4 .Курсовое проектирование включает следующие этапы:
Оценка инженерно - геологических условий и свойств грунтов с определением расчетного сопротивления грунтов основания.
Оценка характера нагрузок и конструктивных особенностей здания, сооружения.
Разработка вариантов для наиболее нагруженного и чаще встречаемого фундамента. При разработке:
а) предложить и обосновать не менее трёх вариантов устройства оснований и фундаментов;
б) рассчитать один наиболее нагруженный и типичный фундамент здания в двух вариантах (фундамент на естественном основании и свайный фундамент).
Расчет по выбранному варианту фундаментов, помеченных номерами на плане здания. На данной стадии проектирования расчёты фундаментов производятся на все виды действующих нагрузок (см. рис. 2.1.).
Расчет относительных осадок и сравнение их с предельными величинами осадок по СНиП.
Разработка гидроизоляции.
Краткие указания по производству работ и рекомендуемые меры по сохранению грунта в основании. Выполнение пояснительной записки и чертежа фундаментов здания.
Пример расчета центрально-сжатого фундамента
Оценить инженерно-геологические условия строительной площадки, данные о грунтах приведены в табл.11:
№
|
Пределы пластичности, ٪ |
При род ная влаж-ность, ٪ |
Плотность грунта, г/см3 |
Удельное сцеп- ление, расчетное,
С (а=0,85) кПа |
Угол внут рен-него тре ния, φ º |
Коэф-фициент фильтра- ции, м/сут |
Сте пень сжи мае мос ти, МПа-1
|
Отметка подошвы слоя, м
|
Геологи-ческий индекс |
|||
WL Верх ний |
Wp Ниж ний |
W |
ρs |
ρ |
ρd |
|||||||
1 |
насыпной |
- |
1,5 |
- |
- |
- |
- |
- |
-0,380 |
|
||
2 |
27,9 |
14,3 |
15,2 |
2,71 |
2,07 |
1,79 |
37 |
22 |
|
0,12 |
-1,480 |
|
3 |
47,1 |
31,4 |
28,7 |
2,73 |
1,73 |
1,34 |
19 |
20 |
|
0,095 |
-5,280 |
|
4 |
28,3 |
15,4 |
23,3 |
2,68 |
1,81 |
1,46 |
16 |
16 |
|
0,085 |
-5,880WL -6,480 |
|
5 |
47,8 |
39,8 |
38,4 |
2,68 |
1,79 |
1,30 |
36 |
12 |
|
0,14 |
|
|
Таблица 11
Для заданного варианта грунтовых условий производим оценку характеристик слоев грунта с целью использования его в качестве естественного основания.
Определение типа
и наименования пылевато-глинистых
грунтов производим по числу пластичности
и показателю (индексу) текучести
:
;
.
Коэффициент
пористости определяется по формуле:
.
Степень влажности
определяется:
,
где
плотность
воды,
.
После оценки
свойств грунтов основания определяем
значение условного расчетного
сопротивления грунта
методом интерполяции.
Второй слой.
суглинок
полутвердый
е |
|
||
|
|
|
|
0,5 |
300 |
|
250 |
0,51 |
297,5 |
293,93 |
246,5 |
0,7 |
250 |
|
180 |
Третий слой.
суглинок
твердый
Четвертый слой.
суглинок
мягкопластичный
е |
|
||
|
|
|
|
0,7 |
250 |
|
180 |
0,83 |
228,3 |
177,67 |
145,3 |
1 |
200 |
|
100 |
Пятый слой.
глина
твердая
е |
|
|
|
0,8 |
300 |
1,07 |
255 |
1,1 |
250 |
Вывод:
Грунты имеют слоистое напластование с выдержанным залеганием грунтов.
В качестве основания
для фундаментов мелкого заложения
наиболее благоприятным является второй
слой – суглинок твердый,
и
.
Результаты расчета сводим в таблицу
№ пп |
Число пластич- ности I P
|
Показатель текучести
I L |
Коэф-фициент пористости е |
Степень влажности
Sr |
Модуль деформации Е, МПа |
Наименование грунта |
Расчетное сопротивление Ro, кПа |
2 |
0,136 |
0,07 |
0,51 |
0,81 |
29,8 |
Суглинки полутвердые, пылеватые тяжелые |
293,93 |
3 |
0,157 |
≤0 |
1,03 |
0,76 |
11 |
Суглинки твердые, тяжелые |
200 |
4 |
0,129 |
0,61 |
0,83 |
0,75 |
8,8 |
Суглинки мягкопластичные, тяжелые и легкие |
177,67 |
5 |
0,38 |
≤0 |
1,07 |
0,96 |
12 |
Глины тяжелые, полутвердые и твердые |
255 |
Определение глубины заложения фундамента
По СНиП 2.01.01-82
«Строительная Климатология и геофизика»
для г.Ульяновск определяем
:
.
Нормативна глубина промерзания:
.
Расчетная глубина промерзания для здания с подвалом:
.
Расчетная глубина промерзания для здания без подвала:
.
Определение размеров фундамента в плане
Определить
необходимые размеры подошвы отдельно
стоящего фундамента под колонну 0,4х0,4м
при условии, что расчетная нагрузка по
II группе предельных состояний, приложенная
к обрезу фундамента,
.
В первом приближении находим предварительную площадь подошвы:
,
предварительная
ширина подошвы
.
Найдем расчетное сопротивление грунтов основания по формуле:
,
где
и
коэффициенты условий работы,
,
при отношении
;
коэффициент,
принимаемый
,
т.к. в характеристики прочности грунта
определены опытным путем;
- угол внутреннего
трения;
коэффициенты,
принимаемые в зависимости от угла
внутреннего трения;
коэффициент,
принимаемый равным 1;
;
то же для грунтов,
залегающих выше подошвы.
