Здание фабричного корпуса в Петрозаводске

КАЛИНИНГРАДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ Кафедра ПГС Курсовой проект

«Здание фабричного корпуса в Петрозаводске»

по дисциплине «Основания и Фундаменты»

г. Калининград 2011 г.

1. Исходные данные Курсовой проект выполняется на основании выданного задания. Задание представляет собой проект здания фабричного корпуса в городе Петрозаводске. Строительство дома ведется на площадке со спокойным, слабохолмистым рельефом. Грунт площадки имеет три слоя, один из которых — верхний насыпной слой — глина. Второй слой представляет собой супесь. Третий слой представляет собой суглинок. Сведения о нагрузках, действующих на обрез фундамента, сведены в таблицу:

2. Оценка инженерно-геологических условий и свойств грунта

2.1. Геологические характеристики грунтов Площадка строительства находится в городе Петрозаводск и инженерно-геологические условия ее освещены тремя выработками: скв. № 1, скв. № 2, скв. № 3, скв. № 4, скв. № 5.

Первый слой — образец № 1 -глина, для которой известны следующие характеристики:

Удельный вес твердых частиц грунта ?_s=26,9кН/м³

Влажность W=0,39

Предел текучести W_L=0,50

Предел раскатывания W_Р=0,30

Коэффициент фильтрации k_ф=3,1×10^-8см/с Модуль деформации Е=7500кПа Для расчета по несущей способности:

Удельный вес грунта ?_I=15,5кН/м³

Угол внутреннего трения ?₁=14 град Сцепление С_I=22 кПа Для расчета по деформациям:

Удельный вес грунта ?_II=18,2 кН/м³

Угол внутреннего трения ?_II=16 град Сцепление С_II=30 кПа Второй слой — образец № 12 — супесь, для которой известны следующие характеристики:

Удельный вес твердых частиц грунта ?_s=26,4 кН/м³

Влажность W=0,29

Предел текучести W_L=0,31

Предел раскатывания W_р=0,25

Модуль деформации Е=8000кПа Коэффициент фильтрации k_ф=1,1•10^-5 см/с Для расчета по несущей способности:

Удельный вес грунта ?₁=15,5кН/м³

Угол внутреннего трения ?₁=17град Сцепление С₁=4 кПа Для расчета по деформациям:

Удельный вес грунта ?₁₁=18,3 кН/м³

Угол внутреннего трения ?₁₁=20град Сцепление С₁₁=5 кПа Третий слой — образец № 7 — суглинок, для которого известны следующие характеристики:

Удельный вес твердых частиц грунта ?_s=26,8 кН/м³

Влажность W=0,31

Предел текучести W_L=0,36

Предел раскатывания W_р=0,22

Модуль деформации Е=10 000 кПа Коэффициент фильтрации k_ф=2,5•10^-7 см/с Для расчета по несущей способности:

Удельный вес грунта ?₁=15,7 кН/м³

Угол внутреннего трения ?₁=15град Сцепление С₁=9 кПа Для расчета по деформациям:

Удельный вес грунта ?₁₁=18,5 кН/м³

Угол внутреннего трения ?₁₁=17град Сцепление С₁₁=12кПа

2.2. Определение наименований грунтов Глина (образец № 1)

