Пояснительная записка
.pdfМинистерство образования Российской Федерации Марийский государственный технический университет
кафедра СКиО
Курсовой проект по дисциплине
«Основания и фундаменты»
на тему «Бункерный корпус»
Выполнил: ст.гр. ПГС-41 Иванов И.И.
Проверил: Глушков А.В.
Йошкар-Ола
2012
Содержание
1 |
Оценка инженерно-геологических условий площадки строи- |
3 |
|
тельства |
|
2 |
Сбор нагрузок для различных сечений фундамента |
6 |
3 |
Расчет отдельностоящего фундамента на естественном осно- |
11 |
|
вании |
|
3.1 |
Определение глубины заложения подошвы фундамента |
11 |
3.2 |
Определение размеров подошвы фундамента мелкого заложе- |
12 |
|
ния |
|
3.3 |
Расчет конечной осадки фундамента методом послойного |
14 |
|
суммирования |
|
3.4 |
Проектирование фундамента на песчаной подушке |
16 |
3.5 |
Расчет свайного фундамента в сечении 2-2. Определение не- |
19 |
|
сущей способности сваи |
|
3.6 |
Расчет основания по деформациям |
22 |
4 |
Технико-экономическое обоснование выбора основного вари- |
25 |
|
анта |
|
5 |
Расчет свайного фундамента в сечениях 1-1, 3-3, 4-4 |
26 |
5.1 |
Расчет свайного фундамента в сечении 1-1 |
27 |
5.2 |
Расчет ленточного свайного фундамента в сечении 3-3 |
28 |
5.3 |
Расчет свайного фундамента в сечении 4-4 |
29 |
6 |
Теоретические исследования напряженно-деформированного |
30 |
|
состояния оснований фундаментов методом конечных элемен- |
|
|
тов (упругопластическая задача) |
|
6.1 |
Описание программного комплекса PLAXIS |
30 |
6.2 |
Основные положения принятой модели |
32 |
6.2.1 |
Упругие деформации |
34 |
6.2.2 |
Упругоидеальнопластическое поведение грунта |
34 |
6.2.3 |
Критерий текучести Мора-Кулона |
36 |
6.2.4 |
Типы конечных элементов |
38 |
6.3 |
Результаты расчетов |
41 |
|
Список использованных источников |
49 |
|
1. |
Оценка инженерно-геологических условий площадки строительства |
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
Таблица расчетных характеристик и классификация грунтов |
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
№ |
Наименование |
|
γII |
ϕII |
cII |
γS |
E0 |
W |
WL |
WP |
IP |
IL |
|
γd |
e |
Sr |
mv |
γsw |
|
грунта |
|
кН/м3 |
гр. |
кПа |
кН/м3 |
МПа |
|
кН/м3 |
МПа-1 |
кН/м3 |
|||||||
1 |
Насыпной грунт |
|
15,0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Супесь |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
пластичная, |
|
17,2 |
16 |
5,0 |
27,8 |
5,0 |
0,32 |
0,36 |
0,30 |
0,06 |
0,33 |
|
13,0 |
1,13 |
0,79 |
0,14 |
8,37 |
|
среднесжимаемая |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Песок средней |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
крупности, |
|
18,3 |
30 |
1,0 |
26,6 |
25,0 |
0,15 |
– |
– |
– |
– |
|
15,9 0,67 |
0,60 |
0,03 |
9,96 |
|
средней плотности, |
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
