости е





Т.к.

e₁<0.60, то пески мелкие, плотного сложения;

е₂<0,55, то пески гравелистые, плотного сложения;
Степень влажности:





По степени влажности S_г различают пески:

– маловлажные 0 < S_г ≤ 0,5

– влажные 0,5 < S_г ≤ 0,8

– насыщенные водой 0,8 < S_г ≤ 1

грунт насыщенный водой, т.к. 0,8 < S_г ≤ 1;
По числу пластичности определяем вид глинистого грунта:
.

Таблица 2.2 – Наименование грунтов по числу пластичности


Значит, вид глинистого грунта — суглинок.
Показатель текучести для глинистых грунтов:
.

Т
аблица 2.3 - Консистенции глинистых грунтов по показателю текучести


Т.к. 0,25≤J_L≤0,5, то суглинки являются тугопластичными.
Модуль деформации определяется по результатам компрессионных испытаний грунтов из выражения:

,

где С_с – коэффициент сжимаемости, МПа^-1;

 – коэффициент, зависящий от коэффициента Пуассона, , равный:



Разрешается принять для всех видов грунтов =0,8.

Коэффициент сжимаемости определяется по зависимости:

C_c=(e₁-e₃)/(P₃-P₁),

где е₁ – коэффициент пористости при нагрузке Р₁=0,1 МПа;

е₃ – то же, при нагрузке Р₃=0,3 МПа.
Первый слой:

C_c=(e₁-e₃)/(P₃-P₁) ;

МПа;

Второй слой:

C_c=(e₁-e₃)/(P₃-P₁) ;

МПа;

Третий слой:

C_c=(e₁-e₃)/(P₃-P₁) ;

МПа;

Полученные данные о свойствах грунтов заносим в следующую таблицу.
Таблица 2.4 – Данные по физическим характеристикам грунтов

Показатели	Формула	Значения показателей для слоев
		1	2	3
Удельный вес частиц грунта, γS, кН/м3	По заданию	26,3	26,5	26,0
Удельный вес грунта, γ, кН/м3	По заданию	20,3	20,9	20,4
Природная влажность грунта,W,%	По заданию	22	19	19
Предел текучести, WL,%	По заданию	—	—	23
Предел пластичности, WР, %	По заданию	—	—	15
Удельный вес сухого грунта, γd, кН/м3		16,6	17,6	17,1
Коэффициент пористости, е		0,58	0,51	0,52
Пористость, n, %	%	0.37	0.34	0.34
Степень влажности, SГ		0.997	0.989	—
Число пластичности, JP, %	JP=WL-WP	—	—	8
Показатель текучести, JL		—	—	0,5
Модуль деформации E, МПа	По заданию	6,60	7,41	7,72
Угол внутреннего трения, 	По заданию	36	29	26
Удельное сцепление, С, кПа	По заданию	0	0	12
Наименование грунта и его физическое состояние	—	Мелкий песчаный грунт плотного сложения, насыщенный водой	Гравелистый песчаный грунт плотного сложения, насыщенный водой	Суглинки тугопластичные

Определив вид грунта, и зная толщину слоя можно построить геолого-литологический разрез строительной площадки.


Рисунок 2.1 – Инженерно-геологический разрез строительной площадки

2.2 Расчет фундамента под отдельно стоящую колонну

2.2.1 Выбор глубины заложения фундамента под отдельно стоящую колонну.
Минимальную глубину заложения подошвы фундамента предварительно назначают по конструктивным соображениям. Глубина заложения подошвы фундамента из условий возможного пучения грунтов основания при промерзании назначается в соответствии с таблицей 5.4 [1].

Глубину заложения фундаментов допускается принимать независимо от расчетной глубины промерзания d_f , если соответствующие грунты, указанные в этой таблице, залегают до глубины не менее нормативной глубины промерзания d_fn.

Если пучение грунтов основания возможно, то глубина заложения фундамента для наружных стен отапливаемых зданий принимается не менее расчетной глубины промерзания d_f, определяемой по формуле:

d_f=K_hd_fn,

где d_fn=1,35 м – нормативная глубина промерзания (для г. Минска, по таблице 3.6 СНБ 2.04.02-2000 «Строительная климатология» [4]);

K_h – коэффициент влияния теплового режима здания на промерзание грунта у наружных стен, приведенный в таблице 5.3 [1].

При t=5°C без подвала, устраиваемого по утепленному цокольному перекрытию

При этом минимальная глубина заложения фундамента принимается не менее 0,5 м от поверхности планировки и учитывается, что подошва фундамента не должна находиться в насыпном или растительном слое.

Глубина промерзания грунта:

d_f=0.7*1,35=0,95 м.

Примем толщину пола равную 200 мм, тогда, округляя до 10 см, глубина заложения подошвы фундамента d=1,0м от планировочной отметки.