а) Расчет по несущей способности Удельный вес сухого грунта

?_d= ?/(1+W)=15,5/(1+0,39)=11,15кН/м³

Коэффициент пористости е =(?_s— ?_d)/ ?_d=(26,9−11,2)/11,2=1,4

Пористость

n=e/(1+e)=1,4/(1+1,4)=0,6

Полная влагонепроницаемость

W_sat=W_max=e· ?_W/ ?_s=1,4· 10/26,9=0,52

где ?_W— удельный вес воды; ?_W=10 кН/м³

Степень влажности

S_r=W/W_sat=W· ?_s/ e· ?_W=0,18*26,6/0,8*10=0,6

Удельный вес грунта с учетом взвешивающего действия воды

?_sb=(?_s— ?_W)/(1+e)=(26,9−10)/(1+1,4)=7,04 кН/м³

б) Расчет по деформациям Удельный вес сухого грунта

?_d= ?/(1+W)=18,2/(1+0,39)=13,09 кН/м³

Коэффициент пористости

е =(?_s— ?_d)/ ?_d =(26,9−13,09)/13,09=1,06

Пористость

n=e/(1+e)=1,06/(1+1,06)=0,51

Полная влагонепроницаемость

W_sat=W_max=e· ?_W/ ?_s =1,06· 10/26,9=0,39

Cтепень влажности

S_r=W/W_sat=W· ?_s/ e· ?_W=0,39*26,9/1,06*10=0,98

Удельный вес грунта с учетом взвешивающего действия воды

?_sb=(?_s— ?_W)/(1+e)=(26,9−10)/(1+1,06)=8,2кН/м³

Число пластичности

I_p=W_L-W_p=0,50−0,30=0,2

Показатель текучести

I_L=(W-W_p)/(W_L-W_p)=(0,39−0,30)/(0,50−0,30)=0,45

Коэффициент относительной сжимаемости

m_V=?/E=0,6/8000=7,5×10^-5 1/кПа

? = 0,6 — для глины Супесь (образец № 12)

а) Расчет по несущей способности:

Удельный вес сухого грунта

?_d= ?/(1+W)=15,5/(1+0,29)=12,02кН/м³

Коэффициент пористости е =(?_s— ?_d)/ ?_d =(26,4−12,02)/12,02=1,19

Пористость

n=e/(1+e)=1,19/(1+1,19)=0,54

Полная влагонепроницаемость

W_sat=W_max=e· ?_W/ ?_s =0,54· 10/26,4=0,20

Cтепень влажности

S_r=W/W_sat=W· ?_s/ e· ?_W=0,29/0,20=1,45

Удельный вес грунта с учетом взвешивающего действия воды

?_sb=(?_s— ?_W)/(1+e)=(26,4−10)/(1+1,19)=7,48кН/м³

б) Расчет по деформациям Удельный вес сухого грунта

?_d= ?/(1+W)=18,3/(1+0,29)=14,2 кН/м³

Коэффициент пористости

е =(?_s— ?_d)/ ?_d =(26,4−12,02)/12,02=1,19

Пористость

n=e/(1+e)=1,19/(1+1,19)=0,54

Полная влагонепроницаемость

W_sat=W_max=e· ?_W/ ?_s =1,19· 10/26,4=0,45

Степень влажности

S_r=W/W_sat=W· ?_s/ e· ?_W=0,29/0,45=0,64

Удельный вес грунта с учетом взвешивающего действия воды

?_sb=(?_s— ?_W)/(1+e)=(26,4−10)/(1+1,19)=7,48 кН/м³

Число пластичности

I_p=W_L-W_p=0,31−0,25=0,06

Показатель текучести

I_L=(W-W_p)/(W_L-W_p)=(0,29−0,25)/(0,31−0,25)=0,7

Коэффициент относительной сжимаемости

m_V=?/E=0,74/8000=9,3×10^-5 1/кПа

? = 0,74-для супеси Суглинок (образец № 7)

а) Расчет по несущей способности:

Удельный вес сухого грунта

?_d= ?/(1+W)=15,7/(1+0,31)=12кН/м³

Коэффициент пористости

е =(?_s— ?_d)/ ?_d=(26,8−12)/12=1,2

Пористость

n=e/(1+e)=1,2/(1+1,2)=0,5

Полная влагонепроницаемость

W_sat=W_max=e· ?_W/ ?_s =1,2· 10/26,8=0,45

Степень влажности

S_r=W/W_sat=W· ?_s/ e· ?_W=0,31*26,8/1,2*10=0,7

Удельный вес грунта с учетом взвешивающего действия воды

?_sb=(?_s— ?_W)/(1+e)=(26,8−10)/(1+1,2)=7,6кН/м³

б) Расчет по деформациям Удельный вес сухого грунта

?_d= ?/(1+W)=18,5/(1+0,31)=14,1кН/м³

Коэффициент пористости

е =(?_s— ?_d)/ ?_d =(26,8−14,1)/14,1=0,9

Пористость

n=e/(1+e)=0,9/(1+0,9)=0,47

Полная влагонепроницаемость

W_sat=W_max=e· ?_W/ ?_s =0,9· 10/26,8=0,3

Степень влажности

S_r=W/W_sat=W· ?_s/ e· ?_W=0,31/0,3=1,03

Удельный вес грунта с учетом взвешивающего действия воды

?_sb=(?_s— ?_W)/(1+e)=(26,8−10)/(1+0,9)=8,8кН/м³

Число пластичности

I_p=W_L-W_p=0,36−0,22=0,14

Показатель текучести

I_L=(W-W_p)/(W_L-W_p)=(0,31−0,22)/(0,36−0,22)=0,64

Коэффициент относительной сжимаемости

m_V=?/E = 0,52/10 000=5,2×10^-5 1/кПа

? = 0,52 — для суглинка Описание грунтов:

Глина (образец № 1) — тугопластичная, среднесжимаемый, легкая песчанистая Супесь (образец № 12) — полутвердая, среднесжимаемая, легкая песчанистая.

Суглинок (образец № 7) — мягкоопластичный, среднесжимаемый, тяжелый песчанистый.

2.3. Определение расчетной и нормативной глубины промерзания Нормативная глубина промерзания грунта определяется по формуле (2)

СНиП 2.02.01−83 для районов, где глубина промерзания не более 2,5м: df_n=d_oM_t — нормативная глубина сезонного промерзания,

M_t — безразмерный коэффициент, численно равный сумме абсолютных значений среднемесячных отрицательных температур за зиму в данном районе, принимается по СНиП 2.01.01−82 «Строительная климатология и геофизика» .

d_o — величина, принимаемая равной, м, для: суглинков и глин 0,23 м.

M_t=36,8 для г. Петрозаводск

d_fn=0,2336,8=1,4 м.

Расчетная глубина промерзания определяется по формуле (3) СНиП 2.02.01−83:

d_f = k_hd_fn,

k_h — коэффициент влияния теплового режима здания на промерзание грунта у наружных стен, т.к. здание с техническим подвалом k_h=0,5.

d_f = 0,51,4=0,7 м.

3. Разработка вариантов фундамента Разработку вариантов следует производить для одного наиболее нагруженного фундамента заданного сооружения. В нашем случае — фундамент № 2.

3.1. Фундаменты на естественном основании Выбор глубины заложения фундамента.

За относительную отметку ±0,000 принимаем пол первого этажа. Обрез фундаментов выполняем на отметке -0,150 м. В соответствии с конструктивными требованиями при глубине пола в подвале на отметке 2,7 м примем толщину пола 0,2 м, а расстояние от низа конструкции пола в подвале до подошвы фундамента назначим равным 0,4 м, имея в виду, что высота типового блока подушки составит 0,3 м. Тогда глубина заложения подошвы фундамента от уровня планировки будет равна 3,6 м, а от отметки земли — 2,7 м, что больше d_f=0,5 м.

Площадь подошвы фундамента и его размеры в плане.

А = N₀₁₁/(R-?_ср· d);

N₀₁₁ — усилие, передаваемое по обрезу фундамента, кН

?_ср = 20 кН/м³

А = 3200/(634,9−20· 3,6) = 0,91 м²;

По конструктивным требованиям принимаем b=1,5 м и l = 1,5 м.

Конструирование веса фундамента и определение веса фундамента N_фII и грунта на его ступенях N_грII.

Собственный вес фундамента:

N_фII = V_ф· ?_жб,

где V_ф— объем фундамента

?_жб — удельный вес железобетона, кН/м³; ?_жб=25 кН/м³

V_ф= 1,5· 1,5·0,3+1,2·1,2·0,3−0,475·0,675·0,5= 0,95 м³

N_фII = 0,95· 25 = 23,75кН Вес грунта, находящегося на ступенях фундамента, кН

N_грII = V_гр· ?_II^?

где V_гр— объем грунта, находящегося на ступенях фундамента, м³

?_II^?-удельный вес грунта, кН/м³

V_гр = 0,55· 0,55·3,3−0,15•0,15•0,3 = 0,9 м³

N_грII = 0,9· 20,5 = 18,45кН.

Определение среднего давления P по подошве фундамента и сравнение его с расчетным сопротивлением грунта основания R.