влажный |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Суглинок |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
полутвердый, |
|
19,0 |
12 |
15,0 |
26,0 |
8,0 |
0,27 |
0,39 |
0,22 |
0,17 |
0,29 |
|
15,0 |
0,73 |
0,96 |
0,06 |
– |
|
среднесжимаемый |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Суглинок |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
полутвердый, |
|
19,5 |
25 |
31,0 |
27,0 |
25,0 |
0,18 |
0,28 |
0,16 |
0,12 |
0,17 |
|
16,5 |
0,64 |
0,76 |
0,03 |
– |
|
слабосжимаемый |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ориентировочное значение расчетного давления на основание для условного фундамента шириной подошвы 1 м
R, кПа |
132,37 |
143,69 |
143,69 |
156,07 |
357,41 |
516,22 |
225,95 |
557,82 |
1321,03 |
1352,11 |
|
|
|
|
|
Песок средней |
|
|
|
|
|
|
|
Супесь пластичная |
|
крупности, |
Суглинок |
Суглинок |
||||
|
|
|
средней плотно- |
полутвердый |
полутвердый |
|||||
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
сти, влажный |
|
|
|
|
|
№ точки |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
γc1 |
1,20 |
1,20 |
1,20 |
1,20 |
1,40 |
1,40 |
1,20 |
1,20 |
1,25 |
1,25 |
γc2 |
1,00 |
1,00 |
1,00 |
1,00 |
1,00 |
1,00 |
1,00 |
1,00 |
1,00 |
1,00 |
k |
1,0 |
1,0 |
1,0 |
1,0 |
1,0 |
1,0 |
1,0 |
1,0 |
1,0 |
1,0 |
Mγ |
0,36 |
0,36 |
0,36 |
0,36 |
1,15 |
1,15 |
0,23 |
0,23 |
0,78 |
0,78 |
Mq |
2,43 |
2,43 |
2,43 |
2,43 |
5,59 |
5,59 |
1,94 |
1,94 |
4,11 |
4,11 |
Mc |
4,99 |
4,99 |
4,99 |
4,99 |
7,95 |
7,95 |
4,42 |
4,42 |
6,67 |
6,67 |
kz |
1,0 |
1,0 |
1,0 |
1,0 |
1,0 |
1,0 |
1,0 |
1,0 |
1,0 |
1,0 |
b, м |
1,00 |
1,00 |
1,00 |
1,00 |
1,00 |
1,00 |
1,00 |
1,00 |
1,00 |
1,00 |
γII, кН/м3 |
11,62 |
16,80 |
16,80 |
17,22 |
17,22 |
19,03 |
19,03 |
19,50 |
19,50 |
|
γ'II, кН/м3 |
15,00 |
16,60 |
16,60 |
15,08 |
15,08 |
12,90 |
12,90 |
16,65 |
16,65 |
16,76 |
d1, м |
1,05 |
2,20 |
2,20 |
2,70 |
2,70 |
4,70 |
4,70 |
12,20 |
12,20 |
12,70 |
db, м |
0,00 |
0,00 |
0,00 |
0,00 |
0,00 |
0,00 |
0,00 |
0,00 |
0,00 |
0,00 |
cII, кПа |
5,00 |
5,00 |
5,00 |
5,00 |
1,00 |
1,00 |
15,00 |
15,00 |
31,00 |
31,00 |
R = |
γ C1 ×γ C 2 ×[M |
γ |
× k |
z |
×b ×γ |
II |
+ M |
q |
× d ×γ | |
+ (M |
q |
-1) × d |
b |
×γ | |
+ M |
C |
×c |
II |
] |
|
k |
|
|
|
1 II |
|
|
II |
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5
где γС1 и γС2 – коэффициенты условий работы, принимаемые по табл. 3
СНиП 2.02.01-83;
k – коэффициент, равный 1, т.к. прочностные характеристики грунта (ϕ и С) определены непосредственно испытаниями;
Мγ, Мq, МС – коэффициенты, принимаемые по табл. 4 СНиП 2.02.01-83
в зависимости от ϕII;
kz – коэффициент, принимаемый при b < 10 м, kz = 1;
b – ширина подошвы условного фундамента, b = 1,00 м; d1 – глубина заложения подошвы фундаментов.
db = 0.