Насыпной грунт не учитываем, т.к. его срезаем, а на его место насыпаем песок.
.
глубина заложения
фундамента.
глубина
пола подвала, принимаемая в зависимости
от ширины подвала,
;
расчетная величина
удельного сцепления грунта, залегающего
непосредственно под подошвой фундамента.
.
При новом расчетном сопротивлении грунтов основания найдем площадь подошвы:
,
,
тогда
.
Подбираем монолитный
железобетонный фундамент под сборные
колонны: ФА 43-48, объем
со сторонами
.
Для b=1,8м определим:
.
Находим вес фундамента согласно принятым размерам:
- удельный вес
бетона.
.
Определяем расчетный вес грунта над уступами фундамента:
.
Сравним среднее давление по подошве фундамента с расчетным сопротивлением грунта:
,
проверяем полученную
площадь подошвы фундамента:
;
.
Определяем разницу
между значениями
:
,
следовательно, размеры подошвы подобраны
правильно, окончательно принимаем
фундамент ФА 43-48 двухступенчатый высотой
с размерами подошвы в плане
и размерами второй ступени в плане
.
Расчет осадки фундамента методом послойного суммирования
Определяем природное
и дополнительное
напряжения в основании под подошвой
фундамента:
,
.
Удельный вес
взвешенного в воде грунта:
Четвертый слой –
это глина, она служит водоупором,
воспринимающим давление воды сверху,
равным:
на отметке -5,880.
Коэффициент
определяем при значении параметра
.
Основание разбиваем
на элементарные слои
.
№ |
h, м |
z, м |
|
|
кПа |
|
|
1 |
1.93 |
0.00 |
0.0 |
1.000 |
238.21 |
30,99 |
6.20 |
2 |
2.29 |
0.36 |
0.4 |
0.974 |
232.02 |
30,99+0,36·17,3=37,22 |
7.44 |
3 |
2.65 |
0.72 |
0.8 |
0.859 |
204.62 |
37,22+0,36·17,3=43,45 |
8.69 |
4 |
3.01 |
1.08 |
1.2 |
0.703 |
167.46 |
43,45+0,36·17,3=49,67 |
9.93 |
5 |
3.37 |
1.44 |
1.6 |
0.558 |
132.92 |
49,67+0,36·17,3=55,9 |
11.18 |
6 |
3.73 |
1.80 |
2.0 |
0.441 |
105.05 |
55,9+0,36·17,3=62,13 |
12.43 |
7 |
4.09 |
2.16 |
2.4 |
0.352 |
83.85 |
62,13+0,36·17,3=68,36 |
13.67 |
8 |
4.45 |
2.52 |
2.8 |
0.284 |
67.65 |
68,36+0,36·17,3=74,59 |
14.92 |
9 |
4.81 |
2.88 |
3.2 |
0.232 |
55.26 |
74,59+0,36·17,3=80,81 |
16.16 |
10 |
5.17 |
3.24 |
3.6 |
0.192 |
45.74 |
80,81+0,36·17,3=87,04 |
17.41 |
11 |
5.53 |
3.60 |
4.0 |
0.161 |
38.35 |
87,04+0,11·17,3+0,25·18,1=93,47 |
18.69 |
12 |
5.89 |
3.96 |
4.4 |
0.137 |
32.63 |
93,47+0,35·18,1+0,01·9,18=99,9 |
19.98 |
13 |
6.25 |
4.32 |
4.8 |
0.118 |
28.11 |
99,9+0,36·9,18=103,2 |
20.64 |
14 |
6.61 |
4.68 |
5.2 |
0.102 |
24.30 |
103,2+0,23·9,18=105,31 105,31+6=111,31 111,31+0,13·17,9=113,64 |
22.73 |
15 |
6.97 |
5.04 |
5.6 |
0.089 |
21.20 |
113,64+0,36·17,9=120,08 |
24.02 |
,
,
кПа
,
кПа
Полученные значения ординат эпюры наносим на геологический разрез. В точке пересечения эпюры дополнительных давлений со вспомогательной эпюрой находим границу сжимаемой толщи: Нс=4,96м.
Полная осадка
фундамента:
,
.
Предельное значение
осадки для проектируемого здания 8 см,
что удовлетворяет условию
т.е. 3,6см ≤ 8 см.
Расчет осадки фундамента методом эквивалентного слоя Н.А. Цытовича
Найдем коэффициент
относительной сжимаемости
:
,
где
- степень сжимаемости;
;
;
;
;
;
.
При
и
по таблице найдем
.
-
мощность эквивалентного слоя.
- сжимаемая толща.
Строим треугольную
эпюру и определяем соответствующие
значения
и
.
;
;
.
Определяем величину среднего коэффициента относительной сжимаемости:
.
Найдем осадку:
.
Условие т.е. 3,3см ≤ 8 см соблюдается.
Расчет затухания осадки во времени
Высота треугольной
эпюры
.
Полная величина осадки
.
Средний коэффициент фильтрации для всей сжимаемой толщи:
;
;
;
.
U |
N |
|
|
0 |
0 |
0 |
0 |
0,2 |
0,02 |
0,04 |
0,66 |
0,4 |
0,13 |
0,25 |
1,32 |
0,6 |
0,42 |
0,8 |
1,98 |
0,8 |
1,08 |
2,06 |
2,64 |
0,95 |
2,54 |
4,85 |
3,14 |
,
год
,
см