P = (N_0II+ N_фII+ N_грII)/А? R

P = (3200+23,75+18,45)/2,25 = 245,4 МПа? 634,9 МПа Недогрузка фундамента составляет (634,9−245,4)· 100%/634,9 = 6,1%

Определение абсолютной осадки основания фундамента S и сравнение с предельной величиной деформации основания S_u, установленной для рассматриваемого типа здания.

Расчет сводится к удовлетворению условия

S? S_u

Осадка основания S с использованием расчетной схемы в виде линейного деформируемого полупространства определяется методом послойного суммирования по формуле:

S=?· ??_{zp, i}·h_i/E_i

? — безразмерный коэффициент, ?=0,8

?_zp,i— среднее значение дополнительного вертикального нормального напряжения в i-ом слое грунта

h_i— толщина i-го слоя грунта

E_i— модуль деформации i-го слоя грунта Вертикальные напряжения от собственного веса грунта на уровне подошвы фундамента ?_{zg 0} при планировке срезкой:

?_{zg 0} =??· d,

??- удельный вес грунта, расположенного выше подошвы фундамента

?_{zg 0} =20,5•3,0 = 61,5 кПа Вертикальные напряжения от собственного веса грунта ?_zg на границе слоя, расположенного на глубине z от подошвы фундамента:

?_zg =??· d+??_ih_i

?_i — удельный вес i-го слоя грунта

h_i — толщина i-го слоя грунта Вертикальное давление на основание на уровне подошвы фундамента

?_zр 0 =P- ?_{zg 0} = 245,4−61,5= 183,9кПа Рсреднее давление под подошвой фундамента Вертикальные нормальные напряжения на глубине z от подошвы фундамента по вертикали, проходящей через центр подошвы фундамента, определяется по формуле:

?_zр = ?· Р₀

? — коэффициент, принимаемый по СНиП.

Величины, используемые при расчете осадок фундаментов по методу послойного суммирования.

S=0,8[(183,9+(183,9+238,04)/2+(238,04+225,8)/2)· 0,2/18 000+((224,8+148,7)/2+(148,7+89,3)/2+(89,3+52,8)/2+(52,8+39,3)/2+(39,3+35,3)/2+(35,3+21,6)/2)·0,5/ 22 000+((21,6+16,4)/2+(16,4+13,0)/2+(13,0+10,8)/2)· 0,5/10 000] = 0,0163 м = 1,63 см.

Сравним предельную осадку с максимальной:

S = 1,63 см < S_u = 12 см Условие удовлетворяется.

3.2. Фундаменты на улучшенном основании Расчёт песчаной или гравийной подушки сводится к определению её размеров и осадки возводимого на ней фундамента.

1) В качестве улучшенного основания принимаем песок средней крупности со следующими характеристиками

_II=20,1кН/м³ _II=38 _s=26,4кН/м³

=0,16 Е=40· 10⁶Па к_ф=2· 10^-2см/с Рассчитываем дополнительные характеристики:

е=(_s/_II)· (1+)-1=(26,4/20,1)·(1+0,16)-1=0,52

_sbII=(_s-_b)/(1+е)=(26,4−10)/(1+0,52)=10,79кН/м³

2) Глубину заложения подошвы фундамента принимаем аналогично тому, как делали это для фундамента на естественном основании,

d = 3,6 м

3) В соответствии с крупностью выбранного песка для подушки по таблице справочника, устанавливаем расчётное сопротивление R₀ для него, которое даётся применительно к фундаменту, имеющему ширину b=1м. Принимаем R₀=500кПа.

4) Исходя из принятого расчётного сопротивления R₀=500кПа, производим предварительное определение площади подошвы фундамента А₀ и его размеров в плане b и l.

А₀ = N_0II/(R₀-_ср· d₀) = 510/(500−20· 3,6) = 1,19 м²

Из конструктивных требований принимаем b=1,5 м и l=1,5 м.

5) Для окончательного назначения размеров фундамента определяем расчётное сопротивление грунта подушки (d >2м).

R=(R₀· (1+k₁·(b-b₀)/b₀))+k₂·??_II(d-d₀)

Где b=1,5 м k₂=0,25 d=3,6 м k₁=0,05

R₁ = (500· (1+0,05·(1,5−1)/1))+0,25·20·(3,6−2) = 522кПа А₁ = 1500/(522−20· 3,6) = 3,15 м²

b = 1,5 м l =2,1 м

6) Вычисляем собственный вес фундамента:

N_фII=V_ф· ?_жб,

V_ф = 1,5· 2,1·0,3+1,2·1,8·0,3−0,675·0,475·0,5 = 1,43 м³

N_фII = 1,43· 25 = 35,75кН Вес грунта, находящегося на ступенях фундамента, кН

N_грII=V_гр· ?_II^?