γII – осредненное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента с учетом взвешивающего действия воды,
γ|II – то же, залегающих выше подошвы фундамента, γ|II = 13,6 кН/м3; сII – расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего
непосредственно под подошвой фундамента, сII = 15,0 кПа.
6
2. Сбор нагрузок для различных сечений фундамента
Сечение 1-1
Грузовая площадь А = 9,0/2 × 6,5 = 29,25 м2
№№ |
|
Вид нагрузки |
NII, кН |
γf |
NI, кН |
|
п/п |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Постоянные нагрузки |
|
|
|
1 |
Собственный вес монолитной ж/б колонны |
371,25 |
1,1 |
408,38 |
||
|
1,0 × 1,1 × 17,2 × 25,0 |
|
|
|
||
2 |
Собственный вес перекрытий |
|
|
|
||
|
q4 × A = 3,3 × 29,25 |
96,53 |
1,1 |
106,18 |
||
|
q5 × A = 10,0 × 29,25 |
292,50 |
1,1 |
321,75 |
||
|
q3 × A × 3 = 3,0 × 29,25 × 3 |
263,25 |
1,1 |
289,58 |
||
|
q2 × A = 3,0 × 29,25 |
87,75 |
1,1 |
96,53 |
||
3 |
Собственный вес покрытия |
117,00 |
1,1 |
128,70 |
||
|
q1 × A = 4,0 × 29,25 |
|
|
|
||
4 |
Собственный вес стенок бункера из моно- |
1121,25 |
1,1 |
1233,38 |
||
|
литного железобетона |
|
|
|
||
|
0,300 × 6,5 × (10+13) × 25,0 |
|
|
|
||
|
Итого |
|
|
2349,53 |
|
2584,50 |
|
|
|
Временные нагрузки |
|
|
|
5 |
Полезные нагрузки на перекрытия |
|
|
|
||
|
q4 × A = 5,0 × 29,25 |
146,25 |
1,2 |
175,50 |
||
|
q5 × A = 10,0 × 29,25 |
292,50 |
1,2 |
351,00 |
||
|
q3 × A × 3 = 5,0 × 29,25 × 3 |
438,75 |
1,2 |
526,50 |
||
|
q2 × A = 4,5 × 29,25 |
117,00 |
1,2 |
140,40 |
||
6 |
Снеговая нагрузка на покрытие |
36,86 |
|
52,65 |
||
|
q1 × A = 1,8 × 29,25 |
|
|
|
||
|
Итого |
|
|
1031,36 |
|
1246,05 |
|
Нагрузка на фундамент в сечении 1-1 составляет: |
|
|
|||
N0II = N0IIпост. × γf |
+ N0IIвр. × γf |
= 2349,53×1,0 +1031,36 ×0,95 = 3329,32 кН |
|
|
||
N0I |
= N0I пост. × γf |
+ N0I вр. × γf |
= 2584,50×1,0 +1246,05×0,9 = 3705,95 кН |
|
|
|
7
Сечение 2-2
Грузовая площадь А1 = 9,0/2 × 6,5 = 29,25 м2, А2 = 6,0/2 × 6,5/2 = 9,75 м2
№№ |
Вид нагрузки |
NII, кН |
γf |
NI, кН |
п/п |
|
|
|
|
|
Постоянные нагрузки |
|
|
|
1 |
Собственный вес монолитной ж/б колонны |
371,25 |
1,1 |
408,38 |
|
бункера |
|
|
|
|
1,0 × 1,1 × 17,2 × 25,0 |
|
|
|
2 |
Собственный вес перекрытий бункера |
|
|
|
|
q4 × A1 = 3,3 × 29,25 |
96,53 |
1,1 |
106,18 |
|
q5 × A1 = 10,0 × 29,25 |
292,50 |
1,1 |
321,75 |
|
q3 × A1 × 3 = 3,0 × 29,25 × 3 |