2.2.2 Выбор типа фундамента и определение его размеров.

(под отдельно стоящую колонну крайнего ряда)
При расчете оснований по деформациям необходимо, чтобы среднее давление Р под подошвой центрально нагруженного фундамента не превышало расчетного сопротивления грунта R.

Для внецентреннонагруженного фундамента предварительно проверяются три условия:

P_MAX1.2R; PMIN>0
Расчетное сопротивление грунта основания R в кПа определяется по формуле:



где _с1 и _с2 – коэффициенты условий работы, принимаемые по таблице

В.1 СНБ 5.01.01-99 [1].

(_с1=1,4; _с2=1,35 — при соотношении L/H=30000/14000=2.15 для песка мелкого);

К – коэффициент, зависящий от способа получения прочностных характеристик грунта  и С:

если непосредственными испытаниями, то K=1,0

Принимаем К=1,0

M_, M_q, M_c – коэффициенты, зависящие от расчетного угла внутреннего трения несущего слоя грунта, принимаемые по таблице В.2 [1];

(=36º; M_=1,81; M_q=8,24; M_c=9,97);

K_z – коэффициент, зависящий от ширины фундамента (т.к. ширина менее 10м, то K_z=1,0);

’_II – осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих выше подошвы фундамента, кН/м³; ’_{II =20,3 кН/м3;}

_II – то же для грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента, кН/м³;

_II =13,66 кН/м³.

С_II=0 – расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента, кПа.

b - ширина подошвы фундамента (меньшая его сторона), м;

d_b – глубина подвала - расстояние от уровня планировки до пола подвала; d

d₁ - глубина заложения фундамента бесподвальных помещений; d₁=1,0 м.
Удельный вес грунта находится с учетом взвешивающего действия воды, для слоев грунта, находящихся ниже зеркала подземных вод, т.е. по формуле:
_sb=(_s-10)/(1+e),
где _s – удельный вес частиц грунта, кН/м³;

е – коэффициент пористости грунта.

Тогда удельный вес грунта с учетом гидростатического взвешивания нижнего слоя грунта:

_1 = _s1 =20,3 кН/м³;

₁= (10*2,03-10)/(1+0,58)=6,52 кН/м³;(удельный вес грунта во взвешенном состоянии)

₂=(10*2,09-10)/(1+0,51)=7,22 кН/м³; (удельный вес грунта во взвешенном состоянии)

₂=2,04*10=20,4 кН/м³;

R=46,73b+316,14
1,2R=56,1b+379,4.

Давление под подошвой фундамента:
;

;
где Р, Р_max, P_min - соответственно среднее, максимальное и минимальное

давление на грунт под подошвой фундамента.

N_o, - нормативная нагрузка на уровне обреза фундамента, кН (N_{0, } =830 кН)

M_{o, } - нормативный изгибающий момент, кНм (M_{o, } =240кНм);

_m - осредненный удельный вес материала фундамента и грунта над его уступами, принимаемый равным 20…22 кН/м³ (_m=20,3 кН/м³);

d - глубина заложения фундамента, м (d=1,0 м);

A - площадь подошвы фундамента, м²

W - момент сопротивления площади подошвы фундамента в направлении действия момента, м³.

Принимаем, что фундамент прямоугольный в плане (l=1,4b), тогда А=1,4b² и ;


Строим график зависимости R(b) по полученным зависимостям R=f(b) и Pmax=f(b). Пересечение гиперболы Pmax = f(b) и прямой R = f(b) дает нам точку О, проекция которой на ось абсцисс определяет искомую ширину подошвы фундамента b1. Ширина подошвы уточняется в соответствии с модульной системой конструкций фундаментов (с округлением до 10 см).


Рисунок 2.3 - Определение ширины подошвы фундамента под крайнюю колонну графическим способом
Принимаем ширину фундамента b=1,6 м, считаем А, W, Pmax, Pmin, и проверяем условия.
L=1.4*b=1.4*1.6=2,24 м принимаем L=2,2 м.

R=46,73*b+316,14=46,73*1,6+316,14=391 кПа;

1,2*R=469 кПа;

Pmax= =431 кПа;

Pmin= =52,4 кПа;

P=(Pmax+Pmin)/2=(431 + 52,4)/2=242 кПа.
Pmax=431 кПа <1.2R=469 кПа;

P=242 кПа < R=391 кПа;

Pmin=52,4 кПа >0.
Все необходимые условия выполняются.

2.3 Вычисление вероятных осадок фундаментов мелкого заложения
2.3.1 Вычисление вероятной осадки фундамента под колонну крайнего

ряда

Расчет осадки фундамента производится по формуле:
S < S_u,
где S- конечная осадка отдельного фундамента, определяемая расчетом;

S_u