N_грII=18,2(0,55· 0,85•3.3−0,15·0,15•0,3) = 27,96кН

7) Определим среднее давление P по подошве фундамента

P = (N_0II+ N_фII+ N_грII)/А? R

P = (510+35,75+27,96)/3,15 = 182,1кПа? 522кПа Условие выполняется.

Найдем дополнительные вертикальные напряжения от собственного веса грунта

?_{zg 0} на уровне подошвы фундамента:

?_{zg 0} = ??· d

?_{zg 0} = 61,5 кПа Дополнительное вертикальное давление на уровне подошвы фундамента ?_zр 0:

?_zр 0 = P- ?_{zg 0}=182,1−61,5 = 120,6кПа

8) Зададимся толщиной висячей подушки, h_п=1,0 м.

Проверяем условие _zg+_zp R_z — проверка напряжений на кровле слабого подстилающего слоя

_zg= 61,5+1· 10,79 = 70,85кПа

_zp= 0,548· 120,6 = 66,1 кПа Для установления R_z вычислим площадь условного фундамента А_у = N_0II/_zp = 3200/66,1=7,7 м², b=2,7 м, l=2,7 м.

R_z=1,2· 1,1(0,72·1·1·18,2+3,87·3,6·19,2+(2,3−1)·3,3·19,2+6,45·18)/1,1=606,6кПа

70,85+66,1=137,0 606,6кПа — условие удовлетворяется.

=((606,6−137,0)/606,6)· 100=46,6

Ширину подушки понизу определяем по формуле:

b_п=b+2· h_п·tg,

где — угол распределения давления в теле подушки (30…40). Принимаем =35,

тогда b_п=1,5+2· 1·tg35=3м Осадку фундамента определяем так же, как для фундамента на естественном основании.

Величины, используемые при расчете осадок фундаментов по методу послойного суммирования.

= 0,8

[(120,6+(120,6+171,9)/2+(171,9+131,8)/2)*0,2/18 000+((131,8+124,1)/2+(124,1+80,8)/2+(80,8+50,2)/2+(50,2+38,2)/2+(38,2+27,7)/2+(27,7+21,7)/2)*0,5/22 000+((21,7+16,6)/2+(16,6+13,1)/2+(13,1+10,9)/2)*0,5/10 000] = 0,013 м = 1,3 см Сравним предельную осадку с максимальной

S = 1,3 см < S_u= 12 см Условие выполняется.

3.3. Свайный фундамент Определение глубины заложения подошвы ростверка:

d_р= d_b+h_ef+h_р

d_b — глубина подвала — расстояние от уровня планировки до пола подвала, м;

h_р — высота ростверка

h_{р min}=a_k+t+20см

tглубина заделки свай в ростверк, м: t=0,05 м

a_k— больший размер колонны в плане, a_k=0,6 м

h_{р min} = 0,6+0,05+0,2 = 0,85 м

h_ef — толщина пола подвала, h_ef = 0,2 м

d_р = 2,7+0,2+0,85 = 4,05 м

d_р = 4,05 м > d_f = 1,2м — условие выполняется.

Выбор типа, марки и длины сваи:

Марка сваи С6−30 (ГОСТ 19 804.1−79). Бетон В25; R_b=14,5Мпа. Продольная арматура 414 А-III; R_s=340Мпа, А_s=6,16 см². Поперечное сечение сваи 0,3×0,3 м, длина 4 м, острие — 0,3 м.

Свая погружается с помощью забивки дизель-молотом.