263,25 |
1,1 |
289,58 |
|
q2 × A1 = 3,0 × 29,25 |
87,75 |
1,1 |
96,53 |
3 |
Собственный вес покрытия бункера |
117,00 |
1,1 |
128,70 |
|
q1 × A1 = 4,0 × 29,25 |
|
|
|
4 |
Собственный вес стенок бункера из моно- |
1121,25 |
1,1 |
1233,38 |
|
литного железобетона |
|
|
|
|
0,300 × 6,5 × (10+13) × 25,0 |
|
|
|
5 |
Собственный вес стены пристроя |
134,95 |
1,2 |
161,94 |
|
0,51 × 9,0 × 3,0 × 14,0 × 0,7 |
|
|
|
6 |
Собственный вес перекрытий пристроя |
58,50 |
1,1 |
64,35 |
|
q7 × A2 × 2 = 3,0 × 9,75 × 2 |
|
|
|
7 |
Собственный вес покрытия пристроя |
39,00 |
1,1 |
42,90 |
|
q1 × A2 = 4,0 × 9,75 |
|
|
|
8 |
Собственный вес цокольной панели при- |
92,63 |
1,1 |
101,89 |
|
строя |
|
|
|
|
0,300 × 6,5/2 × 3,8 × 25,0 |
|
|
|
|
Итого |
2674,61 |
|
2955,58 |
|
Временные нагрузки |
|
|
|
9 |
Полезные нагрузки на перекрытия бункера |
|
|
|
|
q4 × A1 = 5,0 × 29,25 |
146,25 |
1,2 |
175,50 |
|
q5 × A1 = 10,0 × 29,25 |
292,50 |
1,2 |
351,00 |
|
q3 × A1 × 3 = 5,0 × 29,25 × 3 |
438,75 |
1,2 |
526,50 |
|
q2 × A1 = 4,5 × 29,25 |
117,00 |
1,2 |
140,40 |
10 |
Полезные нагрузки на перекрытия пристроя |
78,00 |
1,2 |
93,60 |
|
q7 × A2 = 4,0 × 9,75 × 2 |
|
|
|
11 |
Снеговая нагрузка на покрытие бункера |
36,86 |
|
52,65 |
|
q1 × A1 = 1,8 × 29,25 |
|
|
|
12 |
Снеговая нагрузка на покрытие пристроя |
19,66 |
|
28,08 |
|
q1 × A2 × μ = 1,8 × 9,75 × 1,6 |
|
|
|
|
Итого |
1129,02 |
|
1367,73 |
8
Нагрузка на фундамент в сечении 2-2 составляет:
N0II = N0IIпост. × γf |
+ N0IIвр. × γf |
= 2674,61×1,0 +1129,02 ×0,95 = 3747,18 кН |
N0I = N0I пост. × γf |
+ N0I вр. × γf |
= 2955,58×1,0 +1367,73×0,9 = 4186,54 кН |
Сечение 3-3
Грузовая площадь А = 6,0/2 × 1,0 = 3,0 м2
№№ |
Вид нагрузки |
NII, |
γf |
NI, |
п/п |
|
кН/м |
|
кН/м |
|
Постоянные нагрузки |
|
|
|
1 |
Собственный вес стены подвала |
34,88 |
1,1 |
38,37 |
|
0,51 × 3,8 × 1,0 × 18,0 |
|
|
|
2 |
Собственный вес наружной стены |
44,98 |
1,2 |
53,98 |
|
0,51 × 9,0 × 1,0 × 14,0 × 0,7 |
|
|
|
3 |
Собственный вес перекрытий пристроя |
18,00 |
1,1 |
19,80 |
|
q7 × A × 2 = 3,0 × 3,0 × 2 |
|
|
|
4 |
Собственный вес покрытия пристроя |
12,00 |
1,1 |
13,20 |
|
q1 × A = 4,0 × 3,0 |
|
|
|
|
Итого |
109,86 |
|
125,35 |
|
Временные нагрузки |
|
|
|
5 |
Полезные нагрузки на перекрытия пристроя |
24,00 |
1,2 |
26,40 |
|
q7 × A = 4,0 × 3,0 × 2 |
|
|
|
6 |