Определение расчетной нагрузки на сваю:

По грунту:

P = _c· (_cR· R·A + u ?_cf· f_i·h_i)

_c — коэффициент условий работы сваи в грунте, _c =1

А — площадь опирания сваи на грунт, м²

h_i — толщина i-го слоя грунта

_cR, _cf -коэффициенты условий работы грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью, м

R, f_i— расчетные сопротивления грунта под нижним концом сваи и i-го слоя грунта по боковой поверхности сваи определяемые по таблицам, кПа.

u — наружный периметр поперечного сечения сваи, м фундамент строительный площадка дом фабричный

Разбивку грунта делаем на элементарные слои толщиной 1 м

Р = 1· (1·2500·0,09 + 1,2· (1•38·1 + 1•40· 1 + 1•42· 1 + 1•43· 1 + 1•19· 1 + 1•19· 1)) = 466,2 кПа По материалу:

Р = ?· ?_с(R_b·A + R_sc· А_s?) = 1· 1(14 500·0,09 + 340 000· 0,616) = 1514 кПа.

В дальнейших расчетах используем меньшее значение расчетной нагрузки, а именно по грунту Р = 466,2 кПа.

Расчетная нагрузка, допускаемая на сваю:

Определение размеров ростверка:

Условное давление под подошвой ростверка

_р = р/(3· d_c)² = 466,2/(3· 0,3)² = 575,6кН/м²

Условная площадь подошвы ростверка А_р = N₀₁/(_p — _cp· d_p·_f) = 3200/(575,6−21,5· 4,05·1,1) = 1,06 м²

Приближенный вес ростверка и грунта на его уступах:

N_p1=_f· A_p·d_p·_ср=1,1·1,06·4,05·21,5=101,5кН Количество свай в ростверке:

n = (N₀₁₁+N_p1)/N_u = (3200+101,5)/333,0 = 1,8 = 2 шт.

Размещаем сваи с расстоянием между осями не меньше 3d = 3· 0,3 = 0,9 м. По конструктивным соображениям, расстояние между сваями по углам прямоугольника 0,9 м х 0,3 м.

Размер ростверка в плане с учетом свесов 1,8 м х 1,2 м.

Фактическое давление на сваю:

Вес сваи:

N_СII=0,3•0,3•4•21,5=6,912 кН Вес ростверка:

= 21,5•1,2•1,8•0,3=13,9 кН.

Вес грунта, располагающегося на ростверке:

= 1,15•1,8•3,05•18,2=114,2кН.

Расчетные значения указанных выше внешних нагрузок для первой группы предельных состояний (коэффициент надежности по нагрузке =1,1):

=1,1•13,9=15,3 кН; N_СII=1,1•6,912=7,6 кН ;N₀₁=1,1•510=561,0 кН; N_G11=1,1•114,2=125,62 кН.

Нагрузка, приходящаяся на одну сваю:

Условие выполняется, следовательно, фундамент запроектирован правильно.

Расчет ростверка на продавливание колонной:

N (₁· (b_c+c₂)+₂· (d_c+c₁)) · h₁·R_bt,

где N — расчетная продавливающая сила, равная сумме реакций всех свай, расположенных за пределами нижнего основания пирамиды продавливания.

Расчет ростверка на поперечную силу:

При расчете на действие поперечной силы должно удовлетворяться условие:

Q? m· R_b·b·h₀

где Q = N_i — сумма реакций всех свай, находящихся за пределами наклонного сечения.

Расчеты на продавливание колонной и на поперечную силу проводить не требуется, т.к. сваи находятся внутри пирамиды продавливания.

Расчет ростверка на местное сжатие:

Должно удовлетворятся условие:

N₀₁? 1,5•R_пр•A_к

R_пр = 14,5МПа А_к = 0,6•0,4 = 0,24 м² — площадь сечения колонны

N₀₁ = 561,0кПа 1,5•14 500•0,24 = 5220кПа Расчет осадок свайного фундамента:

Представим свайный фундамент в виде условного фундамента на естественном основании.

Средневзвешенное расчетное значение угла внутреннего трения грунтов, находящихся в пределах длины сваи:

?_ср 11=??_{i 11}· l_i/?l_i

?_i11 — расчетные значения углов внутреннего трения для слоев

l_i -толщина слоя

?_ср 11 = (24· 4+17•2)/6 = 21,7?

Проведем наклонные плоскости под углом ?= ?_ср 11/4=21,7/4=5,4? от точек пересечения наружных граней свай с подошвой ростверка до плоскости (горизонтальной), проходящей через нижний конец сваи. Находим очертание условного фундамента, который включает в себя грунт, сваи и ростверк.

Размеры подошвы условного фундамента:

b_y = b+2l· tg (?_{ср 11}/4) = 1,8+2· 4· tg 5,4° = 2,5 м а_y = а+2l· tg (?_ср 11/4) = 1,2+2· 4· tg 5,4° = 1,9 м А_у = b_y· а_y = 4,75 м²

Проверим условие:

Р_{ср II} = (N_0II+ N_свII+ N_росII+ N_грII)/А_у < R

N_0II — расчетная вертикальная нагрузка по обрезу фундамента

N_свII, N_росII, N_грII — вес свай, ростверка, грунта в пределах условного фундамента, кН

R — расчетное сопротивление грунта на уровне подошвы условного фундамента Р_{ср II} = (3200+6,916+13,9+114,2)/4,75 = 135,8кПа < R = 444,4кПа

R = 1,2· 1(0,61·1·2,5·11+3,44·1,9·17+(3,44−1)·3,35·17+6,04·10)/1,1 = 444,4кПа Условие удовлетворяется Для расчета осадки условного фундамента определим дополнительное давление p₀ = Р_{ср II} — ?_{zg 0}

21,5· 4+18,5·2 = 123,0 кПа

p₀ = 135,8 — 123,0 = 12,8кПа Величины, используемые при расчете осадок фундаментов по методу послойного суммирования.

S=0,8[(12,8+12,1)· 0,5/2·22 000+(12,1+9,7)·0,5/2·22 000+(9,7+7,0)·0,5/2·22 000 + (7,0 + 5,0)· 0,5/2·22 000 + (5,0+3,6)· 0,5/2·22 000 + (3,6+2,7)· 0,5/2·22 000 + (2,7+2,1)· 0,5/2·22 000+(2,1+1,7)·0,5/2·10 000+(1,7+1,4)·0,5/2·10 000+(1,4+1,1)·0,5/2·10 000] = 0,001 м = 0,1 см Сравним предельную осадку с максимальной:

S = 0,1 см < S_u = 12 см Условие удовлетворяется.

4. Определение технико-экономических показателей рассматриваемых вариантов устройства оснований и фундаментов и выбор основного варианта Для определения стоимости работ по каждому варианту необходимо установить объемы отдельных работ и особенности их производства.

Вариант 1

ФУНДАМЕНТ НА ЕСТЕСТВЕННОМ ОСНОВАНИИ

Вариант 2

ФУНДАМЕНТ НА УЛУЧШЕННОМ ОСНОВАНИИ

Вариант 3

СВАЙНЫЙ ФУНДАМЕНТ

В результате проведённого технико-экономического сравнения получили, что наиболее выгодным является фундамент на естественном основании.

Этот вариант принимаем в качестве основного для расчетов остальных фундаментов данного сооружения.

5. Расчет остальных фундаментов на естественном основании Расчет фундамента № 1:

N_0II = 1800кН

d = 3,6 м, А = N_o11/(R-?_срd)

А = 1800/(634,9−21,5?2,7) = 0,7 м²

По конструктивным требованиям принимаем b=1,5 м и l = 1,5 м.

N_ф11 = (1?1,2?0,3+0,7?0,9?0,3−0,35?0,65?0,65)?23 =9,2кН

N_гр11 = V_гр? ??₁₁ = (1?1,2?0,3+0,7?0,9?0,3)· 20,5 = 10кН р = (N_o11+ N_ф11+ N_гр11)/А R

р = (634,9+9,2+10)/0,7 =437,8кПа 634,9кПа Расчет фундамента № 3:

Фундамент ленточный

N_0II=2400кН

d = 3,6 м, А = N_o11/(R-?_срd)

А = 2400/(793,6−21,5?3,6) = 0,2 м²

Поскольку рассчитывается ленточный фундамент, площадь которого равна A = b· 1 м, получаем требуемую ширину подошвы фундамента b = 0,2 м. Выбираем ближайший по размерам типовой сборный блок-подушку ФЛ 8−12−2 шириной b = 0,8 м, высотой h = 0,3 м, длиной l = 1,18 м