Снеговая нагрузка на покрытие пристроя |
6,05 |
|
8,64 |
|
q1 × A × μ = 1,8 × 3,0 × 1,6 |
|
|
|
|
Итого |
30,05 |
|
35,04 |
Нагрузка на ленточный фундамент в сечении 3-3 составляет:
N0II = N0IIпост. × γf |
+ N0IIвр. × γf |
= 109,86 ×1,0 + 30,05×0,95 = 138,41 кН/м |
N0I = N0I пост. × γf |
+ N0I вр. × γf |
= 125,35×1,0 + 35,04 ×0,9 = 156,89 кН/м |
|
|
|
|
9 |
Сечение 4-4 |
|
|
|
|
Грузовая площадь А = 6,5 × 6,0 = 39,0 м2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
№№ |
Вид нагрузки |
NII, кН |
γf |
NI, кН |
п/п |
|
|
|
|
|
Постоянные нагрузки |
|
|
|
1 |
Собственный вес кирпичного столба |
59,93 |
1,1 |
65,92 |
|
0,51 × 0,51 × (9,0 + 3,8) × 18,0 |
|
|
|
2 |
Собственный вес перекрытий пристроя |
234,00 |
1,1 |
257,40 |
|
q7 × A × 2 = 3,0 × 39,0 × 2 |
|
|
|
3 |
Собственный вес покрытия пристроя |
156,00 |
1,1 |
171,60 |
|
q1 × A = 4,0 × 39,0 |
|
|
|
|
Итого |
403,39 |
|
494,92 |
|
Временные нагрузки |
|
|
|
4 |
Полезные нагрузки на перекрытия пристроя |
312,00 |
1,2 |
374,40 |
|
q7 × A = 4,0 × 39,0 × 2 |
|
|
|
5 |
Снеговая нагрузка на покрытие пристроя |
78,62 |
|
112,32 |
|
q1 × A × μ = 1,8 × 39,0 × 1,6 |
|
|
|
|
Итого |
390,62 |
|
486,72 |
Нагрузка на фундамент в сечении 4-4 составляет:
N0II = N0IIпост. × γf |
+ N0IIвр. × γf |
= 403,39 |
×1,0 + 390,62 ×0,95 = 774,48 кН |
N0I = N0I пост. × γf |
+ N0I вр. × γf |
= 494,92 |
×1,0 + 486,72×0,9 = 932,97 кН |
Анализ результатов сбора нагрузок позволяет выделить сечение 2-2 как наиболее нагруженное: N0II = 3747,18 кН.
Ветровые нагрузки на здание: |
||
|
1,1 кПа |
-40,000 |
|
|
|
|
1,06 кПа |
-36,500 |
|
T2 |
|
|
0,85 кПа |
-20,000 |
28 250 |
T1 |
|
|
|
|
|
0,65 кПа |
-10,000 |
|
15 000 |
|
10
13 000
8 000 2 000 3 500 10 000
В соответствии со СНиП 2.01.07-85 нормативное значение средней со- ставляющей ветровой нагрузки wm = w0×k×c;
где w0 – нормативное значение ветрового давления, для II ветрового района w0 = 0,30 кПа;
k – коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления по вы-
соте;
с – аэродинамический коэффициент, в силу конструктивных особенной фундамента принят в схеме на ветровой отсос: С = 0,6.
T1 = wm1 × h × l 1 = 7,5 × 6,5 = 48,75 кН; T2 = wm2 × h × l 1 = 15,8 × 6,5 = 102,7 кН Расчетные нагрузки на колонны по обрезу фундамента:
|
N0II, кН |
Т0II, кН |
М0II, кН× м |
N0I, кН |
Сечение 2-2 |
3747,18 |
151,45 |
151,45 |
4186,54 |