N_ф11 = (0,8?1,18?0,3+0,7?0,9?0,3−0,35?0,65?0,65)?23 = 74,6кН

N_гр11 = V_гр? ??₁₁ = (0,8?1,18?0,6−0,47)· 20,5 = 71кН р = (N_o11+ N_ф11+ N_гр11)/А R

р = (2400+74,6+71)/0,94 = 325,1кПа 793,6кПа Расчет фундамента № 4:

Фундамент ленточный

N_0II = 650кН

d = 3,6 м

R = 1?1,1(0,72· 1·1·20,5+3,87·3,6•21,5+(2,3−1)•3,3•21,5+6,45·18)/1,1 = 500кПа;

А = N_o11/(R-?_срd)

А = 650/(500−20,5?2,7) = 0,5 м²

Поскольку рассчитывается ленточный фундамент, площадь которого равна A = b· 1 м, получаем требуемую ширину подошвы фундамента b = 0,2 м. Выбираем ближайший по размерам типовой сборный блок-подушку ФЛ 8−12−2 шириной b = 0,8 м, высотой h = 0,3 м, длиной l = 1,18 м

N_ф11 = (0,8?1,18?0,3+0,7?0,9?0,3−0,35?0,65?0,65)?23 =74,6кН

N_гр11 = V_гр? ??₁₁ = (1?1,2?0,3+0,7?0,9?0,3)· 20,5 = 10кН р = (N_o11+ N_ф11+ N_гр11)/А R

р = (650+74,6+10)/0,94 =324,0кПа 500кПа Расчет осадок для фундамента № 3: Величины, используемые при расчете осадок фундаментов по методу послойного суммирования.

S = 0,8· [(263,6+248,0)·0,2/2·18 000 + (248,0+ 190,8)· 0,2/2·18 000 + (190,8 +179,8)· 0,5/2·18 000 +(179,8+117,0)· 0,5/2·22 000+(117,0 + 72,8)· 0,5/2·22 000+(72,8 + 55,4)· 0,5/2·22 000+(55,4+40,1)·0,5/2·22 000+(40,1+31,4)·0,5/2·22 000+(31,4+24,0)·0,5/2·22 000+(24,0+19,0)·0,5/2·10 000+(19,0+15,8)·0,5/2·10 000] = 0,08 м Сравним предельную осадку с максимальной:

S = 8 см < S_u = 12 см Условие удовлетворяется.

6. Гидроизоляция Гидроизоляцию и дренаж устраивают с целью защиты подземных конструкций и помещений от грунтовых вод. В курсовом проекте в связи с высоким уровнем подземных вод (УГВ выше уровня пола подвала) принимается многослойная оклеечная гидроизоляция. Изоляция выполняется с наружной стороны по всей поверхности подземной части. Оклеечную гидроизоляцию проектируют из рулонов материалов с негниющей основой — гидроизола.

Гидроизоляционный ковер ниже расчетного уровня подземных вод должен быть непрерывен по всей заглубленной в грунт поверхности (стен, обрезов фундаментов, пола подвала и т. д.). Гидростатический напор (в вертикальном и горизонтальном направлениях) должен быть уравновешен пригрузочным слоем бетона. Определяем толщину пригрузочного слоя бетона:

h_б=h_n· _w/_b

где h_n=1,4мвысота столба гидростатического напора

_w=9,8кН/м³

_б=24кН/м³

h_b=1,4· 9,8/24=0,57 м Полученный результат толщины пригрузочного слоя не удовлетворяет экономическим соображениям, поэтому применяем систему водоснабжения, которая устраивается при производстве земляных работ. Установку вакуумного водопонижения (УВВ 2) в сочетании с электроосмосом. По периметру котлована с интервалом 1,5…2м располагают иглофильтры, а между ними по бровке котлована забивают металлические стержни из арматуры. Эти стержни присоединяют к положительному полюсу источника постоянного тока (И=40.600), а иглофильтры — к отрицательному.

Список ИСПОЛЬЗУЕМОЙ литературы:

1. СНиП 2.02.01−83 «Основание зданий и сооружений», М.1985г.

2. «Механика грунтов, основания и фундаменты», методические указания г. 1,2,3,сПб-1985г.

3. Берлинов М. В. «Основания и фундаменты» М, В. шк. 1998 г.

4. Клотов Н.М. и др. «Основания и фундаменты"М. Стройиздат, 1987 г.